用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验台装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验台装置，被用于检测由平衡鼓和主轴组成的转子的涡动特性，包括主实验电机、涡动电机和涡动带轮轴，主实验电机、通过万向节头联轴器与主轴连接，主轴上设置有涡动箱、轴承组件和测试组件，测试组件中空的定子安装架、入口偏角环和定子，定子安装架上设置有入水口和出水口，入水口和出水口连接一个水循环系统，入口偏角环设置在入水口上，入口偏角环上设置有可以开启关闭的小孔；本发明专利技术还提供一种用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验方法，水循环系统中的水流通过入水口上入口偏角环的小孔射向主轴，通过关闭不同位置及数量的小孔改变入水口水流射向主轴的速度及方向进行实验。

【技术实现步骤摘要】
用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验台装置及方法
本专利技术涉及一种平衡鼓转子在正反涡动下对平衡鼓定子振动特性的测试装置，具体涉及一种用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验台装置及方法。
技术介绍
旋转机械转子动力学系统流固耦合是诱发机组振动，导致事故的主要原因之一。在各类旋转机械中广泛存在着各类转动部件，如水泵中的叶轮、水轮机中的转轮，多级离心泵中的平衡鼓及航空发动机中的涡轮等，这些转动部件与它们的支撑机构一起被称为转子。七十年代，美国航天飞机的高压油录转子曾出现过较大的转子涡动，转速达不到设计值。在将周向开槽的密封改为光滑环密封后，振动消失了，且达到了设计转速。近期，为研究涡动对轴振动特性的影响，TakayukiSuzuki等针对一种人造心脏中的微型离心泵建立了泄漏流实验装置，并分有无涡动两种情况测试得到的转子运动状态，结果发现，在正向涡动动情况下转子上流体力将使转子变得不稳定。国内，1999年，孙启国教授运用摄动法和线性振动理论分析求解间隙环流中同心涡动转子动特性系数。2010年，尚志勇教授建立了转子/定子碰摩的模型，并得到了干摩擦反向涡动失稳的存在区域和涡动频率和不同碰摩面刚度下的转子和定子的反向涡动的响应。由此可以看出，无论从节能还是安全生产的角度，都很难忽视小间隙流对离心泵性能的影响，并且很有必要把转子动力学分析和流体动力学分析结合起来作为多级离心泵研发过程中的主要内容。所以，为尽量避免涡动对旋转机械本身的不利影响，同时获得存在涡动时转子特性的改变情况，就需要针对旋转机械内转子的不同涡动情况开展研究。从现有的论文来看，针对离心泵内小间隙流场下转子动力学系统的流固耦合试验台较少。多级离心泵的转动中前一级叶轮通过空间导叶将叶轮由于离心力甩出的压力水导到下一级叶轮，在此过程中导叶导出的压力水会对轴有一定的冲击作用，产生一定的径向力，径向力一般都比较小，但由于叶轮转动才生的激振力，以及转子的不平衡性，冲击的角度有时会不均匀，造成转子的涡动。因此，需要对现有技术进行改进。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种实现转子的定量偏心用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验台装置及方法。为解决上述问题，本专利技术提供一种用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验台装置，被用于检测由平衡鼓和主轴组成的转子的涡动特性，其特征在于：包括主实验电机、涡动电机和涡动带轮轴；所述主实验电机通过万向节头联轴器与主轴连接，主轴上设置有涡动箱、主轴承组件和测试组件；所述主轴承组件包括轴承、位于轴承顶部的上轴承座和位于轴承底部的下轴承座；所述轴承与主轴转动相连；所述上轴承座两端分别通过轴承座外侧透盖及轴承座内侧透盖与下轴承座的两端连接；所述上轴承座、下轴承座、轴承座外侧透盖和轴承座内侧透盖形成空腔，轴承位于空腔内；所述主轴穿过轴承座外侧透盖、轴承座内侧透盖和空腔；所述轴承座外侧透盖和轴承座内侧透盖分别通过迷宫密封与主轴连接；所述上轴承座上设置有与空腔连通的入油口，下轴承座设置有与空腔连通的出油口，入油口设置在轴承一侧，出油口设置在轴承另一侧；所述上轴承座和下轴承座之间设置有防止润滑油泄漏的挡油盘，挡油盘分别与上轴承座和下轴承座密封连接；所述挡油盘设置在轴承和轴承座内侧透盖之间；所述挡油盘一侧与主轴上的定位轴肩抵接，另一侧通过套筒与轴承抵接，套筒套设在主轴上；所述入油口设置在轴承与挡油盘之间；所述测试组件包括中空的定子安装架、入口偏角环和定子；所述主轴穿过定子安装架的内腔；所述定子、平衡鼓和主轴依次从外到内套装；所述平衡鼓和定子设置在内腔中，平衡鼓与主轴固定连接，定子与定子安装架固定连接，定子和平衡鼓之间设置有间隙；所述定子上设置有接触式位移传感器，定子安装架上设置有非接触式位移传感器和压力传感器；所述定子安装架上设置有入水口腔体基座，入水口腔体基座上设置有入水口，入口偏角环通过支撑架与入水口腔体基座连接，入口偏角环设置在入水口上，入口偏角环上设置有可以开启关闭的小孔，入水口通过小孔与内腔连通；所述定子安装架上设置有与内腔连通的出水口；所述出水口设置在平衡鼓一侧，入水口设置在平衡鼓另一侧；所述涡动电机通过膜片联轴器与涡动带轮轴连接，涡动带轮轴上设置有涡动带轮，涡动箱上设置有同步带轮，涡动带轮通过同步带与同步带轮连接。作为对用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验台装置的改进：还包括水循环系统；所述水循环系统包括阀门一、阀门二、阀门三、电磁流量计、稳流罐、离心泵、过滤器、压力表和水箱；所述水箱设置有出口、进口二和进口一；所述出口与阀门一、过滤器、离心泵和稳流罐通过管道依次连接；所述稳流罐的出口分成两路，一路通过管道与电磁流量计和入水口依次连接，另一路通过管道与阀门二、压力表和进口二依次连接；所述出水口通过管道与阀门三和进口一依次连接。作为对用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验台装置的进一步改进：所述涡动带轮轴上设置有涡动轴承组件；所述涡动轴承组件包括深沟球轴承、位于深沟球轴承顶部的涡动上轴承座和位于深沟球轴承底部的涡动下轴承座；所述深沟球轴承与涡动带轮轴转动相连；所述涡动上轴承座两端分别通过涡动轴承座外侧透盖及涡动轴承座内侧透盖与涡动下轴承座的两端连接；所述涡动上轴承座、涡动下轴承座、涡动轴承座外侧透盖和涡动轴承座内侧透盖形成涡动空腔，深沟球轴承位于涡动空腔内；所述涡动带轮轴穿过涡动轴承座外侧透盖、涡动轴承座内侧透盖和涡动空腔；所述涡动轴承座外侧透盖和涡动轴承座内侧透盖分别通过涡动迷宫密封与涡动带轮轴连接；所述涡动上轴承座上设置有与涡动空腔连通的涡动入油口，涡动下轴承座设置有与涡动空腔连通的涡动出油口，涡动入油口设置在深沟球轴承一侧，涡动出油口设置在深沟球轴承另一侧；所述涡动上轴承座和涡动下轴承座之间设置有防止润滑油泄漏的涡动挡油盘，涡动挡油盘分别与涡动上轴承座和涡动下轴承座密封连接；所述涡动挡油盘设置在深沟球轴承和涡动轴承座内侧透盖之间；所述涡动挡油盘一侧与涡动带轮轴上的涡动定位轴肩抵接，另一侧通过涡动套筒与深沟球轴承抵接，涡动套筒套设在涡动带轮轴上；所述涡动入油口设置在深沟球轴承与涡动挡油盘之间。作为对用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验台装置的进一步改进：所述主轴上设置有两个涡动箱、两个主轴承组件和一个测试组件；所述测试组件设置在主轴中间位置，两个涡动箱和两个主轴承组件都分别对称设置在测试组件的两侧；所述主轴承组件位于涡动箱和测试组件之间；所述涡动带轮轴上对称设置有两个涡动带轮和两个涡动轴承组件。作为对用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验台装置的进一步改进：所述入口偏角环周向均匀设置有16个能开启关闭的小孔，小孔垂直对准主轴。作为对用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验台装置的进一步改进：所述轴承为调心滚子轴承，定子安装架为有机玻璃安装架，定子为尼龙定子。作为对用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验台装置的进一步改进：所述平衡鼓左右两侧都通过圆螺母和止动垫片固定在主轴上。本专利技术还提供一种用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验方法，包括以下步骤：1)、调节两个涡动箱和两个轴承在主轴上的对中性，设置涡动箱的偏心刻度，将其调到预期刻度；2)、打开离心泵、阀门一、阀门二和阀门三，水从水箱的出口通过阀门一流到过滤器中，水在过滤器中滤掉杂质，然后离心泵将过滤器中的水抽出，水经过离心泵后接着本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验台装置，被用于检测由平衡鼓(29)和主轴(20)组成的转子的涡动特性，其特征在于：包括主实验电机(1)、涡动电机(23)和涡动带轮轴(31)；所述主实验电机(1)通过万向节头联轴器(2)与主轴(20)连接，主轴(20)上设置有涡动箱(4)、主轴承组件和测试组件；所述主轴承组件包括轴承(8)、位于轴承(8)顶部的上轴承座(7)和位于轴承(8)底部的下轴承座(26)；所述轴承(8)与主轴(20)转动相连；所述上轴承座(7)两端分别通过轴承座外侧透盖(6)及轴承座内侧透盖(18)与下轴承座(26)的两端连接；所述上轴承座(7)、下轴承座(26)、轴承座外侧透盖(6)和轴承座内侧透盖(18)形成空腔(21)，轴承(8)位于空腔(21)内；所述主轴(20)穿过轴承座外侧透盖(6)、轴承座内侧透盖(18)和空腔(21)；所述轴承座外侧透盖(6)和轴承座内侧透盖(18)分别通过迷宫密封(5)与主轴(20)连接；所述上轴承座(7)上设置有与空腔(21)连通的入油口(9)，下轴承座(26)设置有与空腔(21)连通的出油口(25)，入油口(9)设置在轴承(8)一侧，出油口(25)设置在轴承(8)另一侧；所述上轴承座(7)和下轴承座(26)之间设置有防止润滑油泄漏的挡油盘(19)，挡油盘(19)分别与上轴承座(7)和下轴承座(26)密封连接；所述挡油盘(19)设置在轴承(8)和轴承座内侧透盖(18)之间；所述挡油盘(19)一侧与主轴(20)上的定位轴肩(201)抵接，另一侧通过套筒(10)与轴承(8)抵接，套筒(10)套设在主轴(20)上；所述入油口(9)设置在轴承(8)与挡油盘(19)之间；所述测试组件包括中空的定子安装架(14)、入口偏角环(11)和定子(15)；所述主轴(20)穿过定子安装架(14)的内腔(22)；所述定子(15)、平衡鼓(29)和主轴(20)依次从外到内套装；所述平衡鼓(29)和定子(15)设置在内腔(22)中，平衡鼓(29)与主轴(20)固定连接，定子(15)与定子安装架(14)固定连接，定子(15)和平衡鼓(29)之间设置有间隙；所述定子(15)上设置有接触式位移传感器(36)，定子安装架(14)上设置有非接触式位移传感器(35)和压力传感器(37)；所述定子安装架(14)上设置有入水口腔体基座(12)，入水口腔体基座(12)上设置有入水口(28)，入口偏角环(11)通过支撑架(13)与入水口腔体基座(12)连接，入口偏角环(11)设置在入水口(28)上，入口偏角环(11)上设置有可以开启关闭的小孔(47)，入水口(28)通过小孔(47)与内腔(22)连通；所述定子安装架(14)上设置有与内腔(22)连通的出水口(30)；所述出水口(30)设置在平衡鼓(29)一侧，入水口(28)设置在平衡鼓(29)另一侧；所述涡动电机(23)通过膜片联轴器(24)与涡动带轮轴(31)连接，涡动带轮轴(31)上设置有涡动带轮(34)，涡动箱(4)上设置有同步带轮(3)，涡动带轮(34)通过同步带(33)与同步带轮(3)连接。...

【技术特征摘要】
1.用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验台装置，被用于检测由平衡鼓(29)和主轴(20)组成的转子的涡动特性，其特征在于：包括主实验电机(1)、涡动电机(23)和涡动带轮轴(31)；所述主实验电机(1)通过万向节头联轴器(2)与主轴(20)连接，主轴(20)上设置有涡动箱(4)、主轴承组件和测试组件；所述主轴承组件包括轴承(8)、位于轴承(8)顶部的上轴承座(7)和位于轴承(8)底部的下轴承座(26)；所述轴承(8)与主轴(20)转动相连；所述上轴承座(7)两端分别通过轴承座外侧透盖(6)及轴承座内侧透盖(18)与下轴承座(26)的两端连接；所述上轴承座(7)、下轴承座(26)、轴承座外侧透盖(6)和轴承座内侧透盖(18)形成空腔(21)，轴承(8)位于空腔(21)内；所述主轴(20)穿过轴承座外侧透盖(6)、轴承座内侧透盖(18)和空腔(21)；所述轴承座外侧透盖(6)和轴承座内侧透盖(18)分别通过迷宫密封(5)与主轴(20)连接；所述上轴承座(7)上设置有与空腔(21)连通的入油口(9)，下轴承座(26)设置有与空腔(21)连通的出油口(25)，入油口(9)设置在轴承(8)一侧，出油口(25)设置在轴承(8)另一侧；所述上轴承座(7)和下轴承座(26)之间设置有防止润滑油泄漏的挡油盘(19)，挡油盘(19)分别与上轴承座(7)和下轴承座(26)密封连接；所述挡油盘(19)设置在轴承(8)和轴承座内侧透盖(18)之间；所述挡油盘(19)一侧与主轴(20)上的定位轴肩(201)抵接，另一侧通过套筒(10)与轴承(8)抵接，套筒(10)套设在主轴(20)上；所述入油口(9)设置在轴承(8)与挡油盘(19)之间；所述测试组件包括中空的定子安装架(14)、入口偏角环(11)和定子(15)；所述主轴(20)穿过定子安装架(14)的内腔(22)；所述定子(15)、平衡鼓(29)和主轴(20)依次从外到内套装；所述平衡鼓(29)和定子(15)设置在内腔(22)中，平衡鼓(29)与主轴(20)固定连接，定子(15)与定子安装架(14)固定连接，定子(15)和平衡鼓(29)之间设置有间隙；所述定子(15)上设置有接触式位移传感器(36)，定子安装架(14)上设置有非接触式位移传感器(35)和压力传感器(37)；所述定子安装架(14)上设置有入水口腔体基座(12)，入水口腔体基座(12)上设置有入水口(28)，入口偏角环(11)通过支撑架(13)与入水口腔体基座(12)连接，入口偏角环(11)设置在入水口(28)上，入口偏角环(11)上设置有可以开启关闭的小孔(47)，入水口(28)通过小孔(47)与内腔(22)连通；所述定子安装架(14)上设置有与内腔(22)连通的出水口(30)；所述出水口(30)设置在平衡鼓(29)一侧，入水口(28)设置在平衡鼓(29)另一侧；所述涡动电机(23)通过膜片联轴器(24)与涡动带轮轴(31)连接，涡动带轮轴(31)上设置有涡动带轮(34)，涡动箱(4)上设置有同步带轮(3)，涡动带轮(34)通过同步带(33)与同步带轮(3)连接。2.根据权利要求1所述的用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验台装置，其特征在于：还包括水循环系统；所述水循环系统包括阀门一(45)、阀门二(38)、阀门三(46)、电磁流量计(39)、稳流罐(40)、离心泵(41)、过滤器(42)、压力表(43)和水箱(44)；所述水箱(44)设置有出口(441)、进口二(442)和进口一(443)；所述出口(441)与阀门一(45)、过滤器(42)、离心泵(41)和稳流罐(40)通过管道依次连接；所述稳流罐(40)的出口分成两路，一路通过管道与电磁流量计(39)和入水口(28)依次连接，另一路通过管道与阀门二(38)、压力表(43)和进口二(442)依次连接；所述出水口(30)通过管道与阀门三(46)和进口一(443)依次连接。3.根据权利要求2所述的用于测试平衡鼓转子涡动特性的实验台装置，其特征在于：所述涡动带轮轴(31)上设置有涡动轴承组件；所述涡动轴承组件包括深沟球轴承(48)、位于深沟球轴承(48)顶部的涡动上轴承座(49)和位于深沟球轴承(48)底部的涡动下轴承座(50)；所述深沟球轴承(48)与涡动带轮轴(31)转动相连；所述涡动上轴承座(49)两端分别通过涡动轴承座外侧透盖(51)及涡动轴承座内侧透盖(52)与涡动下轴承座(50)的两端连接；所述涡动上轴承座(49)、涡动下轴承座(50)、涡动轴承座外侧透盖(51)和涡动轴承座内侧透盖(52)形成涡动空腔(53)，深沟球轴承(48)位于涡动空腔(53)内；所述涡动带轮轴(31)穿过涡动轴承座外侧透盖...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟璐璐，张振杰，朱祖超，池忠煌，崔宝玲，
申请(专利权)人：浙江理工大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33