CN116067647A - 一种150000rpm高速轴试验台 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种150000rpm高速轴试验台。包括：配合使用的转动单元和测试单元，所述转动单元包括：第一支撑座；所述第一支撑座上设有驱动装置和两个高速轴承，且两个高速轴承沿所述驱动装置驱动轴的延伸方向排布；所述驱动装置的驱动轴通过柔性连接组件与测试轴连接，且所述测试轴贯穿两个所述高速轴承并与二者转动连接；所述测试单元包括：第二支撑座，所述第二支撑座设置在所述第一支撑座与所述测试轴之间；所述第二支撑座上设有两个测距组，两个测距组位于所述测试轴的两侧，且所述测距组的检测端朝向所述测试轴侧壁；满足对转轴高速转动状态进行研究的需求，保证研究结果的准确性。

Description

一种150000rpm高速轴试验台

技术领域

本申请一般涉及转轴高速测试设备技术领域，具体涉及一种150000rpm高速轴试验台。

背景技术

随着能源行业以及航空航天业的不断发展，人类对于旋转器械的要求也越来越高；更高的转速、更平稳的运行、更低的功耗等均是所有研究人员所追求的目标。

旋转器械要实现上述目标，对其核心部件转子的研究是极为重要的，由于转子动力学的理论发展主要是基于线性化理论和仿真计算展开的，而转子的实际运行状态是非线性的，转子理论研究的结论常常与转子实际运行状态偏差较大，导致根据理论研究的转子应用于实际中完全不能达到预期效果。然而，基于试验展开的研究中，传统的试验台结构不能为转子提供较高的转速，无法对高速转动的转子进行研究。因此，我们提出一种150000rpm高速轴试验台用以解决上述问题。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种满足对转轴高速转动状态进行研究的需求，保证研究结果的准确性的150000rpm高速轴试验台。

第一方面，本申请提供一种150000rpm高速轴试验台，包括：

配合使用的转动单元和测试单元，

所述转动单元包括：第一支撑座；所述第一支撑座上设有驱动装置和两个高速轴承，且两个高速轴承沿所述驱动装置驱动轴的延伸方向排布；所述驱动装置的驱动轴通过柔性连接组件与测试轴连接，且所述测试轴贯穿两个所述高速轴承并与二者转动连接；

所述测试单元包括：第二支撑座，所述第二支撑座设置在所述第一支撑座与所述测试轴之间；所述第二支撑座上设有两个测距组，两个测距组位于所述测试轴的两侧，且所述测距组的检测端朝向所述测试轴侧壁。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述柔性连接组件包括：

第一转接法兰，其设置在所述驱动装置驱动轴的端部；

第二转接法兰，其设置在所述测试轴靠近所述驱动装置的端部；所述第二转接法兰通过柔性连接绳与所述第一转接法兰连接。

根据本申请实施例提供的技术方案，还包括：顶紧单元；

所述顶紧单元包括：

支撑底台，其数量为两个；两个所述支撑底台位于在所述第一支撑座与驱动装置驱动轴平行设置的两侧，且所述第二支撑座的两端分别位于两个所述支撑底台上；

顶紧组件，其设置在所述支撑底台上，且所述顶紧组件具备多个顶紧件；同一个所述支撑底台上的顶紧件之间相互配合共同顶紧相应的所述第二支撑座的端部。

根据本申请实施例提供的技术方案，两个所述支撑底台上安装有相同数量的所述顶紧件。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述顶紧件包括：

顶紧架，其设置在相应的所述支撑底台上；

顶紧垫板，其通过顶紧销钉安装在所述顶紧架上，且所述顶紧垫板远离所述顶紧架的表面与所述第二支撑座的端面或者靠近端面的侧壁紧密接触。

根据本申请实施例提供的技术方案，还包括：安装壳体，其设置在所述第一支撑座上，用于安装所述驱动装置；

所述安装壳体包括：

锁紧下壳体，所述锁紧下壳体内部具有第一空腔；所述锁紧下壳体一端开设有第一连接口；所述锁紧下壳体侧壁开设有与所述第一连接口相连通的第一通槽；

锁紧上壳体，所述锁紧上壳体内部具有第二空腔，且所述锁紧上壳体一端开设有第二连接口；所述锁紧上壳体侧壁开设有与所述第二连接口相连通的第二通槽；

当所述第一连接口与所述第二连接口相互配接时，所述第一空腔和所述第二空腔相连通，所述第一通槽和所述第二通槽相连通。

根据本申请实施例提供的技术方案，还包括：基台，用于安装所述第一支撑座和所述支撑底台。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述基台底部还设有辅助减震组件；

所述辅助减震组件包括：

地锚，所述地锚具有连接部和安装部；所述连接部与所述基台底部相连接，所述安装部设置在地面的预留安装孔处；

隔离带，其设置在所述地面之下，且其环绕在所述地锚周围。

根据本申请实施例提供的技术方案，还包括：轴承座，其数量为两个，且设置在所述第一支撑座上，用于安装相应的所述高速轴承。

根据本申请实施例提供的技术方案，所述测距组具有多个沿所述测试轴的轴线方向均匀排布的光学测距传感器。

综上所述，本申请具体地公开了一种150000rpm高速轴试验台的具体结构。本申请设计配合使用的转动单元和测试单元，转动单元包括第一支撑座，其上设有驱动装置和两个高速轴承，驱动装置的驱动轴通过柔性连接组件与测试轴连接，两个高速轴承沿驱动轴的延伸方向排布设置，且测试轴贯穿两个高速轴承并与二者转动连接；测试单元包括第二支撑座，其位于第一支撑座和测试轴之间，且第二支撑座上设有两个位于测试轴两侧的测距组，测距组的检测端朝向测试轴侧壁。

在试验时，启动测距组检测测试轴，得到初始数据，再启动驱动装置带动测试轴转动至理想转速，此时测距组持续检测测试轴的形变量，通过不断迭代测试不同规格的测试轴，最终得到符合预设要求的测试轴；满足对转轴高速转动状态进行研究的需要，并且，驱动装置与相应的测试轴之间采用柔性连接方式，测距组能够检测测试轴真实形变量，保证研究结果的准确性。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为150000rpm高速轴试验台的整体结构示意图。

图2为150000rpm高速轴试验台的俯视结构示意图。

图3为图2中A部分的结构示意图。

图4为图2中B部分的结构示意图。

图5为图3中C部分的结构示意图。

图6为辅助减震组件的结构示意图。

图中标号：1、第一支撑座；2、驱动装置；3、高速轴承；4、测试轴；5、第二支撑座；6、第一转接法兰；7、第二转接法兰；8、柔性连接绳；9、支撑底台；10、顶紧架；11、顶紧垫板；12、顶紧销钉；13、锁紧下壳体；14、锁紧上壳体；15、基台；16、地锚；17、地面；18、隔离带；19、轴承座；20、光学测距传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例1

请参考图1和图2所示的本申请提供的一种150000rpm高速轴试验台的第一种实施例的结构示意图，包括：

配合使用的转动单元和测试单元，

所述转动单元包括：第一支撑座1；所述第一支撑座1上设有驱动装置2和两个高速轴承3，且两个高速轴承3沿所述驱动装置2驱动轴的延伸方向排布；所述驱动装置2的驱动轴通过柔性连接组件与测试轴4连接，且所述测试轴4贯穿两个所述高速轴承3并与二者转动连接；

所述测试单元包括：第二支撑座5，所述第二支撑座5设置在所述第一支撑座1与所述测试轴4之间；所述第二支撑座5上设有两个测距组，两个测距组位于所述测试轴4的两侧，且所述测距组的检测端朝向所述测试轴4侧壁。

在本实施例中，转动单元和测试单元，二者配合使用经过多轮测试不同规格的测试轴4，最终得到符合所需规格的测试轴4；

其中，转动单元包括：

第一支撑座1，其上表面形成安装面，用于安装驱动装置2和两个高速轴承3；驱动装置2具有驱动轴，两个高速轴承3沿驱动轴的延伸方向排布，并且两个高速轴承3之间能够安装不同规格的测试轴4，测试轴4贯穿两个高速轴承3并与两个高速轴承3转动连接，两个高速轴承3对测试轴4的转动起到支撑作用。测试轴4与驱动轴同心设置，驱动装置2的驱动轴通过柔性连接组件和测试轴4连接，驱动装置2带动测试轴4转动，并且可加速到理想转速，实现测试轴4的高速转动。

此处，理想转速为150000rpm，驱动装置2的类型，例如为高速电机，转速范围为0~150000rpm。

测试单元包括：

第二支撑座5，其设置在第一支撑座1和测试轴4之间，用于安装测距组；

测距组，其数量为两个，设置在第二支撑座5上，且二者位于测试轴4的两侧，测距组的检测端朝向测试轴4侧壁，用于测试安装在高速轴承3之间的测试轴4的形变量；每个测距组具有多个沿测试轴4的轴线方向均匀排布的光学测距传感器20，每个光学测距传感器20具备检测端，且检测端都朝向测试轴4的侧壁。每个测距组的光纤测距传感器20的数量例如图4所示的为10个。

其中，第二支撑座5上设有两个位于测试轴4两侧的安装座，安装座和第二支撑座5可通过胶粘连接；每个安装座上开设有多个均匀分布的安装位，用于安装相应的光学测距传感器20。

通过上述的驱动装置2带动不同规格的测试轴4加速转动至理想转速，利用测距组持续检测测试轴4的形变量，最终得到满足预设要求的测试轴，满足对转轴高速转动状态进行研究的需求，并且，驱动装置2与相应的测试轴4之间采用柔性连接方式，测距组能够检测测试轴4真实形变量，保证研究结果的准确性。

进一步地，如图3所示，柔性连接组件包括：

第一转接法兰6，其设置在驱动装置2驱动轴的端部，作为驱动轴的连接部件；

第二转接法兰7，其设置在测试轴4靠近驱动装置2的端部，并且第二转接法兰7位于相对靠近驱动装置2的高速轴承3和驱动装置2之间，作为测试轴4的连接部件；第二转接法兰7通过柔性连接绳8与第一转接法兰6连接，将驱动装置2的驱动轴和测试轴4的端部柔性连接，在驱动装置2启停时能够顺利带动测试轴4转动，并且驱动装置2不会影响测试轴4的形变，保证试验测试的真实性、准确性，同时能够避免测试轴4的形变对驱动装置2造成损坏。此处，柔性连接绳8的类型，例如为纤维绳。

其中，柔性连接绳8和第一转接法兰6、第二转接法兰7的连接方式，例如为螺栓连接，具体连接方式是，利用螺钉将第一转接法兰6安装在驱动装置2的驱动轴端部，利用螺钉将第二转接法兰7安装在测试轴4靠近驱动装置2的端部，螺钉对相应的法兰起到压紧作用。

进一步地，还包括：顶紧单元；如图1和图2所示，顶紧单元包括：

支撑底台9，其数量为两个；两个支撑底台9位于在第一支撑座1与驱动装置2驱动轴平行设置的两侧，且第二支撑座5的两端分别位于两个支撑底台9上，对第二支撑座5的两端起到支撑作用，使得第二支撑座5上的测距组的检测端能够稳定检测测试轴4的形变量；

顶紧组件，其设置在支撑底台9上，且顶紧组件具备多个顶紧件；同一个支撑底台9上的顶紧件之间相互配合共同顶紧相应的第二支撑座5的端部，对第二支撑座5起到限位作用。

如图2所示，每个支撑底台9上设有三个顶紧件，一个顶紧件与第二支撑座5的端面顶紧，另外两个顶紧件对应设置在第二支撑座5的两侧，并且这两个顶紧件相对靠近第二支撑座5的端部设置；顶在第二支撑座5两个端面处的顶紧件能够限制住第二支撑座5在其长度方向上的位置，防止第二支撑座5在其长度方向上出现移动，而位于第二支撑座5侧壁处的顶紧件能够限制住第二支撑座5在第一支撑座1长度方向上的位置，防止第二支撑座5在第一支撑座1的长度方向上出现移动；通过第二支撑座5端面处的顶紧件以及第二支撑座5侧壁处的顶紧件配合，在第二支撑座5的长度和宽度所在的平面内对第二支撑座5起到限位作用。

其中，两个支撑底台9上安装有相同数量的顶紧件，并且两个支撑底台9上的顶紧件的位置对应设置，第二支撑座5的端面和侧壁处均安装有顶紧件，使得第二支撑座5两端的受力相同，实现最佳的限位效果。

进一步地，如图5所示，顶紧件包括：

顶紧架10，其设置在相应的支撑底台9上，作为承载安装架体，用于安装顶紧垫板11；

顶紧垫板11，其通过顶紧销钉12安装在顶紧架10上，且顶紧垫板11远离顶紧架10的表面与第二支撑座5的端面或者靠近端面的侧壁紧密接触，用于顶紧在第二支撑座5相应的端面或者侧壁处；并且，如图5所示，顶紧销钉12的数量为至少一对，此处一对指的是两个顶紧销钉12，通过调整顶紧销钉12改变顶紧垫板11和顶紧架10之间的相对位置，使得顶紧垫板11对第二支撑座5起到限位作用的同时让第二支撑座5和测试轴4垂直设置，可保证第二支撑座5上的测距组与测试轴4之间在未开始测试时处于相同的距离，当开始测试后，能够通过测距组的各个检测端反馈的数量快速观察出测试轴4的形变量和形变位置，便于测试。

进一步地，还包括：安装壳体，其设置在第一支撑座1上，用于安装驱动装置2；

如图1所示，安装壳体包括：

锁紧下壳体13，其安装在第一支撑座1上，锁紧下壳体13内部具有第一空腔；锁紧下壳体13一端开设有第一连接口，作为锁紧下壳体13的连接端口；锁紧下壳体13侧壁开设有与第一连接口相连通的第一通槽；

锁紧上壳体14，锁紧上壳体14内部具有第二空腔，且锁紧上壳体14一端开设有第二连接口，作为锁紧上壳体14的连接端口；锁紧上壳体14侧壁开设有与第二连接口相连通的第二通槽；

当第一连接口与第二连接口相互配接时，第一空腔和第二空腔相连通，形成安装腔室，恰好能够安装驱动装置2主体，第一通槽和第二通槽相连通，形成通道，用于驱动装置2的驱动轴贯穿此通道并伸至安装壳体之外，便于和相应的测试轴4相连接。

进一步地，如图1所示，还包括：基台15，作为本试验台的基础安装平台，用于安装第一支撑座1和支撑底台9。

此处，第一支撑座1、支撑底台9和基台15的连接方式，例如为螺栓连接。

其中，对第一支撑座1、支撑底台9的安装面进行刮研处理，提高第一支撑座1、支撑底台9的平整度，保证第一支撑座1、支撑底台9和其安装面上所安部件的接触精度，从而保证试验测试的准确性。

进一步地，基台15底部还设有辅助减震组件；

如图6所示，辅助减震组件包括：

地锚16，地锚16具有连接部和安装部；连接部与基台15底部相连接，安装部设置在地面17的预留安装孔处，用于将基台15稳定安装在地面上；

隔离带18，其设置在地面17之下，且其环绕在地锚16周围，起到隔振作用，避免外部振动干扰经地锚16传到基台15，对测试数据的准确度产生影响。

进一步地，如图1所示，还包括：轴承座19，其数量为两个，且设置在第一支撑座1上，用于安装相应的高速轴承3。

具体地，如图2所示，轴承座19安装在第一支撑座1上，轴承座19上开设有安装孔，用于安装高速轴承3，高速轴承3用于支撑测试轴4转动，测试轴4的端部套设有轴套，对测试轴4起到保护作用，防止测试轴4直接磨损；还包括轴承压盖，其安装在安装孔处，避免高速轴承3脱离轴承座19。

具体试验过程如下：

在恒温条件下，先浇筑地面17，并在浇筑过程中预留出预留安装孔，在地面17养护期过后，安装地锚16，并利用锚固胶固定住，再在地锚16周围填充隔离带18，将基台15置于地面17上并且基台15底部与地锚16相连接，最后将各个试验部件安装在基台上。将一种规格的测试轴4安装在两个高速轴承3处，并通过柔性连接组件和驱动装置2的驱动轴连接；启动测距组，记录初始数据，再启动驱动装置2，其驱动轴带动上述的测试轴4转动，测距组的检测端持续检测测试轴4，通过测距组反馈的实时数据和初始数据作差，得到测试轴4的形变量，判断此形变量是否符合预设要求，若符合则停止试验，若不符合则更换下一个规格的测试轴4继续测试，通过不断迭代，最终得到符合预设要求的测试轴。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种150000rpm高速轴试验台，其特征在于，包括：

配合使用的转动单元和测试单元，

所述转动单元包括：第一支撑座（1）；所述第一支撑座（1）上设有驱动装置（2）和两个高速轴承（3），且两个高速轴承（3）沿所述驱动装置（2）驱动轴的延伸方向排布；所述驱动装置（2）的驱动轴通过柔性连接组件与测试轴（4）连接，且所述测试轴（4）贯穿两个所述高速轴承（3）并与二者转动连接；

所述测试单元包括：第二支撑座（5），所述第二支撑座（5）设置在所述第一支撑座（1）与所述测试轴（4）之间；所述第二支撑座（5）上设有两个测距组，两个测距组位于所述测试轴（4）的两侧，且所述测距组的检测端朝向所述测试轴（4）侧壁。

2.根据权利要求1所述的一种150000rpm高速轴试验台，其特征在于，所述柔性连接组件包括：

第一转接法兰（6），其设置在所述驱动装置（2）驱动轴的端部；

第二转接法兰（7），其设置在所述测试轴（4）靠近所述驱动装置（2）的端部；所述第二转接法兰（7）通过柔性连接绳（8）与所述第一转接法兰（6）连接。

3.根据权利要求1所述的一种150000rpm高速轴试验台，其特征在于，还包括：顶紧单元；

所述顶紧单元包括：

支撑底台（9），其数量为两个；两个所述支撑底台（9）位于在所述第一支撑座（1）与驱动装置（2）驱动轴平行设置的两侧，且所述第二支撑座（5）的两端分别位于两个所述支撑底台（9）上；

顶紧组件，其设置在所述支撑底台（9）上，且所述顶紧组件具备多个顶紧件；同一个所述支撑底台（9）上的顶紧件之间相互配合共同顶紧相应的所述第二支撑座（5）的端部。

4.根据权利要求3所述的一种150000rpm高速轴试验台，其特征在于，两个所述支撑底台（9）上安装有相同数量的所述顶紧件。

5.根据权利要求3或4所述的一种150000rpm高速轴试验台，其特征在于，所述顶紧件包括：

顶紧架（10），其设置在相应的所述支撑底台（9）上；

顶紧垫板（11），其通过顶紧销钉（12）安装在所述顶紧架（10）上，且所述顶紧垫板（11）远离所述顶紧架（10）的表面与所述第二支撑座（5）的端面或者靠近端面的侧壁紧密接触。

6.根据权利要求1所述的一种150000rpm高速轴试验台，其特征在于，还包括：安装壳体，其设置在所述第一支撑座（1）上，用于安装所述驱动装置（2）；

所述安装壳体包括：

锁紧下壳体（13），所述锁紧下壳体（13）内部具有第一空腔；所述锁紧下壳体（13）一端开设有第一连接口；所述锁紧下壳体（13）侧壁开设有与所述第一连接口相连通的第一通槽；

锁紧上壳体（14），所述锁紧上壳体（14）内部具有第二空腔，且所述锁紧上壳体（14）一端开设有第二连接口；所述锁紧上壳体（14）侧壁开设有与所述第二连接口相连通的第二通槽；

当所述第一连接口与所述第二连接口相互配接时，所述第一空腔和所述第二空腔相连通，所述第一通槽和所述第二通槽相连通。

7.根据权利要求3所述的一种150000rpm高速轴试验台，其特征在于，还包括：基台（15），用于安装所述第一支撑座（1）和所述支撑底台（9）。

8.根据权利要求7所述的一种150000rpm高速轴试验台，其特征在于，所述基台（15）底部还设有辅助减震组件；

所述辅助减震组件包括：

地锚（16），所述地锚（16）具有连接部和安装部；所述连接部与所述基台（15）底部相连接，所述安装部设置在地面（17）的预留安装孔处；

隔离带（18），其设置在所述地面（17）之下，且其环绕在所述地锚（16）周围。

9.根据权利要求1所述的一种150000rpm高速轴试验台，其特征在于，还包括：轴承座（19），其数量为两个，且设置在所述第一支撑座（1）上，用于安装相应的所述高速轴承（3）。

10.根据权利要求1所述的一种150000rpm高速轴试验台，其特征在于，所述测距组具有多个沿所述测试轴（4）的轴线方向均匀排布的光学测距传感器（20）。

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