[发明专利]一种空气箔片轴承支承高速电机的转子起飞状态实时检测装置

说明书

本发明公开了一种空气箔片轴承支承高速电机的转子起飞状态实时检测装置，联轴器，用于向转子系统传递驱动力，并反馈转子系统的运行状态；电主轴装置，用于提供驱动力，并根据自身输出特性得到轴承转子系统的旋转特性；变频器控制装置，用于控制电主轴的输出特性，并将输出特性实时导出；计算及显示装置，根据变频器控制装置导出的电主轴输出特性，及其输出功率和实时转速，计算转子系统转子运行的实时转矩，并绘制和显示实时旋转力矩图。本发明提供的检测系统，避免了基于空气箔片轴承支撑的转子系统转子未成功起飞而造成盘车或者伤害转子和轴承的情况。本发明还公开了一种包括上述空气箔片轴承支承高速电机的转子起飞状态实时检测装置的空气箔片轴承电机转子起飞状态实时监测系统。

技术领域

本发明涉及空气箔片轴承支承的高速电机领域，更具体的说，涉及一种基于空气箔片轴承支撑的任何高速转子的起飞状态的监测系统，还涉及一种空气箔片轴承高速电机支撑转子起飞状态的监测系统。

技术背景

箔片式气体动压润滑轴承隶属于滑动轴承，在国外已经被应用于高速、无油化涡轮机械领域。与滚动轴承和普通滑动轴承相比，气体箔片轴承能够承受更高的转速、温度且不受润滑系统、冷却系统的限制。与此同时，该轴承以环境空气作为润滑介质，因此可以满足无油化机械的使用要求，而且也更为环保。

箔片式气体动压润滑轴承起飞原理为当转轴作为移动件与轴承内表面形成收敛间隙，且移动件的运动方向是从较大间隙的一侧移动到较小间隙的一侧时，那么进入间隙的气量必然大于流出间隙的气量。进入楔形间隙的过剩气量，必将由进口和出口两处截面被挤出，就产生了一种因压力而驱使的流动，成为压力流。此时楔形间隙中流体的流动将由剪切流和压力流叠加而成，加上气体具有一定可压缩性，因此进口气流的速度曲线呈内凹状，出口呈外凸状。只要环境提供一定粘度的气体介质，且移动件与轴承内表面的相对速度足够大，则流入楔形间隙的流体所产生的动压效应是能够持续稳定存在的，即所说的流体动压润滑楔效应，因此当转子转速达到起飞转速之后，转子就能够顺利起飞。在转子起飞过程中，起始阶段轴承与转子之间形成的是楔形间隙并形成稳定的气膜，所以随着转速的增加，转子与轴承之间的摩擦力矩会迅速增大。随着转速的继续增长，当转速达到起飞转速，轴承与转子间的楔形间隙转变为稳定的气膜，轴承与转子间的润滑变为气体润滑，使得转子的摩擦力矩迅速下降。因此，在正常起飞的转子力矩图中，转子的力矩会出现一个开始急剧增加而后迅速回落的波形。

对于空气箔片轴承支承的高速电机，即使在质量和性能合格的空气箔片轴承支承下，其转子系统也会受到轴承座和电机壳体等零部件的加工和装配影响，致使两支承轴承不对中、安装不到位等问题，使其转子系统难以保证顺利起飞。若不能在高速电机稳速调试前发现并解决加工和安装引起的这些问题，最终会使轴承磨损，甚至会对转子系统或者电机造成严重破坏。但是现在对于此高速设备并没有相关的测量设备来对其起飞状态进行检测。

综上所述，设计空气箔片轴承电机及其支撑转子起飞状态的监测系统具有重大意义。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种高速电机转子系统起飞测试的方案。本发明的第二个目的在于提供一种高速电机转子系统起飞状态实时检测装置，用于检测高速电机的转子实时力矩。本发明的第三个目的是提供一种空气箔片轴承电机转子起飞状态实时监测系统，用于实时监测并绘制其实时力矩图，将图形与正常起飞的高速转子力矩图进行对比，判断转子是否顺利起飞。

为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：