专利名称：一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置的制作方法
技术领域：
本发明属于空气轴承实验测试领域，具体涉及一种箔片动压空气轴承阻力距测量 直，O
背景技术：
随着科学技术的日新月异，旋转机械对高转速，高精度，高稳定性的要求越来越高。自然的对旋转机械核心部件之一的轴承的要求也是越来越高。箔片动压空气轴承是一种新型的动压空气轴承，与传统的刚性表面轴承相比，具有转速高，稳定性好，寿命长等突出优点。但是由于箔片动压空气轴承的理论模型还不完善，所以还不能完全依靠计算模拟来进行箔片动压空气轴承的设计，因此对箔片动压空气轴承各个参数的实验测量是必不可少的。在实验中对箔片动压空气轴承的阻力距的测量是整个实验的重点，也是难点。所以一个合适的箔片动压空气轴承阻力距测量方法是实验顺利进行的必要条件。当前已有的实验台如参考文献[1]许怀锦，刘占生，张广辉，王永亮.油润滑多叶箔片轴承试验台设计.振动与冲击，200827卷S期，参考文献[2]Dario Rubio, Luis SanAndres. Bump-Type Foil Bearing Structural Stiffness !Experiments and Predictions. Paper no. GT2004_53611pp. 671-679,参考文献[3]Xuehua Zhu, Luis San Andres. Rotordynamic Performance of Flexure Pivot Hydrostatic Gas Bearings for Oil-FreeTurbomachinery. DOI :10. 1115/1. 2720518 在使用中均存在了一些问题。由于采用了轴承座固定的传统方式从而使轴承阻力距的测量变得很困难。并且在对轴承施加载荷的时候，为了不影响轴承数据测量的准确性，必须采用非接触式的加载方式，比如电磁铁加载，这样不但增加了实验台的成本也使实验台的结构变得复杂。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置。本装置运用相对运动原理，改变了当箔片动压空气轴承工作时箔片动压空气轴承和轴承座固定转轴悬浮于箔片动压空气轴承上的结构，取而代之的是转轴固定旋转，箔片动压空气轴承和轴承座作为一个整体悬浮于转轴上。并利用一个力臂杆，将箔片动压空气轴承的阻力距的变化转换成绳索的拉力变化，并利用拉力传感器测量出绳索的拉力，最后通过计算便可得到箔片动压空气轴承的阻力距。另外力臂杆和绳索的使用不但起到了测量箔片动压空气轴承阻力距的作用，还对箔片动压空气轴承起到轴向定位的作用。整个装置结构简单，可靠性高。本发明提出的一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置，包括箔片动压空气轴承、 轴承座、转轴、力臂杆、调节杆、拉力传感器、绳索、定滑轮和砝码。所述箔片动压空气轴承固定在轴承座中，箔片动压空气轴承和轴承座一并安装于转轴上。轴承座的周向外边缘通过螺纹孔与力臂杆的一端固定，力臂杆的另一端通过螺纹孔与调节杆的中间位置相连接。调节杆的杆向与力臂杆的杆向相垂直，调节杆的两端均连接有绳索，其中一端的绳索与固定的拉力传感器相连，另一段的绳索通过定滑轮与砝码9相连。所述的力臂杆的杆向方向穿过箔片动压空气轴承的轴向中点位置，且力臂杆的杆向方向与转轴的轴向方向相垂直。力臂杆与调节杆通过调节连接处的螺纹孔，使力臂杆的杆向方向与调节杆的杆向方向相互垂直，且保证调节杆的杆向方向与转轴的轴向方向相垂直，进而使力臂杆的杆向方向、调节杆的杆向方向和转轴的轴向方向两两垂直。所述的调节杆上还设置有力臂杆锁紧螺母，用于锁定力臂杆的位置。为了保证测量精确，所述的拉力传感器、调节杆、定滑轮、定滑轮与调节杆之间连接的绳索以及拉力传感器与调节杆之间连接的绳索均处于同一直线上。调节杆用螺纹孔连接在力臂杆上，通过旋转调节杆可以改变调节杆与力臂杆的连接位置，从而达到调节力臂杆的杆向方向与绳索的水平段之间角度保持在90度的目的。调节到位后利用调节杆锁紧螺母将调节杆的位置锁定。所述的轴承座与力臂杆的连接处还设置有调节杆锁紧螺母，用于锁紧力臂杆。本发明的优点在于(1)本发明提供一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置，采用箔片动压空气轴承和轴承座整体悬浮在转轴上的结构，取代了传统的转轴悬浮的结构，这样可以保证箔片动压空气轴承阻力距测量装置在不影响轴承正常工作的前提下，将力矩转换成了拉力，使测
量简单；(2)本发明提供一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置结构简单，搭建试验台方便，成本低；(3)本发明提供一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置包含了对轴承的轴向定位，使实验台的搭建更加简单；(4)本发明提供一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置通用性好，容易适应不同型号的轴承进行实验。
图1 本发明提供的一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置的结构示意图。图中1-箔片动压空气轴承；2-轴承座；3-转轴；4-力臂杆；5-调节杆；6-拉力传感器； 7-绳索；8-定滑轮；9-砝码；10-力臂杆锁紧螺母；11-调节杆锁紧螺母。
具体实施例方式下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。本发明公开一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置，如图1，包括箔片动压空气轴承1、轴承座2、转轴3、力臂杆4、调节杆5、拉力传感器6、绳索7、定滑轮8和砝码9。所述箔片动压空气轴承1固定在轴承座2中，箔片动压空气轴承1和轴承座2 —并安装于转轴 3上，转轴3旋转，轴承座2连同箔片动压空气轴承1不动，当转轴3的达到一定的转速后， 转轴3和箔片动压空气轴承1之间就会由于空气动压力产生一层空气膜，也就是说转轴和箔片动压空气轴承1之间没有接触，箔片动压空气轴承1与轴承座2 —同悬浮在转轴3上。轴承座2的周向外边缘通过螺纹孔与力臂杆4的一端固定，力臂杆4的另一端通过螺纹孔与调节杆5的中间位置相连接。调节杆5的杆向与力臂杆4的杆向相垂直，调节杆5的两端均连接有绳索7，其中一端的绳索7与固定的拉力传感器6相连，另一段的绳索7通过定滑轮8与砝码9相连。
所述的力臂杆4的杆向方向穿过箔片动压空气轴承1的轴向中点位置，且力臂杆4 的杆向方向与转轴3的轴向方向相垂直。力臂杆4与调节杆5通过调节连接处的螺纹孔， 使力臂杆4的杆向方向与调节杆5的杆向方向相互垂直，且保证调节杆5的杆向方向与转轴3的轴向方向相垂直，进而使力臂杆4的杆向方向、调节杆5的杆向方向和转轴3的轴向方向两两垂直。所述的调节杆5上还设置有力臂杆锁紧螺母10，用于锁定力臂杆的位置。为了保证测量精确，所述的拉力传感器6、调节杆5、定滑轮8、定滑轮与调节杆之间连接的绳索7以及拉力传感器6与调节杆5之间连接的绳索7均处于同一直线上。如图1所示，调节杆5用螺纹孔连接在力臂杆4上，通过旋转调节杆5可以改变调节杆5与力臂杆4的连接位置，从而达到调节力臂杆4的杆向方向与绳索7的水平段之间角度保持在90度的目的。调节到位后利用调节杆锁紧螺母11将调节杆5的位置锁定。所述的轴承座2与力臂杆4的连接处还设置有调节杆锁紧螺母10，用于锁紧力臂杆4。如图1所示，砝码9通过定滑轮8给绳索7施加预紧力，根据所测量的箔片动压空气轴承1的参数不同，箔片动压空气轴承1所受到的阻力距也不同，这样所需要的绳索7中的预紧力也不同，为了方便的适应各种箔片动压空气轴承1的实验需要，装置可以方便的更换不同大小的砝码9。如图1所示，当箔片动压空气轴承1进入工作状态后(即转轴的转速达到箔片动压空气轴承的工作转速后，箔片动压空气轴承1和轴承座2将一同悬浮在转轴3上)，箔片动压空气轴承1和轴承座2将一同悬浮在转轴3上，当箔片动压空气轴承1与轴承座3产生轴向位移时，调节杆5两端的绳索7将会不在同一条直线上，这样调节杆5两端的绳索7 中的拉力就会产生与位移方向相反的分力，位移越大分力越大。这样整个测量装置也同时起到了箔片动压空气轴承1轴向定位的作用。转轴3是通过连接外部动力驱动旋转的，当转轴3的转速达到箔片动压空气轴承1的工作转速后，箔片动压空气轴承1连同轴承座2 一起将悬浮在转轴3上。所述的转轴3通过连接外部动力驱动旋转，当转轴3的转速达到箔片动压空气轴承1的工作转速后，箔片动压空气轴承3将连同轴承座2 —起悬浮在转轴3上，箔片动压空气轴承1和轴承座2受到与转轴3旋转方向相同的阻力距，该阻力距通过力臂杆4作用到绳索7上，绳索7中的拉力产生相应的变化，拉力传感器6的读数随之改变，改变的数值与力臂长度与力臂长度(力臂长度为转轴3中心与绳索7水平段之间的垂直距离)的乘积即为箔片动压空气轴承1所受到阻力距。
权利要求
1.一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置，其特征在于包括箔片动压空气轴承、轴承座、转轴、力臂杆、调节杆、拉力传感器、绳索、定滑轮和砝码；所述箔片动压空气轴承固定在轴承座中，箔片动压空气轴承和轴承座安装于转轴上，轴承座的周向外边缘与力臂杆的一端固定，力臂杆的另一端与调节杆相连接；调节杆的杆向与力臂杆的杆向相垂直，调节杆的两端均连接有绳索，其中一端的绳索与固定的拉力传感器相连，另一段的绳索通过定滑轮与砝码相连。
2.根据权利要求1所述的一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置，其特征在于所述的轴承座的周向外边缘通过螺纹孔与力臂杆的一端固定。
3.根据权利要求1所述的一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置，其特征在于力臂杆的另一端通过螺纹孔与调节杆的中间位置相连接。
4.根据权利要求1所述的一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置，其特征在于所述的力臂杆的杆向方向穿过箔片动压空气轴承的轴向中点位置，且力臂杆的杆向方向与转轴的轴向方向相垂直；力臂杆与调节杆通过调节连接处的螺纹孔，使力臂杆的杆向方向与调节杆的杆向方向相互垂直，且保证调节杆的杆向方向与转轴的轴向方向相垂直。
5.根据权利要求1所述的一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置，其特征在于所述的拉力传感器、调节杆、定滑轮、定滑轮与调节杆之间连接的绳索以及拉力传感器与调节杆之间连接的绳索均处于同一直线上。
6.根据权利要求1所述的一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置，其特征在于所述的调节杆上设置有力臂杆锁紧螺母，用于锁定力臂杆的位置。
7.根据权利要求1所述的一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置，其特征在于所述的轴承座与力臂杆的连接处还设置有调节杆锁紧螺母，用于锁紧力臂杆。
8.根据权利要求1所述的一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置，其特征在于根据不同参数箔片动压空气轴承阻力距测量的需要，选择不同大小的砝码。
9.根据权利要求1 8任意一项所述的一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置，其特征在于所述的转轴通过连接外部动力驱动旋转，当转轴的转速达到箔片动压空气轴承的工作转速后，箔片动压空气轴承与轴承座均悬浮于转轴上，箔片动压空气轴承和轴承座受到与转轴旋转方向相同的阻力距，阻力距通过力臂杆作用到绳索上，绳索中的拉力产生变化，拉力传感器的读数发生改变，改变的数值与力臂长度的乘积为箔片动压空气轴承所受到阻力距的大小。
全文摘要
本发明公开的一种箔片动压空气轴承阻力距测量装置，包括箔片动压空气轴承、轴承座、转轴、力臂杆、调节杆、拉力传感器、绳索、定滑轮和砝码。所述箔片动压空气轴承安装在轴承座中，转轴靠外界动力驱动，当转轴的转速达到箔片动压空气轴承的工作转速后，箔片动压空气轴承和轴承座是悬浮在转轴上的。本发明采用箔片动压空气轴承和轴承座整体悬浮在转轴上的结构，取代了传统的转轴悬浮的结构，这样可以保证箔片动压空气轴承阻力距测量装置在不影响轴承正常工作的前提下，将力矩转换成了拉力，使测量简单，且本发明提出的箔片动压空气轴承阻力距测量装置结构简单，可靠性高，测量精度高。
文档编号G01L5/04GK102221435SQ20111007338
公开日2011年10月19日 申请日期2011年3月25日 优先权日2011年3月25日
发明者刘江, 周煜, 杜发荣, 韩树军 申请人:北京航空航天大学