[发明专利]测试弹性箔片径向轴承起飞转速的装置

说明书

技术领域

本发明涉及轴承的性能测试技术领域，尤其涉及一种测试弹性箔片径向轴承起飞转速的装置。

背景技术

起飞转速是轴颈表面和气体轴承工作表面间形成完全气体润滑的标志，也是动压气体轴承的重要指标之一。目前，弹性箔片轴承的性能测试主要是进行承载能力和动特性系数的测试实验，虽然有些文献中提到轴承参数和工作条件对轴承起飞转速有影响，但并没有给出起飞转速的测试装置和识别方法。现有文献中有些详细描述了油膜静压径向轴承起飞转速的测试方法，如：“On the lift-off speed in journal bearings”(刊于《Tribology Letters》VOL20，NO.3-4，2005.10，P299-305)提出在轴承座上安装悬臂杠杆机构，在不同静态载荷和供油温度下，测量轴承表面和轴颈表面的摩擦系数，通过摩擦系数与转速的Stribeck曲线判断轴承的起飞转速，也就是摩擦系数法。对气体轴承而言，轴承和轴颈表面间的间隙要比油润滑轴承的间隙小得多，轴承的工作转速高达几万甚至几十万转，随着弹性箔片气体轴承在涡轮机、燃气轮机等高速旋转机械中的应用，通过实验确定其起飞转速显得尤为重要。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种测试弹性箔片径向轴承起飞转速的装置，可以进行弹性箔片径向轴承的起飞转速测试，并通过摩擦力矩法和位移响应频谱法识别起飞转速。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种测试弹性箔片径向轴承起飞转速的装置，包括异步电机1和与之连接的变频器17，异步电机1通过高速柔性联轴节2与轴颈7一端连接，轴颈7由滚动轴承6支承，滚动轴承6与油气润滑器18相连通，通过油气润滑器18对滚动轴承6进行润滑，滚动轴承6安装在滚动轴承座4上；被测试径向轴承13及其径向轴承套12安装在轴颈7中间段，径向轴承13及其径向轴承套12两端分别用钢索14固定在滚动轴承座4上，径向轴承套12上方与钢索10的一端相连，通过钢索10和滑轮8组成一个滑轮杠杆机构在一端用砝码11对被测试径向轴承13施加静载荷；在实验台基座16上靠近异步电机1端的位置安装了一个光电转速传感器15测量轴颈7的实际工作转速。在径向轴承套12上通过连接一个扭矩臂23，压力传感器24安装在扭矩臂23端部，通过压力传感器24测试轴颈7表面和被测试径向轴承13的顶层箔片20表面间的摩擦力；径向轴承套12两侧分别成90度安装有两个电涡流位移传感器9，探头指向相对坐标方向，分别测试轴颈7和被测试径向轴承13的中心在水平方向和垂直方向的相对径向位移，并以同一方向的两个电涡流位移传感器9的平均值作为径向相对位移值。

数据采集系统由传感器25及其放大器26和计算机28组成，传感器25测得的信号经放大器26放大后经采集卡27采集并输入计算机28进行存储，以便进行分析；所说的传感器25包括光电转速传感器15、压力传感器24和电涡流位移传感器9。

本发明的有益效果是：通过电机驱动转子，并由加载装置改变轴承的静态载荷，可以测定不同载荷下的箔片轴承起飞转速。

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详进一步详细说明。

图1是被测试弹性箔片径向轴承的结构示意图。

图2是本发明测试弹性箔片径向轴承起飞转速装置的结构示意图。

图3是本发明测试弹性箔片径向轴承的传感器设置示意图。

图4是本发明数据采集系统的示意图。

图5是摩擦力矩法识别起飞转速的例图；其中横座标表示轴颈7的转速；纵座标表示轴颈7和顶层箔片20表面间的摩擦力。

图6是位移响应频谱法识别起飞转速的例图；其中，图6(a)是起飞前的径向位移响应频谱图；图6(b)是起飞后的径向位移响应频谱图；横座标表示频率；纵座标表示位移响应幅值。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理及工作原理作进一步详细说明。

参见图1，被测试径向轴承13的结构为：包括试验轴承座19和轴承箔片22，轴承箔片22由五片顶层箔片20和拱形波箔21构成，五片顶层箔片20和拱形波箔21的一端均焊接在试验轴承座19上并沿试验轴承座19内壁面均匀分布，另一端是自由的，光滑的顶层箔片20在预紧力作用下形成圆弧表面，提供轴承的工作表面，拱形波箔21对顶层箔片20提供弹性支承，工作时轴颈7沿从焊接端到自由端的方向旋转。