一种基于空气动压箔片轴承超高速电机的动压气体止推箔片轴承试验台

本发明涉及一种气动轴承测试，具体涉及一种基于空气动压箔片轴承超高速电机的动压气体止推箔片轴承试验台。

背景技术：

1、气体润滑轴承具有气体润滑介质粘度小、摩擦力小、回转精度高、功耗低等优点，在高精度领域、透平机械等，有着广泛的应用前景。现有的空气止推箔片轴承设计制样完成后需要在轴承试验台上进行诸如摩擦功耗、摩擦扭矩以及承载能力等测试，进而根据测试结果调整轴承设计参数直至满足设计要求。现阶段随着氢能源的蓬勃发展，对氢燃料电池空压机技术也在不断的突破中。但也存在诸多难点，例如现有的基于滚动轴承电机的动压气体止推箔片轴承试验台的转速低，无法对应用于氢燃料电池空压机对应的超高转速环境下的动压气体止推箔片轴承的静态性能进行研究。

技术实现思路

1、本发明至少解决滚动轴承电机在动压气体止推箔片轴承试验的过程中存在转速低，无法满足超高转速环境下的动压气体止推箔片轴承的静态性能进行研究的问题。

2、本申请提供了一种基于空气动压箔片轴承超高速电机的动压气体止推箔片轴承试验台，包括：

3、检测单元，安装有动压气体止推箔片轴承，用于检测动压气体止推箔片轴承的轴向加载力和摩擦力矩；

4、电机，包括壳体、电机轴、动压气体径向箔片轴承和动静压混合气体止推箔片轴承，电机轴通过动压气体径向箔片轴承可转动设置在壳体内，动静压混合气体止推箔片轴承设置在壳体内，电机轴穿过动静压混合气体止推箔片轴承设置；

5、止推盘，与电机轴的端部连接，止推盘设置于动压气体止推箔片轴承和动静压混合气体止推箔片轴承之间，且动压气体止推箔片轴承和动静压混合气体止推箔片轴承分别与止推盘间隔设置。

6、本申请的检测单元上安装有试验测试用的动压气体止推箔片轴承，当电机转动时，通过检测单元可以对气动压箔片止推轴承的轴向力和摩擦力矩进行检测，而电机的电机轴通过动压气体径向箔片轴承和动静压混合气体止推箔片轴承进行支撑，即通过空气动压箔片轴承对电机轴进行支撑，可以减小电机转动过程中的摩擦力，提高电机的转速，可以实现电机超高转速(20000r/min-150000r/min)下的运行，与采用普通的滚动轴承的结构相比，可以提高电机的转速，可以模拟动压气体止推箔片轴承高转速时的力学性能，同时也可以将动静压混合气体止推箔片轴承作为陪测轴承对其进行性能参数的测试，以实现对动压气体止推箔片轴承和动静压混合气体止推箔片轴承的性能同时测试。

7、在一些实施例中，所述动压气体止推箔片轴承试验台还包括加载装置，沿所述电机的轴线方向位于所述检测单元背离所述检测单元的一侧，所述加载装置与所述检测单元抵靠设置，用于向所述动压气体止推箔片轴承提供轴向的加载力。

8、加载装置可以向检测单元施加沿电机轴向方向的力，以测试动压气体止推箔片轴承的轴向力，加载装置可以向动压气体止推箔片轴承施加不同的轴向力，以测试动压气体止推箔片轴承在不同轴向力作用下的性能。

9、在一些实施例中，所述检测单元包括：

10、底座；

11、连接件，与所述底座可滑动连接；

12、轴承座，与所述连接件可转动连接，所述轴承座安装有所述动压气体止推箔片轴承，所述轴承座相对所述连接件转动的轴线与所述电机的轴线平行；

13、压力检测元件，沿所述电机的轴线方向设置于所述连接件背离所述电机的一侧，所述压力检测元件与所述加载装置抵靠设置。

14、轴承座安装有动压气体止推箔片轴承，动压气体止推箔片轴承与止推盘呈间隙设置，通过电机驱动止推盘转动，以模拟动压气体止推箔片轴承在工作时的运行情况，通过压力检测元件的设置，可以实时获取到加载装置所施加的压力，以便得知动压气体止推箔片轴承在不同轴向力下的性能。

15、在一些实施例中，所述加载装置包括电动推杆，所述电动推杆的执行端与所述压力检测元件抵靠设置。

16、通过电动推杆可以更好地控制施加在动压气体止推箔片轴承的轴向力。

17、在一些实施例中，所述电动推杆为步进电动推杆或伺服电动推杆。

18、步进电动推杆或伺服电动推杆，可以更加精确地控制施加在动压气体止推箔片轴承的轴向力，以便于能更准确地测量出动压气体止推箔片轴承在不同载荷下的性能。

19、在一些实施例中，所述检测单元还包括力矩测量机构，所述力矩测量机构与所述轴承座连接，用于测量所述动压气体止推箔片轴承的摩擦力矩。

20、在一些实施例中，所述力矩测量机构包括：

21、支架；

22、连接杆，所述连接杆的一端与所述轴承座连接；

23、力传感器，设置于所述支架上，所述力传感器的检测端与所述连接杆的另一端连接。

24、在一些实施例中，动压气体止推箔片轴承试验台还包括控制器和存储器，存储器、力传感器和压力检测元件分别与控制器通讯连接，控制器用于获取力传感器和压力检测元件的检测数据，并将所述检测数据存储至存储器中。

25、在一些实施例中，所述电机的转速为20000r/min-150000r/min。

技术特征：

1.一种基于空气动压箔片轴承超高速电机的动压气体止推箔片轴承试验台，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于空气动压箔片轴承超高速电机的动压气体止推箔片轴承试验台，其特征在于，所述动压气体止推箔片轴承试验台还包括加载装置，沿所述电机的轴线方向位于所述检测单元背离所述检测单元的一侧，所述加载装置与所述检测单元抵靠设置，用于向所述动压气体止推箔片轴承提供轴向的加载力。

3.根据权利要求2所述的动压气体止推箔片轴承试验台，其特征在于，所述检测单元包括：

4.根据权利要求3所述的基于空气动压箔片轴承超高速电机的动压气体止推箔片轴承试验台，其特征在于，所述加载装置包括电动推杆，所述电动推杆的执行端与所述压力检测元件抵靠设置。

5.根据权利要求4所述的基于空气动压箔片轴承超高速电机的动压气体止推箔片轴承试验台，其特征在于，所述电动推杆为步进电动推杆或伺服电动推杆。

6.根据权利要求3-5任一项所述的基于空气动压箔片轴承超高速电机的动压气体止推箔片轴承试验台，其特征在于，所述检测单元还包括力矩测量机构，所述力矩测量机构与所述轴承座连接，用于测量所述动压气体止推箔片轴承的摩擦力矩。

7.根据权利要求6所述的基于空气动压箔片轴承超高速电机的动压气体止推箔片轴承试验台，其特征在于，所述力矩测量机构包括：

8.根据权利要求7所述的基于空气动压箔片轴承超高速电机的动压气体止推箔片轴承试验台，其特征在于，所述动压气体止推箔片轴承试验台还包括控制器和存储器，所述存储器、所述力传感器和所述压力检测元件分别与所述控制器通讯连接，所述控制器用于获取所述力传感器和所述压力检测元件的检测数据，并将所述检测数据存储至所述存储器中。

9.根据权利要求1所述的基于空气动压箔片轴承超高速电机的动压气体止推箔片轴承试验台，其特征在于，所述电机的转速为20000r/min-150000r/min。

技术总结
本申请公开了一种基于空气动压箔片轴承超高速电机的动压气体止推箔片轴承试验台，包括：检测单元，安装有动压气体止推箔片轴承，用于检测动压气体止推箔片轴承的轴向加载力和摩擦力矩；电机，包括壳体、电机轴、动压气体径向箔片轴承和动静压混合气体止推箔片轴承，电机轴通过动压气体径向箔片轴承可转动设置在壳体内，动静压混合气体止推箔片轴承设置在壳体内，电机轴穿过动静压混合气体止推箔片轴承设置；止推盘，与电机轴的端部连接。本申请电机的电机轴通过动压气体径向箔片轴承进行支撑，可以减小电机转动过程中的摩擦力，可以提高电机的转速，可以实现对动压气体止推箔片轴承和动静压混合气体止推箔片轴承的性能同时测试。

技术研发人员：徐方程,栾雯霖,孙希明
受保护的技术使用者：大连理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13