CN101881696A - 一种带滚动摩擦副的弹性箔片气体推力轴承性能测试台 - Google Patents
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Abstract
一种带滚动摩擦副的弹性箔片气体推力轴承性能测试台，包括转子，转子一端与异步电机连接，转子中间由高速角接触球轴承支承，转子的另一端装有推力轴承推力盘，推力轴承推力盘的一侧安装有推力轴承，气压缸伸出杆一端连接着气压缸活塞，另一端和推力传感器安装座连接，滚动轴承座装有电涡流位移传感器，推力传感器贴合在推力轴承座上，传感器的输出端和计算机相连，异步电机带动转子和推力轴承推力盘旋转，弹性箔片气体推力轴承与推力轴承推力盘缓慢接触，当达到弹性箔片气体推力轴承的起飞转速时，两者脱离接触，电涡流位移传感器和推力传感器开始采样数据，计算机对数据分析，可获得相应的承载能力和静特性系数，本发明具有测量精度高的优点。
Description
技术领域
本发明涉及轴承性能测试的技术领域，尤其涉及一种带滚动摩擦副的弹性箔片气体推力轴承性能测试台。
背景技术
弹性箔片推力轴承在在高速旋转时，具有体积小、结构紧凑、用空气作润滑介质、无污染等优点，弹性箔片轴承的性能主要测试指标是承载能力和静特性系数，但是，由于工作时推力盘和轴承弹性顶层箔片之间间隙很小，一般只有几十个微米，承载能力和静特性系数很难准确测量，目前还没有专门的测量设备。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种带滚动摩擦副的弹性箔片气体推力轴承性能测试台，能够准确测量弹性箔片轴承的承载能力和静特性系数，具有测量精度高的优点。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种带滚动摩擦副的弹性箔片气体推力轴承性能测试台，包括转子3，转子3一端通过柔性联轴节2与异步电机1连接，转子3中间由两个高速角接触球轴承5支承，转子3的另一端装有推力轴承推力盘30。
所述的高速角接触球轴承5安装在滚动轴承座10上，滚动轴承座10连接在试验台底座4上，滚动轴承座10上方装有油气润滑供气管13，其两侧装有密封端盖14，油气收集器16装在密封端盖14的底部，档油环17装在预紧端盖7和高速角接触球轴承5之间。
所述的推力轴承推力盘30的一侧安装有推力轴承20，推力轴承20连接在推力轴承座22上，滚珠23安装在推力轴承座22的滚道中，气压缸伸出杆24一端连接着气压缸活塞25，并装在气压缸缸体26中，另一端和推力传感器安装座38连接，推力轴承座22装在推力轴承座支撑座31上，滚动轴承座10靠近推力轴承座20的一侧装有电涡流位移传感器36，推力传感器37贴合在推力轴承座22的内侧端面上，电涡流位移传感器36、推力传感器37的信号输出端和计算机相连。
所述的柔性联轴节2的工作转速为45000转/min～80000转/min，轴向及径向安装误差为0～0.8mm。
所述的高速角接触球轴承5为带有预紧和油气润滑的高速支撑轴承，其最高工作转速为100000转/min。
所述的推力轴承20，包括推力轴承底层箔片34、八片相同的扇形推力轴承顶层箔片32和推力轴承拱箔33，顶层箔片34和拱箔33的一端焊接在底层箔片34上并沿底层箔片34周向均匀分布，其最高工作转速为100000转/min。
所述的推力传感器37为带有压电效应的力传感器，沿着轴向安装。
所述的电涡流位移传感器36为电涡流位移传感器，为两侧对称安装。
所述的推力轴承座22的安装方式为通过双排滚珠23安装在推力轴承座支撑座31上的低摩擦的滚动副的安装方式。
本发明的工作原理：
由异步电机1通过柔性联轴器2带动转子3转动，固定在测试转子3一端的推力轴承推力盘30跟随转子3同步旋转，并开动油气润滑供气管13对高速角接触球轴承5进行润滑，开始阶段弹性箔片气体推力轴承20与推力轴承推力盘30缓慢接触，当达到弹性箔片气体推力轴承20的起飞转速时，弹性箔片气体推力轴承20起飞与推力轴承推力盘30脱离接触，进入稳态，此时电涡流位移传感器36和推力传感器37开始采样数据，当异步电机1的转速达到设定的工作转速稳定一段时间后，采样结束，计算机最后对采样数据进行分析，便可以获得某一转速下的箔片气体推力轴承承载能力和静特性系数，改变转速及其他参数，可获得相应的承载能力和静特性系数。
由于本发明通过异步电机驱动转子，带动安装在转子一端的推力盘上的箔片气体推力轴承转动，能够测定在不同速度下的箔片气体推力轴承承载能力和静特性系数，推力传感器直接贴合在推力轴承座的端面上，而电涡流位移传感器贴合在推力盘的外的端面上，另外由于推力轴承座和支座间采用滚动摩擦副，摩擦力非常小，因而可以准确地测定推力轴承产生的轴向推力，还可以测定不同转速下的弹性箔片气体推力轴承承载能力和静特性系数，具有测量精度高的优点。
附图说明
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
图1是本发明的弹性箔片气体推力轴承测试装置的结构主视图。
图2是本发明的弹性箔片气体推力轴承测试装置的结构俯视图。
图3是本发明的弹性箔片气体推力轴承测试装置的结构A-A向剖视图。
图4是被测试弹性箔片气体推力轴承的结构示意图，其中(a)为整体结构示意图，(b)为推力轴承顶层箔片示意图，(c)为推力轴承波箔示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本明的结构原理及工作原理作进一步详细说明。
参见图1、图2和图3，一种带滚动摩擦副的弹性箔片气体推力轴承性能测试台，包括转子3，转子3一端通过柔性联轴节2与异步电机1连接，转子3中间由两个高速角接触球轴承5支承，转子3的另一端装有推力轴承推力盘30。
参见图1、图2和图3，所述的高速角接触球轴承5安装在滚动轴承座10上，预紧端盖螺栓6连接在预紧端盖7上，预紧弹簧8装在预紧端盖7内，端盖垫圈9装在滚动轴承座10一侧，并通过预紧端盖螺栓6连接，滚动轴承座10通过圆锥销11和螺栓12连接在试验台底座4上，滚动轴承座10上方装有油气润滑供气管13，其两侧装有密封端盖14，通过密封端盖螺栓15连接，油气收集器16装在密封端盖14的底部，档油环17装在预紧端盖7和高速角接触球轴承5之间。
参见图1、图2、图3和图4，所述的推力轴承推力盘30的一侧安装有推力轴承20，转子3上依次装有锁紧螺母27、锁紧垫圈28及垫圈29，将推力轴承推力盘30连接在转子3上，推力轴承定位圆柱销18将推力轴承压环19和推力轴承20定位，另一端自由，顶层箔片32靠近焊接端的部分是一锥面，可以与推力盘30表面形成收敛的气膜间隙，推力轴承20通过推力轴承联结螺栓21连接在推力轴承座22上，滚珠23安装在推力轴承座22的滚道中，气压缸伸出杆24一端连接着气压缸活塞25，并装在气压缸缸体26中，另一端和推力传感器安装座38连接，推力轴承座22和滚珠23装在推力轴承座支撑座31上，滚动轴承座10靠近推力轴承座20的一侧装有位移传感器安装架35，其上装有电涡流位移传感器36，推力传感器37装在推力传感器安装座38上，气压缸伸出杆24头部和推力传感器安装座38连接，推力传感器37贴合在推力轴承座22的内侧端面上，电涡流位移传感器36、推力传感器37的信号输出端和计算机相连。
所述的柔性联轴节2的工作转速为45000转/min～80000转/min，轴向及径向安装误差为0～0.8mm。
所述的高速角接触球轴承5为带有预紧和油气润滑的高速支撑轴承，其最高工作转速为100000转/min。
所述的推力轴承20，包括推力轴承底层箔片34、八片相同的扇形推力轴承顶层箔片32和推力轴承拱箔33，顶层箔片34和拱箔33的一端焊接在底层箔片34上并沿底层箔片34周向均匀分布，其最高工作转速为100000转/min。
所述的推力传感器37为带有压电效应的力传感器，沿着轴向安装。
所述的电涡流位移传感器36为电涡流位移传感器，为两侧对称安装。
所述的推力轴承座22的安装方式为通过双排滚珠23安装在推力轴承座支撑座31上的低摩擦的滚动副的安装方式。
本发明的工作原理：
本发明的试验装置测试推力轴承20的静态特性的过程是，将实验台各部分安装调试完毕后，由异步电机1通过柔性联轴器2带动转子3转动，固定在测试转子3一端的推力轴承推力盘30跟随转子3同步旋转，并开动油气润滑供气管13对高速角接触球轴承5进行润滑，开始阶段弹性箔片气体推力轴承20与推力轴承推力盘30缓慢接触，当达到弹性箔片气体推力轴承20的起飞转速时，弹性箔片气体推力轴承20起飞与推力轴承推力盘30脱离接触，进入稳态，此时电涡流位移传感器36和推力传感器37开始采样数据，电涡流位移传感器36用于测量推力轴承20的轴向形变，推力传感器37用于测量推力轴承20所受到的轴向推力，当异步电机1的转速达到设定的工作转速稳定一段时间后，采样结束，对采样数据进行分析，便可以获得某一转速下的箔片气体推力轴承承载能力和静特性系数，改变转速及其他参数，可获得相应的承载能力和静特性系数，改变转速及其他参数，可获得相应的承载能力和静特性系数。
图中：1为异步电机，2为柔性联轴节，3为转子，4为试验台底座，5为高速角接触球轴承，6为预紧端盖螺栓，7为预紧端盖，8为预紧弹簧，9为端盖垫圈，10为滚动轴承座，11为圆锥销，12为螺栓，13为油气润滑供气管，14为密封端盖，15为密封端盖螺栓，16为油气收集器，17为档油环，18为推力轴承定位圆柱销，19为推力轴承压环，20为推力轴承，21为推力轴承联结螺栓，22为推力轴承座，23为滚珠，24为气压缸伸出杆，25为气压缸活塞，26为气压缸缸体，27为锁紧螺母，28为锁紧垫圈，29为垫圈，30为推力轴承推力盘，31为推力轴承座支撑座，32为推力轴承顶层箔片，33为推力轴承波箔，34为推力轴承联接座，35为位移传感器安装架，36为电涡流位移传感器，37为推力传感器，38为推力传感器安装座。
Claims (9)
1.一种带滚动摩擦副的弹性箔片气体推力轴承性能测试台，包括转子(3)，其特征在于：转子(3)一端通过柔性联轴节(2)与异步电机(1)连接，转子(3)中间由两个高速角接触球轴承(5)支承，转子(3)的另一端装有推力轴承推力盘(30)。
2.根据权利要求1所述的一种带滚动摩擦副的弹性箔片气体推力轴承性能测试台，其特征在于：所述的高速角接触球轴承(5)安装在滚动轴承座(10)上，滚动轴承座(10)连接在试验台底座(4)上，滚动轴承座(10)上方装有油气润滑供气管(13)，其两侧装有密封端盖(14)，油气收集器(16)装在密封端盖(14)的底部，档油环(17)装在预紧端盖(7)和高速角接触球轴承(5)之间。
3.根据权利要求1所述的一种带滚动摩擦副的弹性箔片气体推力轴承性能测试台，其特征在于：所述的推力轴承推力盘(30)的一侧安装有推力轴承(20)，推力轴承(20)连接在推力轴承座(22)上，滚珠(23)安装在推力轴承座(22)的滚道中，气压缸伸出杆(24)一端连接着气压缸活塞(25)，并装在气压缸缸体(26)中，另一端和推力传感器安装座(38)连接，推力轴承座(22)装在推力轴承座支撑座(31)上，滚动轴承座(10)靠近推力轴承座(20)的一侧装有电涡流位移传感器(36)，推力传感器(37)贴合在推力轴承座(22)的内侧端面上，电涡流位移传感器(36)、推力传感器(37)的信号输出端和计算机相连。
4.根据权利要求1所述的一种带滚动摩擦副的弹性箔片气体推力轴承性能测试台，其特征在于：所述的柔性联轴节(2)的工作转速为45000转/min～80000转/min，轴向及径向安装误差为0～0.8mm。
5.根据权利要求1所述的一种带滚动摩擦副的弹性箔片气体推力轴承性能测试台，其特征在于：所述的高速角接触球轴承(5)为带有预紧和油气润滑的高速支撑轴承，其最高工作转速为100000转/min。
6.根据权利要求3所述的一种带滚动摩擦副的弹性箔片气体推力轴承性能测试台，其特征在于：所述的推力轴承(20)的顶层箔片(34)和支承拱箔(35)的一端焊接在底层箔片(36)上并沿底层箔片(36)周向均匀分布，其最高工作转速为100000转/min。
7.根据权利要求3所述的一种带滚动摩擦副的弹性箔片气体推力轴承性能测试台，其特征在于：所述的推力传感器(37)为带有压电效应的力传感器，沿着轴向安装。
8.根据权利要求3所述的一种带滚动摩擦副的弹性箔片气体推力轴承性能测试台，其特征在于：所述的电涡流位移传感器(36)为电涡流位移传感器，为两侧对称安装。
9.根据权利要求3所述的一种带滚动摩擦副的弹性箔片气体推力轴承性能测试台，其特征在于：所述的推力轴承座(22)的安装方式为通过双排滚珠(23)安装在推力轴承座支撑座(31)上的低摩擦的滚动副的安装方式。
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