СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ БЕСКОНТАКТНЫХ УПЛОТНЕНИЙ ВРАЩАЮЩИХСЯ ВАЛОВ

Полезная модель относится к области машиностроения, а именно, к технике для испытания герметизирующих устройств.
Известен стенд для испытания уплотнений вращающихся валов (Определение аэрогазодинамических циркуляционных сил в воздушных уплотнениях / Б.В. Брыкин, М.К. Леонтьев // Электронный журнал Труды МАИ. - №43), в котором реализована возможность определения коэффициентов жесткости в зависимости от статического смещения вала. Стенд для испытаний бесконтактных уплотнений вращающихся валов содержит раму, корпус подшипников с установленными в нем на подшипниках валом, электродвигатель (привод), соединенный с валом посредством муфты (передачи), корпус уплотнения с расположенной в нем съемной роторной частью уплотнения и направляющим аппаратом, двухкомпонентные весы (систему измерений). Данный стенд возьмем за прототип.
Недостатком данного стенда является неспособность определения значения коэффициента демпфирования уплотнения и невозможность определения зависимости коэффициентов жесткости и демпфирования от частоты колебаний и закрутки потока на входе в уплотнение.
Задачей полезной модели является создание стенда, позволяющего получать значения коэффициентов жесткости и демпфирования уплотнений, проводить испытания различных конструкций уплотнений, а также определять зависимости коэффициентов жесткости и демпфирования уплотнений от частоты вращения ротора и колебаний, входных параметров потока и закрутки потока на входе в уплотнение.
Технический результат заключается в том, что моделируется процесс работы вала и его взаимодействие с уплотнением, путем его вращения при помощи привода и его колебанием с помощью возбуждающего устройства относительно неподвижного корпуса уплотнения, это позволяет определить значения коэффициентов жесткости и демпфирования уплотнения.
Технический результат достигается тем, что стенд для испытаний бесконтактных уплотнений вращающихся валов, содержит раму, корпус подшипников с установленным в нем на подшипниках валом, привод, соединенный с валом посредством передачи, корпус уплотнения с расположенной в нем съемной роторной частью уплотнения и направляющим аппаратом, систему измерений, возбуждающее устройство, корпус подшипников соединенный с валом качания, установленным в опорах, расположенных на раме, с возможностью качания относительно рамы под действием возбуждающего устройства, подсоединенного к корпусу подшипников, причем направляющий аппарат выполнен с односторонним подводом рабочего газа, система измерений содержит датчики перемещения, установленные на корпусе уплотнения.
Выполнение корпуса подшипников соединенным с валом качания, установленным в опорах, расположенных на раме, с возможностью качания относительно рамы под действием возбуждающего устройства, подсоединенного к корпусу подшипников, позволяет задавать перемещение вала с заданной амплитудой и частотой.
Направляющий аппарат, выполненный с односторонним подводом рабочего газа, позволяет задавать необходимую закрутку потока на входе в уплотнение.
Система измерений, содержащая датчики перемещения, установленные на корпусе уплотнения, позволяет регистрировать положение вала в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
На фиг. 1 изображен общий вид стенда для испытаний бесконтактных уплотнений вращающихся валов;
На фиг. 2 - показан разрез стенда А-А.
Стенд для испытаний бесконтактных уплотнений вращающихся валов содержит смонтированные на раме 1 опоры 2, в которых размещен вал качания 3. Вал качания 3 соединен с корпусом подшипников 4 с установленными в нем подшипниками 5 и валом 6. Вал 6 с одной стороны соединен с приводом 7 посредством передачи 8, с другой стороны вала 6 находится съемная роторная часть уплотнения 9, расположенная в корпусе уплотнения 10. В корпус уплотнения 10 устанавливается испытуемое уплотнение 11 и направляющий аппарат 12 с односторонним подводом рабочего газа. Корпус подшипников 4 соединен с возбуждающим устройством 13, которое его отклоняет.
Стенд работает следующим образом. При вращении вала 6, подается рабочий газа в корпус уплотнения 10, а, именно, в зазор между испытуемым уплотнением 11 и съемной роторной частью уплотнения 9 через направляющий аппарат 12. После этого, в определенные периоды времени, производится качание вала 6 с помощью возбуждающего устройства 13, относительно рамы 1, вследствие чего съемная роторная часть уплотнения 9 перемешается относительно рамы 6 и вала качания 3, в виду небольших отклонений это перемещение можно считать колебанием.
Установленные на стенде датчики перемещения 14, в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, фиксируют перемещения вала. Остальные данные: входные и выходные параметры потока, частота вращения вала, усилие на уплотнении записываются системой измерений. Далее по известным математическим формулам определяют коэффициенты жесткости и демпфирования.
Таким образом, предлагаемое техническое решение позволяет определять коэффициенты жесткости и демпфирования уплотнений, проводить испытания различных конструкций уплотнений, а также выявлять зависимости коэффициентов жесткости и демпфирования от частоты колебаний, входных параметров потока и закрутки потока на входе в уплотнение.