一种碰摩力可测的气动碰摩装置的制作方法

本实用新型属于旋转机械故障模拟试验技术领域，尤其涉及一种碰摩力可测的气动碰摩系统。

背景技术：

对于高速旋转机械，如汽轮机和航空发动机中，转子与套筒之间的碰摩事故经常发生，一直是一个深受关注的问题，碰摩造成机器剧烈振动、磨损甚至破坏。因此，分析旋转机械转静碰摩故障机理，提取故障特征，对碰摩故障诊断具有重要意义。由于问题的复杂性，许多学者正寻求更好的分析工具来更有地来描述故障特征。

现有碰摩实验装置，大多由摩擦螺钉及紧固支架组成，靠调节螺栓和转轴的距离来实现碰摩故障，其结构简单，功能比较单一，只能实现一种材料的一种碰摩形式，而且不能直接测量出碰摩力的大小。所以现有的转子碰摩实验装置难以满足实验和科研的要求。

技术实现要素：

针对现有技术，本实用新型提供一种碰摩力可测的气动碰摩装置及其控制方法，可以实现模拟高低压轴发生单点碰摩、局部碰摩，同时可以更换碰摩头的材质，研究不同材质下的碰摩特征。本实用新型碰摩装置结构及安装维护简单，调节容易，可靠性高，使用寿命长。

为了解决上述技术问题，本实用新型提出的一种碰摩力可测的气动碰摩装置，包括碰摩系统和气动系统；所述碰摩系统包括碰摩气缸和活塞杆，所述碰摩气缸的一端设有气缸座，所述碰摩气缸的另一端设有气缸盖，所述活塞杆的一端与位于碰摩气缸内的活塞相连，所述活塞杆的另一端从气缸盖伸出至所述碰摩气缸的外端、且设有碰摩头，所述碰摩头上安装有力传感器；所述碰摩气缸内、在位于所述活塞与气缸座之间设有气缸中盖，所述气缸中盖与气缸座之间为气缸储能腔，所述气缸中盖与所述活塞之间为活塞腔，所述活塞与气缸盖之间为活塞杆腔；所述气缸座上设有通向所述气缸储能腔的碰摩气缸第一进出气口，所述气缸盖上设有通向所述活塞杆腔的碰摩气缸第二进出气口，所述气缸中盖上设有贯穿气缸储能腔和活塞腔的气缸中盖喷嘴，所述气缸中盖上设有通向所述活塞腔的中盖排气孔；所述气动系统是一个三位五通中封式电磁换向阀，所述三位五通中封式电磁换向阀中包括两个电磁阀电磁线圈，所述三位五通中封式电磁换向阀包括电磁线圈K1、电磁线圈K2和五个接口，五个接口包括气缸口A、气缸口B、进气口P、排气口S和排气口R。

本实用新型中，所述碰摩头为弧形碰摩头或是圆形碰摩头。

所述活塞杆与所述碰摩头之间为螺纹相连。

所述力传感器与所述碰摩头之间通过自锁螺母固定。

本实用新型中可以配置有多个材料不同的碰摩头。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

(1)本实用新型碰摩力可测的气动碰摩装置，可以配置有多个不同材质制造的碰摩头，碰摩头部位设有力传感器，可以测出碰摩时的碰摩力，碰摩头和活塞杆通过螺纹连接，更容易更换碰摩头，同时碰摩头可以是圆形和圆弧形，可以实现单点碰摩和局部碰摩。

(2)本实用新型通过一个三位五通中封式电磁换向阀控制，更容易控制碰摩的各种情况。

附图说明

图1是本实用新型气动碰摩装置的结构示意简图；

图2是本实用新型气动碰摩装置的气动系统原理图；

图3-1是本实用新型气动碰摩装置中圆形碰摩头的示意简图；

图3-2是本实用新型气动碰摩装置中弧形碰摩头的示意简图；

图4是使用本实用新型气动碰摩装置时采用的固定结构示意图。

图中：1-碰摩气缸，2-气缸储能腔，3-气缸中盖，4-气缸中盖喷嘴，5-活塞杆腔，6-活塞杆，7-自锁螺母，8-力传感器，9-碰摩头，10-碰摩气缸第二进出气口，11-活塞腔，12-中盖排气孔，13-碰摩气缸第一进出气口，14-气源，15-电磁阀电磁线圈，16-三位五通中封式电磁换向阀，17-圆形碰摩头，18-弧形碰摩头，19-固定架，20-螺栓孔，21-螺杆，22-固定孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本实用新型进行解释说明，并不用以限制本实用新型。

本实用新型提出的一种碰摩力可测的气动碰摩装置，包括碰摩系统和气动系统。

如图1所示，所述碰摩系统包括碰摩气缸1和活塞杆6，所述碰摩气缸1的一端设有气缸座，所述碰摩气缸1的另一端设有气缸盖，所述活塞杆6的一端与位于碰摩气缸1内的活塞相连，所述活塞杆6的另一端从气缸盖伸出至所述碰摩气缸1的外端、且设有碰摩头9，所述活塞杆6与所述碰摩头9之间为螺纹相连。所述碰摩头9上安装有力传感器8，所述力传感器8与所述碰摩头9之间通过自锁螺母7固定。所述碰摩气缸1内、在位于所述活塞与气缸座之间设有气缸中盖3，所述气缸中盖3与气缸座之间为气缸储能腔2，所述气缸中盖3与所述活塞之间为活塞腔11，所述活塞与气缸盖之间为活塞杆腔5；所述气缸座上设有通向所述气缸储能腔2的碰摩气缸第一进出气口13，所述气缸盖上设有通向所述活塞杆腔5的碰摩气缸第二进出气口10，所述气缸中盖3上设有贯穿气缸储能腔2和活塞腔11的气缸中盖喷嘴4，所述气缸中盖3上设有通向所述活塞腔11的中盖排气孔12；

如图2所示，所述气动系统是一个三位五通中封式电磁换向阀16，所述三位五通中封式电磁换向阀16中包括两个电磁阀电磁线圈15，所述三位五通中封式电磁换向阀16包括电磁线圈K1、电磁线圈K2和五个接口，五个接口包括气缸口A、气缸口B、进气口P、排气口S和排气口R。

本实用新型碰摩力可测的气动碰摩装置的控制方法，主要是通过计算机输出脉冲信号控制换电磁线圈K1和电磁线圈K2，使三位五通中封式电磁换向阀控制循环气动回路方向；控制过程如下：

使用本实用新型碰摩力可测的气动碰摩装置时，将其通过固定架19两端的螺栓孔20固定到机匣上，并让碰摩力可测的气动碰摩装置穿过固定架19中间的固定孔22，并通过调节螺杆21将碰摩力可测的气动碰摩装置固连在该固定架19上，如图4所示。

接通电源时，空气压缩机工作，通过管道将气源输到三位五通中封式电磁换向阀16，碰摩力可测的气动碰摩装置通过计算机输出脉冲信号自动控制；借助脉冲信号控制三位五通中封式电磁换向阀16，中的电磁线圈K1和电磁线圈K2，使换向电磁阀控制循环气动回路方向，实现对气动碰摩装置的碰摩过程控制。

当计算机输出高电平时，电磁线圈K1得电、电磁线圈K2失电；三位五通中封式电磁换向阀的阀芯移动到电磁线圈K1端，来自气源的压缩空气经进气口P进入，通过换向阀内部到气缸口A，压缩气体经与气缸口A连通的碰摩气缸第一进出气口13进入气缸储能腔2；气缸储能腔2内的压力逐渐升高，当压力升到作用在所述气缸中盖喷嘴4面积上的总推力能克服活塞杆腔5的总阻力时，活塞杆6向后退，气缸中盖喷嘴4开启，聚集在气缸储能腔2内的压缩空气通过气缸中盖喷嘴4作用于活塞的上，给予活塞杆6向后退的推力；此时活塞杆6带着碰摩头9一起运动；气动回路中，碰摩气缸1的活塞杆腔5中的气体通过碰摩气缸第二进出气口10排到换向阀的气缸口B，通过换向阀内部从排气口S输出。

活塞杆6带着碰摩头9后退直到与转子(或是圆盘、涡轮、叶轮)发生碰摩时，通过力传感器8采集碰摩力的信号，此时，通过计算机不输出电平信号，电磁线圈K1和电磁线圈K2均失电，电磁阀阀芯回到中间位置，电磁阀的五个接口都被封闭，碰摩气缸内活塞两侧的空气被封闭，使活塞固定在当前的位置上，活塞停止运动；在这一段时间内，碰摩头9与转子(圆盘、涡轮、叶轮)发生连续碰摩，通过力传感器8采集碰摩力的信号。

碰摩完成时，使计算机输出低电平，电磁线圈K2得电、电磁线圈K1失电，电磁阀阀芯移动到电磁线圈K2端，来自气源的压缩空气经电磁阀进气口P进入，通过电磁阀内部到电磁阀气缸口B，压缩气体经碰摩气缸第二进出气口10进入活塞杆腔5，活塞杆腔5内的压力逐渐升高，当压力升到能克服活塞腔11的总阻力时，活塞杆6向前运动，直到活塞杆6回到开始位置，此时，活塞腔11内的气体通过中盖排气孔12排出。电磁线圈K2得电、电磁线圈K1失电时，由于气缸中盖喷嘴4是关闭的，所以气体直接从中盖排气孔12排出，而不通过排气口R排出。

为了实现单点碰摩和局部碰摩，所述碰摩头9可以是弧形碰摩头18，如图3-2所示，也可以是圆形碰摩头17，如图3-1所示。本实用新型中，为了配置有多个材料不同的碰摩头9。

活塞杆6带动碰摩头9与转子碰摩，根据不同的需求，可以更换不同形状和材质的碰摩头。圆形碰摩头17分别可以与高压转子和低压转子实现单点碰摩，弧形碰摩头18分别可以与高压转子和低压转子实现局部碰摩。

选用不同材质的碰摩头9去碰摩，得到不同的碰摩特征。建议碰摩头9选择的材质硬度低于转子材质，若转子是不锈钢材料制造，则碰摩头9的材质可以选择铜、铝合金和工程塑料等。

综上，本实用新型提供的碰摩装置，可以模拟旋转机械发生碰摩，其安装方便，可以实现多种功能，解决了现有技术中碰摩实验装置的单一性问题，同时可以灵活拆卸。

尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本实用新型的保护之内。