专利名称：高速、可间歇加载的环块接触烧蚀试验机的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种高速、可间歇加载的环块接触烧蚀试验机，适用于模拟高速轴的接触烧蚀现象，研究高速轴表面变性层的形成和演化规律。
背景技术：
大型离心压缩机转速范围3000-48000转/分。高转速下，在轴承区，由于供油不足，或可倾瓦接触面积过小，导致局部温度迅速升高，轴表面变色；转子运行时振动超标，导致轴与密封刮擦；或者由于轴向力计算不准，从而使定子，如隔板产生变形，由于转子、定子之间的间隙为2-3_，而隔板厚度为IOOmm左右，当高低压部分的压差达到几十公斤时，就会使悬臂工作的隔板产生变形，进而与转子产生刮擦。一旦产生刮擦会使转子表面变色，甚至弯曲，需要对其进行修复，严重的则报废。因此模拟高速轴的接触烧蚀现象，研究高速轴 表面变性层的形成和演化规律，对轴即转子进行修复再制造具有重要意义。 目前，研究轴类零件的耐磨性，主要是通过试件环与试件块对磨，观察分析摩擦表面的磨损情況。已有技术中，试件环与试件块普遍采取连续接触摩擦，并且转速都不高，都在3000r/min以下，摩擦表面基本上只发生材料磨损，很难发生相变。但现在很多轴的转速都高达lOOOOr/min，甚至更高，由于润滑不良等原因，同定子部分发生刮擦，产生瞬间高温，引起表面层的相变，对耐磨性能产生很大影响；迄今为止，高速、可间歇加载环块接触烧蚀试验机还未有相关报导。
发明内容
本发明是为模拟高速轴的接触烧蚀及其表面变性层的形成和演化规律，提供ー种高速、可间歇加载的环块接触烧蚀试验机，用以模拟高速轴的接触烧蚀及其表面变性层的形成和演化规律，为其进行修复和再制造提供依据本发明为解决技术问题采用如下方案本发明高速、可间歇加载的环块接触烧蚀试验机的结构特点是在工作台上呈水平设置由主电机驱动的机械主轴,试件环固定安装在机械主轴的轴端,试件块位于试件环正上方，通过夹持器装在呈水平设置的加载杆上，加载杆一端铰接在加载支座上，另一端设置弹簧加载单元，所述弹簧加载单元是在加载杆的端部呈纵向设置带有加载螺栓的加载支撑杆，加载螺栓顶在加载杆上，加载支撑杆在底部与纵向加载导向杆铰接，在所述纵向加载导向杆的下端连接载荷測定传感器，载荷测定传感器上方是弹簧底座，加载弹簧下端顶在弹簧底座上，上端顶在纵向加载导向支座上，纵向加载导向支座安装在工作台上。本发明高速、可间歇加载的环块接触烧蚀试验机的结构特点也在于在加载螺栓所在位置处、位于所述加载杆的下方设置手动杠杆卸载单元，手动杠杆卸载単元的卸载杆的中部铰接于固定在工作台上的卸载杆支座上，卸载杆的尾部固定设置有可带动卸载杆在尾部下压的卸载手柄。在手动卸载杠杆和试件块之间，设置自动卸载单元，所述自动卸载单元是ー个偏心轮机构，偏心轮旋转ー圈，将加载杆顶起一次，实现一次卸载，通过调整偏心轮的转速调整卸载频率。所述主电机采用变频调速电动机，在主电机与机械主轴之间设置由大多楔带轮、PJ型多楔带和小多楔带轮构成的传动机构，所述大多楔带轮固定设置在主电机的输出轴上，所述小多楔带轮固定设置在机械主轴的轴端。与已有技术相比，本发明有益效果体现在I、本发明通过试件环与试件块的接触刮擦，模拟高速转轴的接触烧蚀及其表面变性层的形成和演化规律，对轴即转子进行修复再制造具有重要意义。2、本发明设置手动卸载単元或自动卸载单元，可实现试件环块间歇性接触刮擦， 更好地模拟大型压缩机轴与轴承、密封、或定子部分发生间歇性接触刮擦引起的轴表面的烧蚀。3、本发明中主电机采用变频调速电动机，转速连续可调，可以实现在不同转速下研究试件表面的烧蚀情況。4、本发明采用由多楔带轮和PJ型多楔带构成的传动机构，可以大幅度提高转速，接近模拟的实际エ况。5、本发明通过进ー步设置温度和转速测量装置，可以实现机械主轴转速和刮擦表面温度的头时输出。
图I是本发明的试验机整体装配前视图；图2是本发明的试验机整体装配后视图；图3是本发明的试验机加载单元结构图；图中标号1电动机支撑板；2支撑螺杆；3主电机；4大多楔带轮；5为PJ型多楔带；6小多楔带轮；7机械主轴；8主轴上支撑座；9主轴下支撑座；10加载支座；11加载杆；12试件块夹持架；13试件环；14从动件夹持架；15偏心轮；16加载支撑杆；17加载导向支座；18加载螺栓；19锁紧螺钉；20调速电机；21卸载杆；22卸载杆支架；23卸载杆定位座；24纵向加载导向杆；25加载弹簧；26弹簧底座；27载荷测定传感器；28试件块；29滚子从动件。
具体实施例方式參见图I、图2，图3本实施例中高速、可间歇加载的环块接触烧蚀试验机的结构形式是在工作台上呈水平设置由主电机3驱动的机械主轴7，试件环13固定安装在机械主轴7的轴端，试件块28位于试件环13正上方，通过夹持器12装在呈水平设置的加载杆11上，加载杆11 一端铰接在加载支座10上，另一端设置弹簧加载単元，弹簧加载单元是在加载杆11的端部呈纵向设置带有加载螺栓18的加载支撑杆16，加载螺栓18顶在加载杆11上，加载螺栓18通过锁紧螺钉19锁紧，加载支撑杆16在底部与纵向加载导向杆24铰接，纵向加载导向杆24的下端连接载荷測定传感器27，载荷测定传感器27上方是弹簧底座26,加载弹簧25下端顶在弹簧底座26上,上端顶在纵向加载导向支座17上,纵向加载导向支座17安装在工作台上的沉头孔内。具体实施中，相应的结构设置也包括主电机3采用变频调速电动机，在主电机3与机械主轴7之间设置由大多楔带轮4、PJ型多楔带5和小多楔带轮6构成的传动机构，大多楔带轮4固定设置在主电机3的输出轴上，小多楔带轮6固定设置在机械主轴7的轴端。在加载螺栓18处、加载杆11的下方，垂直于加载杆11设置手动杠杆卸载单元，手动杠杆卸载单元的卸载杆21的中部铰接于固定在工作台上的卸载杆支座22上，卸载杆21的尾部固定设置有可带动卸载杆21在尾部下压的卸载手柄。在手动卸载杠杆21和试件块28之间，还设置了自动卸载单元，自动卸载单元是ー个偏心轮机构，由调速电机20驱动，滚子从动件29由从动件夹持架14安装在加载杆11的 下方。偏信轮15旋转ー圈，将加载杆11顶起一次，实现一次卸载，通过调整偏心轮15的转速调整卸载频率。此外，如图I和图2所示，主电机3安装在电动机支撑板I上，电动机支撑板I通过四根支撑螺杆2进行支撑；机械主轴7是由可分离的主轴上支撑座8和主轴下支撑座9固定于工作台上。工作过程主电机3通过ー级多楔带传动，带动机械主轴7高速旋转，试件环13和试件块28相接触。通过抒加载螺栓18,加载支撑杆16带动纵向加载导向杆24向上移动,弹簧25被压缩，载荷被垂直施加到加载杆11上,通过杠杆原理,进而将载荷施加到试件环13和试件块28上。手动卸载时，用手将卸载杆21下压，加载杆11被顶起，实现卸载；自动卸载时，调速电机20带动偏心轮15旋转，将滚子从动件29有规律顶起，实现卸载。手动和自动卸载，使试件环13和试件块28在相对高转速下间歇性接触刮擦，产生瞬间高温，造成试件块28表面烧蚀变色。通过研究试件块28表面材料的变化，模拟大型压缩机轴与轴承、密封、或定子部分发生刮擦，造成轴表面的烧蚀，研究其变性层的形成和演化规律。
权利要求
1.一种高速、可间歇加载的环块接触烧蚀试验机，其特征是在工作台上呈水平设置由主电机(3)驱动的机械主轴(7)，试件环(13)固定安装在机械主轴(7)的轴端，试件块 (28)位于试件环(13)正上方，通过夹持器(12)装在呈水平设置的加载杆(11)上，加载杆(11)一端铰接在加载支座(10)上，另一端设置弹簧加载单元，所述弹簧加载单元是在加载杆(11)的端部呈纵向设置带有加载螺栓(18)的加载支撑杆(16)，加载螺栓(18)顶在加载杆(11)上，加载支撑杆(16 )在底部与纵向加载导向杆(24 )铰接，在所述纵向加载导向杆(24)的下端连接载荷测定传感器(27)，载荷测定传感器(27)上方是弹簧底座(26)，加载弹簧(25)下端顶在弹簧底座(26)上,上端顶在纵向加载导向支座(17)上,纵向加载导向支座 (17)安装在工作台上。
2.根据权利要求I所述的高速、可间歇加载的环块接触烧蚀试验机，其特征是在加载螺栓(18)所在位置处、位于所述加载杆(11)的下方设置手动杠杆卸载单元，手动杠杆卸载单元的卸载杆(21)的中部铰接于固定在工作台上的卸载杆支座(22)上，卸载杆(21)的尾部固定设置有可带动卸载杆(21)在尾部下压的卸载手柄。
3.根据权利要求2所述的高速、可间歇加载的环块接触烧蚀试验机，其特征是在手动卸载杠杆(21)和试件块(28 )之间，设置自动卸载单元，所述自动卸载单元是一个偏心轮机构，偏心轮(15)旋转一圈，将加载杆(11)顶起一次，实现一次卸载，通过调整偏心轮(15)的转速调整卸载频率。
4.根据权利要求I所述的高速、可间歇加载的环块接触烧蚀试验机，其特征是所述主电机(3)采用变频调速电动机，在主电机(3)与机械主轴(7)之间设置由大多楔带轮(4)、 PJ型多楔带(5)和小多楔带轮(6)构成的传动机构，所述大多楔带轮(4)固定设置在主电机(3)的输出轴上，所述小多楔带轮(6)固定设置在机械主轴(7)的轴端。
全文摘要
本发明公开了一种高速、可间歇加载的环块接触烧蚀试验机，其特征是在工作台上呈水平设置由主电机驱动的机械主轴，试件环固定安装在机械主轴的轴端，试件块位于试件环正上方，通过夹持器装在呈水平设置的加载杆上，加载杆一端铰接在加载支座上，另一端设置弹簧加载单元，弹簧加载单元是在加载杆的端部呈纵向设置带有加载螺栓的加载支撑杆，加载螺栓顶在加载杆上，加载支撑杆在底部与纵向加载导向杆铰接，在纵向加载导向杆的下端连接载荷测定传感器，载荷测定传感器上方是弹簧底座，加载弹簧下端顶在弹簧底座上，上端顶在纵向加载导向支座上，纵向加载导向支座安装在工作台上。本发明用于模拟高速轴的接触烧蚀现象。
文档编号G01N3/56GK102692354SQ201210190919
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者任兴亮, 刘光复, 周丹, 杜晓东, 沈健 申请人:合肥工业大学