一种轴承转子系统测试装置的制作方法

本实用新型涉及实验装置技术领域，特别是涉及一种轴承转子系统测试装置。

背景技术：

随着工业的发展，我们对轴承工作的温度、转速以及承载力等的要求都越来越苛刻。很多时候都会因为寻找不到合适的轴承来支撑轴承转子系统导致方案的搁置。为了解决该问题，工程师们设计出多种类型的径向轴承与推力轴承，在将轴承运用于工程之前，仅靠理论设计出来的轴承需要大量的实验数据来求得轴承的实际极限转速、极限承载力、极限工作温度、轴承跨距对转子系统的影响，转速过临界值时轴承转子系统的频响特性以及轴承寿命等等。

目前，大部分测试轴承转子系统的实验台都是常温实验台，或者是单独测试轴承性能的高温实验台。单独测试轴承性能的实验台不能用于验证在不同轴承跨距下轴承对轴承转子系统的影响，而常温轴承转子实验台受限于电磁加载、外置加热装置等因素，不能用于高温环境下。

技术实现要素：

本实用新型实施例的目的是提供一种轴承转子系统测试装置，以简化轴承转子系统测试装置，扩大轴承转子系统测试装置的适用范围。

本实用新型实施例提供了一种轴承转子系统测试装置，包括：

推力加载单元，靠近转子的一个端部设置，包括沿远离所述转子的端部方向依次设置的推力加载轴承、推力盘以及推力加载装置，所述推力加载装置通过所述推力盘、所述推力加载轴承将推力施加于所述转子；

径向加载单元，包括：套设于转子的径向加载轴承，以及对所述径向加载轴承施加径向力的径向力加载装置；

加热单元，设置于所述转子，用于加热所述转子；

驱动单元，用于驱动所述转子旋转；

控制单元，用于控制所述推力加载装置产生的推力值；控制所述径向力加载装置产生的径向力值；控制所述加热单元的加热温度；以及控制所述驱动单元驱动所述转子旋转的转速。

在本实用新型实施例中，可选的，所述推力加载装置为推力加载气缸，所述推力加载单元还包括设置于所述推力加载气缸与所述推力盘之间的用于测轴向力的第一力传感器；

所述控制单元还用于接收所述第一力传感器检测的轴向力。

在本实用新型实施例中，可选的，所述径向力加载装置为径向加载气缸，所述径向加载单元还包括设置于所述径向力加载气缸与所述径向加载轴承之间的用于测径向力的第二力传感器；

所述控制单元还用于接收所述第二力传感器检测的径向力。

在本实用新型任一实施例中，可选的，所述轴承转子系统测试装置还包括套设于所述转子且分别设置于所述径向加载轴承两侧的第一支撑轴承和第二支撑轴承，所述第一支撑轴承到所述径向加载轴承的距离与所述第二支撑轴承到所述径向加载轴承的距离相等；或，所述第一支撑轴承到所述径向加载轴承的距离与所述第二支撑轴承到所述径向加载轴承的距离不等。

在本实用新型实施例中，可选的，所述第一支撑轴承的两端设置有第一限位套筒；所述第二支撑轴承的两端设置有第二限位套筒。

在本实用新型实施例中，可选的，所述转子为空心转子，所述加热单元包括插设于所述空心转子的加热棒。

在本实用新型实施例中，可选的，所述加热单元还包括靠近所述转子远离所述推力加载单元一端设置的加热棒支架，所述加热棒露出所述转子的部分支撑于所述加热棒支架。

在本实用新型实施例中，可选的，所述驱动单元包括固定于所述转子远离所述推力加载单元一端的冲压式涡轮，所述冲压式涡轮用于驱动所述转子旋转。

在本实用新型实施例中，可选的，所述驱动单元还包括设置于所述冲压式涡轮周侧的喷嘴支座，以及固定于所述喷嘴支座且朝向所述冲压式涡轮的多个高速气源喷嘴。

在本实用新型实施例中，可选的，所述多个高速气源喷嘴沿所述冲压式涡轮的周向均匀分布。

在本实用新型实施例中，可选的，所述冲压式涡轮与所述转子过盈配合。

在本实用新型实施例中，可选的，所述冲压式涡轮远离所述推力加载单元的一侧还设置有固定于所述转子的锁紧螺母。

在本实用新型实施例中，可选的，所述轴承转子系统测试装置还包括罩设于所述转子的壳体，以及固定于所述壳体且与所述第一支撑轴承对应设置的第一轴承定位结构，与所述第二支撑轴承对应设置的第二轴承定位结构；所述第一轴承定位结构与所述第一支撑轴承相抵接，所述第二轴承定位结构与所述第二支撑轴承相抵接。

在本实用新型实施例中，可选的，所述轴承转子系统测试装置还包括设置于所述壳体的热电偶、位移传感器以及键相传感器；

所述控制单元还用于接收所述热电偶检测的轴承温度；接收所述位移传感器检测的所述转子的轴心轨迹；接收所述键相传感器检测的所述转子的转速。

本技术方案的轴承转子系统测试装置在使用的过程中，首先，可以通过控制单元控制推力加载装置产生的推力值，该推力通过推力盘、推力加载轴承施加于转子；其次，控制单元控制径向力加载装置产生的径向力值，该径向力施加于径向加载轴，由于径向加载轴承套设于转子，因此，径向力通过径向加载轴承传递给转子；再次，通过控制单元控制加热单元的加热温度，可以使轴承转子系统处于不同的温度下；最后，控制单元控制驱动单元驱动转子旋转。

采用本技术方案的轴承转子系统测试装置，可以在轴承转子系统运转的过程中，通过加热单元对转子进行加热，从而使转子与轴承处于不同的环境温度下时对轴承转子的性能进行检测，与现有技术相比，本实用新型实施例的轴承转子系统测试装置的结构较为简单，且适用于多种温度环境下的测试要求，其适用范围较广。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的轴承转子系统测试装置的结构示意图；

图2为本实用新型另一实施例的轴承转子系统测试装置的结构示意图；

图3为本实用新型又一实施例的轴承转子系统测试装置的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例的轴承转子系统测试装置的结构示意图；

图5为图4所示的轴承转子系统测试装置的A-A剖视图。

附图标记：

1-推力加载单元；

111-推力加载轴承；

112-推力盘；

113-推力加载装置；

114-第一力传感器；

2-径向加载单元；

21-径向加载轴承；

22-径向力加载装置；

23-第二力传感器；

24-拉力绳；

3-加热单元；

31-加热棒；

32-加热棒支架；

4-驱动单元；

41-冲压式涡轮；

42-喷嘴支座；

43-高速气源喷嘴；

5-转子；

6-第一支撑轴承；

7-第二支撑轴承；

8-第一限位套筒；

9-第二限位套筒；

10-锁紧螺母；

11-壳体；

12-第一轴承定位结构；

13-第二轴承定位结构；

14-热电偶；

15-位移传感器；

16-键相传感器；

17-温度传感器。

具体实施方式

为简化轴承转子系统测试装置，扩大轴承转子系统测试装置的适用范围，本实用新型实施例提供了一种轴承转子系统测试装置。为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1至图5所示，本实用新型实施例提供了一种轴承转子系统测试装置，包括：

推力加载单元1，靠近转子5的一个端部设置，包括沿远离转子5的端部方向依次设置的推力加载轴承111、推力盘112以及推力加载装置113，推力加载装置113通过推力盘112、推力加载轴承111将推力施加于转子5；

径向加载单元2，包括：套设于转子5的径向加载轴承21，以及对径向加载轴承21施加径向力的径向力加载装置22；

加热单元3，设置于转子5，用于加热转子5；

驱动单元4，用于驱动转子5旋转；

控制单元(图中未示出)，用于控制推力加载装置113产生的推力值；控制径向力加载装22置产生的径向力值；控制加热单元3的加热温度；以及控制驱动单元4驱动转子5旋转的转速。

本技术方案的轴承转子系统测试装置在使用的过程中，首先，可以通过控制单元控制推力加载装置113产生的推力值，该推力通过推力盘112、推力加载轴承111施加于转子5；其次，控制单元控制径向力加载装置22产生的径向力值，该径向力施加于径向加载轴21，由于径向加载轴承21套设于转子5，因此，径向力通过径向加载轴承21传递给转子5；再次，通过控制单元控制加热单元3的加热温度，可以使轴承转子系统处于不同的温度下；最后，控制单元控制驱动单元4驱动转子5旋转。

采用本技术方案的轴承转子系统测试装置，可以在轴承转子系统运转的过程中，通过加热单元3对转子5进行加热，从而使转子5与轴承处于不同的环境温度下时对轴承转子的性能进行检测，与现有技术相比，本实用新型实施例的轴承转子系统测试装置的结构较为简单，且适用于多种温度环境下的测试要求，其适用范围较广。

如图1所示，在本实用新型实施例中，可选的，推力加载装置113为推力加载气缸，推力加载单元1还包括设置于推力加载气缸与推力盘112之间的用于测轴向力的第一力传感器114；

控制单元还用于接收第一力传感器114检测的轴向力。

当推力加载装置113为推力加载气缸时，可以通过控制单元控制推力加载气缸的推力值，但由于对控制信号产生影响的环境因素的存在，会使得控制信号发生波动，从而不能获得施加于转子5的推力值。而通过在推力加载气缸与推力盘112之间设置第一力传感器114，可以将第一力传感器114测得的推力值作为对转子5的实际加载力。

如图2所示，在本实用新型实施例中，可选的，径向力加载装置22为径向加载气缸，径向加载单元2还包括设置于径向力加载气缸与径向加载轴承21之间的用于测径向力的第二力传感器23；

控制单元还用于接收第二力传感器23检测的径向力。

当径向力加载装置22为径向加载气缸时，可以通过拉力绳24将径向加载气缸与径向加载轴承21连接，然后通过控制单元控制径向力加载气缸的径向力值，但由于对控制信号产生影响的环境因素的存在，会使得控制信号发生波动，从而不能获得施加于转子5的径向力值。而通过在径向力加载气缸与径向加载轴承21之间设置第二力传感器23，可以将第二力传感器23测得的径向力值作为对转子5的实际加载力。

如图5所示，在本实用新型任一实施例中，可选的，轴承转子系统测试装置还包括套设于转子5且分别设置于径向加载轴承21两侧的第一支撑轴承6和第二支撑轴承7，第一支撑轴承6到径向加载轴承21的距离与第二支撑轴承7到径向加载轴承21的距离相等；或，第一支撑轴承6到径向加载轴承21的距离与第二支撑轴承7到径向加载轴承21的距离不等。

通过在径向加载轴承21两侧设置用于支撑转子的支撑轴承，可以提高转子5在转动过程中的稳定性。其中，第一支撑轴承6到径向加载轴承21的距离与第二支撑轴承7到径向加载轴承21的距离可以相等，也可以不等，这样可以通过调整第一支撑轴承6到径向加载轴承21的距离，以及第二支撑轴承7到径向加载轴承21的距离来实现对轴承转子系统在不同轴承跨距情况下的性能进行测试，与现有技术相比，其测试范围较广。

继续参照图5所示，在本实用新型实施例中，可选的，第一支撑轴承6的两端设置有第一限位套筒8；第二支撑轴承7的两端设置有第二限位套筒9。

在本实用新型各实施例中限位套筒的形状可以相同，也可以不同。通过设置限位套筒对支承轴承进行限位，这样可以通过改变套筒沿转子5延伸方向的长度来改变支撑轴承与径向加载轴承21之间的间距，从而进一步的简化了轴承转子性能测试装置的结构。

如图5所示，在本实用新型实施例中，可选的，转子5为空心转子，加热单元3包括插设于空心转子的加热棒31。

通过将加热棒31插设于空心转子中，可以通过调节加热棒31的加热温度使转子5与轴承等其它部件处于不同的温度环境下，这样不仅可以对转子5进行多种温度条件下的测试，还可以使轴承等其它部件处于相对较低的温度环境中，从而减小对其的损坏。并且将加热棒31插设于空心转子中，能够进一步的简化轴承转子系统测试装置的结构。

如图5所示，在本实用新型实施例中，可选的，加热单元3还包括靠近转子5远离推力加载单元1一端设置的加热棒支架32，加热棒31露出转子5的部分支撑于加热棒支架32。

通过设置用于支撑加热棒31的加热棒支架32，可以在转子5运转的过程中保持加热棒31的稳定性。

如图5所示，在本实用新型实施例中，可选的，驱动单元4包括固定于转子5远离推力加载单元1一端的冲压式涡轮41，冲压式涡轮41用于驱动转子5旋转。采用冲压式涡轮41来驱动转子5旋转不会产生轴向力，从而减小对转子5性能测试的影响。

如图3至图5所示，在本实用新型实施例中，可选的，驱动单元4还包括设置于冲压式涡轮41周侧的喷嘴支座42，以及固定于喷嘴支座42且朝向冲压式涡轮41的多个高速气源喷嘴43。

其中，高速气源喷嘴43可以选择拉瓦尔喷嘴。通过在冲压式涡轮41周侧设置高速气源喷嘴43来为冲压式涡轮41提供高速气源，以提高冲压式涡轮41的工作效率，从而提高转子5的转速。

在本实用新型实施例中，可选的，多个高速气源喷嘴43沿冲压式涡轮41的周向均匀分布。这样可以提高轴承转子系统测试装置在使用过程中的稳定性。

在本实用新型实施例中，可选的，冲压式涡轮41与转子5过盈配合。以使转子5在旋转的过程，提高轴承转子系统测试装置的动平衡。进一步的，如图5所示，在本实用新型实施例中，可选的，冲压式涡轮41远离推力加载单元1的一侧还设置有固定于转子5的锁紧螺母10。并且为了减小锁紧螺母10对动平衡的影响，可以选用厚度较小的锁紧螺母10。

如图5所示，在本实用新型实施例中，可选的，轴承转子系统测试装置还包括罩设于转子5的壳体11，以及固定于壳体11且与第一支撑轴承6对应设置的第一轴承定位结构12，与第二支撑轴承7对应设置的第二轴承定位结构13；第一轴承定位结构12与第一支撑轴承6相抵接，第二轴承定位结构13与第二支撑轴承7相抵接。由于转子5在高速旋转时会带动轴承旋转，因此，通过设置定位结构可以将轴承抵住，从而使轴承不随转子旋转。

如图5所示，在本实用新型实施例中，可选的，轴承转子系统测试装置还包括设置于壳体11的热电偶14、位移传感器15以及键相传感器16；

控制单元还用于接收热电偶14检测的轴承温度；接收位移传感器15检测的转子5的轴心轨迹；接收键相传感器16检测的转子的转速。

在本技术方案中，可以通过热电偶14监测轴承的温度是否达到实验预期温度，并且根据热电偶14监测轴承是否有温度骤升来判断轴承是否失效。通过位移传感器15监测转子5轴心轨迹来判断转子5是否失稳，其中，位移传感器15可以为电涡流位移传感器。键相传感器16可以用于高温环境下，这样使用键相传感器16监测转子5的转速可以使轴承转子系统测试装置的适用范围得到扩大。此外，轴承转子系统测试装置还可以包括设置于壳体11的温度传感器17等其它元器件。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。