CN103884504B - 一种弹性箔片动压气体推力轴承受轴向力测试结构 - Google Patents

Abstract

一种弹性箔片动压气体推力轴承受轴向力测试结构，包括两个推力轴承测力件，两个推力轴承测力件贴有应变片，两个弹性箔片动压气体推力轴承分别固定在两个推力轴承座上，两个推力轴承座、隔环连接构成组件，通过隔环调整弹性箔片动压气体推力轴承与推力盘间的气隙厚度，组件通过桁磨保证在壳体内的沿轴向自由滑动，组件周向固定，并由端盖固定在壳体内，转子受到的轴向力会通过推力盘施加在两个推力轴承座上，两个推力轴承座上受到的轴向力就施加在了两个推力轴承测力件上，并被应变片准确测量，应变片所受的压力相加就是转子受到的轴向力，结构安全可靠。

Description

一种弹性箔片动压气体推力轴承受轴向力测试结构

技术领域

本发明涉及传感测控技术领域，尤其涉及一种弹性箔片动压气体推力轴承受轴向力测试结构。

背景技术

在旋转流体机械(包括泵、风机、压缩机、膨胀机、透平机、水轮机、螺旋桨、涡轮发动机等)运行中，由于转子和流体相互作用，会产生轴向的作用力。转子轴向力是旋转流体机械结构设计中的重要指标之一。若轴向力不满足设计要求，其轴承可能长期处于超负荷的工作状态，直接会影响轴承的寿命，严重的会影响整机的寿命和稳定性。因此随着弹性箔片气体轴承在涡轮机、燃气轮机等高速旋转机械中的应用，通过实验确定其所受轴向力显得尤为重要。

传统的测量方法是通过测量压气机卸荷腔的压力来间接判定轴向力的大小。这种测量方法简单，但准确性差，需要进行大量的试验验证。在“TURBOMACHINE”(美国专利US200810095610A1)中提供了一种直接测量可倾瓦推力空气轴承的结构，其力传感器装在可倾瓦中，与外部电气控制装置连接，可用来补偿轴承受到的轴向力，使推力满足设计要求。但因为弹性箔片动压气体推力轴承厚度小，无法装入力传感器，因此不能采用上述结构进行测量。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种弹性箔片动压气体推力轴承受轴向力测试结构，可以测量弹性箔片动压气体推力轴承受到的轴向力。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种弹性箔片动压气体推力轴承受轴向力测试结构，包括第一推力轴承测力件4和第二推力轴承测力件4’，第一推力轴承测力件4、第二推力轴承测力件4’分别由4个方形支柱10用来支撑圆环12，方形支柱10两个相对面贴有应变片，第一推力轴承测力件4、第二推力轴承测力件4’的圆环12分别与第一推力轴承座3、第二推力轴承座3’接触，第一弹性箔片动压气体推力轴承5、第二弹性箔片动压气体推力轴承5’分别固定在第一推力轴承座3和第二推力轴承座3’上，第一推力轴承座3、隔环7和第二推力轴承座3’通过螺栓连接构成组件，通过隔环7调整第一弹性箔片动压气体推力轴承5、第二弹性箔片动压气体推力轴承5’与推力盘6间的气隙厚度，组件通过桁磨保证在壳体1内的沿轴向自由滑动，组件周向通过第三销钉8固定，第一径向轴承座2和第二径向轴承座2’通过第一销钉9、第二销钉9’与第一推力轴承测力件4、第二推力轴承测力件4’连接，并由端盖固定在壳体1内。

所述第一推力轴承测力件4、第二推力轴承测力件4’的方形支柱10上粘贴有的应变片，四个为一组，沿周向均布，应变片采用全桥式粘贴法，经过标定，每4N对应一个微应变，最大量程2000N，通过圆环12与第一推力轴承座3、第二推力轴承座3’面接触。

所述第一推力轴承测力件4、第一推力轴承测力件4’的材料是铝合金，方形支柱10中心钻有小孔11。

本发明的有益效果是：提供了弹性箔片动压气体推力轴承所受轴承力的直接测量结构，为实时在线直接测量弹性箔片动压气体推力轴承所受轴承力提供了可能；经过试验，证明结构安全可靠，便于通过转子受到的轴向力对透平机械的运行工况进行实时控制。

附图说明

图1为本发明的整体结构视图。

图2为本发明第一推力轴承测力件4的右视图。

图3为本发明第一推力轴承测力件4的主视图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作详细说明。

参见图1、图2和图3，一种弹性箔片动压气体推力轴承受轴向力测试结构，包括第一推力轴承测力件4和第二推力轴承测力件4’，第一推力轴承测力件4、第二推力轴承测力件4’分别由4个方形支柱10用来支撑圆环12，方形支柱10两个相对面贴有应变片，第一推力轴承测力件4、第二推力轴承测力件4’的圆环12分别与第一推力轴承座3、第二推力轴承座3’接触，第一弹性箔片动压气体推力轴承5、第二弹性箔片动压气体推力轴承5’分别固定在第一推力轴承座3和第二推力轴承座3’上，第一推力轴承座3、隔环7和第二推力轴承座3’通过螺栓连接构成组件，通过隔环7调整第一弹性箔片动压气体推力轴承5、第二弹性箔片动压气体推力轴承5’与推力盘6间的气隙厚度，组件通过桁磨保证在壳体1内的沿轴向自由滑动，组件周向通过第三销钉8固定，第一径向轴承座2和第二径向轴承座2’通过第一销钉9、第二销钉9’与第一推力轴承测力件4、第二推力轴承测力件4’连接，并由端盖固定在壳体1内。

所述第一推力轴承测力件4、第二推力轴承测力件4’的方形支柱10上粘贴有的应变片，四个为一组，沿周向均布，应变片采用全桥式粘贴法，用来消除方形支柱10弯曲的影响，经过标定，每4N对应一个微应变，最大量程2000N，通过圆环12与第一推力轴承座3、第二推力轴承座3’面接触，可以有效避免方形支柱10与推力轴承座直接接触所产生的如轴向力在方形支柱10间分布不均，方形支柱10本身需要精密加工等问题。

所述第一推力轴承测力件4、第一推力轴承测力件4’的材料是铝合金，方形支柱10中心钻有小孔11，目的是减小支柱的横截面积，即降低方形支柱10的刚度，在受到同样大小轴向力的时候增大变形，提高测量精度。

本发明的工作原理是：工作中，转子受到的轴向力会通过推力盘6施加在第一推力轴承座3、第二推力轴承座3’上，第一推力轴承座3、第二推力轴承座3’上受到的轴向力就施加在了第一推力轴承测力件4、第二推力轴承测力件4’的圆环12上，并被方形支柱10上粘贴的应变片准确测量，沿周向均布的4个方形支柱10上应变片所受的压力相加就是转子受到的轴向力。

Claims (3)

1.一种弹性箔片动压气体推力轴承受轴向力测试结构，包括第一推力轴承测力件(4)和第二推力轴承测力件(4’)，其特征在于：第一推力轴承测力件(4)、第二推力轴承测力件(4’)分别由4个方形支柱(10)用来支撑圆环(12)，方形支柱(10)两个相对面贴有应变片，第一推力轴承测力件(4)、第二推力轴承测力件(4’)的圆环(12)分别与第一推力轴承座(3)、第二推力轴承座(3’)接触，第一弹性箔片动压气体推力轴承(5)、第二弹性箔片动压气体推力轴承(5’)分别固定在第一推力轴承座(3)和第二推力轴承座(3’)上，第一推力轴承座(3)、隔环(7)和第二推力轴承座(3’)通过螺栓连接构成组件，通过隔环(7)调整第一弹性箔片动压气体推力轴承(5)、第二弹性箔片动压气体推力轴承(5’)与推力盘(6)间的气隙厚度，组件通过桁磨保证在壳体(1)内的沿轴向自由滑动，组件周向通过第三销钉(8)固定，第一径向轴承座(2)和第二径向轴承座(2’)通过第一销钉(9)、第二销钉(9’)与第一推力轴承测力件(4)、第二推力轴承测力件(4’)连接，并由端盖固定在壳体(1)内。

2.根据权利要求1所述的一种弹性箔片动压气体推力轴承受轴向力测试结构，其特征在于：所述第一推力轴承测力件(4)、第二推力轴承测力件(4’)的方形支柱(10)上粘贴有的应变片，四个为一组，沿周向均布，应变片采用全桥式粘贴法，经过标定，每4N对应一个微应变，最大量程2000N，通过圆环(12)与第一推力轴承座(3)、第二推力轴承座(3’)面接触。

3.根据权利要求1所述的一种弹性箔片动压气体推力轴承受轴向力测试结构，其特征在于：所述第一推力轴承测力件(4)、第一推力轴承测力件(4’)的材料是铝合金，方形支柱(10)中心钻有小孔(11)。