[发明专利]转子-滑动轴承动力相似试验台及试验方法

说明书

技术领域

本发明涉及转子动力学技术领域，尤其涉及一种径向滑动轴承试验装置及其试验方法。

背景技术

流体动压径向滑动轴承在大型高速及高速精密的旋转机械（如汽轮机组、工业压缩机、核电机组及各类大型机床）中得到广泛应用，滑动轴承不仅支撑转子正常运行，而且轴承油膜所提供的阻尼也是转子-轴承系统阻尼的主要来源。随着旋转机械的大型化、高速化和大容量化，转子-轴承系统的稳定性已经接近极限，因而轴承的设计也越来越重要，滑动轴承性能的好坏直接影响到整个机组的工作精度、寿命、可靠性和其他诸多技术经济指标，为此，在发展新产品或对产品质量的确认都要求在工作状况类同的条件下考核轴承的性能和可靠性，有时还需要对滑动轴承的极限承载能力进行考核。影响滑动轴承性能的因素有很多，包括设计、制造、安装及其所支撑的转子性能等，理论计算只能给出方向性的指导意见，真正的滑动轴承性能考核必须依赖实验进行。

从相关文献来看，目前的滑动轴承试验台主要分为两大类。大部分滑动轴承试验台的结构是转子由两个辅助轴承（滑动或滚动轴承）支撑，即主轴的中心位置基本不变，试验用滑动轴承安置在轴的中间或悬臂端，轴瓦安装在可移动的气压或液压结构上，压力增加时，轴瓦相对于轴颈的位置改变，相当于改变了轴承的静载荷。另一类滑动轴承试验台，转子的一端或两端由试验用滑动轴承支撑。轴承的静载荷是确定的，无法改变。试验目的都是测试滑动轴承的摩擦功耗、温度场分布、小扰动下的刚度和阻尼系数等。

第一类滑动轴承试验台，试验转子与真实转子的动力特性相差甚远，而且大部分情况下轴都是刚性的，无法展现实际工况下转子-轴承系统的非线性特性和稳定性情况。第二类滑动轴承试验台存在两个问题，一是轴承的静载荷无法改变，很难进行轴承的极限承载能力试验。第二，对于大型滑动轴承，其支撑的转子往往也很大、很重，如果直接对这样的转子-轴承系统进行试验，试验台功率往往不够而导致试验无法进行，如果改用小转子进行试验，又会因为工况差异使得试验的实际意义大大降低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有滑动轴承试验装置所存在的不足，提供一种转子-滑动轴承动力相似试验台及试验方法，本发明用于大型高速径向滑动轴承性能测试，虽然支撑转子不同但是试验轴承在试验台上表现出来的线性和非线性动力特性相一致。本发明保证能在工作状况类同的条件下测试和考核滑动轴承的线性及非线性动力性能，需要时也可以对滑动轴承的极限承载能力和可靠性进行考核。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的，一种转子-滑动轴承动力相似试验台，它包括：电机、第一连轴节、增速齿轮箱、左滑动轴承、左轴承工装、左轴承座、若干电磁执行机构、转子、右滑动轴承、右轴承工装、右轴承座、第二联轴节；其中，所述电机通过第一联轴节和增速齿轮箱相连，增速齿轮箱与转子通过第二联轴节相连，增速齿轮箱驱动转子转动；转子由左滑动轴承和右滑动轴承支撑；左滑动轴承通过左轴承工装和左轴承座相连，右滑动轴承通过右轴承工装和右轴承座相连，以便不同的轴承可以在同一个试验台上进行试验；若干电磁执行机构非接触式安装在转子的下面，可以施加静载荷。

进一步地，所述电磁执行机构包括定子、线圈和固定板，线圈绕在定子上，定子固定在固定板上。

一种应用上述转子-滑动轴承试验台的试验方法，它包括以下步骤：

（1）制备模型转子并将模型转子通过左滑动轴承和右滑动轴承安装在试验台上，模型转子的轴颈尺寸、一阶临界转速和动力学特性与原型转子一致；

（2）电磁执行机构的线圈中通入直流电流，在转子上产生一个方向向下、大小不变的电磁力，该力通过转子作用于左滑动轴承和右滑动轴承上，增加了左滑动轴承和右滑动轴承的静载荷，电磁执行机构可以是一个，也可以采用多个，通过调整电磁执行机构的位置和数目以及线圈中电流的大小，使得模型转子在试验环境中与原型转子的实际工况中的静载荷完全一致；

（3）通过电磁执行机构所产生的电磁力，可以进行左滑动轴承和右滑动轴承的极限承载能力试验。

本发明的有益效果是，本发明通过非接触式电磁力改变滑动轴承的静载荷，通过动力相似原则将原来的大型转子缩小为小型的试验转子，并保证其试验状态与支撑大型转子时的实际工作状态一致，方法可行，实验结果具有极大的工程参考价值。对轴承的设计、极限载荷承载、动力特性分析、可靠性分析等，具有较高的参考价值，大大节约了成本。

附图说明

图1是转子滑动轴承试验台的结构示意图；

图2是电磁执行机构简图；

图3原型转子和试验转子结构图；其中图(a)为原型转子，图(b)试验转子；