一种空气静压止推轴承高速性能测试系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种空气静压止推轴承高速性能测试系统，包括环形外壳，环形外壳内腔设有一个轴芯，轴芯的中部设有两个空气静压径向轴承，轴芯的右伸出段上设有回转盘，回转盘的左右两侧分别设有两个空气静压止推轴承，通过供气管道同时给两个空气静压径向轴承和两个空气静压止推轴承供气，从而使得轴芯悬浮；轴芯的左伸出段上固定有涡轮，涡轮外罩有一个左盖板，通过第二供气孔向左盖板内通气从而带动涡轮旋转，涡轮的左侧通过一个锁紧螺母锁紧，通过加载孔向加载罩内通气从而对轴芯左端面施加轴向压力；测试系统还包括检测部和供气部。本实用新型专利技术的优点：能测试不同转速不同供气压力下空气静压止推轴承的各性能参数。

【技术实现步骤摘要】
一种空气静压止推轴承高速性能测试系统
本技术涉及空气轴承性能测试
，尤其涉及的是一种空气静压止推轴承高速性能测试系统。
技术介绍
空气静压轴承是利用气膜支承载荷或减少摩擦的机械构件，具有速度高、精度高、低摩擦、耐高低温及辐射、清洁环保、寿命长和结构简单等优点，主要应用于超高速、超精密和低摩擦低功耗支承等
，转速可高达几十万转每分钟。传统的空气静压轴承性能测试是在静止工况下给轴承通入高压气体使之悬浮对其进行性能测试，此种方法只能测试静止状态下的空气静压轴承性能。由于气体润滑的伯努利效应，流体速度和气膜压力相互影响，高速回转工况下空气静压轴承的性能相对静止状态下会发生较大变化，因此需要对高速回转工况下的空气静压轴承进行性能测试，以便精确了解空气静压轴承实际运转工况下的各项性能指标。空气静压轴承在高速运转工况下不能采用接触式加载和测量方式，因为高速回转工况下会导致加载和测量装置的损坏。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种空气静压止推轴承高速性能测试系统，用于测试不同转速不同供气压力下空气静压止推轴承的承载能力、气膜刚度、气膜压力和气膜温度等性能参数。本技术是通过以下技术方案实现的：一种空气静压止推轴承高速性能测试系统，所述测试系统包括环形外壳，所述环形外壳内腔设有一个轴芯，所述轴芯的左右两端分别伸出环形外壳左右两端之外，所述轴芯左右伸出环形外壳的部分分别为左伸出段和右伸出段，所述轴芯的中部和环形外壳之间设有两个空气静压径向轴承，所述轴芯的右伸出段上固定设置有一个沿径向向外凸出的回转盘，所述回转盘的左右两侧分别设置有两个空气静压止推轴承，两个空气静压止推轴承的外缘凸出回转盘的外缘，两个空气静压止推轴承凸出回转盘的部分之间设置有调整环，所述调整环厚度大于回转盘厚度，两个空气静压止推轴承和调整环与环形外壳可拆卸的安装在一起，所述环形外壳内开有供气管道，所述环形外壳一侧开有与供气管道相连通的第一供气孔，通过所述供气管道同时给两个空气静压径向轴承和两个空气静压止推轴承供气，从而使得轴芯完全脱离开两个空气静压径向轴承实现径向悬浮以及回转盘完全脱离开两个空气静压止推轴承实现轴向悬浮；所述轴芯的左伸出段上固定安装有一个涡轮，所述涡轮外罩有一个左盖板，所述左盖板上沿圆周方向均匀分布有偶数个第二供气孔，通过第二供气孔向左盖板内部通气从而带动涡轮旋转，所述涡轮的左侧通过一个锁紧螺母锁紧，所述锁紧螺母左端面与轴芯左端面平齐，所述锁紧螺母左侧罩有一个固定的加载罩，所述加载罩与锁紧螺母之间不接触，所述加载罩左端中部开有一个加载孔，通过加载孔向加载罩内通气从而对轴芯左端面施加轴向压力；所述测试系统还包括检测部，所述检测部包括位移传感器、转速传感器、第一气体压力传感器、第二气体压力传感器、温度传感器，所述第一气体压力传感器设置在加载罩内且位于锁紧螺母左侧，所述位移传感器、温度传感器、第二气体压力传感器均设置在位于右侧的空气静压止推轴承的右端，且位移传感器、温度传感器、第二气体压力传感器的检测探头正对着所述回转盘，所述转速传感器设置在轴芯的右侧；所述测试系统还包括供气部，通过供气部分别向所述第一供气孔、第二供气孔和加载孔提供压缩空气。作为上述测试系统的优选方式，所述供气部包括空气压缩机、气罐、并联的多个供气气路，所述空气压缩机的输出口与气罐相连接，并联的多个供气气路的进气端分别与气罐输出口相连接，并联的多个供气气路的出气端一一对应的分别与第一供气孔、偶数个第二供气孔、加载孔相连接，每个供气气路上沿气流方向依次设置有节流阀、流量计、调压阀、压力表，其中与第一供气孔相连接的供气气路为第一供气气路，与第二供气孔相连接的供气气路为第二供气气路，与加载孔相连接的供气气路为加载供气气路。作为上述测试系统的优选方式，所述涡轮沿周向均匀分布有偶数个叶片，每个叶片为弧形片。作为上述测试系统的优选方式，所述第二供气孔的轴心线倾斜设置。作为上述测试系统的优选方式，位于右侧的空气静压止推轴承右侧设有一个右盖板，通过右盖板将两个空气静压止推轴承、调整环与环形外壳可拆卸的安装在一起。作为上述测试系统的优选方式，所述环形外壳通过一个基座夹紧固定，所述基座包括上夹紧部和下夹紧部，通过上夹紧部和下夹紧部合在一起将环形外壳夹紧固定。作为上述测试系统的优选方式，所述涡轮上的每个叶片呈左右对称，所有叶片的对称面在同一个基准对称面上，所述基准对称面与涡轮的轴心线垂直，第二供气孔的轴心线位于所述基准对称面上。本技术还公开了一种空气静压止推轴承高速性能测试方法，所述测试方法是利用上述的一种空气静压止推轴承高速性能测试系统进行测试的，所述测试方法按如下步骤依次进行：(1)通过供气部向第一供气孔通入压缩空气，压缩空气通过供气管道同时给两个空气静压径向轴承和两个空气静压止推轴承供气，使得轴芯在径向和轴向上均悬浮起来；(2)通过供气部向偶数个第二供气孔通入压缩空气，且使得通入每个第二供气孔的压缩空气的流量和压力均相等，压缩空气作用于涡轮从而驱动涡轮旋转，进而带动轴芯同步旋转；(3)通过供气部向加载孔通入压缩空气，使通入的压缩空气经过加载孔后加载到轴芯和锁紧螺母的左端面上，对轴芯施加轴向压力，此时通过第一气体压力传感器测得轴芯和锁紧螺母的左端面处气体压力为P1，通过位移传感器测得轴芯的回转盘的轴向移动位移为h，通过转速传感器实时测出轴芯的回转速度，通过温度传感器和第二气体压力传感器实时测出空气静压止推轴承位置处气膜的温度和压力；并根据如下公式(一)来计算施加在轴芯上的轴向力W为：W＝P1×S(一)其中，S为轴芯和锁紧螺母的左端面的面积总和；施加在轴芯上的轴向力W即为当前工况下两个空气静压止推轴承的轴向承载能力；(5)通过改变通入加载孔的压缩空气的流量和压力，即能改变施加在轴芯上的轴向力W，根据如下公式(二)来计算空气静压止推轴承的气膜刚度K：其中，ΔW为前后两次工况下施加在轴芯上的轴向力W的差值，Δh为前后两次工况下回转盘的轴向移动位移h的差值，计算得到的气膜刚度K为前一次工况下空气静压止推轴承的气膜刚度。本技术相比现有技术具有以下优点：本技术提供的一种空气静压止推轴承高速性能测试系统，采用空气静压径向轴承为轴芯提供径向支撑，相比滚动轴承大大降低了径向轴承的磨损和发热，能够进行高转速工况下的测试。通过节流阀和调压阀调节压缩空气的流量和压力能够很好地控制轴芯的转速，以便在不同转速下测试空气静压止推轴承的性能。采用压缩空气加载的方式得以测试高转速下空气静压止推轴承的性能参数，克服了传统接触式力加载磨损严重的问题。本技术能够实现不同供气压力、不同转速下空气静压止推轴承的性能测试，能够测出实际运转工况下空气静压止推轴承的各项性能参数。附图说明图1是本技术的测试系统的整体示意图。图2是本技术的测试系统去掉供气部后的结构示意图。图3是图2的右视图。图4是本技术的涡轮与左盖板的横剖视图。图5是本技术的涡轮立体图。图中标号：1-加载罩；2-锁紧螺母；3-左盖板；4-涡轮；411-叶片；5-左垫板；6-空气静压左径向轴承；7-环形外壳；71-供气管道；8-基座；9-空气静压右径向轴承；10-右垫板；11-空气静压左止推本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气静压止推轴承高速性能测试系统，其特征在于：所述测试系统包括环形外壳，所述环形外壳内腔设有一个轴芯，所述轴芯的左右两端分别伸出环形外壳左右两端之外，所述轴芯左右伸出环形外壳的部分分别为左伸出段和右伸出段，所述轴芯的中部和环形外壳之间设有两个空气静压径向轴承，所述轴芯的右伸出段上固定设置有一个沿径向向外凸出的回转盘，所述回转盘的左右两侧分别设置有两个空气静压止推轴承，两个空气静压止推轴承的外缘凸出回转盘的外缘，两个空气静压止推轴承凸出回转盘的部分之间设置有调整环，所述调整环厚度大于回转盘厚度，两个空气静压止推轴承和调整环与环形外壳可拆卸的安装在一起，所述环形外壳内开有供气管道，所述环形外壳一侧开有与供气管道相连通的第一供气孔，通过所述供气管道同时给两个空气静压径向轴承和两个空气静压止推轴承供气，从而使得轴芯完全脱离开两个空气静压径向轴承实现径向悬浮以及回转盘完全脱离开两个空气静压止推轴承实现轴向悬浮；所述轴芯的左伸出段上固定安装有一个涡轮，所述涡轮外罩有一个左盖板，所述左盖板上沿圆周方向均匀分布有偶数个第二供气孔，通过第二供气孔向左盖板内部通气从而带动涡轮旋转，所述涡轮的左侧通过一个锁紧螺母锁紧，所述锁紧螺母左端面与轴芯左端面平齐，所述锁紧螺母左侧罩有一个固定的加载罩，所述加载罩与锁紧螺母之间不接触，所述加载罩左端中部开有一个加载孔，通过加载孔向加载罩内通气从而对轴芯左端面施加轴向压力；所述测试系统还包括检测部，所述检测部包括位移传感器、转速传感器、第一气体压力传感器、第二气体压力传感器、温度传感器，所述第一气体压力传感器设置在加载罩内且位于锁紧螺母左侧，所述位移传感器、温度传感器、第二气体压力传感器均设置在位于右侧的空气静压止推轴承的右端，且位移传感器、温度传感器、第二气体压力传感器的检测探头正对着所述回转盘，所述转速传感器设置在轴芯的右侧；所述测试系统还包括供气部，通过供气部分别向所述第一供气孔、第二供气孔和加载孔提供压缩空气。...

【技术特征摘要】
1.一种空气静压止推轴承高速性能测试系统，其特征在于：所述测试系统包括环形外壳，所述环形外壳内腔设有一个轴芯，所述轴芯的左右两端分别伸出环形外壳左右两端之外，所述轴芯左右伸出环形外壳的部分分别为左伸出段和右伸出段，所述轴芯的中部和环形外壳之间设有两个空气静压径向轴承，所述轴芯的右伸出段上固定设置有一个沿径向向外凸出的回转盘，所述回转盘的左右两侧分别设置有两个空气静压止推轴承，两个空气静压止推轴承的外缘凸出回转盘的外缘，两个空气静压止推轴承凸出回转盘的部分之间设置有调整环，所述调整环厚度大于回转盘厚度，两个空气静压止推轴承和调整环与环形外壳可拆卸的安装在一起，所述环形外壳内开有供气管道，所述环形外壳一侧开有与供气管道相连通的第一供气孔，通过所述供气管道同时给两个空气静压径向轴承和两个空气静压止推轴承供气，从而使得轴芯完全脱离开两个空气静压径向轴承实现径向悬浮以及回转盘完全脱离开两个空气静压止推轴承实现轴向悬浮；所述轴芯的左伸出段上固定安装有一个涡轮，所述涡轮外罩有一个左盖板，所述左盖板上沿圆周方向均匀分布有偶数个第二供气孔，通过第二供气孔向左盖板内部通气从而带动涡轮旋转，所述涡轮的左侧通过一个锁紧螺母锁紧，所述锁紧螺母左端面与轴芯左端面平齐，所述锁紧螺母左侧罩有一个固定的加载罩，所述加载罩与锁紧螺母之间不接触，所述加载罩左端中部开有一个加载孔，通过加载孔向加载罩内通气从而对轴芯左端面施加轴向压力；所述测试系统还包括检测部，所述检测部包括位移传感器、转速传感器、第一气体压力传感器、第二气体压力传感器、温度传感器，所述第一气体压力传感器设置在加载罩内且位于锁紧螺母左侧，所述位移传感器、温度传感器、第二气体压力传感器均设置在位于右侧的空气静压止推轴承的右端，且位移传感器、温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：高思煜，施云高，徐林森，陈红，张孝俣，夏明，朱佰新，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：新型
国别省市：安徽,34