推力气体箔片轴承检测装置的制作方法

1.本实用新型涉及旋转机械技术领域，尤其是涉及一种用以测试箔片轴承性能的推力气体箔片轴承检测装置。


背景技术：

2.轴向箔轴承是利用弹性箔靠流体的压力或静压力使轴悬浮的滑动轴承。通常情况下，轴向箔轴承利用周围的空气作为工作介质和润滑剂，通过汲取转动面和静止面(转子与定子)之间的空气，就可以在相对转动的部件之间形成一层气膜，相对转动的部件(转子与定子)之间吸入的空气被压缩，可以产生支撑载荷的功能，但是轴向箔轴承存在承载能力小和刚度差的弱点，一旦承载能力不足，转子与定子之间发生相互摩擦，从而使转子失去了悬浮的状态，当摩擦较为严重时甚至会造成轴向箔轴承的损坏，因此，承载能力是一项评价轴向箔轴承的重要技术指标。
3.现有技术中对轴向箔轴承的承载能力的获取途径主要是通过理论计算和数据仿真，实验论证相对缺乏，而且缺乏能够对轴向箔轴承的承载能力、摩擦转矩等技术指标进行全面测试的装置，由此，能够测试轴向箔轴承性能参数的测试装置则变得尤为重要。
4.现有的推力气体箔片轴承检测装置存在如下不足：
5.测试所需要装置的配套轴承通常是滚动轴承或滑动轴承，然而滚动轴承无法承受较高的转速，滑动轴承测试时产生的功耗较大，这会使的实验台对轴向箔片轴承的测试存在一定的局限性；且滚动轴承的电机转子无法承受较大的轴向力，这将导致轴向箔轴承测试时所承受的加载力无法达到极限加载状态。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种推力气体箔片轴承检测装置，解决了现有技术中存在滚动轴承的电机转子无法承受较大的轴向力，这将导致轴向箔轴承测试时所承受的加载力无法达到极限加载状态的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
7.为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：
8.本实用新型提供的一种推力气体箔片轴承检测装置，包括固定机构、驱动机构、加载机构、测力矩机构、力传感器和位移传感器，所述固定机构支撑所述驱动机构和所述加载机构，所述加载机构用以对安装在其上的被测轴承施加轴向上的力，驱动机构包括驱动电机、止推盘、安装轴承和轴承座，其中，所述驱动电机的转轴连接所述止推盘，所述止推盘与所述驱动电机之间设置有所述轴承座且所述轴承座连接在所述驱动电机的机壳上，所述安装轴承安装在所述轴承座上且所述安装轴承设置在所述轴承座背离所述机壳的一侧，所述安装轴承为气体箔片轴承。
9.进一步的，所述加载机构包括气缸和加载轴，所述气缸与所述力传感器相连接接，所述力传感器通过半球转换头与所述加载轴的一端相抵接，所述加载轴的另一端用以与被
测轴承相连接，所述加载轴与所述驱动机构同轴设置。
10.进一步的，所述加载轴的一端设置加载盘，所述加载盘用以与被测轴承相连接；所述加载盘上设置螺丝孔位，所述螺丝孔位沿所述加载盘的周向方向间隔分布。
11.进一步的，所述加载机构还包括螺旋转换杆，所述螺旋转换杆连接所述气缸和所述力传感器。
12.进一步的，所述固定机构包括底座、加载支撑台和驱动支撑台，所述加载支撑台和所述驱动支撑台设置在底座上，所述加载支撑台和所述驱动支撑台分别支撑所述加载轴和所述驱动机构，所述底座上还设置加强筋，所述加强筋插入所述加载支撑台和所述驱动支撑台。
13.进一步的，所述驱动支撑台上可拆卸的连接有电机固定件，所述电机固定件用以将所述驱动电机锁紧在所述驱动支撑台上；所述加载支撑台上设置多孔质轴承，两个所述多孔质轴承沿所述加载轴的轴向方向间隔设置，所述加载轴通过两个所述多孔质轴承支撑在所述加载支撑台上。
14.进一步的，所述位移传感器通过连接件设置在所述加载轴远离所述驱动机构的一端，所述连接件与所述加载支撑台相连接。
15.进一步的，所述测力矩机构连接杆的两端均设置有螺纹段，所述连接杆的一端与所述加载轴相连接。
16.本实用新型对推力气体箔片轴承检测装置进一步改进，使得当对被测轴承施加轴向的力时，轴向的力可加载驱动电机的机壳，进而，可提高加载在测试轴承上的轴向力。具体地，止推盘设计了与两个与轴承的接触面(分别与被测轴承和安装轴承相接触的面),安装轴承与被测轴承用同种方法反向装载在轴承座和加载盘上，安装轴承通过轴承座连接到高速电机壳体上。当对被测轴承施加轴向的力时，所加载的轴向力可通过安装轴承的反推作用将加载力作用到电机外壳体上，使其所加载的轴向力难以作用到电机转子上。
附图说明
17.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本实用新型实施例提供的推力气体箔片轴承检测装置的结构示意图；
19.图2是本实用新型实施例提供的推力气体箔片轴承检测装置的主视示意图；
20.图3是本实用新型实施例提供的推力气体箔片轴承检测装置的俯视示意图；
21.图4是本实用新型实施例提供的推力气体箔片轴承检测装置的剖视示意图。
22.图中1-测力矩机构；2-力传感器；3-位移传感器；4-被测轴承；5-驱动电机；6-止推盘；7-安装轴承；8-轴承座；9-气缸；10-加载轴；11-半球转换头；12-加载盘；13-螺旋转换杆；14-底座；15-加载支撑台；16-驱动支撑台；17-加强筋；18-电机固定件；19-多孔质轴承；20-连接杆。
具体实施方式
23.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。
24.现有的推力气体箔片轴承检测装置，包括固定机构、驱动机构、加载机构、测力矩机构1、力传感器2和位移传感器3，固定机构支撑驱动机构和加载机构，加载机构用以对安装在其上的被测轴承4施加轴向上的力，测力矩机构用于限制加载机构加载轴10旋转，并同时获取被测轴承4测试时的摩擦力矩；力传感器2用于获取加载机构对被测轴承4施加的轴向力，位移传感器3用于为获取加载轴10的轴向位移量。驱动机构包括测试所需要的电机，测试所需要的电机其轴承通常是滚动轴承或滑动轴承，会使实验台对轴向箔片轴承的测试存在一定的局限性，滚动轴承的电机无法承受较大的轴向力，这将导致轴向箔轴承测试时所承受的加载力无法达到极限加载状态。本实用新型对推力气体箔片轴承检测装置进一步改进，使得当对被测轴承施加轴向的力时，轴向的力可加载驱动电机5的机壳，进而，可提高加载在测试轴承上的轴向力。
25.关于推力气体箔片轴承检测装置，本实用新型提供一种具体实施例：
26.参见图1，一种推力气体箔片轴承检测装置，包括固定机构、驱动机构、加载机构、测力矩机构1、力传感器2和位移传感器3，固定机构支撑驱动机构和加载机构，加载机构用以对安装在其上的被测轴承4(推力气体箔片轴承)施加轴向上的力，测力矩机构用于限制加载机构加载轴10旋转，并同时获取被测轴承4测试时的摩擦力矩；力传感器2用于获取加载机构对被测轴承4施加的轴向力，位移传感器3用于为获取加载轴10的轴向位移量。被测轴承4的力矩与摩擦转矩之间的具体数值可通过计算公式及其他辅助参数进行推算，本实用新型对该推算过程不作赘述；另外，通过力传感器2可获知在加载过程中加载轴10的轴向力，通过位移传感器3可获知在加载过程中转子的轴向位移量，另外还可以根据上述加载轴和被测轴承4的位移量来推算出形成的空气膜的厚度等参数。
27.参见图4，驱动机构包括驱动电机5、止推盘6、安装轴承7和轴承座8，驱动电机5的转轴连接止推盘6，止推盘6与驱动电机5之间设置有轴承座8且轴承座8连接在驱动电机5的机壳上，安装轴承7安装在轴承座8上且安装轴承7设置在轴承座8背离机壳的一侧，安装轴承7为气体箔片轴承。当对被测轴承施加轴向的力时，所加载的轴向力可通过安装轴承7的反推作用将加载力作用到电机外壳体上，使其所加载的轴向力无法作用到电机转子上。
28.加载轴10的一端设置加载盘12，加载盘12用以与被测轴承4相连接；加载盘12上设置螺丝孔位，螺丝孔位沿加载盘12的周向方向间隔分布。本实验装置被测轴承4是轴向气体箔片轴，轴向气体箔片轴是利用弹性箔靠流体的压力或静压力使轴悬浮的滑动轴承，以周围的空气作为工作介质和润滑剂，通过汲取转动面和静止面之间的空气，就可以在相对转动的部件之间形成一层气膜，相对转动的部件之间吸入的空气被压缩，可以产生支撑载荷的功能。本试验装置被测轴承4固定方式采用塞打螺丝固定，加载盘12分别设计六个均匀分布的m3塞打螺丝孔位，将被测轴承4分别用6个均匀分布的m3塞打螺丝固定在加载盘12上。
29.止推盘6设计了与两个与轴承的接触面(分别与被测轴承4和安装轴承7相接触的面),安装轴承7与被测轴承4用同种方法反向装载在轴承座8和加载盘12上，安装轴承7通过
轴承座8连接到高速电机壳体上。在高速电机转子带动止推盘6的旋转时，止推盘6与两轴承在高速旋转时所产生的气膜将实验所加载的轴向力往高速电机壳体上平衡掉。
30.加载机构包括气缸9和加载轴10，气缸9与力传感器2相连接接，力传感器2通过半球转换头11与加载轴10的一端相抵接，加载轴10的另一端用以与被测轴承4相连接，加载轴10与驱动机构同轴设置。在力传感器2与加载轴10的连接中添加了一个半球转换头11，使力传感器2和加载轴10的面接触转为点接触，从而减小了轴向加载时力传感器2与加载轴10之间的摩擦力对测量推力气体箔片轴承摩擦力矩的影响。在本实施例中，为了获得较好的加载精度，采用气缸9对被测轴承10进行加载；当然，也可采用其他的动力机构对被测轴承4进行加载，本实用新型对此不作具体限定。
31.优选地，加载机构还包括螺旋转换杆13，螺旋转换杆13连接气缸9和力传感器2。螺旋转换杆13分别与气缸9的伸缩轴和力传感器2螺纹连接。
32.作为可选地实施方式，固定机构包括底座14、加载支撑台15和驱动支撑台16，加载支撑台15和驱动支撑台16设置在底座14上，加载支撑台15和驱动支撑台16分别支撑加载轴10和驱动机构，底座14上还设置加强筋17，加强筋17插入加载支撑台15和驱动支撑台16，加强筋17用于定位和加强加载支撑台15和驱动支撑台16。将实验装置底座14的载支撑台15和驱动支撑台16设计为同轴，再将加载机构、被测轴承、驱动机构三者同轴安装，确保实验装置的同轴度。
33.驱动支撑台16上可拆卸的连接有电机固定件18，驱动支撑台16与电机固定件18通过螺钉或螺栓连接，电机固定件18用以将驱动电机5锁紧在驱动支撑台16上；参见图4，加载支撑台15上安装有多孔质轴承19，两个多孔质轴承19沿加载轴10的轴向方向间隔设置，加载轴10通过两个多孔质轴承19支撑在加载支撑台15上。加载轴10通过多孔质气体轴承19支撑在加载支撑台15的多孔质气体轴承安装孔位上，能够大限度的降低测试时气缸9对被测轴承4施加轴向力通过加载支撑台15所产生的摩擦力，从而使得止推盘6作用于被测轴承4的摩擦转矩能够大限度的传递给测力矩杆机构1中。
34.参见图1，位移传感器3通过连接件设置在加载轴10远离驱动机构的一端，连接件与加载支撑台15相连接。
35.作为可选地实施方式，测力矩机构1连接杆20的两端均设置有螺纹段，连接杆20的一端与加载轴10相连接。为了便于测力矩机构1的安装，测力矩机构1的连接杆20两端都具有螺纹段，一端与加载轴10连接，一端与测力矩机构1的其他部件连接，相对的加载轴10的外壁上也具有与连接杆20相配合的螺纹孔。
36.以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。