一种多功能转子实验台的制作方法
【专利摘要】一种多功能转子实验台，所述实验台设有轴系不对中故障模拟机构、动静碰摩模拟机构，轴系不对中故障模拟机构包括电机旋转台、支撑转子的两轴承座和联轴器，电机旋转台位于底座上，电机旋转台可带动电机转动一定的角度；两轴承座可带动转子作径向移动；动静碰摩模拟机构包括阶梯转盘和碰摩架，碰摩架与阶梯转盘轴向位置可调，阶梯转盘与转子固定，碰摩架与底座固定，阶梯转盘上设有可拆卸的碰摩棒，碰摩架上设有弹簧板，碰摩架上还设有涡流传感器；联轴器包括电机端法兰盘、转子端法兰盘和位于上述两者间根据模拟状态选择使用的调整块。本发明具有功能多、适用范围宽泛、实验过程直观等特点，填补了机械转子复合故障模拟的空白。
【专利说明】一种多功能转子实验台
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种实验设备，特别是可以同时模拟不同程度的轴系不对中故障、动静碰摩故障、质量不平衡故障，以及这三种故障中的任意两种或者三种构成的复合故障的多功能转子实验台。
【背景技术】
[0002]旋转机械转子在转动过程中常常会出现一些故障，例如轴系不对中、动静碰摩、质量不平衡等。轴系不对中是指相邻两段转子的中心线不在一条直线上，即产生了倾斜或偏移的情况。不对中分为平行不对中、偏角不对中，以及平行和偏角同时不对中。动静碰摩是指转动部件与静止部件发生碰撞与摩擦的情况，可分为局部碰摩和全周碰摩两种。质量不平衡是指转子的质心与轴心不重合的情况。现有的转子实验台可以实现对质量不平衡故障和局部碰摩故障的模拟，但对于轴系不对中故障，以及不对中、碰摩、质量不平衡这三种故障所构成的复合故障的模拟尚为空白。实际旋转机械转子往往处于多种故障的组合状态，鉴于此，开发出一种实用易行、能够对这三种故障的任一种、任两种，以及三种均存在的状态进行不同程度模拟的转子实验台，对于旋转机械的故障实验模拟和后期研究具有积极意义。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于针对现有技术之弊端，提供一种实验范围宽泛的多功能转子实验台，该实验台可对不同程度的轴系不对中故障、动静碰摩故障、质量不平衡故障，以及这三者相组合构成的复合故障进行模拟。
[0004]本发明所述问题是以下述技术方案实现的:
一种多功能转子实验台，它包括底座、电机、联轴器、转子，由联轴器将电机输出轴和转子连接，其特别之处是:所述实验台还设有轴系不对中故障模拟机构、动静碰摩模拟机构，所述轴系不对中故障模拟机构包括电机旋转台、支撑转子的两轴承座，轴承座安装槽、调位顶丝，其中，电机旋转台位于底座上，电机旋转台可带动电机沿垂直于底座平面设置的旋转中心轴转动一定的角度，所述两轴承座分别可相对转子径向移动；所述动静碰摩模拟机构包括阶梯转盘和碰摩架，碰摩架、阶梯转盘轴向位置可调，阶梯转盘与转子固定，碰摩架与底座固定，阶梯转盘上设有可拆卸的碰摩棒，碰摩架上设有弹簧板，碰摩架上还设有涡流传感器；所述联轴器包括电机端法兰盘、转子端法兰盘和位于上述两者间根据模拟状态选择使用的调整块。
[0005]上述多功能转子实验台，所述阶梯转盘包括直径依次减小的大直径盘、小直径盘和固定盘，小直径盘的外圆周面上螺装碰摩棒，小直径盘的端面上螺装质量块；所述弹簧板的上端与碰摩架固定，碰摩架设有上下布置的两顶丝孔，弹簧板位置调节顶丝穿过上顶丝孔或下顶丝孔，其顶端触顶弹簧板。
[0006]上述多功能转子实验台,所述电机与电机旋转台固定，电机旋转台为扇形台，所述底座上设有扇形的电机旋转台安装槽，电机旋转台位于电机旋转台安装槽内，所述旋转中心轴穿过电机旋转台的几何中心，使电机旋转台与电机旋转台安装槽构成转动连接，旋转中心轴的中心线与电机输出轴的端部位置对齐，电机旋转台上设有三组电机旋转台螺栓孔，分别为0°定位孔两个，1°定位孔两个，2°定位孔两个，各组电机旋转台螺栓孔分别用于电机旋转台处于偏转0°位置、偏转1°位置或偏转2°位置时与底座的紧固。
[0007]上述多功能转子实验台，所述底座上设有两条轴承座安装槽，两轴承座底部分别嵌装在对应的轴承座安装槽内，各轴承座安装槽的两端分别设有调整轴承座径向位置的调位顶丝，各轴承座经螺栓与底座固定。
[0008]上述多功能转子实验台，所述联轴器的电机端法兰盘上设有三圈电机端法兰盘连接孔，各圈电机端法兰盘连接孔的中心连线圆同轴，各圈电机端法兰盘连接孔的中心连线圆的半径从小到大依次为Rl、R2、R3 ;所述转子端法兰盘上设有三圈转子端法兰盘连接孔，各圈电机端法兰盘连接孔的中心连线圆的半径从小到大依次为Rl、R2、R3，其中，转子端法兰盘中圈连接孔的中心连线圆的圆心相对转子端法兰盘内圈连接孔的中心连线圆的圆心偏移I毫米，转子端法兰盘外圈连接孔的中心连线圆的圆心相对转子端法兰盘内圈连接孔的中心连线圆的圆心偏移2毫米；所述调整块为三块，三块调整块分别为两端面平行、两端面成1°锥角和两端面成2°锥角，各调整块上设置三圈调整块连接孔，各圈调整块连接孔的中心连线圆的半径从小到大依次为Rl、R2、R3。
[0009]上述多功能转子实验台，所述各轴承座底部分别设有三组轴承座螺栓孔，每组两个；所述各轴承座安装槽上分别设有三组轴承座安装槽螺纹孔，每组两个；相邻轴承座螺栓孔的中心距为a毫米，相邻轴承座安装槽螺纹孔的中心距为a + I毫米。
[0010]本发明针对转子实验台模拟多种转子故障及组合故障问题进行了改进，设计了一种多功能转子实验台。所述多功能转子实验台包括底座、电机、联轴器、转子、轴系不对中故障模拟机构、动静碰摩模拟机构。上述部件和机构的配合使用，可实现对不同程度的轴系不对中故障、动静碰摩故障、质量不平衡故障，以及这三种故障中的任意两种故障组合或者三种故障构成的复合故障的模拟，填补了机械转子复合故障模拟的空白。本发明具有功能多、适用范围宽泛、操作简便、实验过程直观等特点，本发明可为旋转机械的转子故障进行深入分析，并提供可靠实验数据。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0012]图1是本发明的结构示意图；
图2是轴承座及轴承座安装槽的装配关系示意图；
图3是电机端法兰盘、转子端法兰盘、调整块的配合关系示意图；
图4是模拟转子正常状态的联轴器示意图；
图5是模拟转子平行不对中状态的联轴器示意图；
图6是模拟转子偏角不对中状态的联轴器示意图；
图7是模拟转子平行及偏角同时不对中状态的联轴器示意图；
图8是电机旋转台的俯视图；
图9是动静碰摩模拟机构结构示意图。[0013]图中各标号清单为:1、底座，1-1、电机旋转台安装槽，1-2、轴承座安装槽，1-2-1、轴承座安装槽螺纹孔，2、电机，3、联轴器，3-1、电机端法兰盘，3-2、转子端法兰盘，3-2-1、转子端法兰盘内圈连接孔，3-2-2、转子端法兰盘中圈连接孔，3-2-3、转子端法兰盘外圈连接孔，3-3、调整块，4、转子，5、电机旋转台，5-1、0°定位孔，5-2、1°定位孔，5_3、2°定位孔，6、轴承座，6-1、轴承座螺栓孔，7、调位顶丝，8、旋转中心轴，9、阶梯转盘，9-1、大直径盘，
9-2、小直径盘，9-3、固定盘，9-4、碰摩棒，9-5、质量块，10、碰摩架，10_1、顶丝孔，10_2、弹簧板位置调节顶丝，10-3、弹簧板，11、涡流传感器。
【具体实施方式】
[0014]参看图1，本发明包括底座1、电机2、联轴器3、转子4、轴系不对中故障模拟机构和动静碰摩模拟机构，由联轴器将电机输出轴和转子连接。利用本发明可以进行如下实验:
一、在一定范围内模拟不同程度的轴系不对中故障；
二、模拟不同程度的动静碰摩(包括全周碰摩以及局部碰摩)故障；
三、模拟不同程度的转子质量不平衡故障；
四、模拟不同程度的不对中故障、动静碰摩故障以及质量不平衡故障中的任意两种甚至是三种同时构成的复合故障。
[0015]本发明所述第一项实验由轴系不对中故障模拟机构完成，所述轴系不对中故障模拟机构包括电机旋转台、支撑转子的两轴承座、轴承座安装槽、调位顶丝。参看图1、图8，电机2固定在电机旋转台5上，扇形电机旋转台5设置在底座I上的电机旋转台安装槽1-1内，旋转中心轴8穿过电机旋转台的几何中心，使电机旋转台与电机旋转台安装槽构成转动连接，旋转中心轴的中心线与电机输出轴的端部位置对齐。上述结构，电机旋转台可带动电机以垂直于底座平面设置的旋转中心轴8为转动中心偏转1°、2° ,由此模拟电机输出轴与转子间偏角1°、偏角2°的轴系不对中故障。电机旋转台上设有三组电机旋转台螺栓孔，分别为0°定位孔5-1两个，1°定位孔5-2两个，2°定位孔5-3两个。如图8所示，0°定位孔5-1中心与旋转中心轴中心的连线和1°定位孔、2°定位孔中心与旋转中心轴中心连线的夹角分别为1°和2° ;在电机旋转台安装槽内设置了三组螺栓孔，这三组螺栓孔中心线与旋转中心轴中心连线无角度偏移，这样，当各组电机旋转台螺栓孔分别与底座上相应组螺栓孔配合时，可分别将电机旋转台处于对中位置(无偏转)、偏转1°位置或偏转2°位置时穿过螺栓与底座紧固。
[0016]参看图1、图2，底座I上设有两条轴承座安装槽1-2，两轴承座6的底部分别嵌装在各轴承座安装槽内，各轴承座安装槽的两端分别设有调整轴承座径向位置的调位顶丝7，拧动这两个调位顶丝，可令轴承座连同转子沿径向产生一定的位移。各轴承座6的底脚分别设有三组轴承座螺栓孔6-1，每组两个；所述各轴承座安装槽1-2也设有三组轴承座安装槽螺纹孔1-2-1，每组两个；相邻轴承座螺栓孔的中心距为a毫米，相邻轴承座安装槽螺纹孔的中心距为a + I毫米。上述结构，当模拟转子对中时，第一组轴承座螺栓孔(图2中标号6-1所指)与第一组轴承座安装槽螺纹孔(图2中标号1-2-1所指)位置对应，穿过螺栓紧固轴承座；当模拟轴系Imm平行不对中故障时轴承座向左偏移1mm，第二组轴承座螺栓孔与第二组轴承座安装槽螺纹孔位置对应，穿过螺栓紧固轴承座；当模拟转子2mm平行不对中故障时轴承座向左偏移2mm，第三组轴承座螺栓孔与第三组轴承座安装槽螺纹孔位置对应时，穿过螺栓紧固轴承座，以此实现模拟转子不同程度的平行不对中故障。
[0017]参看图1、图3，轴系不对中故障模拟机构的联轴器包括由螺栓连接的电机端法兰盘3-1、转子端法兰盘3-2和位于上述两者间根据模拟状态选择使用的调整块3-3。电机端法兰盘3-1上设有三圈电机端法兰盘连接孔，各圈电机端法兰盘连接孔的中心连线圆同轴，各圈电机端法兰盘连接孔的中心连线圆的半径由小到大依次为R1、R2、R3。所述转子端法兰盘3-2上设有三圈转子端法兰盘连接孔，各圈转子端法兰盘连接孔的中心连线圆的半径由小到大也依次为R1、R2、R3，但是三圈转子端法兰盘连接孔的中心连线圆不同轴。其中，转子端法兰盘中圈连接孔3-2-2中心连线圆的圆心相对转子端法兰盘内圈连接孔3-2-1中心连线圆的圆心向键槽方向偏移I毫米；转子端法兰盘外圈连接孔3-2-3的中心连线圆的圆心相对转子端法兰盘内圈连接孔中心连线圆的圆心向键槽方向偏移2毫米。所述调整块3-3有三种，分别为两端面平行、两端面成1°锥角和两端面成2°锥角，各调整块上设置三圈调整块连接孔，各圈调整块连接孔的中心连线圆同轴，各圈调整块连接孔的中心连线圆的半径由小到大依次为R1、R2、R3。上述结构当模拟偏移量为Omm的平行不对中时，位于内圈的电机端法兰盘连接孔与转子端法兰盘内圈连接孔及两端面平行调整块的内圈调整块连接孔配合，穿入螺栓固定；当模拟偏移量为Imm的平行不对中时，位于中圈的电机端法兰盘的连接孔与转子端法兰盘中圈连接孔及两端面平行调整块的中圈调整块连接孔配合，穿入螺栓固定；当模拟偏移量为2mm的平行不对中时，位于外圈的电机端法兰盘连接孔与转子端法兰盘外圈连接孔及两端面平行调整块的外圈调整块连接孔配合，穿入螺栓固定。当模拟轴系偏角不对中故障时则根据实验要求将调整块替换为两端面1°锥角或两端面2°锥角的调整块。当模拟轴系平行和偏角复合不对中故障时，则根据实验要求选择合适的调整块，并按照上述方式通过电机端法兰盘连接孔、转子端法兰盘连接孔及调整块连接孔的配合使用，完成不同的模拟实验。模拟转子正常状态的联轴器如图4所示，模拟转子平行不对中(2毫米偏移)状态的联轴器如图5所示，模拟转子偏角不对中状态的联轴器如图6所示，模拟转子平行及偏角同时不对中状态(2°偏角、2毫米偏移)的联轴器如图7所示。
[0018]本发明所述第二项、第三项实验由动静碰摩模拟机构完成。参看图1、图9，所述动静碰摩模拟机构包括阶梯转盘9和碰摩架10。碰摩架呈框状，它固定在底座I上，其轴向位置可调。碰摩架的一个侧边固定弹簧板10-3，在该侧边上还设有上下布置的两个顶丝孔
10-1，弹簧板位置调节顶丝10-2穿过上顶丝孔或下顶丝孔，其顶端触顶弹簧板。在碰摩架上的水平和竖直侧边上各安装一枚涡流传感器11，涡流传感器用于收集转子4在实验过程中的振动数据，涡流传感器11的数据线连于采集仪，用于实现对振动数据的采集存储。所述阶梯转盘9包括直径依次减小的大直径盘9-1、小直径盘9-2和固定盘9-3，阶梯转盘在转子上的轴向位置可调，阶梯转盘9经固定盘9-3和紧固螺钉将其与转子固定。在小直径盘的圆周上螺纹安装碰摩棒9-4，小直径盘的端面上螺纹安装质量块9-5。
[0019]仍参看图1、图9，动静碰摩模拟机构进行局部碰摩故障的模拟方法如下:在阶梯转盘的小直径盘9-2上对称安装两根碰摩棒9-4，然后将弹簧板位置调节顶丝10-2置于靠下的顶丝孔10-1中，旋进弹簧板位置调节顶丝，使弹簧板向阶梯转盘9靠近，至拨动转子4时，碰摩棒9-4会与弹簧板发生碰擦，但阶梯转盘9的其它部位均不会与弹簧板发生接触，这样，在实验台运行过程中，转子每转一圈，两根碰摩棒9-4将分别与弹簧板碰擦一次，从而模拟局部碰摩故障，调节顶丝顶着弹簧板向转子靠近的位移量不同，所模拟的局部碰摩故障程度的严重也不同。在此过程中，转子4的旋转有方向性要求，如图9所示。
[0020]仍参看图1、图9，动静碰摩模拟机构进行全周碰摩故障的模拟方法如下:卸下碰摩棒9-4，然后将弹簧板位置调节顶丝10-2置于靠上的顶丝孔10-1中，旋进弹簧板位置调节顶丝，此时弹簧板10-3将被顶着向阶梯转盘9靠近并与转盘中外径最大的大直径盘9-1外圆面发生接触，此接触不论转子4旋转还是静止始终存在，这样，当转子4转动时便会一直与弹簧板10-3发生摩擦，从而模拟全周碰摩故障，调节顶丝拧进的圈数不同(顶着弹簧板的力不同)，所模拟的全周碰摩故障的严重程度也不同。
[0021]仍参看图1、图9，动静碰摩模拟机构进行质量不平衡故障的模拟方法如下:根据实验要求，在小直径盘9-2端面上不对称螺装质量块9-5，转子转动，便可模拟不同程度的质量不平衡故障，所螺装的质量块不对称程度越大，对应所模拟的质量不平衡故障越严重。
[0022]本发明所述第四项实验，可对不对中故障、动静碰摩故障以及质量不平衡故障中的任意两种甚至是三种同时构成的复合故障进行模拟，只需根据不同的故障成分分别设置轴系不对中故障模拟机构状态和动静碰摩模拟机构状态即可。
【权利要求】
1.一种多功能转子实验台，它包括底座(I)、电机(2)、联轴器(3)、转子(4)，由联轴器将电机输出轴和转子连接，其特征在于:所述实验台还设有轴系不对中故障模拟机构、动静碰摩模拟机构；所述轴系不对中故障模拟机构包括电机旋转台(5)、支撑转子的两轴承座(6)、轴承座安装槽(1-2)、调位顶丝(7)，其中，电机旋转台位于底座上，电机旋转台可带动电机沿垂直于底座平面设置的旋转中心轴(8)转动一定的角度，所述两轴承座分别可相对转子径向移动；所述动静碰摩模拟机构包括阶梯转盘(9)和碰摩架(10)，碰摩架、阶梯转盘轴向位置可调，阶梯转盘与转子固定，碰摩架与底座固定，阶梯转盘上设有可拆卸的碰摩棒(9-4)，碰摩架上设有弹簧板(10-3)，碰摩架上还设有涡流传感器(11);所述联轴器(3)包括电机端法兰盘(3-1)、转子端法兰盘(3-2)和位于上述两者间根据模拟状态选择使用的调整块(3-3)。
2.根据权利要求1所述的多功能转子实验台，其特征在于，所述阶梯转盘包括直径依次减小的大直径盘(9-1)、小直径盘(9-2)和固定盘(9-3)，小直径盘的外圆周面上螺装碰摩棒(9-4)，小直径盘的端面上螺纹安装质量块(9-5);所述弹簧板(10-3)的上端与碰摩架固定，碰摩架设有上下布置的两顶丝孔(10-1 )，弹簧板位置调节顶丝(10-2)穿过上顶丝孔或下顶丝孔，其顶端触顶弹簧板。
3.根据权利要求2所述的多功能转子实验台，其特征在于，所述电机(2)与电机旋转台(5)固定，电机旋转台为扇形台，所述底座(I)上设有扇形的电机旋转台安装槽(1-1)，电机旋转台位于电机旋转台安装槽内，所述旋转中心轴(8 )穿过电机旋转台的几何中心，使电机旋转台与电机旋转台安装槽构成转动连接，旋转中心轴的中心线与电机输出轴的端部位置对齐，电机旋转台上设有三组电机旋转台螺栓孔，分别为0°定位孔(5-1)两个，1°定位孔(5-2)两个，2°定位孔(5-3)两个，各组电机旋转台螺栓孔分别用于电机旋转台处于偏转0°位置、偏转1°位置或偏转2°位置时与底座的紧固。
4.根据权利要求3所述的多功能转子实验台，其特征在于，所述底座上设有两条轴承座安装槽(1-2)，两轴承座(6)底部分别嵌装在对应的轴承座安装槽内，各轴承座安装槽的两端分别设有调整轴承座径向位置的调位顶丝(7)，各轴承座经螺栓与底座固定。
5.根据权利要求4所述的多功能转子实验台，其特征在于，所述联轴器的电机端法兰盘(3-1)上设有三圈电机端法兰盘连接孔，各圈电机端法兰盘连接孔的中心连线圆同轴，各圈电机端法兰盘连接孔的中心连线圆的半径从小到大依次为Rl、R2、R3 ;所述转子端法兰盘(3-2)上设有三圈转子端法兰盘连接孔，各圈电机端法兰盘连接孔的中心连线圆的半径从小到大依次为Rl、R2、R3，其中，转子端法兰盘中圈连接孔(3-2-2)的中心连线圆的圆心相对转子端法兰盘内圈连接孔(3-2-1)的中心连线圆的圆心偏移I毫米，转子端法兰盘外圈连接孔(3-2-3)的中心连线圆的圆心相对转子端法兰盘内圈连接孔中心连线圆的圆心偏移2毫米；所述调整块(3-3)有三种，分别为两端面平行、两端面成1°锥角和两端面成2。锥角，各调整块上设置三圈调整块连接孔，各圈调整块连接孔中心连线圆的半径从小到大依次为R1、R2、R3。
6.根据权利要求5所述的多功能转子实验台，其特征在于，所述各轴承座(6)底部分别设有三组轴承座螺栓孔(6-1)，每组两个；所述各轴承座安装槽(1-2)上分别设有三组轴承座安装槽螺纹孔(1-2-1)，每组两个；相邻轴承座螺栓孔的中心距为a毫米，相邻轴承座安装槽螺纹孔的中心距为a + I毫米。
【文档编号】G01M1/16GK103884501SQ201410134021
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】何玉灵, 王发林, 柯孟强, 唐贵基 申请人:华北电力大学（保定）