Способ измерения жесткости лепестко-ВОгО гАзОдиНАМичЕСКОгО пОдшипНиКАи СТЕНд для ЕгО ОСущЕСТВлЕНия Советский патент 1981 года по МПК G01M13/04 

(54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ ЖЕСТКОСТИ ЛЕ1ТЕСТКОВОГО ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО ПОДШИПНИКА И СТЕНД ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 383 чием не только нормальной, но и тангенциальной составляющей перемещения поверхности вала, а соответственно и нагрузки на лепестковый подшипник, что определяет характер сдвига находящихся во фрикционном взаимодействии лепестков относительно друг друга. Кроме того, такой способ не отличается достаточной точностью вследствие наличия фрикционного сопротивления лепестков подшипника, вал после снятия нагрузки не возвращается в исходное положение и для проведения ряда измерений. Для получения среднего значения жесткости требуется обеспечивать центральное положение вала в пакете сложными регулировочными операциями. Вместе с тем, определение жесткости лепесткового подшипника таким способом в условиях наличия гидродинамических клиньев смазки невозможно вслед ствие того, что в этом случае под действием нагрузки находятся как слои смазки, образующие гидродинамические клинья,так и лепестки подшипника. При этом вследствие наличия прецессии вал начало отсчета на кривой нагрузка-перемещение определяется с точностью не превосходящей удвоенную амплитуду про цессионных колебаний. Цель изобретения - упрощение измерений, определение анизотропных упругих свойств лепесткового пакета и пре варительного натяга лепестков в газодинамическом подшипнике. Указанная цель достигается тем, чт смещение производят путем установки в ла в опорах с эксцентриситетом относи тельно собственной геометрической оси при этом эксцентриситет выбирают в пр делах монтажного зазора, а нормальное усилие определяют по напряжениям в эл ментах жесткого крегшения втулки, а диаметр вала выбирают меньшим (для оп ределения предварительного натяга лепестков) на величину, не превышающую величину его эксцентриситета. Кроме того, стенд для осуществления способа снабжен дополнительными опорами для эксцентричной установки вала и датчиками, измеряющими усилия, возникшощие в одном из элементов подшипника, а устройство для закрепления испытуемого подшипника выполнено в виде стой ки с консолью, при этом упомянутый испытуемый подшипник и датчики закреп лены на консоли стойки. На чертеже изображен.стенд для измерения жесткости лепесткового газодинамического подшипника разрез. Стенд содержит корпус 2, устройство 3 для закрепления испытуемого подшипника 4 с лепестковым пакетом 5, дополнительные опоры 6 для эксцентричной установки вала 2, а также датчики 7, измеряющие усилия, возникающие в одном из элементов подшипника 4. При этом устройство 3 выполнено в виде стойки 8 с консолью 9, на которой закреплены испытуемый подшипник 4 и датчики 7. Дополнительные опоры 6 выполнены в виде жестких в радиальном направлении центров, а вал 2 установлен на центрах б эксцентрично относительно собственной геометрической оси 10 на величину . Для облегчения закрепления испытуемого подшипника 4 консоль 9 содержит сменную вставку 1i. При измерении жесткости лепесткового пакета 5 обеспечивается эффективное определение анизотропных упругих свойств последнего за счет того,что; дёформацию лепесткового пакета 5 ведут с имитацией монтажного зазора Сдд в эксплуатационных условиях выбором диаметра вала 2, соответствующего тех нологическому монтажному зазору С-,.дд , увеличенному на величину, соответствующую увеличению диаметра вала 2 на рабочих числах оборотов за счет действий центробежных сил, и прецессионным перемещением вала 2 при его вращении в жестких в радиальном направлении центрах 6 с эксцентриситетом , обеспечивая перемещение поверхности вала 2 относительно деформируемого лепесткового пакета 5 в нормальном и тангенциальном направлениях. Здесь Ст.дд RB - R -cf-H где RgT радиус втулки; Rg - радиус валя, (У - толщина лепестка; п - число лепестков в сечении Rg - радиус вращающегося вала , R..Rg - за счет действия центробежных сил при вращении вала. Предлагаемый способ измерения обеспечивает эффективное определение анизотропных упругих свойств лепесткового пакета 5 за один оборот вала 2, поскольку проекция эксцентриситета на любое направление на окружной координате в испытуемом лепестковом подшипнике 4 изменяется по гармоническому закону с периодом 2ТГ, Из583мерением усилий, передаваемых при деформации подшипника 4 на корпус 1 в выбранных хара ктерньгх направлениях, определяют анизотропные упругие свойства лепесткового пакета 5 (устанавливают анизотропию Жесткости лепесткового пакета 5 по окружной коорди ате) . При этом определение анизотропии упругих свойств достигается за один цикл измерения (за один оборот вала Предлагаемый способ имеет и то пре имущество, что значительно повышается точность определения жесткости лепест кового пакета 5, так как величина погрешности измерений в-данном случае определяется только деформацией в радиальном направлении жестких центров 6 и точностью определения усилий, передаваемых на корпус (величина эксцен риситета вала устанавливается мерительным оборудованием с очень высокой точностью по его биению) Предлагаемый способ измерения жест кости позволяет определить также пред варительный натяг лепесткового пакета 5 на вал 2 в любой характерной точке, что достигается установкой вала 2 с эксцентриситетом в опорах 6, жестких в радиальном направлении, и повто рением процесса измерений. При этом вал 2 должен иметь меньший диаметр, чем вал, обеспечивающий технологический монтажный зазор Су,. Однако величина, на которую диаметр второго . вала 2 меньше диаметра вала, обеспечивающего технологический монтажный зазор С, не должна превосходить экс центриситета . Величина предваритель ного натяга лепесткового пакета 5 на вал 2 определяется в любой характерной точке лепесткового паке.та 5 по окружной координате как усилие, передаваемое на корпус 1 в указанном HS правлении в тот момент, когда расстоя ние между поверхностью вала и внутрен ней поверхностью корпуса лепесткового подшипника за вычетом толщины лепестков в данном направлении, равно технологическому монтажному зазору . Предлагаемый способ обладает еще и тем преимуществом, что позволяет осуществлять ряд последовательных измерений с целью получения средних выборочных 8нaчeний жесткости и натяга, без переналадок оборудования и какихлибо регулировочных операций, и осуществляет эффективное определение ани 2 зотропных упругих свойстг лепесткового пакета, предварительного натяга и может быть использован для активного контроля в производстве, позволяя подбирать лепестковые подшипники с однородными характеристиками при сборке изделий, отбраковывать лепестковые подшипники, не обладающие требующимися упругими свойствами. Формула изобретения 1. Способ измерения жесткости ле-. песткового газодинамического подшипника, заключающийся в смещении геометрической оси вала относительно геометрической оси втулки и определении возникающего при этом нормального усилия в одном из элементов подшипника, отличающийся тем, что, с целью упрощения измерений и определения анизотропных упругих свойств лепесткового пакета, смещение производят путем установки вала в опорах с эксцентриситетом относительно собственной геометрической оси, при.этом эксцентриситет выбирают в пределах. монтажного зазора, а нормальное усилие определяют по напряжениям в элементах жесткого крепления втулки. 2.Способ по п. 1,отличающ и и с я тем, что, с целью определения предварительного натяга лепестков в подшипнике, диаметр вала выбирают меньшим на величину, не превышающую величину его эксцентриситета. 3.Стенд для осуществления способа по пп.1 и 2,-содержащий корпус, вал, размещенный на опорах, и устройство для закрепления испытуемого подшипника, отличающийся тем, что он снабжен дополнительными опорами для эксцентричной установки вала и датчиками, измеряющими усилия, возникающие в одном из элементов подшипника, а устройство для закрепления испытуемого подшипника выполнено в виде стойки с консолью, при этом упомянутьй испытуемой подшипник и датчики закреплены на консоли стойки. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. R.I.Trippert, К.Р.Oh, S.M. Rohde . Theoretical and Experimental Load - Deflection Studies of a Multicaf Journal Bearing. Topics in Fluid Film Bearing Design Engineering Conference.Chicago, Illinois, April Г/-20, 1978. ASME, New-York, p.272.