[发明专利]气体轴承-转子系统动态加载综合实验台

摘要

本发明一种气体轴承-转子系统动态加载一体化实验台，涉及超高速旋转机械加载技术；主要基于超高速气体轴承支承模块，一体化基础支撑结构，迷宫-气膜联合密封结构，静、动态加载机构和转子系统等关键技术；包括径向气体轴承、止推气体轴承、径向-止推联合气体轴承、轴承拆卸工装、一体化机匣、凸台、盖板、密封支架、迷宫密封环、气膜密封环、主支撑架、激振器、可调简支梁、非连续变截面简支梁、简支梁加载调整螺栓、加载弹簧、力-频率传感器、可倾瓦加载轴承、蜗壳、驱动涡轮、止推盘、转轴等；本发明结构简单、拆装方便，可靠性高、综合性强，能够确保实验台各气体轴承处于完全对中状态，静态加载力稳定可靠，动态加载力大小、频率可控。

主权项

气体轴承‑转子系统动态加载一体化实验台，包括超高速气体轴承支承模块，一体化基础支撑结构，迷宫‑气膜联合密封结构，静、动态加载机构和转子系统五个部分；其特征在于：超高速气体轴承支承模块包括径向气体轴承、止推气体轴承和径向‑止推联合气体轴承；径向气体轴承、径向‑止推联合气体轴承作为被测量轴承；一体化基础支撑结构包括一体化机匣、凸台和盖板，一体化机匣为圆筒形，中间设置凸台，一体化机匣中间开设用于安放可倾瓦加载轴承的方孔，一体化机匣上还在止推气体轴承附近开设两个用于安放传感器探头的通孔；迷宫‑气膜联合密封结构包括密封支架、迷宫密封环和气膜密封环，迷宫密封环内表面开设迷宫槽，气膜密封环内表面开设泵槽，气膜密封采用经降压后的外界高压气体供气，转轴旋转时在转轴和气膜密封环之间形成气膜，泵槽开设方向是实现该气膜的气体由气膜密封环出口流向迷宫密封环出口；静、动态加载机构包括主支撑架、激振器、可调简支梁、简支梁加载调整螺栓、加载弹簧、力‑频率传感器、可倾瓦加载轴承；可调简支梁为一个矩形块，其厚度为2‑5mm，其两端开有连接孔，可调简支梁中间处上下平面上焊接两个圆柱体；可倾瓦加载轴承主要由耐磨合金、支承体、供气孔、供气通道和密封橡胶圈组成，为3瓦块可倾瓦气体轴承或者4瓦块可倾瓦气体轴承中的一个瓦块，可倾瓦加载轴承绕密封橡胶圈弹性支点360°动态摆动；转子系统包括蜗壳、驱动涡轮、止推盘和转轴，转轴和止推盘是一体结构，止推盘位于转轴1/5位置处，转轴上对应迷宫密封环位置开设迷宫槽，转轴和止推盘交界处圆周上开设2‑8个对称布置的导流孔；气体轴承‑转子系统动态加载一体化实验台各部件之间的连接关系如下：转子系统通过超高速气体轴承支承模块支承、通过迷宫‑气膜联合密封结构实现密封，超高速气体轴承支承模块、迷宫‑气膜联合密封结构安装固定到一体化基础支撑结构之上，静、动态加载机构和一体化基础支撑结构连接，实现实验台的加载功能；止推盘两侧的转轴上分别放置径向‑止推联合气体轴承、止推气体轴承，转轴上没有止推盘的一端放置径向气体轴承；径向‑止推联合气体轴承、止推气体轴承和径向气体轴承放置于一体化机匣中，径向气体轴承、径向‑止推联合气体轴承的外圆表面和一体化机匣的内表面贴合，径向‑止推联合气体轴承的一个侧壁、止推气体轴承的一个侧壁分别和凸台的两个侧壁贴合；一体化机匣右侧安装盖板，一体化机匣左侧安装密封支架，径向‑止推联合气体轴承左侧安装气膜密封环，气膜密封环左侧安装迷宫密封环，迷宫密封环和气膜密封环的外圆表面和密封支架内表面贴合；转轴的端部安装涡轮，涡轮外部安装蜗壳；主支撑架的下方用于固定一体化机匣，上部横梁上安装激振器，两个侧壁上通过简支梁加载调整螺栓固定和调节可调简支梁，可调简支梁向下弯曲压紧加载弹簧，压紧弹簧下端连接力‑频率传感器，力‑频率传感器下端连接可倾瓦加载轴承，可倾瓦加载轴承穿过一体化机匣上开设的方孔放置于转轴上方，位于径向气体轴承、径向‑止推联合气体轴承中间位置；涡轮、蜗壳、密封支架、迷宫密封环、气膜密封环、一体化机匣、径向‑止推联合气体轴承、止推气体轴承、径向气体轴承、凸台、挡板、可倾瓦加载轴承和转轴同轴；可倾瓦加载轴承和转轴的间隙在15‑100um，径向‑止推联合气体轴承、止推气体轴承与止推盘之间的轴向间隙均为50um，径向气体轴承、径向‑止推联合气体轴承与转轴径向间隙均为20‑60um。