一种不对中-碰摩耦合故障转子系统多形式碰摩实验装置

摘要

本发明公开了一种不对中‑碰摩耦合故障转子系统多形式碰摩实验装置，该装置包括底座、安装在底座上的转子系统、不对中量调节机构、碰摩测试机构，转子系统上安装有转盘，碰摩测试机构设置在底座上并位于转子系统的转盘一侧，不对中量调节机构安装在转子系统底部；本发明装置通过碰摩测试机构可以实现点碰摩、线碰摩、局部碰摩、整周碰摩、连续性的局部碰摩、不连续的局部碰摩等模拟实验，且可以进行任意切换，提高实验的多样性；通过不对中量调节机构产生不对中故障，在不对中工况下进行各种形式的碰摩实验，进而实现不对中‑碰摩耦合故障转子系统多形式碰摩实验；且本发明装置结构简单，易操作。

说明书

技术领域

本发明属于碰摩实验技术领域，具体涉及一种不对中-碰摩耦合故障转子系统多形式碰摩实验装置。

背景技术

旋转机械结构复杂，转静子之间的间隙要求非常小，复杂的运行工况增加了碰摩故障发生的频率，碰摩故障一旦发生，会引起转子系统振动和磨损加剧，影响机组正常运行，降低生产效率。而转静碰摩是典型的孪生故障，大多在不对中故障下派生出来的，具有明显的耦合故障特征，尤其以不对中-碰摩耦合故障最为常见，因此通过模拟不对中-碰摩耦合故障，分析其振动特性规律，具有至关重要的意义。

目前，实验室常用转子试验台来模拟旋转机械的各种运行状态，但是转静碰摩故障的模拟一直是很大的问题，长期以来并未得到很好的解决。现有碰摩装置主要是由摩擦螺钉及紧固在试验台上的支架组成，它主要是靠调节螺栓与转轴的距离来实现碰摩故障，在此碰摩故障实验过程中，是以螺栓-转子接触（即单点接触）碰摩为主，这与大多数实际工况下转子与定子的碰摩情况不吻合，对常见的多点碰摩、局部碰摩以及整周碰摩，则无法模拟。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种不对中-碰摩耦合故障转子系统多形式碰摩实验装置，该装置包括底座、安装在底座上的转子系统、不对中量调节机构、碰摩测试机构，转子系统上安装有转盘，碰摩测试机构设置在底座上并位于转子系统的转盘一侧，不对中量调节机构安装在转子系统底部；

所述不对中量调节机构包括基座Ⅰ、基座Ⅱ、固定螺栓、调节旋钮，基座Ⅰ固定在底座上，基座Ⅱ通过固定螺栓设置在基座Ⅰ上且基座Ⅱ能相对基座Ⅰ移动，调节旋钮通过调节座设置在基座Ⅱ一侧，用于推动基座Ⅱ的移动，转子系统的电机Ⅰ安装在基座Ⅰ上；

所述碰摩测试机构包括滑轨、滑块、安装座、丝杆Ⅰ、限位杆、电机Ⅱ、伸缩块调节机构、碰摩台，2个滑轨平行固定在底座上并位于转盘一侧，滑块设置在滑轨上并与其相配合，2个安装座固定在底座上并位于2个滑轨内两端，丝杆Ⅰ、限位杆穿过滑块安装在2个安装座之间，电机Ⅱ固定在安装座上且其输出轴与丝杆Ⅰ传动连接，滑块上安装有2个安装台，连接杆一端与伸缩块调节机构连接，另一端穿过安装台与碰摩台连接，连接杆为中空圆杆，碰摩台为阶梯状圆套筒，碰摩台内侧设有整周碰摩片，整周碰摩片为阶梯状圆套筒且与碰摩台紧密配合，碰摩台套装在转子系统上；碰摩台、整周碰摩片上分别开有一个以上的收纳槽、一个以上的开孔且收纳槽与开孔位置对应，收纳槽内设置有伸缩块，局部碰摩片固定在伸缩块上，伸缩块与伸缩块调节机构固连。

所述转子系统为常规结构，其包括电机Ⅰ、联轴器、带轴承的轴承座、转轴、负载，电机Ⅰ的输出轴通过联轴器与转轴一端连接，转轴另一端穿过2个带轴承的轴承座与负载固连，转盘为圆柱盘或安装有叶片的圆柱盘，转盘设置在转轴上并位于2个带轴承的轴承座之间。

所述伸缩块调节机构为电机Ⅲ和丝杆Ⅱ配合的调节机构，或为液压伸缩杆，或其他能调节伸缩的机械结构，丝杆Ⅱ或伸缩杆设置在中空的连接杆内，伸缩块与丝杆Ⅱ或伸缩杆的端部固连。

所述局部碰摩片为弧形片或圆椎体，整周碰摩片厚度为2-5mm，局部碰摩片、整周碰摩片的材质可根据实验需要更换不同材质，可以设置多个厚度不同的整周碰摩片；整周碰摩片、局部碰摩片可拆卸。

所述调节旋钮上设置有刻度，刻度长度为2.5mm，刻度精度为0.01mm，用于调节产生不对中故障。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过碰摩测试机构的结构设置，可以和转盘接触实现碰摩实验，并且转盘设置为圆柱或安装有叶片圆柱，可以实现面碰或线碰；碰摩测试机构和转盘进行碰摩实验时，可以在点状碰摩、局部碰摩或整周碰摩中进行任意切换，提高实验的多样性，且局部和整周碰摩材质均可根据需求替换，同时局部碰摩可以实现连续性的局部碰摩或不连续的局部碰摩，进一步增加了装置的适用性，满足实验的不同需求。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图；

图2为本发明装置俯视结构示意图；

图3为本发明装置结构示意图；

图4为本发明转子系统结构示意图；

图5为本发明碰摩测试机构结构示意图；

图6为安装台、整周碰摩片结构示意图；

图7为伸缩块、局部碰摩片结构示意图，其中左图为局部碰摩片，右图为圆锥体；

图8为不对中量调节机构的结构示意图；

图9为转盘（左）、带叶片转盘（右）结构示意图；

图中：1、底座；2、转子系统；201、电机Ⅰ；202、联轴器；203、带轴承的轴承座；204、转轴；205、负载；3、转盘；4、不对中量调节机构；401、固定螺栓；402、调节旋钮；403、调节座；404、基座Ⅰ；405、基座Ⅱ；5、碰摩测试机构；501、滑轨；502、滑块；503、安装座；504、丝杆Ⅰ；505、限位杆；506、电机Ⅱ；507、安装台；508、连接杆；509、伸缩块调节机构；510、碰摩台；511、整周碰摩片；512、收纳槽；513、开孔；514、伸缩块；515、局部碰摩片。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明保护范围不局限于所述内容；

实施例1：如图1-9所示，本不对中-碰摩耦合故障转子系统多形式碰摩实验装置包括底座1、转子系统2、转盘3、不对中量调节机构4、碰摩测试机构5，其中转子系统2包括电机Ⅰ201、联轴器202、带轴承的轴承座203、转轴204、负载205，电机Ⅰ201的输出轴通过联轴器202与转轴204一端连接，转轴204另一端穿过2个带轴承的轴承座203与负载205固连，2个带轴承的轴承座203通过螺栓固定在底座1上，转盘3为圆柱盘，转盘3设置在转轴204上并位于2个带轴承的轴承座203之间；不对中量调节机构4包括基座Ⅰ404、基座Ⅱ405、固定螺栓401、调节旋钮402，基座Ⅰ通过螺栓固定在底座1上，基座Ⅱ405四个角处开有条形孔，基座Ⅱ通过固定螺栓401、条形孔设置在基座Ⅰ上，且基座Ⅱ能相对基座Ⅰ移动，2个调节座403通过螺栓固定在基座Ⅰ404上并位于基座Ⅱ405一侧，调节旋钮402一端穿过调节座403与基座Ⅱ一侧固连，调节旋钮402与调节座403螺纹配合，用于推动基座Ⅱ的前后移动，电机Ⅰ201固定在基座Ⅱ上；

所述碰摩测试机构5包括滑轨501、滑块502、安装座503、丝杆Ⅰ504、限位杆505、电机Ⅱ506、伸缩块调节机构509、碰摩台510，2个滑轨501平行焊接固定在底座1上并位于转盘3一侧，滑块502设置在滑轨501上并与其相配合，2个安装座503固定在底座1上并位于2个滑轨501内两端，丝杆Ⅰ504、限位杆505穿过滑块502安装在2个安装座503之间，电机Ⅱ506固定在安装座503上且其输出轴与丝杆Ⅰ504传动连接，滑块502上安装有2个安装台507，伸缩块调节机构509为液压伸缩杆，其安装在一个安装台507上，连接杆508一端设置在一个安装台上，另一端穿过另一个安装台与碰摩台510连接，连接杆508为中空圆杆，液压伸缩杆的伸缩端设置在连接杆内，碰摩台510、整周碰摩片511上分别开有一个收纳槽512、一个开孔513，且收纳槽与开孔位置对应，弧形的局部碰摩片515固定在伸缩块514上，伸缩块514固定在液压伸缩杆的伸缩端上并放置在收纳槽、开孔内；碰摩台510为阶梯状圆套筒，碰摩台510内侧设有整周碰摩片511，整周碰摩片511为阶梯状圆套筒且与碰摩台510紧密配合，整周碰摩片厚度为3mm，碰摩台510套装在转轴204上；

上述装置使用时，启动电机Ⅱ506，电机Ⅱ带动丝杆Ⅰ504在滑块502内转动，进而带动滑块502在滑轨501上作线性运动，改变电机Ⅱ转动方向，可以改变滑块502在滑轨501上的滑动方向，最终实现滑块502在滑轨501上的往复运动，同时将带有整周碰摩片的碰摩台510套在转盘3的表面，碰摩台、整周碰摩片、转盘3呈同心圆分布；碰摩台510在移动过程中，整周碰摩片511和转盘3的碰摩间隙会发生变化，控制整周碰摩片511和转盘3的碰摩间隙变小，直至转盘3和整周碰摩片511的碰摩间隙达到所需要求，启动电机Ⅰ201，转盘3在转动过程中和整周碰摩片511碰撞摩擦，转盘3为圆柱盘，整周碰摩片511与转盘3的圆柱面接触，模拟整周的面碰摩实验；

当开启伸缩块调节机构509（液压伸缩杆），液压伸缩杆的伸缩端使收纳槽512内的伸缩块514向外伸出，伸缩块514和局部碰摩片515穿过开孔513，凸出在整周碰摩片的内壁表面, 转盘3在转动过程中和弧形状局部碰摩片515接触, 模拟实现局部的面碰摩实验；

当局部碰摩片515为圆椎体时，可模拟实现点状碰摩实验；

局部碰摩片515面积大小可根据需求进行调节，并在液压伸缩杆的伸缩端上更换，实现局部碰摩实验中的局部接触面积大小的变换；

在碰摩实验前，还可以通过不对中量调节机构4设置不对中故障工况，具体是将基座Ⅱ405上的四个固定螺栓401松开，旋转2个调节旋钮402，基座Ⅱ相对于基座Ⅰ移动，进而改变电机Ⅰ201的水平位置，使联轴器所连接的转轴和电机Ⅰ输出轴的轴心线不重合，即在联轴器处产生不对中故障；即可在不对中工况下进行上述碰摩实验，进而实现不对中-碰摩耦合故障转子系统多形式碰摩实验。

实施例2：如图7、9所示，本实施例装置结构同实施例1，不同在于：转盘为安装有叶片的圆柱盘；碰摩台510、整周碰摩片511上分别开有4个收纳槽512、4个开孔513且收纳槽与开孔位置对应；伸缩块调节机构为电机Ⅲ和丝杆Ⅱ配合的调节机构，电机Ⅲ的输出轴与丝杆Ⅱ固连，丝杆Ⅱ设置在中空的连接杆内，伸缩块与丝杆Ⅱ的端部固连；调节旋钮上设置有刻度，刻度长度为2.5mm；

上述装置使用时，启动电机Ⅰ201，转盘3在转动过程中，整周碰摩片511或局部碰摩片515与转盘3上的叶片边缘处进行接触时，为线碰，实现转盘3的局部线碰摩实验或全周线碰摩实验；

转盘3在转子系统2上的安装位置可调节，碰摩测试机构5对转盘3的碰摩实验位置也可调节，可以模拟转盘3在转子系统2上的中心碰摩实验或偏心碰摩实验；

设置多个收纳槽512时，每个收纳槽中均可以设置带有不同类型的局部碰摩片的伸缩块，并配套多个对应的碰摩测试机构中的相关组件，实现不连续的局部碰摩实验；

在碰摩实验前，可以通过不对中量调节机构4设置不对中故障工况，具体是将基座Ⅱ405上的四个固定螺栓401松开，旋转2个调节旋钮402，基座Ⅱ相对于基座Ⅰ移动，进而改变电机Ⅰ201的水平位置，使联轴器所连接的转轴和电机Ⅰ输出轴的轴心线不重合，即在联轴器处产生不对中故障；即可在不对中工况下进行各种形式的碰摩实验，进而实现不对中-碰摩耦合故障转子系统多形式碰摩实验。