专利名称：测试弹性箔片推力轴承起飞转速的装置的制作方法
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推 力轴承起飞转速的装置。
技术背景推力轴承的起飞转速是推力盘表面和气体推力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》V0L20, 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。但对气体推力轴承而言，推力盘 和轴承表面间的摩擦力不易测定，很难通过摩擦力矩法识别弹性箔片气体 轴承的起飞转速。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推力轴承起飞转速的装置，可以进行弹性箔片推力轴承的起飞转速测 试，并通过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 一种测试弹性箔片推力轴 承起飞转速的装置，包括一异步电机1和与其连接的变频器16，异步电机1通过高速柔性联轴节2与轴颈7 —端连接，轴颈7由滚动轴承6支承，滚 动轴承6安装在滚动轴承座4上；滚动轴承6与一油气润滑器17相连通， 通过油气润滑器17对滚动轴承6进行润滑，在轴颈7的另一端安装有推力 盘9以及用于固定被测试推力轴承11的推力轴承座12，推力轴承座12通 过轴肩安装在推力轴承固定座10的通孔中，推力轴承座12与气缸13的活 塞连接，在气体压力作用下由气缸13带动推力轴承座12产生轴向运动给 被测试推力轴承11施加轴向载荷；在实验台基座16上靠近电机端的位置 安装一测量轴颈7的实际工作转速的光电转速传感器15。在轴颈7的中间 位置成90°安装有两个探头指向相对坐标方向、测试轴颈7在水平方向和 垂直方向的径向位移的电涡流位移传感器8,在推力轴承座12上安装了一 个测量被测试推力轴承11和推力盘9表面间的相对轴向位移的电涡流位移 传感器8。数据采集由传感器21进行，传感器21测得的数据经放大器22放大后由 采集卡23采集并输入计算机24进行存储，以便进行分析；所说的传感器21 包括光电转速传感器15和所有的电涡流位移传感器8。本发明的有益效果是通过异步电机l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推力轴承起飞转速。
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是被测试弹性箔片推力轴承的结构示意图。图2是本发明弹性箔片推力轴承测试装置的结构示意图。图3是数据采集系统的示意图。图4是位移响应频谱法识别起飞转速的例图；其中，图4 (a)是起飞 前的轴向位移响应频谱图；图4 (b)是起飞后的轴向位移响应频谱图；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，被测试的推力轴承11的结构包括底层箔片20、八片相同的 扇形顶层箔片18和支承拱箔19，顶层箔片18和支承拱箔19的一端焊接 在底层箔片20上并沿底层箔片20周向均匀分布，另一端自由，顶层箔片 18靠近焊接端的部分是一锥面，可以与推力盘9表面形成收敛的气膜间隙。 试验中推力盘9沿从焊接端到自由端的方向旋转。参见图l、图2， 一种测试弹性箔片推力轴承起飞转速的装置，包括驱 动系统、轴颈部分及其润滑系统、数据采集系统；驱动系统包括异步电机l 和与其连接的变频器16，轴颈7由高速中频异步电机1驱动， 一端通过高 速柔性联轴节2与驱动电机1相连，并可通过调整变频器16的参数来调节 电机1的转速；轴颈7为对称结构，用两个参数完全相同的滚动轴承6支 承，滚动轴承6安装在滚动轴承座4中，并用弹簧3对其施加预载荷，滚 动轴承6通过滚动轴承座4上的油气通道5与一油气润滑器17相连通，润滑油经油气润滑器17气化后通过油气通道5送入滚动轴承6对其进行润滑，
以防止滚动轴承6发生失效损坏，保证其正常工作，延长轴承使用寿命；
推力盘9安装在轴颈7的另一端，其工作面与推力轴承固定座10的侧面在 同一平面内，被测试推力轴承11通过销钉安装在推力轴承座12上。气缸 13活塞杆与推力轴承座12的螺纹孔旋合连接，给气缸13中通入压縮气体 可推动其活塞产生位移，通过带动推力轴承座12产生轴向位移从而改变推 力盘9和推力轴承顶层箔片18表面间的气膜间隙，以达到改变被测试推力 轴承11的静态载荷的目的。本实验台测试中，输入气缸13的气体压力可 通过安装在进气管道上的压力表获得，在实验台基座16上靠近电机端的位 置安装一测量轴颈7的实际工作转速的光电转速传感器15。在轴颈7的中 间位置成90。安装有两个探头指向相对坐标方向、测试轴颈7在水平方向 和垂直方向的径向位移的电涡流位移传感器8，在推力轴承座12上安装了 一个测量被测试推力轴承11和推力盘9表面间的相对轴向位移的电涡流位 移传感器8。
参见图3 ，本发明的数据采集系统由传感21及其放大器22和计算机24 组成，所有传感器21均有各自的放大器22，输出的放大器信号用高速多功 能采集卡23以一定的采样频率进行数据采集，并用计算机24进行存储以便 进行离线或在线处理；所说的传感器21包括一个光电转速传感器15和三个 电涡流位移传感器8。
试验结束后，通过位移响应频谱法识别被测试推力轴承ll的起飞转速， 逐段截取位移传感器8测得的轴向位移并进行FFT变换，在频域观察谱图 变化以识别起飞转速，如图4，起飞前后谱图由不规则形状变为规则形状，转变点对应的转速即为起飞转速。
本发明的工作原理是本发明的试验装置测试推力轴承11的起飞转速 的过程是，将实验台各部分安装调试完毕后，首先调整变频器16的工作参 数以设定异步电机1的工作转速和升速时间，并开动油气润滑器17对滚动 轴承6进行润滑，打开计算机24启动数据采集系统；然后启动变频器16
使电机1带动轴颈7旋转，此时所有传感器21开始工作并通过采集卡23 对各传感器数据进行采样；当电机1的转速达到设定的工作转速时，关闭 变频器16使电机1逐渐减速直至停止工作，最后用计算机24存储所有传 感器的采样数据以便进行分析。实验结束后，可通过位移响应频谱法识别 被测试推力轴承11的起飞转速，即取电涡流位移传感器8测得的轴向位移 信号进行分析，逐段截取位移信号进行FFT变换，在频域观察谱图变化以 识别起飞转速。
权利要求
1、一种测试弹性箔片推力轴承起飞转速的装置，包括一异步电机(1)和与其连接的变频器(16)，其特征在于，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，在轴颈(7)的另一端安装有推力盘(9)以及用于固定被测试推力轴承(11)的推力轴承座(12)，推力轴承座(12)通过轴肩安装在推力轴承固定座(10)的通孔中，推力轴承座(12)与气缸(13)的活塞连接，在实验台基座(16)上靠近电机端的位置安装一测量轴颈(7)的实际工作转速的光电转速传感器(15)，在轴颈(7)的中间位置成90°安装有两个探头指向相对坐标方向、测试轴颈(7)在水平方向和垂直方向的径向位移的电涡流位移传感器(8)，在推力轴承座(12)上安装一个测量被测试推力轴承(11)和推力盘(9)表面间的相对轴向位移的电涡流位移传感器(8)。
2、 根据权利要求1所述的一种测试弹性箔片推力轴承起飞转速的装置，其 特征在于，所述的滚动轴承(6)与一油气润滑器(17)相连通。
3 、根据权利要求1所述的一种测试弹性箔片推力轴承起飞转速的装置， 其特征在于，所说的推力盘(9)的工作面与推力轴承固定座(10)的侧面在同 一平面内。
4 、根据权利要求1所述的一种测试弹性箔片推力轴承起飞转速的装置， 其特征在于，所说的光电转速传感器(15)或电涡流位移传感器(8)均有各自的放 大器(22)，输出的放大器信号用高速多功能采集卡(23)进行数据采集，并用计 算机(24)进行存储。
全文摘要
一种测试弹性箔片推力轴承起飞转速的装置，包括驱动系统、轴颈部分及其润滑系统、数据采集系统；驱动系统由异步电机和变频器组成，异步电机通过高速柔性联轴节与轴颈一端连接，轴颈用两个滚动轴承支承，并通过油气润滑器对滚动轴承进行润滑，数据采集系统由传感器及其放大器和计算机组成，传感器测得的数据经采集卡采集并输入计算机进行存储，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。
文档编号G01M13/04GK101226104SQ20081001747
公开日2008年7月23日 申请日期2008年2月1日 优先权日2008年2月1日
发明者恒 刘, 戚社苗, 杨利花, 耿海鹏, 烈 虞 申请人:西安交通大学