一種軸承-轉子系統加載測試裝置及其方法

2023-05-17 07:57:31

專利名稱：一種軸承-轉子系統加載測試裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及旋轉機械的加載測試裝置，特別是一種軸承-轉子系統加載測試裝置 及其方法。
背景技術：
轉子-軸承系統是旋轉機械的核心部件，其動、靜態負荷下系統的承載能力、穩定 性、剛性等性能直接影響系統的安全運轉，否則將引起系統超載、劇烈振動等現象，嚴重將 導致重大事故的發生。對轉子-軸承系統進行動、靜態加載測試與監測，可為機組安全運行 和故障診斷提供指導，避免惡性事故的發生。但是，目前普遍採用的加載測試方法是在轉子 靜態下進行接觸式加載如彈簧加載、氣缸加載等，對軸承-轉子系統的瞬態，尤其是啟、停 狀態不能進行動態測試，不能滿足日益發展的高速機械性能測試要求。主要體現在以下方 面1、靜態承載測試，加載困難，加載不連續。2、無載情況下的動態研究偏離實際工況，不利於充分研究軸承_轉子系統的工作 特性。3、採用傳統的輪盤加載容易破壞轉子的動平衡性，容易發生碰撞摩擦。同時輪盤 加載，加載範圍單一。4、傳統的接觸式加載，存在較多不安全因素，不利於人身安全。

發明內容
為解決現有技術的上述問題，本發明要提出一種可以在高速旋轉狀態下實現動態 加載、連續加載、安全加載的軸承_轉子系統加載裝置及其方法。為了實現上述目的，本發明的技術方案如下一種軸承-轉子系統加載測試裝置， 包括靜壓氣體軸承、浮動接頭、壓力傳感器、氣缸、加載支架、方向控制閥、壓力調節閥A和 壓力調節閥B，所述的靜壓氣體軸承的上部與浮動接頭的下部連接，所述的浮動接頭的上部 與壓力傳感器的下部連接，所述的壓力傳感器的上部與氣缸連接；所述的氣缸固定在加載 支架上，所述的氣缸與方向控制閥通過氣管和快速接頭連接；所述的方向控制閥通過壓力 調節閥A與進氣管連接，所述的靜壓氣體軸承通過壓力調節閥B與進氣管連接。本發明所述的靜壓氣體軸承和浮動接頭通過螺紋連接，所述的浮動接頭與壓力傳 感器通過螺紋連接，所述的壓力傳感器與氣缸之間通過螺紋連接，所述的氣缸和加載支架 之間通過螺栓固定。本發明所述的靜壓氣體軸承是部分圓弧形靜壓氣體軸承。一種軸承-轉子系統加載測試裝置的加載測試方法，包括以下步驟A、通過壓力調節閥A將壓縮氣體輸送到靜壓氣體軸承上，使其與測試轉子之間形 成氣膜；同時通過壓力調節閥B將壓縮氣體輸送到方向控制閥，通過方向控制閥使氣缸的 氣缸杆向下伸出，使靜壓氣體軸承接近測試轉子，並在靜壓氣體軸承和測試轉子間形成氣膜力；當氣膜力與氣缸杆加載力平衡時，氣缸杆停止運動，此時氣缸杆的加載力被傳到測試 轉子上；B、通過壓力傳感器測出加載力的大小。本發明所述的壓力調節閥A可調節氣缸杆加載力的大小，壓力調節閥B可調節測 試轉子與靜壓氣體軸承間的氣膜間隙。與現有實驗方法相比，本發明具有以下有益效果1、由於本發明使靜壓氣體軸承和測試轉子之間形成氣膜，實現了非接觸加載，可 以在轉子靜態或高速運轉時對其加載，加載安全，加載力的大小調節方便。2、由於本發明在加載過程中，採用非接觸的加載方法，因此加載時不會影響轉子 的動平衡特性，可以在靜態、高速、超高速下進行加載。3、由於本發明採用氣缸加載，通過調節氣缸的供氣壓力可以針對不同偏心率狀態 下軸承_轉子系統的特性進行實驗研究，實現高速下無級調節加載力的大小的目的。4、由於本發明採用氣缸加載，氣體的可壓縮性，為氣缸杆及加載軸承的運動提供 了一定空間，因此轉子跳動時，加載軸承也會相對運動，使測試過程更接近實際工況。5、由於本發明採用浮動接頭連接，浮動接頭具有一定角度的偏擺範圍，因此當轉 子發生振動時，受氣膜勻化效應的影響，靜壓氣體軸承也會隨著轉子偏擺，而不會與轉子發 生碰撞，保證實驗系統和實驗人員的安全。6、由於本發明加有壓力傳感器，因而可以測試出靜態、旋轉兩種狀態下軸承-轉 子系統的承載特性，為合理設計優化系統提供了可靠實驗依據。


本發明僅有附圖1張，其中圖1是軸承-轉子系統氣輔加載裝置示意圖。圖中1、測試轉子，2、加載支架，3、靜壓氣體軸承，4、浮動接頭，5、壓力傳感器，6、 氣缸，7、方向控制閥，8、壓力調節閥A，9、壓力調節閥B。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進行進一步地描述。如圖1所示，一種軸承-轉子系統加 載測試裝置，包括靜壓氣體軸承3、浮動接頭4、壓力傳感器5、氣缸6、加載支架2、方向控制 閥7、壓力調節閥A8和壓力調節閥B9，所述的靜壓氣體軸承3的上部與浮動接頭4的下部 連接，所述的浮動接頭4的上部與壓力傳感器5的下部連接，所述的壓力傳感器5的上部與 氣缸6連接；所述的氣缸6固定在加載支架2上，所述的氣缸6與方向控制閥7通過氣管和 快速接頭連接；所述的方向控制閥7通過壓力調節閥A8與進氣管連接，所述的靜壓氣體軸 承3通過壓力調節閥B9與進氣管連接。所述的靜壓氣體軸承3和浮動接頭4通過螺紋連 接，所述的浮動接頭4與壓力傳感器5通過螺紋連接，所述的壓力傳感器5與氣缸6之間通 過螺紋連接，所述的氣缸6和加載支架2之間通過螺栓固定。所述的靜壓氣體軸承3是部 分圓弧形靜壓氣體軸承3。一種軸承_轉子系統加載測試裝置的加載測試方法，包括以下步驟A、通過壓力調節閥A8將壓縮氣體輸送到靜壓氣體軸承3上，使其與測試轉子1之
4間形成氣膜；同時通過壓力調節閥B9將壓縮氣體輸送到方向控制閥7，通過方向控制閥7 使氣缸6的氣缸杆向下伸出，使靜壓氣體軸承3接近測試轉子1，並在靜壓氣體軸承3和測 試轉子1間形成氣膜力；當氣膜力與氣缸杆加載力平衡時，氣缸杆停止運動，此時氣缸杆的 加載力被傳到測試轉子1上；B、通過壓力傳感器5測出加載力的大小。本發明所述的壓力調節閥A8可調節氣缸杆加載力的大小，壓力調節閥B9可調節 測試轉子1與靜壓氣體軸承3間的氣膜間隙。本發明的使用方法，包括以下步驟1、將整個裝置按照圖1裝好，並按要求連接氣路。2、向靜壓氣體軸承2通入壓縮空氣，根據承載大小，調節壓力調節閥B9將壓力調 節到0. 1-0. 6MPa範圍。3、向壓力調節閥A8通氣，將壓力調節到0. 1-0. 2MPa範圍，控制方向控制閥7，使氣 缸6的氣缸杆緩慢向下伸出。4、當靜壓氣體軸承2與測試轉子1之間形成氣膜間隙，且氣膜承載力達到與氣缸 輸出力平衡時，氣缸杆停止運動。5、調節壓力調節閥B9，將供氣壓力調到0. 1-0. 6MPa左右。6、根據承載大小，精確調節壓力調節閥A8，使壓力滿足測試要求。
權利要求
一種軸承 轉子系統加載測試裝置，其特徵在於包括靜壓氣體軸承(3)、浮動接頭(4)、壓力傳感器(5)、氣缸(6)、加載支架(2)、方向控制閥(7)、壓力調節閥A(8)和壓力調節閥B(9)，所述的靜壓氣體軸承(3)的上部與浮動接頭(4)的下部連接，所述的浮動接頭(4)的上部與壓力傳感器(5)的下部連接，所述的壓力傳感器(5)的上部與氣缸(6)連接；所述的氣缸(6)固定在加載支架(2)上，所述的氣缸(6)與方向控制閥(7)通過氣管和快速接頭連接；所述的方向控制閥(7)通過壓力調節閥A(8)與進氣管連接，所述的靜壓氣體軸承(3)通過壓力調節閥B(9)與進氣管連接。
2.根據權利要求1所述的一種軸承-轉子系統加載測試裝置，其特徵在於所述的靜 壓氣體軸承(3)和浮動接頭(4)通過螺紋連接，所述的浮動接頭(4)與壓力傳感器(5)通 過螺紋連接，所述的壓力傳感器(5)與氣缸(6)之間通過螺紋連接，所述的氣缸(6)和加載 支架(2)之間通過螺栓固定。
3.根據權利要求1所述的一種軸承-轉子系統加載測試裝置，其特徵在於所述的靜 壓氣體軸承(3)是部分圓弧形靜壓氣體軸承(3)。
4.一種如權利要求1所述的軸承-轉子系統加載測試裝置的加載測試方法，其特徵在 於包括以下步驟A、通過壓力調節閥A(8)將壓縮氣體輸送到靜壓氣體軸承(3)上，使其與測試轉子(1) 之間形成氣膜；同時通過壓力調節閥B(9)將壓縮氣體輸送到方向控制閥(7)，通過方向控 制閥(7)使氣缸(6)的氣缸杆向下伸出，使靜壓氣體軸承(3)接近測試轉子(1)，並在靜壓 氣體軸承(3)和測試轉子(1)間形成氣膜力；當氣膜力與氣缸杆加載力平衡時，氣缸杆停止 運動，此時氣缸杆的加載力被傳到測試轉子(1)上；B、通過壓力傳感器(5)測出加載力的大小。
5.一種如權利要求4所述的軸承-轉子系統加載測試裝置的加載測試方法，其特徵在 於所述的壓力調節閥A(8)可調節氣缸杆加載力的大小，壓力調節閥B(9)可調節測試轉子 ⑴與靜壓氣體軸承⑶間的氣膜間隙。
全文摘要
本發明公開了一種軸承-轉子系統加載測試裝置及其加載測試方法，所述的裝置包括靜壓氣體軸承、浮動接頭、壓力傳感器、氣缸、加載支架、方向控制閥、壓力調節閥A和壓力調節閥B，所述的氣缸固定在加載支架上，所述的氣缸與方向控制閥通過氣管和快速接頭連接；所述的方向控制閥通過壓力調節閥A與進氣管連接，所述的靜壓氣體軸承通過壓力調節閥B與進氣管連接。由於本發明使靜壓氣體軸承和測試轉子之間形成氣膜，實現了非接觸加載，可以在轉子靜態或高速運轉時對其加載，加載安全，加載力的大小調節方便。本發明在加載過程中，採用非接觸的加載方法，因此加載時不會影響轉子的動平衡特性，可以在靜態、高速、超高速下進行加載。
文檔編號G01M13/00GK101915662SQ20101022367
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月9日 優先權日2010年7月9日
發明者於賀春, 關廣豐, 熊偉, 王海濤, 馬文琦 申請人:大連海事大學