一种用于永磁推力轴承动态性能测试加载装置及其设计方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种用于永磁推力轴承动态性能测试加载装置及其设计方法，属于永磁推力轴承检测技术领域。加载装置包括永磁推力轴承端法兰盘、垫片、交叉滚子轴承、传感器法兰盘、轮辐式力传感器、加载悬臂梁、动力传感器、推力加载装置、激振力加载装置、电涡流位移传感器。本发明专利技术针对液压缸和激振器无法将载荷直接加载至旋转端面上，以及两个独立加载设备不能直接加载至同一端面的难题，公开一种用于永磁推力轴承动态性能测试的加载装置设计方法，能够满足永磁推力轴承动态性能测试的加载需求。足永磁推力轴承动态性能测试的加载需求。足永磁推力轴承动态性能测试的加载需求。

【技术实现步骤摘要】
一种用于永磁推力轴承动态性能测试加载装置及其设计方法


[0001]本专利技术属于永磁推力轴承检测
，涉及一种加载装置，尤其涉及一种用于永磁推力轴承动态性能测试加载装置及其设计方法。

技术介绍

[0002]随着磁技术的逐步发展，磁轴承在工程领域上的应用不断深入。推力轴承作为机械设备上的重要零部件，永磁推力轴承能够通过磁场的相互作用实现无机械接触，在机械设备应用上有着广阔的前景。永磁推力轴承的动态性能，即轴承动刚度，是磁轴承的关键评价参数。研究永磁推力轴承动刚度对磁轴承性能的提升有着深远的影响，是永磁推力轴承上不可回避的研究重点。永磁推力轴承动态性能测试本质是磁轴承在不同转速下受到静推力和激振力叠加作用下，采集轴向力及轴向偏移量来计算动刚度，进而形成动刚度
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频率曲线。实验中，加载装置分别为液压缸和激振器，但液压缸和激振器均只能加载于静端面，而被测对象需在电机驱动下作旋转运动，故无法将载荷直接加载至旋转端面上。
[0003]目前，永磁推力轴承相关研究内容相对新颖，对其性能参数的研究还尚未形成完整的实验方案体系，故用于永磁推力轴承动态性能测试载荷加载的设备研究和设计相对较少。针对高校科研项目需求，本专利技术提出一种用于永磁推力轴承动态性能测试的加载装置设计方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对液压缸和激振器无法将载荷直接加载至旋转端面上，以及两个独立加载设备不能直接加载至同一端面的难题，专利技术一种用于永磁推力轴承动态性能测试的加载装置设计方法，以满足永磁推力轴承动态性能测试的加载需求。通过该种加载机构设计，可实现液压缸和激振器将载荷均匀加载至旋转端面，完成对永磁推力轴承动态性能测试的载荷加载。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种用于永磁推力轴承动态性能测试加载装置，所述的加载装置包括永磁推力轴承端法兰盘1、垫圈2、交叉滚子轴承3、传感器侧法兰盘4、轮辐式力传感器5、加载悬臂梁7、动力传感器8、推力加载装置6、激振力加载装置9、电涡流位移传感器11组成的主要结构件，以及由位移传感器支架12、交叉滚子轴承外环螺母13、交叉滚子轴承外环螺栓14、传感器侧法兰盘用垫圈15、传感器侧法兰盘用螺栓16、交叉滚子轴承内环螺钉17、传感器侧法兰盘用螺母18组成的辅助零部件。
[0007]所述永磁推力轴承端法兰盘1为永磁推力轴承输出接口，安装于交叉滚子轴承3动侧；永磁推力轴承端法兰盘1的外形尺寸由永磁推力轴承尺寸确定。
[0008]所述垫圈2放置于交叉滚子轴承3与永磁推力轴承端法兰盘1之间；垫圈2的内径和外径分别与交叉滚子轴承外环的内径和外径相匹配；垫圈2将交叉滚子轴承3的非旋转内环部分与旋转的永磁推力轴承端法兰盘1相隔开，为加载设备提供非旋转加载端面；所述交叉
滚子轴承3、垫圈2和永磁推力轴承端法兰盘1同心安装，通过交叉滚子轴承外环螺栓14依次穿过交叉滚子轴承3、垫圈2和永磁推力轴承端法兰盘1，交叉滚子轴承外环螺母13采用双螺母式配合。
[0009]所述交叉滚子轴承3包含内环、外环，两者通过交叉滚子接触连接；交叉滚子轴承3的内环部分与传感器侧法兰盘4通过螺钉连接，为非旋转部分；交叉滚子轴承3的外环部分与永磁推力轴承端法兰盘通过螺栓和螺母连接，为旋转部分。
[0010]所述传感器侧法兰盘4为本装置的核心部件，传感器侧法兰盘4的结构为凸面法兰盘，该部件在轮辐式力传感器的安装位置加工有与轮辐式力传感器外径尺寸相同的圆形安装槽。传感器侧法兰盘4的作用是与静止的交叉滚子轴承内环部分相连接，传感器侧法兰盘4与交叉滚子轴承3的内环部分通过交叉滚子轴承内环螺钉17与交叉滚子轴承内环螺纹的配合来实现联接；传感器侧法兰盘4的另一作用是为轮辐式力传感器5在静端面处提供安装空间，轮辐式力传感器5安装与传感器侧法兰盘的安装槽内，采用传感器侧法兰盘用螺栓16、传感器侧法兰盘用垫圈15和传感器侧法兰盘用螺母18在加载悬臂梁7一侧配合固定，传感器侧法兰盘用螺母18使用双螺母防松安装，实现传感器侧法兰盘4、轮辐式力传感器5、加载悬臂梁7的固定；传感器侧法兰盘4的法兰盘还需作为电涡流位移传感器11的测量平面，法兰盘的外径根据于电涡流位移传感器11的外形尺寸进行设计。
[0011]所述的加载悬臂梁7为本装置的另一核心部件，该部件由法兰盘凸台、悬臂梁一体化设计而成。法兰盘的凸台结构为圆柱体，凸台中心轴线与法兰盘中心轴线共线，法兰盘凸台通过铸造工艺制造；悬臂梁通过焊接与凸台连接，焊接要求悬臂梁外侧的螺纹孔中心轴线与凸台轴线共处一个平面；法兰盘凸台中的法兰盘的作用是固定轮辐式力传感器，其尺寸根据于轮辐式力传感器尺寸设计。加载悬臂梁7的悬臂梁、动力传感器8和激振力加载装置9依次通过螺纹相连接；在实验过程中，推力加载装置6通过推杆伸长，压在悬臂梁7的法兰盘凸台中心处，进而对永磁推力轴承的轴向静载荷加载；所述激振力加载装置9通过螺纹与动力传感器8配合，动力传感器8的螺纹与加载悬臂梁7螺纹安装孔相配合，实现激振力加载装置9、动力传感器8以及加载悬臂梁7的联接，进而将激振力加载装置9的载荷加载至悬臂梁7的法兰盘中心轴线处，完成对永磁推力轴承沿轴向的激振力加载。
[0012]所述推力加载装置6和激振力加载装置9通过支撑件10安装于预定安装平台。
[0013]所述电涡流位移传感器11通过位移传感器支架12安装于预定安装平台，位移传感器采用非接触式测量，位移传感器探头与传感器侧法兰盘4间相隔一定距离，传感器探头依靠小型线圈产生电磁场，被接近的测体表面会产生感应电流，进而产生反向的电磁场，根据反向电磁场的强度来计算出传感器与被测物间的距离，完成轴向位移的测量。
[0014]所述轮辐式力传感器5安装于传感器侧法兰盘4和加载悬臂梁7之间，传感器设备本身的刚度支撑其为轴的一部分，在受压中采集轴向力数值；轮辐式力传感器5通过弹性体元件在外力下发生形变，使电阻应变片也发生形变，导致电阻值变化，再对应变换为电信号，实现将外力转换为电信号，进而完成轴向力测量。
[0015]进一步的，所述激振力加载装置9，包括激振器、功率放大器、信号发生器及在线电荷转换器；需根据实际模拟情景，选配激振器幅值和激振频率。
[0016]进一步的，所述动力传感器8与加载悬臂梁7和激振力加载装置9串联，测试过程中不承受静力载荷。
[0017]进一步的，所述的传感器侧法兰盘用垫圈15为防松垫圈，该部件与传感器侧法兰盘用螺栓16、传感器侧法兰盘用垫圈15和传感器侧法兰盘用螺母18配合使用；本装置中的激振器设备会产生振动信号，当传感器侧法兰盘用螺栓16发生松动时，垫圈通过自身结构的相对错动产生抬力，起到防松的作用。
[0018]一种用于永磁推力轴承动态性能测试加载装置的设计方法，所述设计方法包括交叉滚子轴承、轮辐式力传感器、动力传感器选型、零部件设计及推力加载装置和激振力加载装置的确定，进而完成加载装置结构的设计。该设计方法适用于各种尺寸的永磁推力轴承动态性能测试，具体方法如下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于永磁推力轴承动态性能测试的加载装置，其特征在于，所述的加载装置包括主要结构件和辅助零部件，所述主要结构件包括永磁推力轴承端法兰盘(1)、垫圈(2)、交叉滚子轴承(3)、传感器侧法兰盘(4)、轮辐式力传感器(5)、加载悬臂梁(7)、动力传感器(8)、推力加载装置(6)、激振力加载装置(9)、电涡流位移传感器(11)，所述辅助零部件包括位移传感器支架(12)；所述永磁推力轴承端法兰盘(1)为永磁推力轴承输出接口，安装于交叉滚子轴承(3)动侧；永磁推力轴承端法兰盘(1)的外形尺寸由永磁推力轴承尺寸确定；所述垫圈(2)放置于交叉滚子轴承(3)与永磁推力轴承端法兰盘(1)之间，为加载设备提供非旋转加载端面；垫圈(2)与交叉滚子轴承外环相匹配；所述交叉滚子轴承(3)包含内环、外环，两者通过交叉滚子接触连接；其内环部分与传感器侧法兰盘(4)连接，为非旋转部分；其外环部分与永磁推力轴承端法兰盘(1)连接，为旋转部分；所述传感器侧法兰盘(4)结构为凸面法兰盘，其在轮辐式力传感器的安装位置加工有与轮辐式力传感器外径尺寸相同的圆形安装槽；传感器侧法兰盘(4)作用是：与静止的交叉滚子轴承(3)的内环部分相连接，另一作用是为轮辐式力传感器(5)在静端面处提供安装空间，并与加载悬臂梁(7)的法兰盘凸台端配合安装；传感器侧法兰盘(4)的法兰盘作为电涡流位移传感器(11)的测量平面，法兰盘外径根据电涡流位移传感器(11)的外形尺寸进行设计；所述的加载悬臂梁(7)由法兰盘凸台、悬臂梁一体化设计而成；法兰盘凸台为圆柱体，凸台中心轴线与法兰盘中心轴线共线；悬臂梁远离法兰盘凸台侧的螺纹孔中心轴线与凸台轴线共处一个平面；法兰盘凸台中法兰盘的作用是固定轮辐式力传感器(5)；加载悬臂梁(7)的悬臂梁、动力传感器(8)和激振力加载装置(9)依次串联连接，测试过程中不承受静力载荷；使用过程中，推力加载装置(6)压在悬臂梁(7)的法兰盘凸台中心处，进而对永磁推力轴承的轴向静载荷加载；激振力加载装置(9)的载荷通过动力传感器(8)、悬臂梁加载至法兰盘凸台的中心轴线处，完成对永磁推力轴承沿轴向的激振力加载；所述推力加载装置(6)和激振力加载装置(9)底部通过支撑件10安装于预定安装平台；所述电涡流位移传感器(11)通过位移传感器支架(12)安装于预定安装平台，位移传感器(11)采用非接触式测量，传感器探头与传感器侧法兰盘(4)面不接触，传感器探头产生电磁场，被接近的测体表面产生感应电流，进而产生反向电磁场，根据反向电磁场的强度来计算出位移传感器(11)与被测物间的距离，完成轴向位移的测量；所述轮辐式力传感器(5)安装于传感器侧法兰盘(4)和加载悬臂梁(7)的法兰盘凸台之间，在受压中采集轴向力数值。2.根据权利要求1所述的一种用于永磁推力轴承动态性能测试的加载装置，其特征在于，所述交叉滚子轴承(3)、垫圈(2)和永磁推力轴承端法兰盘(1)同心安装，通过交叉滚子轴承外环螺栓(14)依次穿过交叉滚子轴承(3)、垫圈(2)和永磁推力轴承端法兰盘(1)，与交叉滚子轴承外环螺母(13)采用双螺母式配合。3.根据权利要求1所述的一种用于永磁推力轴承动态性能测试的加载装置，其特征在于，所述的传感器侧法兰盘(4)与交叉滚子轴承(3)的内环部分通过交叉滚子轴承内环螺钉(17)与交叉滚子轴承内环螺纹的配合来实现连接。
4.根据权利要求1所述的一种用于永磁推力轴承动态性能测试的加载装置，其特征在于，所述的轮辐式力传感器(5)安装于传感器侧法兰盘(4)的安装槽内，采用传感器侧法兰盘用螺栓(16)、传感器侧法兰盘用垫圈(15)和传感器侧法兰盘用螺母(18)在加载悬臂梁(7)一侧配合固定，传感器侧法兰盘用螺母(18)使用双螺母防松安装，实现传感器侧法兰盘(4)、轮辐式力传感器(5)、加载悬臂梁(7)的固定。5.根据权利要求1所述的一种用于永磁推力轴承动态性能测试的加载装置，其特征在于，所述激振力加载装置(9)包括激振器、功率放大器、信号发生器及在线电荷转换器；需根据实际模拟情景，选配激振器幅值和激振频率。6.根据权利要求1所述的一种用于永磁推力轴承动态性能测试的加载装置，其特征在于，所述的传感器侧法兰盘用垫圈(15)为防松垫圈，该部件与传感器侧法兰盘用螺栓(16)、传感器侧法兰盘用垫圈(15)和传感器侧法兰盘用螺母(18)配合使用；本装置中的激振器设备会产生振动信号，当传感器侧法兰盘用螺栓(16)发生松动时，垫圈通过自身结构的相对错动产生抬力，起到防松的作用。7.一种权利要求1
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6任一所述的用于永磁推力轴承动态性能测试加载装置的设计方法，其特征在于，所述设计方法包括交叉滚子轴承、轮辐式力传感器、动力传感器选型、零部件设计及推力加载装置和激振力加载装置的确定，完成加载装置结构的设计；该设计方法适用于各种尺寸的永磁推力轴承动态性能测试，包括以下步骤：(a)选择交叉滚子轴承的尺寸根据永磁推力轴承轴向最...

【专利技术属性】
技术研发人员：亓昌，李睿，刘巍，杨姝，刘学术，裴连政，
申请(专利权)人：大连理工大学宁波研究院，
类型：发明
国别省市：