一種徑向磁懸浮軸承靜態(tài)特性測(cè)試裝置制造方法
【專利摘要】一種徑向磁懸浮軸承靜態(tài)特性測(cè)試裝置，主要由加載及測(cè)量機(jī)構(gòu)、被測(cè)試徑向磁懸浮軸承、轉(zhuǎn)子限位及測(cè)量機(jī)構(gòu)、定子固定機(jī)構(gòu)組成；其特征在于：加載及力測(cè)量機(jī)構(gòu)包括：鎖緊螺母、加載旋轉(zhuǎn)蓋、加載絲杠、套筒端蓋、深溝球軸承、套筒、小螺母、移動(dòng)桿、止推片、測(cè)力計(jì)、U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿、加載夾具、加載底座；被測(cè)試徑向磁懸浮軸承包括：轉(zhuǎn)子、定子；轉(zhuǎn)子限位及測(cè)量機(jī)構(gòu)包括：位移傳感器探頭、轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿、聚甲醛樹(shù)脂薄板、上壓塊、U型底座、U型底座支撐座；定子固定機(jī)構(gòu)包括：上V型塊、壓桿、調(diào)整螺母、下半V型塊、導(dǎo)軌座、鎖緊螺釘、壓條、螺母、絲杠、底座。本發(fā)明測(cè)試裝置具有測(cè)量范圍廣，調(diào)整方便，操作簡(jiǎn)單，測(cè)量結(jié)果精確等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】一種徑向磁懸浮軸承靜態(tài)特性測(cè)試裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及磁懸浮軸承領(lǐng)域，所發(fā)明的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，適用面廣，能對(duì)磁懸浮軸承的基本原理、磁懸浮軸承的靜態(tài)特性和磁懸浮軸承生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)品質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。

【背景技術(shù)】
[0002]磁懸浮軸承是利用磁場(chǎng)力使轉(zhuǎn)子懸浮，轉(zhuǎn)子、定子之間無(wú)機(jī)械接觸，具有無(wú)摩擦力、允許轉(zhuǎn)速高、無(wú)潤(rùn)滑系統(tǒng)、噪音低、振動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)，是一種具有廣闊發(fā)展前景的新型機(jī)電一體化產(chǎn)品。徑向磁懸浮軸承在設(shè)計(jì)或生產(chǎn)過(guò)程中需要檢驗(yàn)磁場(chǎng)力和施加電流之間的關(guān)系，來(lái)檢驗(yàn)徑向磁軸承是否滿足要求，現(xiàn)在采用的方法是完成整個(gè)徑向磁軸承系統(tǒng)的裝配，然后通過(guò)測(cè)試整體系統(tǒng)的特性來(lái)驗(yàn)證徑向磁軸承是否滿足要求，這時(shí)由于徑向磁軸承、功率放大器、傳感器、控制系統(tǒng)等因素耦合在一起，若某個(gè)環(huán)節(jié)存在故障，則試驗(yàn)無(wú)法進(jìn)行下去，若發(fā)現(xiàn)徑向磁軸承的故障，由于徑向磁懸浮軸承一般和殼體過(guò)盈配合，拆裝十分復(fù)雜，故在徑向磁懸浮軸承研制、生產(chǎn)過(guò)程中迫切需要一種靜態(tài)測(cè)試裝置。專利號(hào)為201120324333.1的實(shí)用型專利結(jié)構(gòu)復(fù)雜，儀器眾多，也需要磁軸承安裝調(diào)試完畢才能測(cè)試；專利號(hào)為200920282782.7的實(shí)用型專利也需要完整的磁懸浮軸承系統(tǒng)調(diào)試完畢才能進(jìn)行試驗(yàn)；專利申請(qǐng)?zhí)枮?01410151754的發(fā)明專利能夠簡(jiǎn)捷的完成徑向磁懸浮軸承的剛度測(cè)試，但其沒(méi)有位移檢測(cè)元件，僅僅依靠機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)確定位移，導(dǎo)致測(cè)試精度下降，另外，由于缺少位移檢測(cè)元件無(wú)法精確地調(diào)整定子、轉(zhuǎn)子中心，故目前還沒(méi)有精度高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔的徑向磁軸承靜態(tài)特性測(cè)試的試驗(yàn)裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的技術(shù)解決問(wèn)題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用面廣，不需要徑向磁懸浮軸承整個(gè)系統(tǒng)裝配完畢，就能對(duì)徑向磁懸浮軸承進(jìn)行靜態(tài)特性測(cè)試的試驗(yàn)設(shè)備。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案為:一種徑向磁懸浮軸承靜態(tài)特性測(cè)試裝置，主要由加載及測(cè)量機(jī)構(gòu)、被測(cè)試徑向磁懸浮軸承、轉(zhuǎn)子限位及測(cè)試機(jī)構(gòu)、定子固定及高度調(diào)整系統(tǒng)組成，加載及力測(cè)量機(jī)構(gòu)包括:鎖緊螺母、加載旋轉(zhuǎn)蓋、加載絲杠、套筒端蓋、深溝球軸承、套筒、小螺母、移動(dòng)桿、止推片、加載夾具、加載底座、測(cè)力計(jì)、U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿；被測(cè)試徑向磁懸浮軸承包括:轉(zhuǎn)子、定子；轉(zhuǎn)子限位及測(cè)量機(jī)構(gòu)包括:位移傳感器探頭、轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿、聚甲醛樹(shù)脂薄板、上壓塊、U型底座、U型底座支撐座；定子固定機(jī)構(gòu)包括:上V型塊、壓桿、調(diào)整螺母、下半V型塊、導(dǎo)軌座、鎖緊螺釘、壓條、螺母、絲杠、底座；鎖緊螺母安裝在加載絲杠的前端螺紋上，用以壓緊加載旋轉(zhuǎn)蓋，加載絲杠與深溝球軸承的內(nèi)圈過(guò)盈配合，深溝球軸承的外圈與套筒間隙配合，套筒端蓋通過(guò)螺釘固定在套筒前端面上，同時(shí)將深溝球軸承在軸向上壓緊，小螺母的內(nèi)螺紋和加載絲杠的相應(yīng)螺紋配合，其端面又通過(guò)螺釘同軸固定在移動(dòng)桿的前端面上，小螺母和移動(dòng)桿都安裝在套筒內(nèi)，兩個(gè)止推片通過(guò)螺釘安裝在套筒的后端面上，其底面分別與移動(dòng)桿的上下兩個(gè)平面配合，測(cè)力計(jì)通過(guò)兩端外螺紋分別和移動(dòng)桿后端內(nèi)螺紋和U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿內(nèi)螺紋相連，U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿通過(guò)螺釘將左右兩個(gè)轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿夾緊，左右兩個(gè)轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿通過(guò)螺紋與轉(zhuǎn)子相連，加載夾具固定套筒，下底面通過(guò)螺釘安裝在加載底座上；聚甲醛樹(shù)脂薄板共兩片，其中一片通過(guò)螺釘固定在上壓塊上，另一片通過(guò)螺釘固定在U型底座上，上壓塊通過(guò)螺釘固定在U型底座上，位移傳感器探頭安裝在U型底座兩側(cè)，U型底座通過(guò)螺釘固定在U型底座支撐座上，轉(zhuǎn)子限位及測(cè)量機(jī)構(gòu)共兩個(gè)，左右對(duì)稱安裝；上V型塊通過(guò)壓桿和調(diào)整螺母把定子壓在左右兩個(gè)下半V型塊上，兩個(gè)下半V型塊的下部導(dǎo)軌安裝在導(dǎo)軌座的導(dǎo)軌槽內(nèi)，壓條安裝在兩個(gè)下半V型塊導(dǎo)軌和導(dǎo)軌座之間，鎖緊螺釘通過(guò)導(dǎo)軌座螺釘孔將壓條壓緊，螺母由外圓柱面定位，通過(guò)螺釘固定在下半V型塊孔內(nèi)，并和絲杠組成絲杠-螺母運(yùn)動(dòng)副，上述加載底座、U型底座支撐座及導(dǎo)軌座通過(guò)螺釘安裝在底座上。
[0005]所述的小螺母和移動(dòng)桿內(nèi)螺紋，旋向相同，導(dǎo)程角相同，組成了類似雙螺母的結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為40Cr，通過(guò)螺釘和墊片消除小螺母和移動(dòng)桿之間的反向間隙；通過(guò)加載旋轉(zhuǎn)蓋調(diào)整U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿的位置，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿以及轉(zhuǎn)子水平徑向移動(dòng)，從而調(diào)整轉(zhuǎn)子和定子的間隙，通過(guò)測(cè)力計(jì)測(cè)得定子和轉(zhuǎn)子之間的作用力；上壓塊通過(guò)螺釘固定在U型底座上之后，使上下兩片聚甲醛樹(shù)脂薄板與轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿外圓柱面相切，從而限制轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿豎直方向移動(dòng)自由度，保留轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿水平徑向移動(dòng)自由度；所述的絲杠為雙螺紋絲杠，左右兩邊螺紋導(dǎo)程相同，旋向相反，通過(guò)旋轉(zhuǎn)絲杠調(diào)整兩個(gè)下半V型塊的相對(duì)位置，進(jìn)而調(diào)整定子的高度；螺母為厚螺母，材料為40Cr ;兩個(gè)下半V型塊調(diào)整好位置后，通過(guò)鎖緊螺釘和壓條固定在導(dǎo)軌座上；每個(gè)U型底座上安裝兩個(gè)位移傳感器探頭，位移傳感器探頭安裝在U型底座的兩側(cè)板內(nèi)側(cè)，與轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿軸線同一水平高度，兩個(gè)位移傳感器探頭相對(duì)安裝以形成差動(dòng)，探測(cè)面為轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿外圓柱面，每個(gè)位移傳感器探頭的探測(cè)距離為0.5mm?1mm，通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿的位置得到轉(zhuǎn)子水平徑向平動(dòng)位移。位移傳感器探頭的探測(cè)距離為徑向磁懸浮軸承定子與轉(zhuǎn)子之間距離的1.2?2倍，這樣既能保證位移監(jiān)測(cè)精度，又能保證在測(cè)試過(guò)程中轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿不會(huì)觸碰到位移傳感器探頭。位移傳感器探頭與被測(cè)試徑向磁懸浮軸承中心在軸向上的距離為50mm?70mm，這樣在避免被測(cè)試徑向側(cè)懸浮軸承磁場(chǎng)對(duì)位移傳感器探頭影響的前提下，使測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)緊湊。
[0006]上述方案的原理是:當(dāng)需要對(duì)徑向磁懸浮軸承進(jìn)行測(cè)試時(shí)，首先把加載及測(cè)量機(jī)構(gòu)固定在加載座上，通過(guò)加載夾具上兩個(gè)螺釘，把加載與測(cè)量機(jī)構(gòu)固定在加載底座上；把徑向磁懸浮軸承定子放在兩個(gè)半V型塊上；將兩個(gè)轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿與轉(zhuǎn)子連接，然后將其穿過(guò)定子，并放置在U型安裝座中，以使轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿位于U型安裝座上的兩個(gè)位移傳感器探頭之間，將上壓塊通過(guò)螺釘固定在U型安裝座上，U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿通過(guò)螺釘將兩端的轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿夾緊，之后在U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿與移動(dòng)桿之間接入測(cè)力計(jì)；轉(zhuǎn)子和加載機(jī)構(gòu)高度相同，其高度依靠設(shè)計(jì)時(shí)零件尺寸保證；調(diào)整定子的位置:旋轉(zhuǎn)雙螺紋絲杠，由于螺紋旋向相反，螺紋旋轉(zhuǎn)時(shí)兩個(gè)螺母分別固定在前、后兩個(gè)半V型塊上，限制了螺母的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由于兩個(gè)螺母旋向相反，則螺母帶動(dòng)兩個(gè)半V型塊移動(dòng)沿導(dǎo)軌座上導(dǎo)軌移動(dòng)，當(dāng)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)絲杠時(shí)，兩個(gè)半V型塊靠近，通過(guò)斜面的作用，以使定子的位置高度增加；當(dāng)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)絲杠時(shí)，兩個(gè)半V型塊離開(kāi)，通過(guò)斜面的作用，以使定子的位置高度降低，最終使得被測(cè)徑向磁軸承定子與轉(zhuǎn)子在同一高度上，從而實(shí)現(xiàn)適應(yīng)多種尺寸徑向磁懸浮軸承的測(cè)試。調(diào)整完之后旋轉(zhuǎn)鎖緊螺釘，通過(guò)壓條把兩個(gè)半V型塊固定在導(dǎo)軌座上，然后旋轉(zhuǎn)兩調(diào)整螺母把上V型塊壓緊定子；最后轉(zhuǎn)動(dòng)加載旋轉(zhuǎn)蓋調(diào)整轉(zhuǎn)子與定子之間水平方向上的間隙:轉(zhuǎn)動(dòng)加載旋轉(zhuǎn)蓋使轉(zhuǎn)子與定子一側(cè)接觸，記錄下此時(shí)位移傳感器的示數(shù)，然后反向轉(zhuǎn)動(dòng)加載旋轉(zhuǎn)蓋，根據(jù)位移傳感器示數(shù)慢慢調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子位置，直到使轉(zhuǎn)子位于定子中心時(shí)停止，此時(shí)保證了轉(zhuǎn)子和定子之間水平方向上有0.3mm的間隙；調(diào)整完成之后就可以進(jìn)行測(cè)試試驗(yàn)了。測(cè)試時(shí)先記下位移傳感器的示數(shù)，小幅度轉(zhuǎn)動(dòng)加載旋轉(zhuǎn)蓋，加載旋轉(zhuǎn)蓋帶動(dòng)加載絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，由于加載絲杠與深溝球軸承內(nèi)圈過(guò)盈配合，深溝球軸承通過(guò)套筒端蓋固定在套筒內(nèi)，所以加載絲杠無(wú)法軸向移動(dòng)，加載絲杠螺紋部分與小螺母形成螺紋配合，由于套筒限位，則小螺母會(huì)帶動(dòng)移動(dòng)桿相對(duì)于絲杠前進(jìn)或后退，轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿外圓柱面采用了位移傳感器差動(dòng)，能夠更加精確地讀取轉(zhuǎn)子的水平徑向位移，由于加載絲杠上與小螺母進(jìn)行螺紋配合的螺紋的螺旋升角小于摩擦副的當(dāng)量摩擦角，所以加載絲杠與小螺母能自鎖，這時(shí)可以通過(guò)改變定子線圈電流的大小測(cè)量在一定的位置上磁懸浮力與電流之間的關(guān)系，從而可以確定磁懸浮軸承的電流剛度；給定某一電流，通過(guò)不停的轉(zhuǎn)動(dòng)加載旋轉(zhuǎn)蓋，記錄下相應(yīng)的位移傳感器和測(cè)力計(jì)的示數(shù)，測(cè)得位移與磁懸浮力之間的關(guān)系，從而可以確定磁懸浮軸承的位移剛度。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有測(cè)試系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是:在磁懸浮軸承完成整體安裝之前就可以進(jìn)行性能測(cè)試；可以進(jìn)行多種尺寸徑向磁懸浮軸承的測(cè)試，定子固定裝置可以根據(jù)定子外徑尺寸調(diào)整定子的位置高度，轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)子移動(dòng)桿通過(guò)螺紋相互連接，轉(zhuǎn)子移動(dòng)桿的形狀尺寸一定，方便轉(zhuǎn)子限位裝置的安裝以及位移傳感器探頭的探測(cè)，轉(zhuǎn)子的尺寸可變，從而實(shí)現(xiàn)了測(cè)試裝置不變的前提下，不同尺寸徑向磁懸浮軸承性能的測(cè)試；此測(cè)試裝置由于安裝了位移傳感器探頭，能夠更加精確地調(diào)整被測(cè)試徑向磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子和定子水平方向上的間隙；位移傳感器探頭使測(cè)得的位移更加精確，從而提高了位移剛度的測(cè)試精度；此測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)試過(guò)程簡(jiǎn)捷，能夠很好的檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中徑向磁懸浮軸承的質(zhì)量和性能。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的整體示意圖；
[0009]圖2為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的轉(zhuǎn)子限位及測(cè)量機(jī)構(gòu)和定子固定機(jī)構(gòu)三維示意圖，圖2a為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的轉(zhuǎn)子限位及測(cè)量機(jī)構(gòu)和定子固定機(jī)構(gòu)的右側(cè)三維示意圖，圖2b為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的轉(zhuǎn)子限位及測(cè)量機(jī)構(gòu)和定子固定機(jī)構(gòu)左側(cè)三維示意圖。
[0010]圖3為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的加載機(jī)構(gòu)示意圖；圖3a為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的加載機(jī)構(gòu)三維示意圖；圖3b為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的加載機(jī)構(gòu)剖視圖；
[0011]圖4為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的加載絲杠三維示意圖；
[0012]圖5為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的套筒端蓋示意圖；圖5a為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的套筒端蓋三維示意圖；圖5b為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的套筒端蓋剖視圖；
[0013]圖6為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的套筒示意圖；圖6a為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的套筒三維示意圖；圖6a為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的套筒剖視圖；
[0014]圖7為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的小螺母移動(dòng)桿組合體示意圖；圖7a為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的小螺母移動(dòng)桿組合體三維圖；圖7b為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的小螺母移動(dòng)桿組合體剖視圖；
[0015]圖8為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿示意圖；圖8a為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿三維示意圖；圖8b為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿二維剖視圖；
[0016]圖9為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的上壓塊、聚甲醛樹(shù)脂薄板、位移傳感器探頭，U型底座的組合示意圖；圖9a為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的上壓塊、聚甲醛樹(shù)脂薄板、位移傳感器探頭，U型底座的組合三維示意圖；圖9b為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的上壓塊、聚甲醛樹(shù)脂薄板、位移傳感器探頭，U型底座的組合二維剖視圖；
[0017]圖10為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的上V型塊三維示意圖；
[0018]圖11為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的下半V型塊三維示意圖；
[0019]圖12為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的導(dǎo)軌座三維示意圖；
[0020]圖13為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的螺母示意圖；圖13a為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的螺母三維示意圖；圖13b為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的螺母二維剖視圖；
[0021]圖14為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的絲杠示意圖；
[0022]圖15為本發(fā)明技術(shù)解決方案的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)試驗(yàn)裝置的定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿的組合剖視圖；

【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，本發(fā)明主要由加載及測(cè)量系統(tǒng)、被測(cè)試徑向磁懸浮軸承、轉(zhuǎn)子軸向滑動(dòng)機(jī)構(gòu)、定子固定及高度調(diào)整系統(tǒng)組成，其中，加載及力測(cè)量機(jī)構(gòu)包括:鎖緊螺母1、加載旋轉(zhuǎn)蓋2、加載絲杠3、套筒端蓋4、深溝球軸承5、套筒6、小螺母7、移動(dòng)桿8、止推片9、加載夾具10、加載底座11、測(cè)力計(jì)14、U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿15 ;被測(cè)試徑向磁懸浮軸承包括:轉(zhuǎn)子12、定子13 ;轉(zhuǎn)子限位及測(cè)量機(jī)構(gòu)包括:位移傳感器探頭16、轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17、聚甲醛樹(shù)脂薄板18、上壓塊19、U型底座20、U型底座支撐座21 ;定子固定機(jī)構(gòu)包括:上V型塊22、壓桿23、調(diào)整螺母24、下半V型塊25、導(dǎo)軌座26、鎖緊螺釘27、壓條28、螺母29、絲杠30、底座31 ;鎖緊螺母I安裝在加載絲杠3的前端螺紋上，用以壓緊加載旋轉(zhuǎn)蓋2，加載絲杠3與深溝球軸承5的內(nèi)圈過(guò)盈配合，深溝球軸承5的外圈與套筒6間隙配合，套筒端蓋4通過(guò)螺釘固定在套筒6前端面上，同時(shí)將深溝球軸承5在軸向上壓緊，小螺母7的內(nèi)螺紋和加載絲杠3的相應(yīng)螺紋配合，其端面又通過(guò)螺釘同軸固定在移動(dòng)桿8的前端面上，小螺母7和移動(dòng)桿8都安裝在套筒6內(nèi)，兩個(gè)止推片9通過(guò)螺釘安裝在套筒6的后端面上，其底面分別與移動(dòng)桿8的上下兩個(gè)平面配合，測(cè)力計(jì)14通過(guò)兩端外螺紋分別和移動(dòng)桿8后端內(nèi)螺紋和U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿15內(nèi)螺紋相連，U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿15通過(guò)螺釘將左右兩個(gè)轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17夾緊，左右兩個(gè)轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17通過(guò)螺紋與轉(zhuǎn)子12相連，加載夾具10固定套筒6，下底面通過(guò)螺釘安裝在加載底座11上；聚甲醛樹(shù)脂薄板18共兩片，其中一片通過(guò)螺釘固定在上壓塊19上，另一片通過(guò)螺釘固定在U型底座20上，上壓塊19通過(guò)螺釘固定在U型底座20上，位移傳感器探頭16安裝在U型底座20兩側(cè)，U型底座20通過(guò)螺釘固定在U型底座支撐座21上，轉(zhuǎn)子限位及測(cè)量機(jī)構(gòu)共兩個(gè)，左右對(duì)稱安裝；上V型塊22通過(guò)壓桿23和調(diào)整螺母24把定子13壓在左右兩個(gè)下半V型塊25上，兩個(gè)下半V型塊25的下部導(dǎo)軌安裝在導(dǎo)軌座26的導(dǎo)軌槽內(nèi)，壓條28安裝在兩個(gè)下半V型塊25導(dǎo)軌和導(dǎo)軌座26之間，鎖緊螺釘27通過(guò)導(dǎo)軌座26螺釘孔將壓條28壓緊，螺母29由外圓柱面定位，通過(guò)螺釘固定在下半V型塊25孔內(nèi)，并和絲杠30組成絲杠-螺母運(yùn)動(dòng)副，螺母29為厚螺母，材料為40Cr ;上述加載底座11、U型底座支撐座21及導(dǎo)軌座26通過(guò)螺釘安裝在底座31上；小螺母7和移動(dòng)桿8內(nèi)螺紋，旋向相同，導(dǎo)程角相同，材質(zhì)為40Cr ;通過(guò)加載旋轉(zhuǎn)蓋2調(diào)整U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿15的位置，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17以及轉(zhuǎn)子12水平徑向移動(dòng)，從而調(diào)整轉(zhuǎn)子12和定子13的間隙，通過(guò)測(cè)力計(jì)14測(cè)得定子13和轉(zhuǎn)子12之間的作用力；上壓塊19通過(guò)螺釘固定在U型底座20上之后，使上下兩片聚甲醛樹(shù)脂薄板18與轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17外圓柱面相切，從而限制轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17豎直方向移動(dòng)自由度，保留轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17水平徑向移動(dòng)自由度；絲杠30為雙螺紋絲杠，左右兩邊螺紋導(dǎo)程相同，旋向相反，通過(guò)旋轉(zhuǎn)絲杠30調(diào)整兩個(gè)下半V型塊25的相對(duì)位置，進(jìn)而調(diào)整定子13的高度；兩個(gè)下半V型塊25調(diào)整好位置后，通過(guò)鎖緊螺釘27和壓條28固定在導(dǎo)軌座26上。每個(gè)U型底座20上安裝兩個(gè)位移傳感器探頭16，位移傳感器探頭16安裝在U型底座20的兩側(cè)板內(nèi)側(cè)，與轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17軸線同一水平高度，兩個(gè)位移傳感器探頭16相對(duì)安裝以形成差動(dòng)，探測(cè)面為轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17外圓柱面，通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17的位置得到轉(zhuǎn)子水平徑向平動(dòng)位移。位移傳感器探頭16的探測(cè)距離為0.5mm?1mm，一般取為徑向磁懸浮軸承定子13與轉(zhuǎn)子12之間距離的1.2?2倍，優(yōu)選2倍即探測(cè)距離為0.6mm，這樣既能保證位移檢測(cè)精度，又能保證在測(cè)試過(guò)程中轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17不會(huì)觸碰到位移傳感器探頭。位移傳感器探頭16與被測(cè)試徑向磁懸浮軸承中心在軸向上的距離為50mm?70mm,優(yōu)選60mm,這樣在避免被測(cè)試徑向側(cè)懸浮軸承磁場(chǎng)對(duì)位移傳感器探頭16影響的前提下，使測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)緊湊。
[0024]圖2為本發(fā)明中轉(zhuǎn)子限位及測(cè)量機(jī)構(gòu)和定子固定機(jī)構(gòu)三維示意圖，圖2a為右側(cè)三維示意圖，圖2b為左側(cè)三維示意圖。轉(zhuǎn)子限位及測(cè)量機(jī)構(gòu)共兩個(gè)，結(jié)構(gòu)完全相同，安裝在定子固定機(jī)構(gòu)左右兩側(cè)，對(duì)稱分布。
[0025]圖3為本發(fā)明中加載機(jī)構(gòu)示意圖，圖3a為三維圖，圖3b為二維剖視圖，安裝完畢后加載夾具12夾緊套筒6，并通過(guò)螺釘固定在加載底座13上，限制了套筒6的六個(gè)自由度，需要正向加載時(shí)，順時(shí)針旋轉(zhuǎn)加載旋轉(zhuǎn)蓋2，由于加載旋轉(zhuǎn)蓋2中心的內(nèi)方型孔和加載絲杠3的外方型軸嚙合，帶動(dòng)加載絲杠3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，深溝球軸承5通過(guò)套筒端蓋4固定在套筒6內(nèi)，加載絲杠3與深溝球軸承5的內(nèi)圈形成過(guò)盈配合，同時(shí)加載絲杠3螺紋部分與小螺母7形成螺紋配合，加載絲杠3被限制了五個(gè)自由度，只有一個(gè)繞中心軸的旋轉(zhuǎn)自由度，小螺母7以及移動(dòng)桿8由于套筒6和止推片9的作用也只有一個(gè)軸向移動(dòng)自由度，加載絲杠3的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)小螺母7以及移動(dòng)桿8軸向前進(jìn)實(shí)現(xiàn)正向加載，基于同樣道理，逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)加載旋轉(zhuǎn)盤(pán)2，則小螺母7以及移動(dòng)桿8軸向后退，加載位移的大小通過(guò)位移傳感器16測(cè)得，加載力的大小通過(guò)測(cè)力14計(jì)測(cè)得。
[0026]圖4為本發(fā)明中加載絲杠3示意圖，加載絲杠3由兩端不同的螺紋和一個(gè)外方型軸組成，左端螺紋301處安裝鎖緊螺母1，加載絲杠302處為帶斜度的外方型結(jié)構(gòu)，該外方型和加載旋轉(zhuǎn)蓋2的內(nèi)方孔配合，加載旋轉(zhuǎn)蓋2可以將轉(zhuǎn)動(dòng)力矩轉(zhuǎn)遞給加載絲杠3，圓柱面303為深溝球軸承過(guò)盈配合段，右端螺紋304為小螺母7的嚙合螺紋段。
[0027]圖5為本發(fā)明中套筒端蓋4示意圖，圖5a為三維圖，圖5b為二維剖視圖，面401與深溝球軸承5接觸，限制深溝球軸承軸向自由度，面402與套筒6接觸，孔403通過(guò)螺釘將套筒端蓋4與套筒6連接固定在一起。
[0028]圖6為本發(fā)明中套筒6的示意圖，面601為套筒端蓋4安裝面，通過(guò)螺釘將套筒端蓋4安裝在該面上，面602為縱向刻線標(biāo)記處，面603為止推片9安裝面，通過(guò)螺釘把止推片9安裝在該面上，面604為深溝球軸承安裝面。
[0029]圖7為本發(fā)明中小螺母7和移動(dòng)桿8的組合示意圖，圖7a為三維視圖，圖7b為剖視圖，小螺母7通過(guò)四個(gè)螺釘和移動(dòng)桿8連接，之間有0.5毫米的間隙，通過(guò)調(diào)整螺釘?shù)乃删o程度消除螺紋的反向間隙，在移動(dòng)桿8中，螺紋孔801位置處為加載絲杠3的螺紋嚙合處，面802為止推片9配合面處，螺紋孔803為測(cè)力計(jì)14安裝處。
[0030]圖8為本發(fā)明中U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿的示意圖，圖8a為三維圖，圖8b為二維剖視圖，V型面151為轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17的接觸壓緊面，螺釘152通過(guò)螺紋孔154調(diào)整壓板的位置從而壓緊徑向移動(dòng)桿17，螺紋孔153為裝測(cè)力計(jì)14安裝處。
[0031 ] 圖9本發(fā)明中上壓塊、聚甲醛樹(shù)脂薄板、位移傳感器探頭，U型底座的組合示意圖，圖9a為三維圖，圖9b為二維剖視圖，聚甲醛樹(shù)脂薄板18分上下兩片，通過(guò)螺釘分別固定在上壓塊19和U型底座20上。上壓塊19通過(guò)螺釘固定在U型底座上，保證上下兩片聚甲醛樹(shù)脂薄板18與轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17相切，聚甲醛樹(shù)脂薄板18的作用是減少轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17徑向水平移動(dòng)時(shí)的摩擦力，每個(gè)U型底座20上安裝兩個(gè)位移傳感器探頭16，位移傳感器探頭16安裝在U型底座的兩側(cè)板內(nèi)側(cè)，與轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17軸線同一水平高度，探測(cè)面為轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17的外圓柱面，兩個(gè)位移傳感器探頭16相對(duì)安裝以形成差動(dòng)。
[0032]圖10為本發(fā)明中上V型塊22示意圖，該V型塊通過(guò)壓桿23壓緊定子13，圖中壓桿23通過(guò)孔221壓緊定子13，221為長(zhǎng)型通孔，面222和223為定子13的壓緊面。
[0033]圖11為本發(fā)明中下半V型塊25示意圖，下半V型塊有兩個(gè)，左右各一，共同組成一個(gè)高度可調(diào)的V型塊，在下半V型塊25中，孔251為螺母29安裝孔，并通過(guò)螺釘孔252由螺釘固定在下半V型塊25上，面253為和導(dǎo)軌座26的配合面，面254為壓條28配合面，面255為定子13安裝面，螺釘孔256為壓桿23安裝孔。
[0034]圖12為本發(fā)明中導(dǎo)軌座26示意圖，孔261為鎖緊螺釘安裝孔，面262為下半V型塊25導(dǎo)軌的配合面。
[0035]圖13為本發(fā)明中螺母29示意圖，圖13a為三維圖，圖13b為二維剖視圖，螺母29共兩個(gè)，V型塊圖中291螺紋孔為絲杠30的嚙合孔，兩個(gè)螺母29的圓柱面292分別與兩個(gè)半V型塊的孔251配合，并通過(guò)四個(gè)通孔293由螺釘分別固定到兩個(gè)半V型塊25上。
[0036]圖14為絲杠30示意圖，圖中301為外六方面，便于扳手旋轉(zhuǎn)，302處螺紋左旋，303處螺紋右旋，其導(dǎo)程一致。
[0037]圖15為定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿的組合示意圖，圖中13為被測(cè)試徑向磁懸浮軸承的定子，12為被測(cè)試徑向磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)子，17為轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿，兩側(cè)的轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿17通過(guò)螺紋與轉(zhuǎn)子12連接，131為被測(cè)試徑向磁懸浮軸承的定子線圈，132為被測(cè)試徑向磁懸浮軸承定子與轉(zhuǎn)子的徑向間隙。
[0038]總之，本發(fā)明的徑向磁懸浮軸承靜態(tài)測(cè)試裝置，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、適用面廣，能在磁軸承整體裝配前對(duì)磁懸浮軸承進(jìn)行靜態(tài)特性測(cè)試等優(yōu)點(diǎn)。
[0039]本發(fā)明說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
[0040]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種徑向磁懸浮軸承靜態(tài)特性測(cè)試裝置，主要由加載及測(cè)量機(jī)構(gòu)、被測(cè)試徑向磁懸浮軸承、轉(zhuǎn)子限位及測(cè)量機(jī)構(gòu)、定子固定機(jī)構(gòu)組成；其特征在于:加載及測(cè)量機(jī)構(gòu)包括:鎖緊螺母(I)、加載旋轉(zhuǎn)蓋(2)、加載絲杠(3)、套筒端蓋(4)、深溝球軸承(5)、套筒￠)、小螺母(7)、移動(dòng)桿(8)、止推片(9)、加載夾具(10)、加載底座(11)、測(cè)力計(jì)(14)、U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿(15);被測(cè)試徑向磁懸浮軸承包括:轉(zhuǎn)子(12)、定子(13);轉(zhuǎn)子限位及測(cè)量機(jī)構(gòu)包括:位移傳感器探頭(16)、轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿(17)、聚甲醛樹(shù)脂薄板(18)、上壓塊(19)、U型底座(20)、U型底座支撐座(21);定子固定機(jī)構(gòu)包括:上V型塊(22)、壓桿(23)、調(diào)整螺母(24)、下半V型塊(25)、導(dǎo)軌座(26)、鎖緊螺釘(27)、壓條(28)、螺母(29)、絲杠(30)、底座(31)；鎖緊螺母(I)安裝在加載絲杠(3)的前端螺紋上，用以壓緊加載旋轉(zhuǎn)蓋(2)，加載絲杠(3)與深溝球軸承(5)的內(nèi)圈過(guò)盈配合，深溝球軸承(5)的外圈與套筒￠)間隙配合，套筒端蓋(4)通過(guò)螺釘固定在套筒(6)前端面上，同時(shí)將深溝球軸承(5)在軸向上壓緊，小螺母(7)的內(nèi)螺紋和加載絲杠(3)的相應(yīng)螺紋配合，其端面又通過(guò)螺釘同軸固定在移動(dòng)桿(8)的前端面上，小螺母(7)和移動(dòng)桿(8)都安裝在套筒￠)內(nèi)，兩個(gè)止推片(9)通過(guò)螺釘安裝在套筒(6)的后端面上，其底面分別與移動(dòng)桿(8)的上下兩個(gè)平面配合，測(cè)力計(jì)(14)通過(guò)兩端外螺紋分別和移動(dòng)桿(8)后端內(nèi)螺紋和U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿(15)內(nèi)螺紋相連，U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿(15)通過(guò)螺釘將左右兩個(gè)轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿(17)夾緊，左右兩個(gè)轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿(17)通過(guò)螺紋與轉(zhuǎn)子(12)相連，加載夾具(10)固定套筒￠)，下底面通過(guò)螺釘安裝在加載底座(11)上；聚甲醛樹(shù)脂薄板(18)共兩片，其中一片通過(guò)螺釘固定在上壓塊(19)上，另一片通過(guò)螺釘固定在U型底座(20)上，上壓塊(19)通過(guò)螺釘固定在U型底座(20)上，位移傳感器探頭(16)安裝在U型底座(20)兩側(cè)，U型底座(20)通過(guò)螺釘固定在U型底座支撐座(21)上，轉(zhuǎn)子限位及測(cè)量機(jī)構(gòu)共兩個(gè)，分別安裝在定子固定機(jī)構(gòu)左右兩側(cè)，對(duì)稱分布；上卩型塊(22)通過(guò)壓桿(23)和調(diào)整螺母(24)把定子(13)壓在左右兩個(gè)下半V型塊(25)上，兩個(gè)下半V型塊(25)的下部導(dǎo)軌安裝在導(dǎo)軌座(26)的導(dǎo)軌槽內(nèi)，壓條(28)安裝在兩個(gè)下半V型塊(25)導(dǎo)軌和導(dǎo)軌座(26)之間，鎖緊螺釘(27)通過(guò)導(dǎo)軌座(26)螺釘孔將壓條(28)壓緊，螺母(29)由外圓柱面定位，通過(guò)螺釘固定在下半V型塊(25)孔內(nèi)，并和絲杠(30)組成絲杠-螺母運(yùn)動(dòng)副，螺母(29)為厚螺母，材料為40Cr ;上述加載底座(11)、U型底座支撐座(21)及導(dǎo)軌座(26)通過(guò)螺釘安裝在底座(31)上；小螺母(7)和移動(dòng)桿(8)內(nèi)螺紋，旋向相同，導(dǎo)程角相同，材質(zhì)為40Cr;通過(guò)加載旋轉(zhuǎn)蓋(2)調(diào)整U型轉(zhuǎn)子推動(dòng)桿(15)的位置，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿(17)以及轉(zhuǎn)子(12)水平徑向移動(dòng)，從而調(diào)整轉(zhuǎn)子(12)和定子(13)的間隙，通過(guò)測(cè)力計(jì)(14)測(cè)得定子(13)和轉(zhuǎn)子(12)之間的作用力；上壓塊(19)通過(guò)螺釘固定在U型底座(20)上之后，使上下兩片聚甲醛樹(shù)脂薄板(18)與轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿(17)外圓柱面相切，從而限制轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿(17)豎直方向移動(dòng)自由度，保留轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿(17)水平徑向移動(dòng)自由度；絲杠(30)為雙螺紋絲杠，左右兩邊螺紋導(dǎo)程相同，旋向相反，通過(guò)旋轉(zhuǎn)絲杠(30)調(diào)整兩個(gè)下半V型塊(25)的相對(duì)位置，進(jìn)而調(diào)整定子(13)的高度；兩個(gè)下半V型塊(25)調(diào)整好位置后，通過(guò)鎖緊螺釘(27)和壓條(28)固定在導(dǎo)軌座(26)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種徑向磁懸浮軸承靜態(tài)特性測(cè)試裝置，其特征在于:每個(gè)U型底座(20)上安裝兩個(gè)位移傳感器探頭(16)，位移傳感器探頭(16)安裝在U型底座的兩側(cè)板內(nèi)側(cè)，與轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿(17)軸線同一水平高度，兩個(gè)位移傳感器探頭(16)相對(duì)安裝以形成差動(dòng)，探測(cè)面為轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿(17)外圓柱面，每個(gè)位移傳感器探頭(16)的探測(cè)距離為0.5mm?1_，通過(guò)檢測(cè)轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿(17)的位置得到轉(zhuǎn)子水平徑向平動(dòng)位移。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種徑向磁懸浮軸承靜態(tài)特性測(cè)試裝置，其特征在于:位移傳感器探頭(16)的探測(cè)距離為徑向磁懸浮軸承定子與轉(zhuǎn)子之間距離的1.2?2倍，這樣既能保證位移檢測(cè)精度，又能保證在測(cè)試過(guò)程中轉(zhuǎn)子徑向移動(dòng)桿(17)不易觸碰到位移傳感器探頭(16)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種徑向磁懸浮軸承靜態(tài)特性測(cè)試裝置，其特征在于:位移傳感器探頭(16)與被測(cè)試徑向磁懸浮軸承中心在軸向上的距離為50mm?70mm，這樣在避免被測(cè)試徑向側(cè)懸浮軸承磁場(chǎng)對(duì)位移傳感器探頭(16)影響的前提下，使測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)緊湊。
【文檔編號(hào)】G01M13/04GK104236909SQ201410497868
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月25日
【發(fā)明者】孫津濟(jì), 白國(guó)長(zhǎng), 韓偉濤, 樂(lè)韻 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)