一种用于动压止推气体轴承的承载力标定系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于动压止推气体轴承的承载力标定系统，该标定系统的转子驱动装置固定安装于基座；载荷施加装置固定安装于基座，并与转子驱动装置相对设置；载荷传递装置固定安装于基座上，并在朝向止推盘的一侧固定安装有动压止推气体轴承；监测装置包括力矩监测单元和距离监测单元，并将监测的数据传递给控制装置；控制装置根据力矩监测单元与距离监测单元的监测数据控制转子驱动装置的转速和载荷施加装置的载荷，并存储转速、载荷以及监测数据。上述标定系统能够实现对动压止推气体轴承的承载力进行标定且标定过程无需人工参与，解决了动压止推气体轴承的设计和选型难题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种用于动压止推气体轴承的承载力标定系统


[0001]本专利技术涉及气体轴承
，具体涉及一种用于动压止推气体轴承的承载力标定系统。

技术介绍

[0002]动压止推气体轴承因具有无污染、摩擦阻力小、运行寿命长且无需额外供气系统等优点已在新能源车辆、航空航天、低温制冷等领域获得了广泛应用。动压止推气体轴承的承载力是轴承设计和选型过程中的重要参数之一，但动压止推气体轴承的承载力受转速和气膜间隙的影响较大，且存在一定的非线性关系，难以通过简单计算取得。
[0003]如图1所示，动压止推气体轴承1包括箔片2和轴承底板3两部分，其中箔片2包括与轴承底板3接触的波箔4和覆盖在波箔4上的平箔5。如图2所示，工作时，动压止推气体轴承1通过穿设于周向的固定孔中的螺栓、螺钉或铆钉安装在气体轴承座6上。当转子17与止推盘7开始旋转时，带动止推盘7和动压止推气体轴承1之间的气体一起旋转。如图3所示，由于动压止推气体轴承1的箔片2与止推盘7之间存在楔形区域8，当气体由楔形区域8的入口端流向非楔形区域时，由于气体入口端的平箔5边缘与止推盘7之间的第一气膜间隙H1大于平箔5内部与止推盘7之间的第二气膜间隙H2，导致进入平箔5与止推盘7之间的气体被压缩，使气体压强升高进而产生止推力F。
[0004]该止推力F即为动压止推气体轴承1的承载力，其大小与止推盘7的旋转速度ω、气膜间隙相关。在轴承实际工作过程中，旋转速度ω与气膜间隙会随着工况、安装条件的不同而变化，确定承载力F与旋转速度ω和气膜间隙之间的关系即为动压止推气体轴承的承载力标定。但是，现有技术中，还没有一种对动压止推气体轴承承载力进行标定的系统，这导致轴承的设计和选型困难，设计和选型的结果难以满足实际工作需要。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种用于动压止推气体轴承的承载力标定系统，该承载力标定系统能够对动压止推气体轴承的承载力进行标定且标定过程无需人工参与，解决了现有动压止推气体轴承的设计和选型难题。
[0006]本专利技术采用以下具体技术方案：
[0007]一种用于动压止推气体轴承的承载力标定系统，该标定系统包括基座、转子驱动装置、载荷施加装置、载荷传递装置、监测装置以及控制装置；
[0008]所述转子驱动装置固定安装于所述基座，用于驱动止推盘旋转；
[0009]所述载荷施加装置固定安装于所述基座，并与所述转子驱动装置相对设置，用于产生沿所述止推盘轴向的载荷；
[0010]所述载荷传递装置固定安装于所述转子驱动装置与所述载荷施加装置之间的所述基座上，并在朝向所述止推盘的一侧固定安装有动压止推气体轴承，用于将所述载荷施加装置产生的载荷传递至所述动压止推气体轴承；
[0011]所述监测装置包括用于监测所述动压止推气体轴承的摩擦力矩的力矩监测单元和用于监测气膜间隙的距离监测单元，并将监测的数据传递给所述控制装置；
[0012]所述控制装置与所述转子驱动装置、所述载荷施加装置、所述力矩监测单元以及所述距离监测单元信号连接，根据所述力矩监测单元与所述距离监测单元的监测数据控制所述转子驱动装置的转速和所述载荷施加装置的载荷，并存储转速、载荷以及监测数据。
[0013]更进一步地，所述转子驱动装置包括驱动电机、电机支架以及转子；
[0014]所述驱动电机通过所述电机支架固定安装于所述基座；
[0015]所述转子固定连接于所述驱动电机的输出轴；
[0016]所述止推盘与所述转子同轴设置且过盈配合，并与所述动压止推气体轴承相对设置；
[0017]所述控制装置与所述驱动电机的电机控制器信号连接，用于控制所述驱动电机的转速。
[0018]更进一步地，所述载荷施加装置包括气缸、固定支架以及伸缩杆；
[0019]所述气缸通过所述固定支架固定安装于所述基座；
[0020]所述伸缩杆与所述止推盘同轴设置，固定连接于所述气缸的输出端，并通过球形端与所述载荷传递装置实现点接触；
[0021]所述控制装置与所述气缸的控制器信号连接，用于控制所述气缸的压力。
[0022]更进一步地，所述载荷传递装置包括气体轴承座和推力杆；
[0023]所述推力杆能够沿所述止推盘的轴向滑动地安装于所述基座，与所述伸缩杆和所述转子同轴设置，并且一端与所述伸缩杆的球形端相抵接、另一端固定安装有与所述止推盘相对的所述气体轴承座；
[0024]所述气体轴承座用于固定安装所述动压止推气体轴承。
[0025]更进一步地，所述气体轴承座通过过盈配合固定安装于所述推力杆的端部；
[0026]所述动压止推气体轴承通过穿设于周向固定孔中的紧固件固定安装于所述气体轴承座。
[0027]更进一步地，所述载荷传递装置还包括第一滑轨和滑动支架；
[0028]所述第一滑轨沿所述止推盘的轴向固定安装于所述基座；
[0029]所述滑动支架滑动配合地安装于所述第一滑轨的顶部；
[0030]所述推力杆两端通过轴承能够绕其轴心线转动地安装于所述滑动支架。
[0031]更进一步地，所述轴承为角接触球轴承，所述角接触球轴承通过过盈配合固定安装于角接触球轴承座；
[0032]所述角接触球轴承座通过紧固件固定安装于所述滑动支架。
[0033]更进一步地，所述力矩监测单元包括拉力传感器、第一细绳、摩擦力矩杆、第二细绳、砝码、第二滑轨以及滑块；
[0034]所述第二滑轨与所述第一滑轨平行地固定安装于所述基座；
[0035]所述滑块滑动配合地安装于所述第二滑轨的顶部，并与所述滑动支架之间固定连接，用于实现同步滑动；
[0036]所述摩擦力矩杆垂直穿设所述推力杆且与所述推力杆固定连接，一端通过所述第一细绳连接所述拉力传感器的测量端，另一端通过所述第二细绳连接有所述砝码；所述砝
码用于对所述拉力传感器施加预紧力；
[0037]所述拉力传感器的另一端与所述滑块固定连接，所述拉力传感器与所述控制装置信号连接。
[0038]更进一步地，所述距离监测单元包括固定安装于所述基座的传感器支架以及固定安装于所述传感器支架的位移传感器；
[0039]所述位移传感器的测量端与所述止推盘朝向所述动压止推气体轴承的平面平齐、且与所述轴承底板相对设置，所述位移传感器与所述控制装置信号连接。
[0040]更进一步地，所述位移传感器为电涡流位移传感器；
[0041]所述推力杆设置有沿其径向延伸的螺纹孔，所述摩擦力矩杆的中间部分设置有外螺纹，所述外螺纹与所述螺纹孔螺纹连接；
[0042]所述拉力传感器通过紧固件连接于所述滑块；
[0043]所述滑块与所述滑动支架之间通过矩形钢板固定连接在一起。
[0044]有益效果：
[0045]本专利技术的承载力标定系统用于动压止推气体轴承的承载力标定，采用转子驱动装置驱动止推盘转动，通过载荷施加装置和载荷传递装置向动压止推气体轴承施加载荷，利用监测装置监测动压止本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于动压止推气体轴承的承载力标定系统，其特征在于，包括基座、转子驱动装置、载荷施加装置、载荷传递装置、监测装置以及控制装置；所述转子驱动装置固定安装于所述基座，用于驱动止推盘旋转；所述载荷施加装置固定安装于所述基座，并与所述转子驱动装置相对设置，用于产生沿所述止推盘轴向的载荷；所述载荷传递装置固定安装于所述转子驱动装置与所述载荷施加装置之间的所述基座上，并在朝向所述止推盘的一侧固定安装有动压止推气体轴承，用于将所述载荷施加装置产生的载荷传递至所述动压止推气体轴承；所述监测装置包括用于监测所述动压止推气体轴承的摩擦力矩的力矩监测单元和用于监测气膜间隙的距离监测单元，并将监测的数据传递给所述控制装置；所述控制装置与所述转子驱动装置、所述载荷施加装置、所述力矩监测单元以及所述距离监测单元信号连接，根据所述力矩监测单元与所述距离监测单元的监测数据控制所述转子驱动装置的转速和所述载荷施加装置的载荷，并存储转速、载荷以及监测数据。2.如权利要求1所述的承载力标定系统，其特征在于，所述转子驱动装置包括驱动电机、电机支架以及转子；所述驱动电机通过所述电机支架固定安装于所述基座；所述转子固定连接于所述驱动电机的输出轴；所述止推盘与所述转子同轴设置且过盈配合，并与所述动压止推气体轴承相对设置；所述控制装置与所述驱动电机的电机控制器信号连接，用于控制所述驱动电机的转速。3.如权利要求2所述的承载力标定系统，其特征在于，所述载荷施加装置包括气缸、固定支架以及伸缩杆；所述气缸通过所述固定支架固定安装于所述基座；所述伸缩杆与所述止推盘同轴设置，固定连接于所述气缸的输出端，并通过球形端与所述载荷传递装置实现点接触；所述控制装置与所述气缸的控制器信号连接，用于控制所述气缸的压力。4.如权利要求3所述的承载力标定系统，其特征在于，所述载荷传递装置包括气体轴承座和推力杆；所述推力杆能够沿所述止推盘的轴向滑动地安装于所述基座，与所述伸缩杆和所述转子同轴设置，并且一端与所述伸缩杆的球形端相抵接、另一端固定安装有与所述止推盘相对的所述气体轴承座；所述气体轴承座用于固定安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：应铭，刘兴华，张崇炳，张越，张正，王鑫扬，刘宇航，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：