一种径向磁悬浮轴承静态特性测试装置制造方法
【专利摘要】一种径向磁悬浮轴承静态特性测试装置，主要由加载及测量机构、被测试径向磁悬浮轴承、转子限位及测量机构、定子固定机构组成；其特征在于：加载及力测量机构包括：锁紧螺母、加载旋转盖、加载丝杠、套筒端盖、深沟球轴承、套筒、小螺母、移动杆、止推片、测力计、U型转子推动杆、加载夹具、加载底座；被测试径向磁悬浮轴承包括：转子、定子；转子限位及测量机构包括：位移传感器探头、转子径向移动杆、聚甲醛树脂薄板、上压块、U型底座、U型底座支撑座；定子固定机构包括：上V型块、压杆、调整螺母、下半V型块、导轨座、锁紧螺钉、压条、螺母、丝杠、底座。本发明测试装置具有测量范围广，调整方便，操作简单，测量结果精确等优点。
【专利说明】一种径向磁悬浮轴承静态特性测试装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及磁悬浮轴承领域，所发明的径向磁悬浮轴承静态试验装置，结构简单，调整方便，适用面广，能对磁悬浮轴承的基本原理、磁悬浮轴承的静态特性和磁悬浮轴承生产过程中产品质量进行检验。
【背景技术】
[0002]磁悬浮轴承是利用磁场力使转子悬浮，转子、定子之间无机械接触，具有无摩擦力、允许转速高、无润滑系统、噪音低、振动小的优点，是一种具有广阔发展前景的新型机电一体化产品。径向磁悬浮轴承在设计或生产过程中需要检验磁场力和施加电流之间的关系，来检验径向磁轴承是否满足要求，现在采用的方法是完成整个径向磁轴承系统的装配，然后通过测试整体系统的特性来验证径向磁轴承是否满足要求，这时由于径向磁轴承、功率放大器、传感器、控制系统等因素耦合在一起，若某个环节存在故障，则试验无法进行下去，若发现径向磁轴承的故障，由于径向磁悬浮轴承一般和壳体过盈配合，拆装十分复杂，故在径向磁悬浮轴承研制、生产过程中迫切需要一种静态测试装置。专利号为201120324333.1的实用型专利结构复杂，仪器众多，也需要磁轴承安装调试完毕才能测试；专利号为200920282782.7的实用型专利也需要完整的磁悬浮轴承系统调试完毕才能进行试验；专利申请号为201410151754的发明专利能够简捷的完成径向磁悬浮轴承的刚度测试，但其没有位移检测元件，仅仅依靠机械结构来确定位移，导致测试精度下降，另外，由于缺少位移检测元件无法精确地调整定子、转子中心，故目前还没有精度高，结构简洁的径向磁轴承静态特性测试的试验装置。
【发明内容】
[0003]本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足，提供一种结构简单，适用面广，不需要径向磁悬浮轴承整个系统装配完毕，就能对径向磁悬浮轴承进行静态特性测试的试验设备。
[0004]本发明的技术解决方案为:一种径向磁悬浮轴承静态特性测试装置，主要由加载及测量机构、被测试径向磁悬浮轴承、转子限位及测试机构、定子固定及高度调整系统组成，加载及力测量机构包括:锁紧螺母、加载旋转盖、加载丝杠、套筒端盖、深沟球轴承、套筒、小螺母、移动杆、止推片、加载夹具、加载底座、测力计、U型转子推动杆；被测试径向磁悬浮轴承包括:转子、定子；转子限位及测量机构包括:位移传感器探头、转子径向移动杆、聚甲醛树脂薄板、上压块、U型底座、U型底座支撑座；定子固定机构包括:上V型块、压杆、调整螺母、下半V型块、导轨座、锁紧螺钉、压条、螺母、丝杠、底座；锁紧螺母安装在加载丝杠的前端螺纹上，用以压紧加载旋转盖，加载丝杠与深沟球轴承的内圈过盈配合，深沟球轴承的外圈与套筒间隙配合，套筒端盖通过螺钉固定在套筒前端面上，同时将深沟球轴承在轴向上压紧，小螺母的内螺纹和加载丝杠的相应螺纹配合，其端面又通过螺钉同轴固定在移动杆的前端面上，小螺母和移动杆都安装在套筒内，两个止推片通过螺钉安装在套筒的后端面上，其底面分别与移动杆的上下两个平面配合，测力计通过两端外螺纹分别和移动杆后端内螺纹和U型转子推动杆内螺纹相连，U型转子推动杆通过螺钉将左右两个转子径向移动杆夹紧，左右两个转子径向移动杆通过螺纹与转子相连，加载夹具固定套筒，下底面通过螺钉安装在加载底座上；聚甲醛树脂薄板共两片，其中一片通过螺钉固定在上压块上，另一片通过螺钉固定在U型底座上，上压块通过螺钉固定在U型底座上，位移传感器探头安装在U型底座两侧，U型底座通过螺钉固定在U型底座支撑座上，转子限位及测量机构共两个，左右对称安装；上V型块通过压杆和调整螺母把定子压在左右两个下半V型块上，两个下半V型块的下部导轨安装在导轨座的导轨槽内，压条安装在两个下半V型块导轨和导轨座之间，锁紧螺钉通过导轨座螺钉孔将压条压紧，螺母由外圆柱面定位，通过螺钉固定在下半V型块孔内，并和丝杠组成丝杠-螺母运动副，上述加载底座、U型底座支撑座及导轨座通过螺钉安装在底座上。
[0005]所述的小螺母和移动杆内螺纹，旋向相同，导程角相同，组成了类似双螺母的结构，材质为40Cr，通过螺钉和垫片消除小螺母和移动杆之间的反向间隙；通过加载旋转盖调整U型转子推动杆的位置，带动转子径向移动杆以及转子水平径向移动，从而调整转子和定子的间隙，通过测力计测得定子和转子之间的作用力；上压块通过螺钉固定在U型底座上之后，使上下两片聚甲醛树脂薄板与转子径向移动杆外圆柱面相切，从而限制转子径向移动杆竖直方向移动自由度，保留转子径向移动杆水平径向移动自由度；所述的丝杠为双螺纹丝杠，左右两边螺纹导程相同，旋向相反，通过旋转丝杠调整两个下半V型块的相对位置，进而调整定子的高度；螺母为厚螺母，材料为40Cr ;两个下半V型块调整好位置后，通过锁紧螺钉和压条固定在导轨座上；每个U型底座上安装两个位移传感器探头，位移传感器探头安装在U型底座的两侧板内侧，与转子径向移动杆轴线同一水平高度，两个位移传感器探头相对安装以形成差动，探测面为转子径向移动杆外圆柱面，每个位移传感器探头的探测距离为0.5mm?1mm，通过检测转子径向移动杆的位置得到转子水平径向平动位移。位移传感器探头的探测距离为径向磁悬浮轴承定子与转子之间距离的1.2?2倍，这样既能保证位移监测精度，又能保证在测试过程中转子径向移动杆不会触碰到位移传感器探头。位移传感器探头与被测试径向磁悬浮轴承中心在轴向上的距离为50mm?70mm，这样在避免被测试径向侧悬浮轴承磁场对位移传感器探头影响的前提下，使测试装置结构紧凑。
[0006]上述方案的原理是:当需要对径向磁悬浮轴承进行测试时，首先把加载及测量机构固定在加载座上，通过加载夹具上两个螺钉，把加载与测量机构固定在加载底座上；把径向磁悬浮轴承定子放在两个半V型块上；将两个转子径向移动杆与转子连接，然后将其穿过定子，并放置在U型安装座中，以使转子径向移动杆位于U型安装座上的两个位移传感器探头之间，将上压块通过螺钉固定在U型安装座上，U型转子推动杆通过螺钉将两端的转子径向移动杆夹紧，之后在U型转子推动杆与移动杆之间接入测力计；转子和加载机构高度相同，其高度依靠设计时零件尺寸保证；调整定子的位置:旋转双螺纹丝杠，由于螺纹旋向相反，螺纹旋转时两个螺母分别固定在前、后两个半V型块上，限制了螺母的旋转运动，由于两个螺母旋向相反，则螺母带动两个半V型块移动沿导轨座上导轨移动，当顺时针旋转丝杠时，两个半V型块靠近，通过斜面的作用，以使定子的位置高度增加；当逆时针旋转丝杠时，两个半V型块离开，通过斜面的作用，以使定子的位置高度降低，最终使得被测径向磁轴承定子与转子在同一高度上，从而实现适应多种尺寸径向磁悬浮轴承的测试。调整完之后旋转锁紧螺钉，通过压条把两个半V型块固定在导轨座上，然后旋转两调整螺母把上V型块压紧定子；最后转动加载旋转盖调整转子与定子之间水平方向上的间隙:转动加载旋转盖使转子与定子一侧接触，记录下此时位移传感器的示数，然后反向转动加载旋转盖，根据位移传感器示数慢慢调节转子位置，直到使转子位于定子中心时停止，此时保证了转子和定子之间水平方向上有0.3mm的间隙；调整完成之后就可以进行测试试验了。测试时先记下位移传感器的示数，小幅度转动加载旋转盖，加载旋转盖带动加载丝杠转动，由于加载丝杠与深沟球轴承内圈过盈配合，深沟球轴承通过套筒端盖固定在套筒内，所以加载丝杠无法轴向移动，加载丝杠螺纹部分与小螺母形成螺纹配合，由于套筒限位，则小螺母会带动移动杆相对于丝杠前进或后退，转子径向移动杆外圆柱面采用了位移传感器差动，能够更加精确地读取转子的水平径向位移，由于加载丝杠上与小螺母进行螺纹配合的螺纹的螺旋升角小于摩擦副的当量摩擦角，所以加载丝杠与小螺母能自锁，这时可以通过改变定子线圈电流的大小测量在一定的位置上磁悬浮力与电流之间的关系，从而可以确定磁悬浮轴承的电流刚度；给定某一电流，通过不停的转动加载旋转盖，记录下相应的位移传感器和测力计的示数，测得位移与磁悬浮力之间的关系，从而可以确定磁悬浮轴承的位移刚度。
[0007]本发明与现有测试系统的优点是:在磁悬浮轴承完成整体安装之前就可以进行性能测试；可以进行多种尺寸径向磁悬浮轴承的测试，定子固定装置可以根据定子外径尺寸调整定子的位置高度，转子与转子移动杆通过螺纹相互连接，转子移动杆的形状尺寸一定，方便转子限位装置的安装以及位移传感器探头的探测，转子的尺寸可变，从而实现了测试装置不变的前提下，不同尺寸径向磁悬浮轴承性能的测试；此测试装置由于安装了位移传感器探头，能够更加精确地调整被测试径向磁悬浮轴承转子和定子水平方向上的间隙；位移传感器探头使测得的位移更加精确，从而提高了位移刚度的测试精度；此测试装置结构简单，测试过程简捷，能够很好的检测生产过程中径向磁悬浮轴承的质量和性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的整体示意图；
[0009]图2为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的转子限位及测量机构和定子固定机构三维示意图，图2a为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的转子限位及测量机构和定子固定机构的右侧三维示意图，图2b为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的转子限位及测量机构和定子固定机构左侧三维示意图。
[0010]图3为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的加载机构示意图；图3a为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的加载机构三维示意图；图3b为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的加载机构剖视图；
[0011]图4为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的加载丝杠三维示意图；
[0012]图5为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的套筒端盖示意图；图5a为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的套筒端盖三维示意图；图5b为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的套筒端盖剖视图；
[0013]图6为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的套筒示意图；图6a为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的套筒三维示意图；图6a为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的套筒剖视图；
[0014]图7为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的小螺母移动杆组合体示意图；图7a为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的小螺母移动杆组合体三维图；图7b为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的小螺母移动杆组合体剖视图；
[0015]图8为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的U型转子推动杆示意图；图8a为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的U型转子推动杆三维示意图；图8b为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的U型转子推动杆二维剖视图；
[0016]图9为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的上压块、聚甲醛树脂薄板、位移传感器探头，U型底座的组合示意图；图9a为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的上压块、聚甲醛树脂薄板、位移传感器探头，U型底座的组合三维示意图；图9b为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的上压块、聚甲醛树脂薄板、位移传感器探头，U型底座的组合二维剖视图；
[0017]图10为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的上V型块三维示意图；
[0018]图11为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的下半V型块三维示意图；
[0019]图12为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的导轨座三维示意图；
[0020]图13为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的螺母示意图；图13a为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的螺母三维示意图；图13b为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的螺母二维剖视图；
[0021]图14为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的丝杠示意图；
[0022]图15为本发明技术解决方案的径向磁悬浮轴承静态试验装置的定子、转子、转子径向移动杆的组合剖视图；
【具体实施方式】
[0023]如图1所示，本发明主要由加载及测量系统、被测试径向磁悬浮轴承、转子轴向滑动机构、定子固定及高度调整系统组成，其中，加载及力测量机构包括:锁紧螺母1、加载旋转盖2、加载丝杠3、套筒端盖4、深沟球轴承5、套筒6、小螺母7、移动杆8、止推片9、加载夹具10、加载底座11、测力计14、U型转子推动杆15 ;被测试径向磁悬浮轴承包括:转子12、定子13 ;转子限位及测量机构包括:位移传感器探头16、转子径向移动杆17、聚甲醛树脂薄板18、上压块19、U型底座20、U型底座支撑座21 ;定子固定机构包括:上V型块22、压杆23、调整螺母24、下半V型块25、导轨座26、锁紧螺钉27、压条28、螺母29、丝杠30、底座31 ;锁紧螺母I安装在加载丝杠3的前端螺纹上，用以压紧加载旋转盖2，加载丝杠3与深沟球轴承5的内圈过盈配合，深沟球轴承5的外圈与套筒6间隙配合，套筒端盖4通过螺钉固定在套筒6前端面上，同时将深沟球轴承5在轴向上压紧，小螺母7的内螺纹和加载丝杠3的相应螺纹配合，其端面又通过螺钉同轴固定在移动杆8的前端面上，小螺母7和移动杆8都安装在套筒6内，两个止推片9通过螺钉安装在套筒6的后端面上，其底面分别与移动杆8的上下两个平面配合，测力计14通过两端外螺纹分别和移动杆8后端内螺纹和U型转子推动杆15内螺纹相连，U型转子推动杆15通过螺钉将左右两个转子径向移动杆17夹紧，左右两个转子径向移动杆17通过螺纹与转子12相连，加载夹具10固定套筒6，下底面通过螺钉安装在加载底座11上；聚甲醛树脂薄板18共两片，其中一片通过螺钉固定在上压块19上，另一片通过螺钉固定在U型底座20上，上压块19通过螺钉固定在U型底座20上，位移传感器探头16安装在U型底座20两侧，U型底座20通过螺钉固定在U型底座支撑座21上，转子限位及测量机构共两个，左右对称安装；上V型块22通过压杆23和调整螺母24把定子13压在左右两个下半V型块25上，两个下半V型块25的下部导轨安装在导轨座26的导轨槽内，压条28安装在两个下半V型块25导轨和导轨座26之间，锁紧螺钉27通过导轨座26螺钉孔将压条28压紧，螺母29由外圆柱面定位，通过螺钉固定在下半V型块25孔内，并和丝杠30组成丝杠-螺母运动副，螺母29为厚螺母，材料为40Cr ;上述加载底座11、U型底座支撑座21及导轨座26通过螺钉安装在底座31上；小螺母7和移动杆8内螺纹，旋向相同，导程角相同，材质为40Cr ;通过加载旋转盖2调整U型转子推动杆15的位置，带动转子径向移动杆17以及转子12水平径向移动，从而调整转子12和定子13的间隙，通过测力计14测得定子13和转子12之间的作用力；上压块19通过螺钉固定在U型底座20上之后，使上下两片聚甲醛树脂薄板18与转子径向移动杆17外圆柱面相切，从而限制转子径向移动杆17竖直方向移动自由度，保留转子径向移动杆17水平径向移动自由度；丝杠30为双螺纹丝杠，左右两边螺纹导程相同，旋向相反，通过旋转丝杠30调整两个下半V型块25的相对位置，进而调整定子13的高度；两个下半V型块25调整好位置后，通过锁紧螺钉27和压条28固定在导轨座26上。每个U型底座20上安装两个位移传感器探头16，位移传感器探头16安装在U型底座20的两侧板内侧，与转子径向移动杆17轴线同一水平高度，两个位移传感器探头16相对安装以形成差动，探测面为转子径向移动杆17外圆柱面，通过检测转子径向移动杆17的位置得到转子水平径向平动位移。位移传感器探头16的探测距离为0.5mm?1mm，一般取为径向磁悬浮轴承定子13与转子12之间距离的1.2?2倍，优选2倍即探测距离为0.6mm，这样既能保证位移检测精度，又能保证在测试过程中转子径向移动杆17不会触碰到位移传感器探头。位移传感器探头16与被测试径向磁悬浮轴承中心在轴向上的距离为50mm?70mm,优选60mm,这样在避免被测试径向侧悬浮轴承磁场对位移传感器探头16影响的前提下，使测试装置结构紧凑。
[0024]图2为本发明中转子限位及测量机构和定子固定机构三维示意图，图2a为右侧三维示意图，图2b为左侧三维示意图。转子限位及测量机构共两个，结构完全相同，安装在定子固定机构左右两侧，对称分布。
[0025]图3为本发明中加载机构示意图，图3a为三维图，图3b为二维剖视图，安装完毕后加载夹具12夹紧套筒6，并通过螺钉固定在加载底座13上，限制了套筒6的六个自由度，需要正向加载时，顺时针旋转加载旋转盖2，由于加载旋转盖2中心的内方型孔和加载丝杠3的外方型轴啮合，带动加载丝杠3顺时针旋转，深沟球轴承5通过套筒端盖4固定在套筒6内，加载丝杠3与深沟球轴承5的内圈形成过盈配合，同时加载丝杠3螺纹部分与小螺母7形成螺纹配合，加载丝杠3被限制了五个自由度，只有一个绕中心轴的旋转自由度，小螺母7以及移动杆8由于套筒6和止推片9的作用也只有一个轴向移动自由度，加载丝杠3的顺时针转动驱动小螺母7以及移动杆8轴向前进实现正向加载，基于同样道理，逆时针旋转加载旋转盘2，则小螺母7以及移动杆8轴向后退，加载位移的大小通过位移传感器16测得，加载力的大小通过测力14计测得。
[0026]图4为本发明中加载丝杠3示意图，加载丝杠3由两端不同的螺纹和一个外方型轴组成，左端螺纹301处安装锁紧螺母1，加载丝杠302处为带斜度的外方型结构，该外方型和加载旋转盖2的内方孔配合，加载旋转盖2可以将转动力矩转递给加载丝杠3，圆柱面303为深沟球轴承过盈配合段，右端螺纹304为小螺母7的啮合螺纹段。
[0027]图5为本发明中套筒端盖4示意图，图5a为三维图，图5b为二维剖视图，面401与深沟球轴承5接触，限制深沟球轴承轴向自由度，面402与套筒6接触，孔403通过螺钉将套筒端盖4与套筒6连接固定在一起。
[0028]图6为本发明中套筒6的示意图，面601为套筒端盖4安装面，通过螺钉将套筒端盖4安装在该面上，面602为纵向刻线标记处，面603为止推片9安装面，通过螺钉把止推片9安装在该面上，面604为深沟球轴承安装面。
[0029]图7为本发明中小螺母7和移动杆8的组合示意图，图7a为三维视图，图7b为剖视图，小螺母7通过四个螺钉和移动杆8连接，之间有0.5毫米的间隙，通过调整螺钉的松紧程度消除螺纹的反向间隙，在移动杆8中，螺纹孔801位置处为加载丝杠3的螺纹啮合处，面802为止推片9配合面处，螺纹孔803为测力计14安装处。
[0030]图8为本发明中U型转子推动杆的示意图，图8a为三维图，图8b为二维剖视图，V型面151为转子径向移动杆17的接触压紧面，螺钉152通过螺纹孔154调整压板的位置从而压紧径向移动杆17，螺纹孔153为装测力计14安装处。
[0031 ] 图9本发明中上压块、聚甲醛树脂薄板、位移传感器探头，U型底座的组合示意图，图9a为三维图，图9b为二维剖视图，聚甲醛树脂薄板18分上下两片，通过螺钉分别固定在上压块19和U型底座20上。上压块19通过螺钉固定在U型底座上，保证上下两片聚甲醛树脂薄板18与转子径向移动杆17相切，聚甲醛树脂薄板18的作用是减少转子径向移动杆17径向水平移动时的摩擦力，每个U型底座20上安装两个位移传感器探头16，位移传感器探头16安装在U型底座的两侧板内侧，与转子径向移动杆17轴线同一水平高度，探测面为转子径向移动杆17的外圆柱面，两个位移传感器探头16相对安装以形成差动。
[0032]图10为本发明中上V型块22示意图，该V型块通过压杆23压紧定子13，图中压杆23通过孔221压紧定子13，221为长型通孔，面222和223为定子13的压紧面。
[0033]图11为本发明中下半V型块25示意图，下半V型块有两个，左右各一，共同组成一个高度可调的V型块，在下半V型块25中，孔251为螺母29安装孔，并通过螺钉孔252由螺钉固定在下半V型块25上，面253为和导轨座26的配合面，面254为压条28配合面，面255为定子13安装面，螺钉孔256为压杆23安装孔。
[0034]图12为本发明中导轨座26示意图，孔261为锁紧螺钉安装孔，面262为下半V型块25导轨的配合面。
[0035]图13为本发明中螺母29示意图，图13a为三维图，图13b为二维剖视图，螺母29共两个，V型块图中291螺纹孔为丝杠30的啮合孔，两个螺母29的圆柱面292分别与两个半V型块的孔251配合，并通过四个通孔293由螺钉分别固定到两个半V型块25上。
[0036]图14为丝杠30示意图，图中301为外六方面，便于扳手旋转，302处螺纹左旋，303处螺纹右旋，其导程一致。
[0037]图15为定子、转子、转子径向移动杆的组合示意图，图中13为被测试径向磁悬浮轴承的定子，12为被测试径向磁悬浮轴承的转子，17为转子径向移动杆，两侧的转子径向移动杆17通过螺纹与转子12连接，131为被测试径向磁悬浮轴承的定子线圈，132为被测试径向磁悬浮轴承定子与转子的径向间隙。
[0038]总之，本发明的径向磁悬浮轴承静态测试装置，具有结构简单、调整方便、适用面广，能在磁轴承整体装配前对磁悬浮轴承进行静态特性测试等优点。
[0039]本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
[0040]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种径向磁悬浮轴承静态特性测试装置，主要由加载及测量机构、被测试径向磁悬浮轴承、转子限位及测量机构、定子固定机构组成；其特征在于:加载及测量机构包括:锁紧螺母(I)、加载旋转盖(2)、加载丝杠(3)、套筒端盖(4)、深沟球轴承(5)、套筒￠)、小螺母(7)、移动杆(8)、止推片(9)、加载夹具(10)、加载底座(11)、测力计(14)、U型转子推动杆(15);被测试径向磁悬浮轴承包括:转子(12)、定子(13);转子限位及测量机构包括:位移传感器探头(16)、转子径向移动杆(17)、聚甲醛树脂薄板(18)、上压块(19)、U型底座(20)、U型底座支撑座(21);定子固定机构包括:上V型块(22)、压杆(23)、调整螺母(24)、下半V型块(25)、导轨座(26)、锁紧螺钉(27)、压条(28)、螺母(29)、丝杠(30)、底座(31)；锁紧螺母(I)安装在加载丝杠(3)的前端螺纹上，用以压紧加载旋转盖(2)，加载丝杠(3)与深沟球轴承(5)的内圈过盈配合，深沟球轴承(5)的外圈与套筒￠)间隙配合，套筒端盖(4)通过螺钉固定在套筒(6)前端面上，同时将深沟球轴承(5)在轴向上压紧，小螺母(7)的内螺纹和加载丝杠(3)的相应螺纹配合，其端面又通过螺钉同轴固定在移动杆(8)的前端面上，小螺母(7)和移动杆(8)都安装在套筒￠)内，两个止推片(9)通过螺钉安装在套筒(6)的后端面上，其底面分别与移动杆(8)的上下两个平面配合，测力计(14)通过两端外螺纹分别和移动杆(8)后端内螺纹和U型转子推动杆(15)内螺纹相连，U型转子推动杆(15)通过螺钉将左右两个转子径向移动杆(17)夹紧，左右两个转子径向移动杆(17)通过螺纹与转子(12)相连，加载夹具(10)固定套筒￠)，下底面通过螺钉安装在加载底座(11)上；聚甲醛树脂薄板(18)共两片，其中一片通过螺钉固定在上压块(19)上，另一片通过螺钉固定在U型底座(20)上，上压块(19)通过螺钉固定在U型底座(20)上，位移传感器探头(16)安装在U型底座(20)两侧，U型底座(20)通过螺钉固定在U型底座支撑座(21)上，转子限位及测量机构共两个，分别安装在定子固定机构左右两侧，对称分布；上卩型块(22)通过压杆(23)和调整螺母(24)把定子(13)压在左右两个下半V型块(25)上，两个下半V型块(25)的下部导轨安装在导轨座(26)的导轨槽内，压条(28)安装在两个下半V型块(25)导轨和导轨座(26)之间，锁紧螺钉(27)通过导轨座(26)螺钉孔将压条(28)压紧，螺母(29)由外圆柱面定位，通过螺钉固定在下半V型块(25)孔内，并和丝杠(30)组成丝杠-螺母运动副，螺母(29)为厚螺母，材料为40Cr ;上述加载底座(11)、U型底座支撑座(21)及导轨座(26)通过螺钉安装在底座(31)上；小螺母(7)和移动杆(8)内螺纹，旋向相同，导程角相同，材质为40Cr;通过加载旋转盖(2)调整U型转子推动杆(15)的位置，带动转子径向移动杆(17)以及转子(12)水平径向移动，从而调整转子(12)和定子(13)的间隙，通过测力计(14)测得定子(13)和转子(12)之间的作用力；上压块(19)通过螺钉固定在U型底座(20)上之后，使上下两片聚甲醛树脂薄板(18)与转子径向移动杆(17)外圆柱面相切，从而限制转子径向移动杆(17)竖直方向移动自由度，保留转子径向移动杆(17)水平径向移动自由度；丝杠(30)为双螺纹丝杠，左右两边螺纹导程相同，旋向相反，通过旋转丝杠(30)调整两个下半V型块(25)的相对位置，进而调整定子(13)的高度；两个下半V型块(25)调整好位置后，通过锁紧螺钉(27)和压条(28)固定在导轨座(26)上。
2.根据权利要求1所述的一种径向磁悬浮轴承静态特性测试装置，其特征在于:每个U型底座(20)上安装两个位移传感器探头(16)，位移传感器探头(16)安装在U型底座的两侧板内侧，与转子径向移动杆(17)轴线同一水平高度，两个位移传感器探头(16)相对安装以形成差动，探测面为转子径向移动杆(17)外圆柱面，每个位移传感器探头(16)的探测距离为0.5mm?1_，通过检测转子径向移动杆(17)的位置得到转子水平径向平动位移。
3.根据权利要求1所述的一种径向磁悬浮轴承静态特性测试装置，其特征在于:位移传感器探头(16)的探测距离为径向磁悬浮轴承定子与转子之间距离的1.2?2倍，这样既能保证位移检测精度，又能保证在测试过程中转子径向移动杆(17)不易触碰到位移传感器探头(16)。
4.根据权利要求1所述的一种径向磁悬浮轴承静态特性测试装置，其特征在于:位移传感器探头(16)与被测试径向磁悬浮轴承中心在轴向上的距离为50mm?70mm，这样在避免被测试径向侧悬浮轴承磁场对位移传感器探头(16)影响的前提下，使测试装置结构紧凑。
【文档编号】G01M13/04GK104236909SQ201410497868
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月25日 优先权日:2014年9月25日
【发明者】孙津济, 白国长, 韩伟涛, 乐韵 申请人:北京航空航天大学