Способ измерения жесткости лепестко-вого газодинамического подшипникаи стенд для его осуществления

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Х АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (,838492 (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено11,03,79 (21) 2773505/25-27 с присоединением заявки ¹â€” (51)М. Кл.

G 01 М 13/04

)осударстееииый комитет (23) Приоритет— по делам изобретений и открытий

Опубликовано 15.06.81. Бюллетень №22

Дата опубликования описания 17.06.81 (53) УДК 621.822..5(088.8) (72) Авторы изобретения

А. Н. Брагин, Г. Л. Луцкий и В. Г. Баранов (7I) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗМЕРЕНИЯ >КЕСТКОСТИ ЛЕ1тЕСТКОВОГО

ГАЗОДИНАМИЧЕСКОГО ПОДШИПНИКА И СТЕНД

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для измерения жесткости газодинамических подшипников высокоскоростных машин.

Известен способ измерения жесткости лепесткового газодинамического подшипника, заключающийся в смещении геометрической оси вала относительно геометрической оси втулки и определении возникающего при этом нормального усилия в одном из элементов под1О шипника в котором смещение геометрической оси вращающегося вала относительно геометрической оси втулки производят нагружением цапфы вала ради l5 альной нагрузкой, а нормальное усилие, возникающее в одном из элементов подшипника, определяют по вели чине прилагаемой нагрузки.

Известен также стенд для измере ния жесткости лепесткового газодинамического подшипника, содержащий корпус, вал, размещенный на опорах, и

2 устройство для закрепления испытуемого подшипника.

В стенде, имитирующем газотурбинный генератор, вал расположен в комбинированной опоре, состоящей из газодинамического подшипника и радиальноупорного шарикоподшипника, радиальная нагрузка прилагается консольно к цапфе вала с помощью грузов через газостатическую подушку, а положение геометрической оси вала определяется с помощью блока бесконтактных (емкостных) датчиков, расположенных на корпусе (1 ).

Однако такой способ не позволяет определить анизотропные упругие свойства лепесткового подшипника и величину предварительного натяга лепестков, так как характер деформирования лепесткового подшипника качественно отличен от имеющего место при работе изделия, поскольку в условиях эксплуатации вап совершает прецессионные движения, характеризующиеся нали3 83849 чием не только нормальной, но и тангенциальной составляющей перемещения поверхности вала, а соответственно и наГрузки на лепестковый подшипник, что определяет характер сдвига нахо5 дяшихся 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 спо20 собом в условиях наличия гидродинамических клиньев смазки невозможно вследствие того, что в этом случае под действием нагрузки находятся как слои

25 смазки, образующие гидродинамические клинья, так и лепестки подшипника. При этом вследствие наличия прецессии вала начало отсчета на кривой нагрузка-перемещение определяется с точностью не

30 превосходящей удвоенную амплитуду процессионных колебаний.

Цель изобретения — упрощение измерений, определение анизотропных упругих свойств лепесткового пакета и пред35 варительного натяга лепестков в газодинамическом подшипнике.

Указанная цель достигается тем, что смещение производят путем установки вала в опорах с эксцентриситетом относи40 тельно собственной геометрической оси, при этом эксцечтриситет выбирают в пределах монтажного зазора, а нормальное усилие определяют по напряжениям в элементах жесткого крепления втулки, а

45 диаметр вала выбирают меньшим (для определения предварительного натяга лепестков) на величину, не превышающую величину его эксцентриситета. Кроме того стенд для осуществления способа I

50 снабжен дополнительными опорами для эксцентричной установки вала и датчиками, измеряющими усилия, возникающие в одном из элементов подшипника, а устройство для закрепления испытуе55 мого подшипника выполнено в виде стойки с консолью, при этом упомянутый испытуемый подшипник и датчики закреплены на консоли стойки.

2 ф

На чертеже изображен стенд для измерения жесткости лепесткового газо— динамического подшипника, разрез.

Стенд содержит корпус 1 вал 2, г 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 6 эксцентрично относительно собственной геометрической оси

10 на величину F . Для облегчения закрепления испытуемого подшипника 4 консоль 9 содержит сменную вставку 11.

При измерении жесткости лепесткового пакета 5 обеспечивается эффективное определение анизотропных упругих свойств последнего за счет того,что деформацию лепесткового пакета э ведут с имитацией монтажного зазора С м в эксплуатационных условиях выбором диаметра вала 2, соответствующего тех нологическому монтажному зазору С увеличенному на величину, соответствующую увеличению диаметра вала 2 на рабочих числах оборотов за счет дей— ствий 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 Стм= Râ " Râ 1 1 где Вт адиус BTулки

R - радиус вала;

Π— толщина лепестка, и — число лепестков в сечении

С„„= К вЂ” R>-д и

R — радиус вращающегося вала;

R >R — за счет действия центробежВ В ных 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 2 Л . Из2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся 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.l 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 упомянутый испытуемой подшипник и датчики закреплены на консоли стойки.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. R.l.Trippert, К.P.Oh, S.M КоМе . Theoretical and Experimental Load - Deflection Studies of а Multicaf Journal Bearing. Topics in

FIuid Film Bearing Des gn Engineer1ng

Conference, Chicago, illinois, April

1/-20, 1978. ASME New- York, р ° 272 °

5 83849 мерением усилий, передаваемых при деформации подшипника 4 на корпус 1 в выбранных характерных направлениях, определяют анизотропные упругие свойства лепесткового пакета 5 (устанав5 ливают анизотропию жесткости лепесткового пакета 5 по окружной коордилате) .

При этом определение анизотропии упругих свойств достигается за один цикл измерения (за один оборот вала

2).

Предлагаемый способ имеет и то преимущество, что значительно повышается точность определения жесткости лепест- 5 кового пакета 5, так как величина погрешности измерений в данном случае определяется только деформацией в радиальном направлении жестких центров

6 и точностью определения усилий, пе- >о редаваемых на корпус (величина зксцентриситета вала устанавливается мерительным оборудованием с очень высокой точностью по его биению)

Предлагаемый способ измерения жест- 5 кости позволяет определить также предварительный 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 повторением процесса измерений. При этом вал 2 должен иметь меньший диаметр, чем вал, обеспечивающий технологический монтажный зазор С .м. Однако величина, на которую диаметр второго .вала 2 меньше диаметра вала, обеспечивающего технологический монтажный зазор С не должна превосходить экстм центриситета Я . Величина предваритель-4О ного натяга лепесткового пакета 5 на вал 2 определяется в любой характерной точке лепесткового пакета 5 по окружной координате как усилие, передаваемое на корпус 1 в указанном не45 правлении в тот момент, когда расстоя= ние между поверхностью вала и внутренней поверхностью корпуса лепесткового подшипника за вычетом толщины лепестков в данном направлении, равно технологическому монтажному зазору С м.

Предлагаемый способ обладает еще и тем преимуществом, что позволяет осуществлять ряд последовательных из-. мерений с целью получения средних вы- борочных вначений жесткости и натяга, без переналадок оборудования и какихлибо регулировочных операций, и осуществляет эффективное определение ани2 6 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 аниэотропных упругих свойств лепесткового гакета, 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.

838492

7 7

Составитель Г. Колтанюк

Редактор И. Касарда Техред Н.Майорош Корректор M. Коста

Заказ 4414 63 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Москва Ж-35 Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4