一种轴流涡轮增压器浮动推力轴承的测试系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种轴流涡轮增压器浮动推力轴承的测试系统及方法，本发明专利技术可以模拟增压器工作转速和推力，并监测在增压各种工作状态下浮动推力轴承的轴承转速与油膜厚度。一种轴流涡轮增压器浮动推力轴承的测试系统，包括：涡轮驱动系统；风源系统，用于向涡轮驱动系统供风；转子系统，与涡轮驱动系统动力连接，转子系统包括主轴，所述主轴与涡轮驱动系统动力连接，主轴上同轴安装有浮动推力轴承、环推，所述浮动推力轴承与涡轮驱动系统相邻，所述环推用于对浮动推力轴承施加轴向推力；推力模拟系统，用于向环推施加轴向推力；测试系统，用于监测主轴转速与浮动推力轴承转速，以及，浮动推力轴承位移与环推位移，以及，主轴的轴向推力。

A test system and method for floating thrust bearing of axial turbocharger

【技术实现步骤摘要】
一种轴流涡轮增压器浮动推力轴承的测试系统及方法
本专利技术属于涡轮增压器领域，更为具体地，涉及一种轴流涡轮增压器浮动推力轴承的测试系统及方法。
技术介绍
增压器在运行过程中，压气机和涡轮均产生轴向推力，其合力一般指向压气机端。通常涡轮增压器采用固定瓦轴承承载增压器的轴向推力，但其承载能力有限。随着涡轮增压器的转速、压力及流量的不断提高，增压器的轴向推力也不断增加。因此，轴流涡轮增压器采用了全浮动推力轴承，在提高承载能力的同时，降低轴承相对线速度，解决了由于轴颈线速度升高导致的油膜温升和承载能力下降的问题。由于增压器转速和增压压力在不停变化，受到增压器转速和轴向推力变化的影响，浮动推力轴承的承载载荷不断变化，因此油膜厚度及推力轴承转速也在不断变化。通常，浮动推力轴承的转速、承载能力及双侧的油膜厚度可以通过CFD动网格仿真技术得到，但实际增压器运转过程中难以测量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种轴流涡轮增压器浮动推力轴承的测试系统及方法，本专利技术可以模拟增压器工作转速和推力，并监测在增压各种工作状态下浮动推力轴承的轴承转速与油膜厚度。本专利技术的目的是这样实现的：一种轴流涡轮增压器浮动推力轴承的测试系统，包括：涡轮驱动系统；风源系统，用于向涡轮驱动系统供风；转子系统，与涡轮驱动系统动力连接，转子系统包括主轴，所述主轴与涡轮驱动系统动力连接，主轴上同轴安装有浮动推力轴承、环推，所述浮动推力轴承与涡轮驱动系统相邻，所述环推用于对浮动推力轴承施加轴向推力；推力模拟系统，用于向环推施加轴向推力；测试系统，用于监测主轴转速与浮动推力轴承转速，以及，浮动推力轴承位移与环推位移，以及，主轴的轴向推力。优选地，所述涡轮驱动系统包括动力涡轮，所述动力涡轮安装在输出轴上，动力涡轮的进气端连接风源系统，动力涡轮的出气端连接阀门。优选地，所述风源系统包括依次连接的压缩机组、加热装置和三通阀组，所述压缩机组用于输出压缩空气，所述加热装置用于将压缩机组输出的压缩空气加热，所述三通阀组用于将加热的压缩空气加热输入涡轮驱动系统，驱动涡轮旋转，并调节气压、流量。优选地，所述推力模拟系统包括油室、高压油泵，所述油室内设有液压驱动的推力盘，所述推力盘与主轴连接，用于向环推施加轴向推力，所述高压油泵用于向油室供液压油，对推力盘施加轴向推力，高压油泵通过电机驱动。优选地，所述推力模拟系统还包括压力调节阀、溢流阀、油箱，所述溢流阀设于推力盘、高压油泵之间，所述高压油泵与所述油箱连接，并设置溢流阀，用于与溢流阀配合，调整液压油的压力。优选地，所述测试系统包括两个转速传感器、两个位移传感器和一个力传感器，两个转速传感器用于监测主轴转速与浮动推力轴承转速，两个位移传感器用于监测浮动推力轴承位移与环推位移，一个力传感器用于监测主轴的轴向推力。一种轴流涡轮增压器浮动推力轴承的测试方法，风源系统向涡轮驱动系统供风，使涡轮驱动系统工作；涡轮驱动系统驱动转子系统，使浮动推力轴承、环推旋转，同时，推力模拟系统工作，向环推施加轴向推力，环推向浮动推力轴承施加轴向推力，模拟增压器的工作状态；浮动推力轴承开始旋转工作，浮动推力轴承的两侧油楔产生挤压油膜，并最终稳定在工作转速和油膜厚度下；通过测试系统监测主轴转速与浮动推力轴承转速，以及，浮动推力轴承位移与环推位移，以及，主轴的轴向推力，达到测试轴流涡轮增压器浮动推力轴承性能的目的。优选地，通过风源系统调节涡轮驱动系统的转速，进而调节转子系统的转速；通过推力模拟系统调节向环推施加的轴向推力，进而调节向浮动推力轴承施加的轴向推力；实现在不同转速下、不同推力下，测试轴流涡轮增压器浮动推力轴承的性能。优选地，通过主轴转速、浮动推力轴承转速、浮动推力轴承位移、环推位移、主轴的轴向推力，计算浮动推力轴承两侧的油膜厚度，计算公式为：浮动推力轴承背向环推一侧的油膜厚度＝浮动推力轴承位移；浮动推力轴承靠近环推一侧的油膜厚度＝环推位移-浮动推力轴承位移。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下有益效果：本专利技术可以模拟增压器工作转速和推力，并监测在增压各种工作状态下浮动推力轴承的轴承转速与油膜厚度，完成对涡轮增压器浮动推力轴承性能的精确测试，指导了增压器浮动推力轴承的更高效率和承载能力结构设计。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为轴流涡轮增压器浮动推力轴承安装示意图。附图标记附图中，1-离心压缩机组、2-加热器、3-三通阀组、4-动力涡轮、5-输出轴、6-基座、7-浮动推力轴承、8-环推、9-推力盘、10-压力调节阀、11-电机油泵、12-溢流阀、13-油箱、14-主轴、15-转速传感器、16-位移传感器、17-力传感器、18-阀门、19-轴承座。具体实施方式参见图1、图2，一种轴流涡轮增压器浮动推力轴承的测试系统，包括：涡轮驱动系统；风源系统，用于向涡轮驱动系统供风；转子系统，与涡轮驱动系统动力连接，转子系统包括基座6，所述基座6上安装有主轴14，所述主轴14与涡轮驱动系统动力连接5，主轴14上同轴安装有浮动推力轴承7、环推8，所述浮动推力轴承7与涡轮驱动系统相邻，所述环推8用于对浮动推力轴承7施加轴向推力；推力模拟系统，用于向环推8施加轴向推力；测试系统，用于监测主轴14转速与浮动推力轴承7转速，以及，浮动推力轴承7位移与环推8位移，以及，主轴14的轴向推力。环推安装结构为：环推固定在增压器主轴上，主轴从浮动推力轴承中心孔穿过，环推推力面与浮动推力轴承一侧配合，浮动推力轴承另外一侧与轴承座推力面配合。增压器在运行过程中，环推与主轴一起高速旋转，环推与浮动推力轴承之间油膜形成油压并承载推力。同时，由于滑油存在粘性，浮动推力轴承被环推带动旋转，浮动推力轴承与轴承座之间油膜形成油压并承载推力。所述涡轮驱动系统包括动力涡轮4，所述动力涡轮4安装在输出轴5上，所述主轴14与输出轴5连接，动力涡轮4的进气端连接风源系统，动力涡轮4的出气端连接阀门18。动力涡轮4在高温高压空气驱动下旋转做功，并输出轴功。三通阀组3的调节下，部分压缩空气旁通，这样风源系统提供不同压力、温度和流量的气体，供涡轮驱动系统做功，当涡轮急停时，三通阀组3切断高温高压空气，并关闭阀门18，保证压缩机安全，并保证涡轮停转。所述风源系统包括依次连接的压缩机组1、加热装置2和三通阀组3，所述压缩机组1用于输出压缩空气，所述加热装置2用于将压缩机组1输出的压缩空气加热，所述三通阀组3用于将加热的压缩空气加热输入涡轮驱动系统，驱动涡轮旋转，并调节气压、流量。所述推力模拟系统包括油室、高压油泵11，所述油室内设有液压驱动的推力盘9，所述推力盘9与主轴14连接，用于向环推8施加轴向推力，所述高压油泵11用于向油室供液压油，对推力盘9施加轴向推力，高压油泵11通过电机驱动。所述推力模拟系统还包括压力调节阀10、溢流本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轴流涡轮增压器浮动推力轴承的测试系统，其特征在于，包括：/n涡轮驱动系统；/n风源系统，用于向涡轮驱动系统供风；/n转子系统，与涡轮驱动系统动力连接，转子系统包括主轴，所述主轴与涡轮驱动系统动力连接，主轴上同轴安装有浮动推力轴承、环推，所述浮动推力轴承与涡轮驱动系统相邻，所述环推用于对浮动推力轴承施加轴向推力；/n推力模拟系统，用于向环推施加轴向推力；/n测试系统，用于监测主轴转速与浮动推力轴承转速，以及，浮动推力轴承位移与环推位移，以及，主轴的轴向推力。/n

【技术特征摘要】
1.一种轴流涡轮增压器浮动推力轴承的测试系统，其特征在于，包括：
涡轮驱动系统；
风源系统，用于向涡轮驱动系统供风；
转子系统，与涡轮驱动系统动力连接，转子系统包括主轴，所述主轴与涡轮驱动系统动力连接，主轴上同轴安装有浮动推力轴承、环推，所述浮动推力轴承与涡轮驱动系统相邻，所述环推用于对浮动推力轴承施加轴向推力；
推力模拟系统，用于向环推施加轴向推力；
测试系统，用于监测主轴转速与浮动推力轴承转速，以及，浮动推力轴承位移与环推位移，以及，主轴的轴向推力。


2.根据权利要求1所述的一种轴流涡轮增压器浮动推力轴承的测试系统，其特征在于，所述涡轮驱动系统包括动力涡轮，所述动力涡轮安装在输出轴上，动力涡轮的进气端连接风源系统，动力涡轮的出气端连接阀门。


3.根据权利要求1所述的一种轴流涡轮增压器浮动推力轴承的测试系统，其特征在于，所述风源系统包括依次连接的压缩机组、加热装置和三通阀组，所述压缩机组用于输出压缩空气，所述加热装置用于将压缩机组输出的压缩空气加热，所述三通阀组用于将加热的压缩空气加热输入涡轮驱动系统，驱动涡轮旋转，并调节气压、流量。


4.根据权利要求1所述的一种轴流涡轮增压器浮动推力轴承的测试系统，其特征在于，所述推力模拟系统包括油室、高压油泵，所述油室内设有液压驱动的推力盘，所述推力盘与主轴连接，用于向环推施加轴向推力，所述高压油泵用于向油室供液压油，对推力盘施加轴向推力，高压油泵通过电机驱动。


5.根据权利要求4所述的一种轴流涡轮增压器浮动推力轴承的测试系统，其特征在于，所述推力模拟系统还包...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘扬，周东，陈世凡，申华，周黎，彭正军，王政川，王文鼎，何小军，
申请(专利权)人：重庆江增船舶重工有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50