一种气体轴承‑转子系统动力学特性研究的实验系统技术方案

本发明专利技术提供了一种气体轴承‑转子系统动力学特性研究的实验系统，气体轴承‑转子系统实验台本体单元，用于安装气体轴承和转子；动力单元，用于向气体轴承和转子供气；非线性振动测试单元，用于检测转子的动力学参数；控制分析单元，用于分析气体轴承‑转子系统的动力学特性。本发明专利技术用来研究气体轴承‑转子系统的不平衡响应特性、临界转速特性以及稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种气体轴承-转子系统动力学特性研究的实验系统
本专利技术涉及轴承-转子系统动力学特性实验测试系统，特别是一种气体轴承-转子系统动力学特性研究的实验系统。
技术介绍
气体轴承具有润滑介质粘度低、摩擦力小、功耗低、回转精度高且污染少、寿命长等优点，在高速支承、低摩擦功耗支承、高精度支承和特殊工况支承领域具有绝对的优势，被广泛应用于精密仪器、医疗器械、高速微型动力等民用及航空航天等国防领域。以气体轴承作为支承方式的旋转机械设备，其气体轴承-转子系统的动力学特性是影响旋转机械设备安全稳定运行的关键之一。建立气体轴承-转子系统原理性实验系统，开展气体轴承-转子系统动力学特性的实验研究，重点研究气体轴承-转子系统的不平衡响应特性、临界转速特性以及稳定性的敏感性影响规律，为旋转机械稳定运行提供理论与实验依据是必要的。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术的目的在于提供一种气体轴承-转子系统动力学特性研究的实验系统，以用来研究气体轴承-转子系统的不平衡响应特性、临界转速特性以及稳定性。(二)技术方案本专利技术提供了一种气体轴承-转子系统动力学特性研究的实验系统，包括：气体轴承-转子系统实验台本体单元、非线性振动测试单元、动力单元和控制分析单元；气体轴承-转子系统实验台本体单元，用于安装气体轴承和转子；动力单元，用于向气体轴承和转子供气；非线性振动测试单元，用于检测转子的动力学参数；控制分析单元，用于分析气体轴承-转子系统的动力学特性。在本专利技术的一些实施例中，包括：所述气体轴承-转子系统实验台本体单元包括：底座、第一气体轴承座、第二气体轴承座、止推轴承、第一位移传感器支架、第二位移传感器支架、转速传感器支架、蜗壳；所述第一气体轴承座、第二气体轴承座、第一位移传感器支架、第二位移传感器支架和转速传感器支架安装于底座；第一气体轴承和第二气体轴承分别安装于所述第一气体轴承座和第二气体轴承座，所述止推轴承安装于第一气体轴承座；所述转子包括：转轴、配重盘和径向叶轮；所述转轴安装于第一气体轴承和第二气体轴承，所述配重盘套装于转轴上，所述转轴的一端安装径向叶轮，所述蜗壳安装在第一气体轴承座上，所述径向叶轮位于蜗壳中。在本专利技术的一些实施例中，所述非线性振动测试单元包括：电涡流位移传感器、转速传感器、加速度传感器和振动数据采集仪；两个电涡流位移传感器分别安装在第一位移传感器支架和第二位移传感器支架上，用于检测转轴的径向位移；转速传感器安装在转速传感器支架上，用于检测转轴的角速度；加速度传感器安装在第一气体轴承座和第二气体轴承座上，用于检测转轴的角加速度；电涡流位移传感器、转速传感器和加速度传感器通过导线连接振动数据采集仪，振动数据采集仪连接控制分析单元。在本专利技术的一些实施例中，所述动力单元包括：空气压缩机，电加热器连接空气压缩机，电加热器依次连接主路调节阀门、主路过滤减压阀门、主路压力表、主路流量计、主路温度计、主路空气过滤器形成主路，用于向转轴供气；电加热器依次连接空气过滤器、分管路温度计、分管路流量计、分管路压力表、分管路过滤减压阀门和分管路调节阀门，形成分管路，用于向气动轴承供气；电加热器、主路调节阀门、主路压力表、主路流量计、主路温度计、分管路调节阀门、分管路压力表、分管路流量计、分管路温度计分别通过导线连接与动力单元控制系统连接，动力单元控制系统通过导线连接到控制分析单元，主路和分管路气体的流量、压力及温度可调节。在本专利技术的一些实施例中，还包括：摄像头，摄像头通过导线连接控制分析单元。在本专利技术的一些实施例中，第一气体轴承座、第二气体轴承座通过滑轨安装在底座上，第一气体轴承座和第二气体轴承座之间的距离可调。在本专利技术的一些实施例中，第一气体轴承座、第二气体轴承座采用螺栓紧固方式固定在底座上，轴承位置标高可调。在本专利技术的一些实施例中，控制分析单元为计算机。在本专利技术的一些实施例中，动力单元还包括：紧急切断阀，安装于电加热器与主路调节阀门之间，用于实现主路气体紧急切断。在本专利技术的一些实施例中，所述空气过滤器的过滤精度在0.3微米以上。(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本专利技术的气体轴承-转子系统动力学特性研究的实验系统具有以下有益效果：(1)该实验系统在结构上能够实现轴承跨距可调，气体轴承可更换、转轴可更换、基础特性可变等，进而研究跨距变化、轴承特性变化、转轴变化、基础特性变化等对气体轴承-转子系统动力学特性的影响。(2)该实验系统在调控参数上能够实现轴承供气压力可调、径向叶轮驱动参数可调，进而研究轴承供气压力变化、径向叶轮驱动参数变化对气体轴承-转子系统动力学特性的影响。(3)该实验系统能够实现气体轴承-转子系统动力学特性的在线监测与离线分析，能够实时监测转子运行过程中的轴心轨迹、频域波形、时域波形等动力学特征，能够离线分析转子升降速过程中的分岔特性、临界特性、响应特性以及轴承供气、径向叶轮驱动参数等，为研究气体轴承-转子系统动力学特性提供分析手段。(4)该实验系统能够实现实验现场的远程视频监控，对实验过程中可视化的实验现象进行实时监测与录像，为后续分析气体轴承-转子系统的动力学现象提供支撑。附图说明图1是本专利技术实施例气体轴承-转子系统实验台本体单元的结构示意图。图2是本专利技术实施例非线性振动测试单元、控制分析单元及动力单元的结构示意图。【符号说明】1-底座；2-第一气体轴承座；3-第二气体轴承座；4-第一气体轴承；5-第二气体轴承；6-.止推轴承；7-第一位移传感器支架；8-第二位移传感器支架；9-.转速传感器支架；10-转轴；11-配重盘；12-径向叶轮；13-.蜗壳；14-电涡流位移传感器；15-.转速传感器；16-加速度传感器；17-振动数据采集仪；18-计算机；19-摄像头；20-空气压缩机；21-主路调节阀门；22-主路过滤减压阀门；23-主路压力表；24-主路流量计；25-主路温度计；26-分管路调节阀门；27-分管路过滤减压阀门；28-分管路压力表；29-分管路流量计；30-分管路温度计；31-分管路空气过滤器；32-动力单元控制系统；33-电加热器；34-主路空气过滤器；35-紧急切断阀。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术进一步详细说明。本专利技术提供了一种气体轴承-转子系统动力学特性研究的实验系统，以用来研究气体轴承-转子系统的不平衡响应特性、临界转速特性以及稳定性。该实验系统包括气体轴承-转子系统实验台本体单元、非线性振动测试单元、控制分析单元及动力单元组成。该实验系统在结构上能够实现轴承跨距可调，气体轴承可更换、转轴可更换、基础特性可变等，进而研究跨距变化、轴承特性变化、转轴变化、基础特性变化等对气体轴承-转子系统动力学特性的影响。该实验系统在调控参数上能够实现轴承供气压力可调、径向叶轮驱动参数可调，进而研究轴承供气压力变化、径向叶轮驱动参数变化对气体轴承-转子系统动力学特性的影响。该实验系统能够实现气体轴承-转子系统动力学特性的在线监测与离线分析，能够实时监测转子运行过程中的轴心轨迹、频域波形、时域波形等动力学特征，能够离线分析转子升降速过程中的分岔特性、临界特性、响应特性以及轴承供气、径向叶轮驱动参数等，为研究气体轴承-转子系统动力学特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体轴承‑转子系统动力学特性研究的实验系统，包括：气体轴承‑转子系统实验台本体单元、非线性振动测试单元、动力单元和控制分析单元；气体轴承‑转子系统实验台本体单元，用于安装气体轴承和转子；动力单元，用于向气体轴承和转子供气；非线性振动测试单元，用于检测转子的动力学参数；控制分析单元，用于分析气体轴承‑转子系统的动力学特性。

【技术特征摘要】
1.一种气体轴承-转子系统动力学特性研究的实验系统，包括：气体轴承-转子系统实验台本体单元、非线性振动测试单元、动力单元和控制分析单元；气体轴承-转子系统实验台本体单元，用于安装气体轴承和转子；动力单元，用于向气体轴承和转子供气；非线性振动测试单元，用于检测转子的动力学参数；控制分析单元，用于分析气体轴承-转子系统的动力学特性。2.如权利要求1所述的实验系统，包括：所述气体轴承-转子系统实验台本体单元包括：底座、第一气体轴承座、第二气体轴承座、止推轴承、第一位移传感器支架、第二位移传感器支架、转速传感器支架、蜗壳；所述第一气体轴承座、第二气体轴承座、第一位移传感器支架、第二位移传感器支架和转速传感器支架安装于底座；第一气体轴承和第二气体轴承分别安装于所述第一气体轴承座和第二气体轴承座，所述止推轴承安装于第一气体轴承座；所述转子包括：转轴、配重盘和径向叶轮；所述转轴安装于第一气体轴承和第二气体轴承，所述配重盘套装于转轴上，所述转轴的一端安装径向叶轮，所述蜗壳安装在第一气体轴承座上，所述径向叶轮位于蜗壳中。3.如权利要求2所述的实验系统，所述非线性振动测试单元包括：电涡流位移传感器、转速传感器、加速度传感器和振动数据采集仪；两个电涡流位移传感器分别安装在第一位移传感器支架和第二位移传感器支架上，用于检测转轴的径向位移；转速传感器安装在转速传感器支架上，用于检测转轴的角速度；加速度传感器安装在第一气体轴承座和第二气体轴承座上，用于检测转轴的角加速度...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩东江，杨金福，陈策，郝龙，唐长亮，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11