动压箔片轴承性能测试装置的制作方法

本实用新型属于气体轴承与高速转子系统性能测试技术领域，尤其涉及一种全动压气体轴承(包含径向与止推轴承)高速透平机械或高速转子系统性能测试装置。

背景技术：

动压气体轴承的静、动态性能对于轴承的性能评价和轴系的稳定性判别等具有重要意义。目前，动压气体轴承的静、动态性能的获取途径主要是通过理论计算和数值仿真、以及非实际工况下的静态加载测试等手段，与轴承的实际使用状态相差较远。许多研究者的科研文献中虽然给出了一些动压气体轴承的性能测试方案，但目前还没有一个能对动压气体轴承按照实际使用工况进行全面动态性能测试的试验装置。对于动压气体轴承而言，轴承承载能力等静态性能和动态刚度、阻尼系数、实际振动情况、位移情况、轴芯轨迹等动态使用性能，是深入研究动压气体轴承动压性能的基本条件，随着动压气体轴承在涡轮膨胀机、微型燃气轮机、高速风机等高速旋转机械中的推广应用，通过模拟实际使用工况检测其各项动态性能显得十分重要。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种动压箔片轴承性能测试装置，所述动压箔片轴承连接于待测电机内，其特征在于，包括：

传感器组，其与待测电机的待测部件连接，所述传感器组包括测量待测电机电力、振动频率、表面温度、主轴温度、主轴转速、主轴位移和主轴力矩的传感器；

用于采集传感器信号的数据采集仪，其分别与传感器组和控制器电连接。

优选的是，所述传感器组包括与电源连接以测量待测电机电力的电压传感器与电流传感器，设置在电机表面且至少设置两个以测量待测电机振动频率以及主轴力矩的三轴振动传感器，设置在电机表面且至少设置四个以测量待测电机表面温度的PT100温度传感器，设置在电机动力输出口且至少设置两个以测量待测电机主轴温度的红外温度传感器，设置在主轴一侧且至少设置一个以测量待测电机主轴转速的光电转速传感器，设置在主轴两侧且至少设置四个以测量待测电机主轴位移的电涡流传感器。

优选的是，所述电压传感器、电流传感器、PT100温度传感器、光电转速传感器还分别连接有一前置调理模块，所述前置调理模块设置为将模拟信号转换成数字信号的模数转换器，所述前置调理模块将信号转换后传输至数据采集仪。

优选的是，所述测试装置放置在一工作台上，所述工作台包括：

操作台，其包括左操作台与右操作台，所述左操作台和右操作台上分别设置有至少三个第一活动板，所述第一活动板通过折叠臂与左操作台和右操作台连接，所述第一活动板侧面设置有拉伸活动板的折叠拉环；

放置动压箔片轴承性能测试装置的仪器放置台，其设置在左操作台与右操作台之间，所述仪器放置台通过滑动轨道与左操作台和右操作台连接；

第二活动板，其设置在仪器放置台两侧且至少设置六个，所述第二活动板通过折叠臂与仪器放置台连接；

其中，设置在主轴两侧的红外温度传感器、光电转速传感器、电涡流传感器均设置在第一活动板上；所述设置在电机表面的PT100温度传感器、三轴振动传感器均设置在第二活动板上。

优选的是，所述左操作台与右操作台上还设置有与第一活动板相匹配的第一凹槽，所述仪器放置台上还设置有与第二活动板相匹配的第二凹槽。

优选的是，所述工作台还设置有一可移动的辅助操作台。

本实用新型至少包括以下有益效果：本实用新型涉及的一种动压箔片轴承性能测试装置，为深入了解箔片轴承的实际动态性能，开发全动压支撑原型装置测试系统。该测试装置实现了原型装置的电力、温度、转速、力矩、振动与位置共六类、十五路信号的大数据量，多数据类型的同步采集。同时该系统很好的克服了工作环境的强电磁干扰问题，确保了数据采集的稳定、可靠。且本实用新型的投入使用为空气动压轴承实用性能研究提供强有力的测试支持，也为研究人员深入探究箔片轴承的高速动态性能提供重要的实验数据。

本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明：

图1为本实用新型的一种实施例中的动压箔片轴承性能测试装置的平面俯视图；

图2为本实用新型另一实施例中的动压箔片轴承性能测试装置操作台平面俯视图；

图3为本实用新型另一实施例中的动压箔片轴承性能测试装置放置测试装置后的工作台俯视图；

图4为本实用新型另一实施例中的动压箔片轴承性能测试装置第一活动板拉伸放大图；

图中：1-待测电机；2-主轴；3-数据采集仪；4-控制器；5-电压传感器；6-电流传感器；7-电涡流传感器；8-红外温度传感器；9-PT100温度传感器；10-三轴振动传感器；11-光电转速传感器；12-前置调理模块；13-左操作台；14-右操作台；15-第一活动板；16-折叠臂；17-折叠拉环；18-仪器放置台；19-滑动轨道；20-第二活动板；23-电源；24-辅助操作台。

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

附图1出示了一种动压箔片轴承性能测试装置，所述动压箔片轴承连接于待测电机1内，其特征在于，包括：

传感器组，其与待测电机的待测部件连接，所述传感器组包括测量待测电机1的电力、振动频率、表面温度、主轴2的温度、主轴2的转速、主轴2的位移和主轴2的力矩的传感器；

用于采集传感器信号的数据采集仪3，其分别与传感器组和控制器4电连接。

本技术方案中，将测量待测电机1的电力、振动频率、表面温度、主轴2的温度、主轴2的转速和主轴2的位移、主轴2的力矩的传感器全部设置在测试装置的两侧，可同时对上述待测数据进行同时检测，减少现有技术的分开进行测试的步骤，确保了数据采集的快速性和可靠性。同时，数据采集仪3在数据传输流程中，数据采集仪3中的采集模块完成数模后，将转换后的数据以硬件控制方式缓存入数据采集仪3中的采集仪控制器设定好的内存区间进行缓存，上位机即控制器4通过以太网方式使用倍福公司提供的ADS高速通信协议从下位采集仪即数据采集仪3的内存缓存区读取采集的数据，获取到数据后缓存到控制器4内存，本数据采集过程中最大采集数据量考虑到每秒500K个数据点来分析，每秒需要传输的数据量为1MB，远小于系统配置的百兆以太网带宽(12.5MB)，所采用的ADS通讯协议传输效率将远大于普通的TCP传输协议。上位机即控制器4在数据处理时，对两个位移采集量进行实时频谱分析，并实时显示频谱图，同时根据两个位移采集量绘制转子轴心轨迹，并实时更新；对于两个三轴振动传感器的采集量进行实时频谱分析，并实时显示振动频谱图；对于温度、电流、电压和力矩采集量按每秒取平均值并实时更新显示；电压与电流平均值用于计算功率，并实时更新显示。所有原始采集量数据按时间序列打包存储，每分钟数据存储在一个独立的数据包中，减小单个数据包文件大小，以便于后期调用。

如上所述的技术方案中，传感器组包括与电源23连接以测量待测电机1电力的电压传感器5与电流传感器6，设置在待测电机1表面且至少设置两个以测量待测电机1振动频率以及主轴力矩的三轴振动传感器10，设置在待测电机1表面且至少设置四个以测量待测电机1表面温度的PT100温度传感器9，设置在待测电机1动力输出口且至少设置两个以测量待测电机主轴2的温度的红外温度传感器8，设置在主轴2一侧且至少设置一个以测量待测电机1主轴转速的光电转速传感器11，设置在主轴2两侧且至少设置四个以测量待测电机1主轴位移的电涡流传感器7。本技术方案中，实现了原型装置的电力、温度、转速、力矩、振动与位置共六类、共十五路信号的大数据量，多数据类型的同步采集，共设置了十五个传感器，完成对各待测部件的数据测量，并且在设置的过程中，合理的放置了传感器，将测量主轴2温度红外温度传感器8、测量主轴2转速的光电转速传感器11、测量主轴2位移的电涡流传感器7均设置在主轴2两侧且与主轴2采用非接触式安装，通过信号及传感器供电线缆完成测量及数据的运输，PT100温度传感器9、三轴振动传感器10均设置在待测电机1表面表面且与待测电机1接触式安装，通过网线完成数据的传送，保证各传感器在运行过程中不相互干涉，提高各传感器的工作效率。其中，将测量主轴2温度的红外温度传感器8设置在待测电机1的动力输出口处，通过红外线对输出口的温度进行检测，再结合待测电机1上的PT100温度传感器9的数据，可以更加精确的得到待测电机1内部动压箔片轴承的温度值，三轴振动传感器10同时测量待测电机1的振动频率以及主轴力矩两项数值，提高了传感器组的工作效率。

如上所述的技术方案中，电压传感器5、电流传感器6、PT100温度传感器9、光电转速传感器11还分别连接有一前置调理模块12，所述前置调理模块12设置为将模拟信号转换成数字信号的模数转换器，所述前置调理模块12将信号转换后传输至数据采集仪3。本技术方案中根据需求，所有需要采集信号中有六路信号(四路位移测量、两路振动频率的测量)采用每通道50KHz采样率，整个测量系统的数据量主要来源于此六个通道，这几路信号的通道数据量很大，所以在这六路信号的传感器上都未连接前置调理模块12，而是将数据直接传送至数据采集仪3中进行处理，而电压传感器5、电流传感器6、PT100温度传感器9、光电转速传感器11上均连接有前置调理模块12，都为慢信号，其信号通道数据量较小，所以在后面连接有前置调理模块12，搜集数据并完成数模转换后再将数据传送数据采集仪3中进行再处理，这样设置，合理利用了资源，合理的将数进行分类的整理与搜集，提高整个数据处理系统的有效性。

如上所述的技术方案中，测试装置放置在一工作台上，所述工作台包括：

操作台，其包括左操作台13与右操作台14，所述左操作台13和右操作台14上分别设置有至少三个第一活动板15，所述第一活动板15通过折叠臂16与左操作台13和右操作台14连接，所述第一活动板15侧面设置有拉伸活动板的折叠拉环17；

放置动压箔片轴承性能测试装置的仪器放置台18，其设置在左操作台13与右操作台14之间，所述仪器放置台18通过滑动轨道19与左操作台13和右操作台14连接；

第二活动板20，其设置在仪器放置台18两侧且至少设置六个，所述第二活动板20通过折叠臂19与仪器放置台18连接；

其中，设置在主轴2两侧的红外温度传感器8、光电转速传感器11、电涡流传感器7均设置在第一活动板15上；所述设置在待测电机1表面的PT100温度传感器9、三轴振动传感器10均设置在第二活动板20上。

本技术方案里，将整个动压箔片轴承测试装置放置在工作台上，设置在第一活动板15上的红外温度传感器8、光电转速传感器11、电涡流传感器7均主轴2采用非接触式安装，通过信号及传感器供电线缆完成测量及数据的运输，同时，通过折叠臂16拉伸第一活动板15，调整其与主轴2之间的位置，寻找最合适的位置进行测量，提高测量的准确度。设置在第二活动板20上的PT100温度传感器9、三轴振动传感器10均通过网线与待测电机1接触性安装，通过拉伸折叠臂16将第二活动板20拉出来，调整与待测电机的位置，使PT100温度传感器9、三轴振动传感器10与待测电机1接触，并将PT100温度传感器9、三轴振动传感器10设置在待测电机1的表面以完成相应的测量，使用活动的第一活动板15和第二活动板20，随时可以根据待测电机的型号大小调整各传感器与待测部件的位置，更准确的对待测部件进行测量，确保了数据采集的稳定性与可靠性。

如上所述的技术方案中，左操作台13与右操作台14上还设置有与第一活动板15相匹配的第一凹槽(未示出)，所述仪器放置台18上还设置有与第二活动板20相匹配的第二凹槽(未示出)，所述的第一凹槽和第二凹槽放置折叠压缩后的第一活动板15和第二活动板20，使整个工作台表面平整，同时，在使用第一活动板15和第二活动板20时，将第一活动板15和第二活动板20从第一凹槽和第二凹槽中拉出来，灵活方便，并且合理分配空间。

如上所述的技术方案中，所述工作台还设置有一可移动的辅助操作台24，辅助操作台24上放置数据采集仪3和控制器4，与动压箔片轴承性能测试装置的其他设备分开放置，与运行的待测电机1、传感器组不产生交叉的干涉，提高测试结果的准确性。

这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的动压箔片轴承性能测试装置的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。