Стенд для испытаний опор скольжения турбомашины Советский патент 1981 года по МПК G01M15/00 

(54) СТЕНД для ИСПЫТАНИЙ ОПОР СКОЛЬЖЕНИЯ Изобретение относится к стендам для испытаний опор скольжения турбомашины, преимущественно турбохолодильников систем кондиционирования воздуха. Известен стенд для испытаний опор скольжения турбомашины, содержащий размещенный в испытуемой опоре вал р цапфами и устройством для консольного крепления турбомгииины, устройст ва контроля частоты вращения вала и держатель испытуемых опор 1. Однако такой стенд принципиально не позволяет определить анизотропию демпфирующих свойств опоры скольжения (измерение силы демпфирования по окружной координате) и зависимост анизотропных демпфирующих .свойств от эксцентриситета цапфы в опоре скольжения. Так,например, для обеспечения необходимой для измерения демпфирова ния величины амплитуды прецессии При частоте вращения вала, превосходящей частоту синхронного резонанса жестко го вала в опоре скольжения, может потребоваться внесение дисбаланса такой величины, что ваш не сможет пройти резонансный режим из-за контактов цапфы с опорой. ТУРБО ШИНЫ Данный стенд не позволяет за один пуск вала осуществить ряд последовательных измерений с целью получения среднего выборочного значения величины демпфирования, так как амплитуды колебаний и угол сдвига фазы определяют на выбеге вала. Кроме TOiro, в этом стенде коэффициент демпфирования определяют обращением уравнений движения жесткого ротора, при этом используют экспериментально измеренные величины амплитуды и угла сдвига возмущающей си.пы и перемещения. Соответственно, погрешность измерения демпфирования будет зависеть в основном от точности измерения последних, а также от погрешности математической модели, используемой при составлении уравнений движения. Цель изобретения - повышение эффективности определения нелинейных демпфирующих свойств. Указанная цель достигается тем, что стенд снабжен дополнительными цапфами и опорами, расположенными у торца вала, цапфы, размещенные в испытуемой опоре, выполнены с эксцентричными осями, а держатель опорв виде стойки, установленной с возмэжностью возвратно-поступательного перемещения вдоль оси, проходящей через дополнительные цап(1ял вала.

На чертеже изображен стенд для измерения демпфирования опоры скольжения, общий вид.

Стенд содержит вал 1, снабженный турбинным приводом 2 и цапфами 3, размещенными в испытуемой опоре 4 скольжения, установленной в держателе 5, выполненном в виде стойки б, установленной с возможностью возвратно-поступального перемещения. Вал 1 имеет дополнительные цапфы 7, выполненные с эксцентричными осями, размещенные в дополнительных опорах 8. Стенд содержит устройство 9 контроля частоты вращения вала 1 и тензодатчики 10.

Измерения ведут следующим образом. Установив цапфу 3 вала I, имеющую наименьшее радиальное биение относительно дополнительных цапф 7 в испытуемую опору 4 скольжения, путем перемещения стойки 6 держателя 5 испытуемой опоры 4, соосной дополнительным опор SIM 8. тензометрируют тензодатчиками 10 усилия, передаваемые на корпус испытуемой опоры 4 скольжения (полную реакцию опоры) на заданной рабочей частоте вращения в выбранных характерных направлениях путем контроля частоты вращения устройством 9, После этого путем перемещения стойки 6 держателя 5 испытуемой опоры 4 вводят в последнюю цапфу 3, имеющую увеличенное радиальное биение. Процесс повторяют для всех величин радиального биения цапф 3 в пределах зазора испытуемой, опоры 4. При максимальном значении амплитуды прецессий цапфы 3, имитируемой радиальньви биением, после отключения привода 2 осуществляют поворот вала 1 в опорах 4 не менее чем на один оборот при частоте вращения 0,10,2 Гц. При этом тензометрируют упругую составляющую реакции опоры 4 скольжения в выбранных характерных направлениях. При частоте вращения 0,1-0,2 Гц составляющая реакции испытуемой опоры 4 скольжения за счет действия демпфирующих сил мала,, по сравнению с упругой составляющей реакции испы уемой опоры 4 скольжения, поскольку мала скорость прецессии. Вычитая из зарегистрированных на заданной рабочей частоте вращения усилий, передаваемых на корпус испытуемой опоры 4 скольжения, УСИЛИЯ, зарегестрированные при соответствующих величинах смещения поверхности цапфы 3 в испытуемой опоре 4 на частоте вращения 0,1-0,2 Гц, и силы инерции получают величины соответствующих реакций, определяемые искомым демпфированием. Изменением радиального биения, имитирующего прецессию цапфы 3 в испытуемой опоре 4 скольжения, определяют зависимость

демпфирования от величины эксцентриситета цапфы в опоре.

Стенд позволяет определить анизотропию демпфирующих свойств опоры скольжения в любых направлениях в процессе одного измерения (за один оборот на заданной частоте вращения и один оборот с частотой вращения 0,1-0,2 Гц), при этом позволяет осуществить любое количество последовательных измерений за один пуск, вала с целью получения среднего выборочного значения величины демпфирования.

Анализ показал, что точность определения демпфированил с использованием данного стенда примерно в 2-5 раз выше, чем при использовании известнбго стенда, а это достигается прямым измерением реакции испытуемой опоры в противоположность косвенным измерениям на известном стенде.

Таким образом, стенд позволяет повысить точность измерения величины нелинейных демпфирующих свойств опоры скольжения, обеспечивает возможность проведения любого числа измерений с целью получения среднего выборочного значения демпфирования за один пуск вала, упрощает математическую обработку результатов измерения, может быть использован для определения нелинейных демпфирующих свойств опор скольжения как при их исследованиях, так и в процессе контроля серийной продукции.

Формула изобретения

Стенд для испытаний опор скольжения турбомашины, содержащий размещенный в испытуемой опоре вал с цапфами и устройством для консольного крепления турбомашины, устройство контроля частоты вращения вала и держатель испытуемых опор, отличающийс я тем, что, с целью повышения эффективности определения нелинейных демпфирующих свойств, стенд снабжен дополнительнымицапфами и опорами, расположенными у торца вала, цапфы, размещенные в испытуемой опоре,выполнены с эксцентричными осями, а держатель опор - в виде стойки, установленной с возможностью возвратнопоступательного перемещения вдоль оси, проходящей через дополнительные цапфы вала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Флеминг С.Д. Динамическая жесткость и дe шфиpoвaниe газовых радиальных подшипников с внешним наддувом. - Проблемы трения и смазки (М., Мир), 1971, № 1, с. 105110.