ИСПЫТАТЕЛЬНЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РОТОРНЫХ СИСТЕМ

Полезная модель относится к области учебного лабораторного оборудования и может быть использована в учебном процессе, при проведении лабораторных работ и практических занятий по общеинженерным дисциплинам в высших и средних специальных учебных заведениях.
В качестве прототипа данного технического решения выбран экспериментальный стенд, состоящий из корпуса, который установлен на станине и имеет отверстия с резьбой для крепления элементов системы подачи смазочного материала и датчиков давления, в котором крепятся подшипниковые узлы, с отверстиями для крепления датчиков перемещения и элементов системы слива смазочного материала, конструктивная особенность которых позволяет монтировать комбинированные опоры роторов, ступенчатый вал, на котором крепятся втулки, образующие опорную поверхность подшипника скольжения, имеющий посередине резьбовые отверстия, предназначенные для создания статических и динамических нагрузок путем ввинчивания специальных болтов или крепления нагружающих втулок болтами, и связанный с асинхронным электродвигателем, управляемым частотным преобразователем, через электромагнитную муфту. (Соломин О.В., Поляков Р.Н., Комаров М.В. Экспериментальный стенд для исследования динамики и вибрационной диагностики роторных систем с комбинированными опорами // Известия вузов. Машиностроение. - 2005, №6. - С. 9-19.).
Недостатком данного экспериментального стенда является невозможность исследовать комбинированные опоры с активным управлением динамическими и статическими характеристиками опорного узла на различных режимах работы.
Техническая задача, которую решает данное изобретение - повышение уровней вариабельности управляющих факторов испытаний, за счет управления статическими и динамическими характеристиками комбинированных опор на различных режимах работы.
Поставленная задача достигается тем, что в испытательном стенде для исследования роторных систем содержащем корпус, установленный на станине и имеющий резьбовые отверстия для крепления элементов системы подачи смазочного материала, закрепленные в корпусе подшипниковые узлы с датчиками перемещения, установленные на валу, связанном через электромагнитную муфту с асинхронным электродвигателем, который соединен с частотным преобразователем, согласно полезной модели в корпусе подшипникового узла закреплен электромагнит, в крышке подшипникового узла установлен пьезоактуатор, подключенные к источникам напряжения, а в корпусе установлено нагрузочное устройство, посаженное на вал и содержащее установочную пластину, закрепленную винтами, упругую проставку, датчик силы, зафиксированный на установочной пластине, переходник датчика силы, внешнюю втулку, подшипники качения, внутреннюю втулку.
Технический результат применения данного устройства заключается в увеличение глубины и ширины исследований роторных систем, за счет применения активного управления характеристиками комбинированных опора.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
На фиг. 1 изображена схема испытательного стенда в общем виде; на фиг. 2 изображен продольный разрез подшипникового узла; на фиг. 3 изображена схема нагрузочного устройства.
Испытательный стенд (фиг. 1) содержит корпус 1, установленный на станине 2, имеющий резьбовые отверстия для крепления элементов 3 системы подачи смазочного материала, закрепленные в корпусе 1 подшипниковые узлы 4 с датчиками 5 перемещения, установленные на валу 6, связанном через электромагнитную муфту 7 с асинхронным электродвигателем 8, который соединен с частотным преобразователем 9 через провода 10. Источники 11, 12 напряжения соединены с подшипниковыми узлами 4 через провода 13, 14 соответственно.
Подшипниковый узел 4 (фиг. 2) состоит из корпуса 16, в котором распорной втулкой 17 и винтами 18 зафиксирован электромагнит 19, крышки 20, в которой винтами 21 зафиксирован пьезоактуатор 22. В корпусе 16 и в крышке 20 установлены подшипники 23 качения, во внутренней обойме которых установлена втулка подшипника 24 скольжения, на внутренней поверхности которой с помощью винтов 25 установлены лепестки 26. Электромагнит 19 и пьезоактуатор 22 подключены к источникам 11 и 12 напряжения через провода 13 и 14 соответственно.
Нагрузочное устройство 15 (фиг. 3) содержит установочную пластину 27, которая фиксируется к корпусу 1 с помощью винтов 28, упругую проставку 29, датчик 30 силы, зафиксированный на установочной пластине 27, переходник 31 датчика 30 силы, в котором винтами 32 зафиксирована внешняя втулка 33, на внутренней поверхности которой установлены подшипники 34 качения, на внутренней обойме которых установлена внутренняя втулка 35, соединенная с валом 6 с помощью винтов 36.
Испытательный стенд работает следующим образом.
В начальный промежуток времени передача нагрузки с вала 6 на корпус 1 осуществляется через лепестки 26, втулку подшипника 24 скольжения и подшипники 23 качения. В соответствии с параметрами испытания, скорость вращения вала 6, приводимого в движение через электромагнитную муфту 7 асинхронным электродвигателем 8 регулируется частотным преобразователем 9, а величина внешней нагрузки на вал 6 со стороны нагрузочного устройства 15, которая регистрируется датчиком 30 силы, изменяется путем отвинчивания или завинчивания винтов 28, тем самым увеличивая или уменьшая величину нагрузки. При достижении необходимой скорости вращения вала 6 подается напряжение от источника 11 напряжения через провода 13 на электромагнит 19. Лепестки 26 отгибаются от поверхности вала 6 под действием магнитного поля электромагнита 19, после чего между валом 6 и лепестками 26 создается воздушный зазор, в котором возникает газодинамическая сила, которая центрирует вал 6 и воспринимает нагрузку. После этого подается напряжение от источника 12 напряжения через провода 14 на пьезоактуатор 22, который в следствие возникающих деформаций фиксирует втулку подшипника 24 скольжения, при этом подшипники 23 качения выключаются из работы. При достижении максимальной скорости вращения вала 6, установленной в параметрах испытания, все процессы происходят в обратном порядке. После полной остановки вала испытание считается оконченным.