[发明专利]一种用于立式转子-浮动轴承试验的约束装置与调节方法

说明书

本发明提供了一种用于立式转子‑浮动轴承试验的约束装置与调节方法，其中约束装置包括：支撑框架；调高机构，若干所述调高机构间隔设置在所述支撑框架上；所述调高机构包括支脚、调高螺杆和第一锁紧螺母，所述支脚固定在所述支撑框架上，所述调高螺杆螺纹连接在所述支脚上，所述第一锁紧螺母与所述调高螺杆螺纹连接，所述调高螺杆通过所述第一锁紧螺母锁紧在所述支脚上；润滑机构，若干所述润滑机构分别设置在若干所述调高螺杆的顶部，所述润滑机构通过对应的调高螺杆调节高度；所述润滑机构包括球碗和滚珠，所述球碗固定在所述调高螺杆上，所述滚珠置于所述球碗中。

技术领域

本发明属于浮动轴承-转子试验技术领域，特别是涉及一种用于立式转子-浮动轴承试验的约束装置与调节方法。

背景技术

随着立式转子在核主泵、水轮机等大型设备中的普遍使用，对于立式轴承-转子的研究，尤其是立式轴承-转子系统静、动特性的研究受到日益关注。与卧式转子启动时转子因受到自重作用而位于轴承的最低点不同，立式转子启动时其上常常没有恒定的径向载荷，因此具有极高的索末菲数而极易振荡失稳。而立式轴承-转子试验作为测量轴承特性与验证轴承设计方法的直接手段，重要性日益凸显。

浮动轴承-转子试验中的加载激励装置，就是在由固定安装的转子，和浮动安装于转子之上的轴承组成的试验装置中，于运转工况下，对浮动安装的轴承施加径向载荷或/和激励力的装置。若要获得轴承的静特性，特别的，如载荷-偏心率/偏位角曲线，需要对浮动轴承施加径向力；若要获得轴承的动特性，特别的，如无倾斜轴承的两个正刚度系数、两个交叉刚度系数、两个正阻尼系数和两个交叉阻尼系数，则需要对浮动轴承施加激励力。如常见的卧式浮动轴承-转子实验装置，通过液压缸对浮动轴承施加径向力，通过一对正交方向布置的电磁激振器对浮动轴承施加激振力，并测量浮动轴承和转子轴颈之间的相对运动和轴承轴瓦表面的润滑膜压力，得到被试轴承-转子系统的载荷-偏心/偏位角曲线和上述轴承的八个系数。

尤其需要关注的是，在卧式浮动轴承-转子试验装置中，由于润滑膜提供的压力随偏心率上式显著增加，因此在浮动轴承相对轴颈倾斜时，润滑膜会提供给浮动轴承一个回正力矩，该回正力矩随浮动轴承倾斜的角度变大显著变大，且由于浮动轴承在静止状态下仅仅受润滑膜压力的力矩与重心和几何中心偏移时产生的重力矩的作用。通常情况下，当上述浮动轴承几何上中心对称时，该轴承仅受润滑膜的压力力矩作用，此时轴承将自动回正到润滑膜压力为0的状态，即浮动轴承轴线与转子轴线保持平行的状态。由上可见，卧式浮动轴承-转子实验装置对于浮动轴承与转子的初始平行度要求并不高，因而在进行加载激励时，可以使用约束效果和定位精度较差的绳机构来进行浮动轴承约束。

与卧式浮动轴承-转子实验装置不同，由于立式浮动轴承-转子试验装置的浮动轴承的加载方向和自重方向不相同，通常的，这两个方式相互垂直，因此在存在一个初始安装倾斜的情况下，若要浮动轴承依靠润滑膜的力矩运动到其轴线和轴颈相互平行的状态，即立式轴承在无外载荷时正常的运转状态，则上述由润滑膜产生的力矩必须要克服重力对倾斜方向的反方向上出现的第一个约束点的矩。而当轴承处于其轴线和轴颈相互平行的状态下时，轴承和轴颈之间的润滑膜厚度处处相等，此时无法产生偏转力矩。因此对于卧式浮动轴承-转子实验装置，与立式浮动轴承-转子试验装置不同，若浮动轴承完成安装时其轴线与轴颈存在一倾斜角，浮动轴承无论如何也无法仅仅通过润滑膜提供的力矩调整到和其轴线和轴颈轴线平行的位置。因此，对于该立式试验装置，能否通过约束装置精确控制浮动轴承和轴颈的平行度，同时将浮动轴承的运动控制在和加载与激励装置作用方向平行的平面内，直接决定了该试验装置能否正常运转。