[发明专利]五平行轴齿式压缩机动力学特性模拟实验装置

说明书

技术领域

本发明属于化工机械振动领域，涉及五平行轴齿式压缩机动力学特性模拟实验。

技术背景

压缩机是能源工业的核心装备，也是耗能巨大的动力装备，广泛应用于天然气、石油和煤化工等领域。而多平行轴系高端压缩机组是适应现代炼油、石化等工艺流程要求，在变工况、极端工况与多干扰下具有高参数（高速、高压、大流量）、高性能（高效率、工况自适应）、高可靠性（稳定、长周期运行）特征的压缩机装置或系统，也是国际上能源等装备领域发展的前沿技术。其重要特征是原本相互独立的多个转子-轴承系统通过齿轮啮合而相互作用，由于齿轮的啮合效应，齿轮传动，齿坯刚度、轮齿刚度及其啮合刚度的时变性将改变各子系统的弯曲振动、扭转振动，并可能激发新的弯扭耦合振动，各转子的振动也不再相互独立，而是相互影响、相互制约的，整个轴系成为一个不可分割的整体，使整体系统的动力学特性变得更加复杂，具有强耦合的特点。

长期以来，压缩机行业在对此类转子系统进行动力学设计时，普遍采用各个转子单独设计并且将转子的弯曲振动与扭转振动分割开来的设计方法，致使国内自行设计制造的某些离心压缩机在工作中经常出现严重的异常振动，有的甚至发生了断轴的恶性事故，严重影响生产，进而造成重大的经济损失。只有掌握齿轮耦合多转子系统的动力学特性，才能实现该类机组动态优化设计、故障监测与诊断。

目前国内外研究者已经开始对齿轮耦合的转子轴承系统及各子系统的动力学特性进行研究，但是缺乏相应的模拟实验装置。

发明内容

为了更好地解决对五平行轴齿式压缩机齿轮耦合的转子轴承系统的动力学特性的实验研究问题，本发明提出了五平行轴齿式压缩机动力学特性模拟实验装置，由五平行转子轴承系统、密封的箱体、电机、泵站、闭合油压管路系统、轴向加载装置、径向加载装置、和油压加载系统组成；五平行转子系统固定在密封的箱体上，并通过齿轮啮合，电机的输出轴与五平行转子轴承系统输入轴通过膜片联轴器相连，并通过变频器对输入轴进行调速控制；泵站分别通过进油管和出油管与每个密封的轴承座的进油孔和出油孔连通构成闭合油压管路系统；需要加载实验的平行轴端伸出箱体，并在其的端点处通过键和锁紧螺母固定配重盘，泵站分别通过进油管和出油管与固定在配重盘轴线上的轴向加载装置的液压缸连通，向平行轴施加轴向压力；泵站分别通过进油管和出油管与固定在配重盘轮缘处的径向加载装置的液压缸连通，向平行轴施加径向压力。

所述的箱体为金属制成的底面为矩形，两个相对的侧面垂直于地面的立方体的密封箱体，在箱体的顶端安装有空气过滤器，箱体的下部，留有用于观察油位的油标，在油标的上方安装用于灌入润滑油的进油口及其管堵，在靠近箱体的底部侧边上，安装有卸油口及其端盖；箱体的侧壁有若干采用透明有机玻璃制成的窥视窗；在箱体垂直于地面的两个相对的侧壁上，对称留有五个供水平轴穿过的圆形孔及安装在圆形孔上的轴承座；每个轴承座靠近箱体的外侧端安装有法兰和密封圈将箱体密封住，其中平行轴伸出箱体端的法兰采用环形法兰密封，平行轴不伸出箱体端的法兰采用盲法兰密封；每个轴承座靠近箱体的内侧端的边沿有一圈向内的轴承座台阶。每个轴承座的顶端留有通向轴承座内的轴承座进油孔，每个轴承座的底端留有通向轴承座内的轴承座出油孔。