本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)子碰摩試驗(yàn)臺,屬于旋轉(zhuǎn)機(jī)械模擬實(shí)驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

旋轉(zhuǎn)機(jī)械是指依靠轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)運(yùn)動進(jìn)行工作的機(jī)器，由轉(zhuǎn)子、軸承等零部件組成。轉(zhuǎn)子作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的主要部件，與定子的碰摩是旋轉(zhuǎn)機(jī)械中最常發(fā)生也是極具破壞性的一種故障。通過轉(zhuǎn)子碰摩試驗(yàn)臺模擬轉(zhuǎn)子碰摩故障，研究不同碰摩程度下旋轉(zhuǎn)機(jī)械的運(yùn)行狀態(tài)，對于預(yù)防旋轉(zhuǎn)機(jī)械碰摩事故的發(fā)生具有重要的實(shí)際意義。

轉(zhuǎn)子碰摩試驗(yàn)裝置多采用碰摩釘或碰摩柱等部件進(jìn)行碰摩模擬試驗(yàn)，通過手動或自動的方式調(diào)節(jié)碰摩釘或碰摩柱與轉(zhuǎn)子的法向碰撞力，碰摩時(shí)的切向摩擦力則采用應(yīng)變片進(jìn)行測量。其不足之處在于，試驗(yàn)裝置采用碰摩釘或碰摩柱與轉(zhuǎn)子進(jìn)行碰摩，通過手動或自動的方式實(shí)現(xiàn)法向碰撞力的調(diào)節(jié)，當(dāng)碰摩試驗(yàn)要求的法向碰撞力過大時(shí)，容易引起切向摩擦力的過載，從而導(dǎo)致碰摩釘或碰摩柱存在斷裂的安全隱患，現(xiàn)有試驗(yàn)裝置難以滿足高強(qiáng)度碰摩試驗(yàn)的安全需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種力可控的液壓加載式轉(zhuǎn)子碰摩試驗(yàn)臺，該試驗(yàn)臺采用液壓的方式實(shí)現(xiàn)法向碰撞力的可控動態(tài)加載，通過施力輪給轉(zhuǎn)盤施力、磁粉制動器調(diào)節(jié)切向摩擦力的閾值，能更準(zhǔn)確、安全地模擬旋轉(zhuǎn)機(jī)械碰摩故障，為預(yù)防旋轉(zhuǎn)機(jī)械碰摩事故的發(fā)生提供更可靠的試驗(yàn)依據(jù)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種力可控的液壓加載式轉(zhuǎn)子碰摩試驗(yàn)臺，包括轉(zhuǎn)子組件、機(jī)座和施力機(jī)構(gòu)，轉(zhuǎn)子組件包括轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)軸和轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機(jī)，其特征在于:該碰摩試驗(yàn)臺還包括數(shù)據(jù)采集及控制單元，所述的施力機(jī)構(gòu)包括施力機(jī)構(gòu)底座、滑臺、液壓缸、拉壓力傳感器、施力輪、施力軸、動態(tài)扭矩傳感器和磁粉制動器；施力軸通過軸承安裝在施力架上，動態(tài)扭矩傳感器和磁粉制動器安裝在滑臺上，施力軸、動態(tài)扭矩傳感器和磁粉制動器通過聯(lián)軸器連接；施力架、動態(tài)扭矩傳感器和磁粉制動器安裝在滑臺上；滑臺通過滑臺導(dǎo)軌與施力機(jī)構(gòu)底座相連；所述施力輪的圓心與轉(zhuǎn)盤的圓心保持在同一水平面；施力機(jī)構(gòu)底座通過移動機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌與機(jī)座相連，施力機(jī)構(gòu)底座并通過移動機(jī)構(gòu)絲杠與移動機(jī)構(gòu)電機(jī)相連；所述的數(shù)據(jù)采集及控制單元分別通過信號線與轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機(jī)、移動機(jī)構(gòu)電機(jī)、液壓缸、拉壓力傳感器、磁粉制動器和動態(tài)扭矩傳感器電連接，采集拉壓力傳感器的壓力信號和動態(tài)扭矩傳感器的扭矩信號，分別控制轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機(jī)的轉(zhuǎn)速、移動機(jī)構(gòu)電機(jī)的轉(zhuǎn)動角度、液壓缸的輸出力和磁粉制動器的輸出扭矩。

優(yōu)選地，機(jī)座上開有兩條平行的倒T型槽，轉(zhuǎn)子組件通過倒T型槽與機(jī)座相連。

優(yōu)選地，該轉(zhuǎn)子碰摩試驗(yàn)臺還包括移動機(jī)構(gòu)底座，該移動機(jī)構(gòu)底座固定在機(jī)座上，施力機(jī)構(gòu)底座通過移動機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌設(shè)置在移動機(jī)構(gòu)底座上，在移動機(jī)構(gòu)底座與機(jī)座之間設(shè)有使施力輪的圓心與轉(zhuǎn)盤的圓心保持在同一水平面的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。

優(yōu)選地，所述的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由墊板和調(diào)節(jié)螺栓組成。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)及突出性的技術(shù)效果：①本發(fā)明的采用液壓方式實(shí)現(xiàn)法向碰撞力的可控動態(tài)加載，液壓缸與拉壓力傳感器構(gòu)成閉環(huán)控制，可根據(jù)用戶的試驗(yàn)要求實(shí)時(shí)控制法向碰撞力的變化曲線，具有力加載精度高、全程可控的優(yōu)點(diǎn)；②試驗(yàn)臺通過施力輪給轉(zhuǎn)盤施力，與采用碰摩釘或碰摩柱施力相比，施力輪可承受的碰摩力強(qiáng)度高，且施力輪外圓周的任意一點(diǎn)均可作為施力點(diǎn)，施力輪的磨損非常小，能長期維持高精度，試驗(yàn)設(shè)施的耐用性強(qiáng)于采用碰摩釘或碰摩柱固定點(diǎn)施力的方式；③采用磁粉制動器作為安全保護(hù)裝置，當(dāng)切向摩擦力作用在施力輪的扭矩大于等于磁粉制動器的安全輸出扭矩時(shí)，說明試驗(yàn)產(chǎn)生的切向摩擦力過大，容易引發(fā)試驗(yàn)事故，此時(shí)，施力輪會帶動施力軸開始轉(zhuǎn)動，從而使得碰摩點(diǎn)由滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦，降低了切向摩擦力對施力輪的影響，避免了試驗(yàn)事故的發(fā)生，若采用碰摩釘或碰摩柱的施力方式，則不可避免的存在碰摩釘或碰摩柱斷裂的安全隱患。因此，本發(fā)明裝置在進(jìn)行旋轉(zhuǎn)機(jī)械碰摩故障模擬試驗(yàn)時(shí)，能非常安全、方便地實(shí)現(xiàn)法向碰撞力的精確、可靠控制，從而為預(yù)防旋轉(zhuǎn)機(jī)械碰摩事故的發(fā)生提供更可靠的試驗(yàn)依據(jù)。④轉(zhuǎn)子組件通過倒T型槽與機(jī)座相連，移動機(jī)構(gòu)底座采用調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與機(jī)座相連的安裝方式，方便地實(shí)現(xiàn)了不同型號轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)軸的可重構(gòu)，提高了試驗(yàn)臺的通用性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明法向碰撞力加載的控制框圖。

圖3是本發(fā)明磁粉制動器的控制框圖。

圖中：1-機(jī)座；2-施力機(jī)構(gòu)底座；3-滑臺導(dǎo)軌；4-液壓缸；5-拉壓力傳感器；6-滑臺；7-施力架；8-施力輪；9-施力軸；10-動態(tài)扭矩傳感器；11-轉(zhuǎn)盤；12-轉(zhuǎn)軸；13-軸承套；14-軸承安裝座；15-轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機(jī)；16-倒T型槽；17-磁粉制動器；18-移動機(jī)構(gòu)電機(jī)；19-墊板；20-移動機(jī)構(gòu)絲杠；21-移動機(jī)構(gòu)底座；22-移動機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、原理及工作過程做進(jìn)一步說明。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種力可控的液壓加載式轉(zhuǎn)子碰摩試驗(yàn)臺，包括轉(zhuǎn)子組件、施力機(jī)構(gòu)和機(jī)座1，轉(zhuǎn)子組件包括轉(zhuǎn)盤11、轉(zhuǎn)軸12、轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機(jī)15和數(shù)據(jù)采集及控制單元；所述的施力機(jī)構(gòu)包括施力機(jī)構(gòu)底座2、滑臺6、液壓缸4、拉壓力傳感器5、施力架7、施力輪8、施力軸9、動態(tài)扭矩傳感器10和磁粉制動器17；施力軸通過軸承安裝在施力架7上，動態(tài)扭矩傳感器10和磁粉制動器17安裝在滑臺6上，施力軸9、動態(tài)扭矩傳感器10和磁粉制動器17通過聯(lián)軸器連接；施力架7、動態(tài)扭矩傳感器10和磁粉制動器17安裝在滑臺6上。

滑臺6通過滑臺導(dǎo)軌3與施力機(jī)構(gòu)底座2相連；所述施力輪8的圓心與轉(zhuǎn)盤11的圓心保持在同一水平面；施力機(jī)構(gòu)底座2通過移動機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌22與機(jī)座1相連，施力機(jī)構(gòu)底座2并通過移動機(jī)構(gòu)絲杠20與移動機(jī)構(gòu)電機(jī)18相連。

所述的數(shù)據(jù)采集及控制單元分別通過信號線與轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機(jī)15、移動機(jī)構(gòu)電機(jī)18、液壓缸4、拉壓力傳感器5、磁粉制動器17和動態(tài)扭矩傳感器10電連接，并采集拉壓力傳感器5的壓力信號和動態(tài)扭矩傳感器10的扭矩信號，分別控制轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機(jī)15的轉(zhuǎn)速、移動機(jī)構(gòu)電機(jī)18的轉(zhuǎn)動角度、液壓缸4的輸出力和磁粉制動器17的輸出扭矩。

為方便地實(shí)現(xiàn)不同型號轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)軸的可重構(gòu)，提高試驗(yàn)臺的通用性，可在機(jī)座1上開設(shè)兩條平行的倒T型槽16，轉(zhuǎn)子組件通過倒T型槽16與機(jī)座相連。

在實(shí)驗(yàn)過程中，為了使施力輪的圓心與轉(zhuǎn)盤的圓心保持在同一水平面內(nèi)，該轉(zhuǎn)子碰摩試驗(yàn)臺還包括移動機(jī)構(gòu)底座21，該移動機(jī)構(gòu)底座固定在機(jī)座1上，施力機(jī)構(gòu)底座2通過移動機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌22設(shè)置在移動機(jī)構(gòu)底座21上，在移動機(jī)構(gòu)底座與機(jī)座之間設(shè)有使施力輪的圓心與轉(zhuǎn)盤的圓心保持在同一水平面的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用由墊板19和調(diào)節(jié)螺栓組成。

當(dāng)需要更換不同型號的轉(zhuǎn)盤11、轉(zhuǎn)軸12時(shí)，只需調(diào)整軸承安裝座14在倒T型槽16的位置、更換與轉(zhuǎn)軸12軸承配套的軸承套13、調(diào)整設(shè)置在移動機(jī)構(gòu)底座21與機(jī)座1之間的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤11、轉(zhuǎn)軸12的可重構(gòu)。

圖2、3所示，試驗(yàn)時(shí)，液壓缸4、拉壓力傳感器5構(gòu)成閉環(huán)控制，磁粉制動器17為開環(huán)控制，數(shù)據(jù)采集及控制單元通過拉壓力傳感器5、動態(tài)扭矩傳感器10采集法向碰撞力、切向摩擦力的大小，從而得到研究旋轉(zhuǎn)機(jī)械碰摩故障所需的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為預(yù)防旋轉(zhuǎn)機(jī)械碰摩事故的發(fā)生提供更可靠的試驗(yàn)依據(jù)。

本發(fā)明的原理和工作過程是：

根據(jù)待試驗(yàn)的轉(zhuǎn)盤11、轉(zhuǎn)軸12尺寸，調(diào)整設(shè)置在移動機(jī)構(gòu)底座21與機(jī)座1之間的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使施力輪8的圓心與轉(zhuǎn)盤11的圓心保持在同一水平面；移動機(jī)構(gòu)電機(jī)18驅(qū)動移動機(jī)構(gòu)絲杠20旋轉(zhuǎn)，從而帶動施力機(jī)構(gòu)底座2沿移動機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌22移動，當(dāng)施力輪8與轉(zhuǎn)盤11處于同一豎直平面時(shí)，移動機(jī)構(gòu)電機(jī)18停止轉(zhuǎn)動并保持自鎖狀態(tài)；轉(zhuǎn)子驅(qū)動電機(jī)15根據(jù)用戶的試驗(yàn)要求驅(qū)動轉(zhuǎn)軸12從而帶動轉(zhuǎn)盤11轉(zhuǎn)動；數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)根據(jù)用戶輸入的法向碰撞力的變化曲線，實(shí)時(shí)控制液壓缸4輸出力的大小，通過施力輪8給轉(zhuǎn)盤11施加力，從而實(shí)現(xiàn)碰摩法向碰撞力按用戶需求變化，以模擬旋轉(zhuǎn)機(jī)械碰摩故障的各種工況；根據(jù)用戶輸入的切向摩擦力閾值，通過計(jì)算切向摩擦力閾值與施力輪8半徑的乘積，從而得到磁粉制動器17的安全輸出扭矩，控制磁粉制動器17的輸出扭矩為安全輸出扭矩，并通過施力軸9作用在施力輪8上。當(dāng)試驗(yàn)產(chǎn)生的切向摩擦力不大于輸入的切向摩擦力閾值時(shí)，施力輪8處于鎖死狀態(tài)，施力輪8的外切點(diǎn)與轉(zhuǎn)盤外圓周表面進(jìn)行碰摩，此時(shí)碰摩點(diǎn)為滑動摩擦，碰摩試驗(yàn)正常進(jìn)行并采集試驗(yàn)數(shù)據(jù)；當(dāng)試驗(yàn)產(chǎn)生的切向摩擦力大于等于輸入的切向摩擦力閾值時(shí)，說明試驗(yàn)產(chǎn)生的切向摩擦力過大，容易引發(fā)試驗(yàn)安全隱患，此時(shí)，施力輪8會帶動施力軸9開始轉(zhuǎn)動，從而使得碰摩點(diǎn)由滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦，降低了切向摩擦力對施力輪8的影響，碰摩試驗(yàn)結(jié)束。