1.一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构,其特征在于:包括底座单元(7)、驱动电机(6)、无极调速单元(5)、轴承加载单元(3)、轴承测试单元(1)、转子测试单元(4)、待测轴承(104)、待测转子轴(409)和制动单元(2);
所述驱动电机(6)、无极调速单元(5)、轴承加载单元(3)、轴承测试单元(1)、转子测试单元(4)和制动单元(2)分别设置在底座单元(7)台面;所述待测轴承(104)安装在轴承测试单元(1)上,所述待测转子轴(409)安装在转子测试单元(4)上;所述驱动电机(6)与轴承测试单元(1)驱动连接;所述制动单元(2)与轴承测试单元(1)制动连接;所述轴承加载单元(3)与待测轴承(104)加载连接,轴承加载单元(3)可对待测轴承施加外载荷;所述驱动电机(6)通过无极调速单元(5)与转子测试单元(4)驱动连接。
2.根据权利要求1所述的一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构,其特征在于:所述轴承测试单元(1)包括动力输入花键轴(101)、快拆中轴(106)、第一花键轴套(102)、第二花键轴套(107)、载荷输入花键轴(109)、待测轴承轴承座(105)、第一支撑轴承座(103)和第二轴承支撑座(108);
所述动力输入花键轴(101)的一端连接驱动电机(6),动力输入花键轴(101)的另一端设置有花键,所述动力输入花键轴(101)的花键端与第一花键轴套(102)的左端传动连接;
所述快拆中轴(106)的两端为花键部,快拆中轴(106)中部为光杆部,所述快拆中轴(106)的左端花键部与第一花键轴套(102)的右端传动连接,所述快拆中轴(106)的右端花键部与第二花键轴套(107)的左端传动连接,所述载荷输入花键轴(109)的一端连接制动单元(2),载荷输入花键轴(109)的另一端设置有花键,所述载荷输入花键轴(109)的花键端与第二花键轴套(107)的右端传动连接;所述快拆中轴(106)的光杆部通过轴承支撑设置在所述第一支撑轴承座(103)上;所述载荷输入花键轴(109)的光杆部通过轴承支撑设置在第二轴承支撑座(108)上;所述待测轴承(104)套设在快拆中轴(106)的光杆部且待测轴承(104)与第一支撑轴承座(103)上的轴承间距设置;所述待测轴承轴承座(105)安装在待测轴承(104)外圈,所述待测轴承轴承座(105)连接轴承加载单元(3)。
3.根据权利要求2所述的一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构,其特征在于:所述快拆中轴(106)左端的花键部轴向长度是动力输入花键轴(101)的花键部轴向长度的一倍,第一花键轴套(102)的轴向长度与动力输入花键轴(101)的花键部轴向长度相等,且所述快拆中轴(106)左端花键部的轴向中点处的壁面设置有第一花键轴套定位孔(111);
所述快拆中轴(106)右端的花键部轴向长度是载荷输入花键轴(109)的花键部轴向长度的一倍,第二花键轴套(107)的轴向长度与载荷输入花键轴(109)的花键部轴向长度相等,且所述快拆中轴(106)右端花键部的轴向中点处的壁面设置有第二花键轴套定位孔。
4.根据权利要求1所述的一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构,其特征在于:所述轴承加载单元(3)包括径向加载模块和轴向加载模块,所述径向加载模块和轴向加载模块的结构相同,且垂直设置的径向加载模块和轴向加载模块相互垂直,且径向加载模块和轴向加载模块的加载输出端共同连接待测轴承轴承座(105);
所述径向加载模块包括力传感器(301)、传感器底座(302)、弹簧(303)、直线电机(304)、直线电机底座(305)、单片机、直线电机驱动器(306);所述传感器底座(302)的一侧部水平设置有盲孔,其盲孔内同轴心设置有弹簧(303),所述直线电机(304)设置在传感器底座(302)上,所述直线电机(304)的推杆同轴心插入力传感器底座(302)侧部的水平盲孔内中,且直线电机(304)的推杆末端顶设在弹簧(303)自由端上,所述力传感器(301)的受力端与传感器底座(302)的另一测部刚性连接;所述力传感器(301)的施力端与待测轴承轴承座(105)连接,且力传感器(301)的施力方向与待测轴承(104)的轴向方向垂直;
所述单片机的信号输出端与直线电机驱动器(306)的信号输入端连接,所述力传感器(301)的信号输出端与单片机的信号输入端连接。
5.根据权利要求1或2所述的一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构,其特征在于:所述制动单元(2)包括张力控制器(204)、磁粉制动器(203)、联轴器(202)和减速机(201);所述磁粉制动器(203)通过联轴器(202)和减速机(201)与载荷输入花键轴(109)制动连接。
6.根据权利要求1所述的一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构,其特征在于:所述无级调速单元(5)包括直线电机底座(501)、直线电机(502)、锥形橡胶轮支架(503)、调速橡胶轮支架(504)、调速橡胶轮(505)、圆锥橡胶轮(506)、动力输入同步带轮(507)、动力输出同步带轮(508)、调速橡胶轮定位环(509)、调速橡胶轮轴承(510)、调速橡胶轮轴承轴(511);所述直线电机(502)通过螺栓与直线电机底座(501)固定连接,直线电机底座(501)与底座单元(7)固定连接;所述调速橡胶轮(505)安装在调速橡胶轮轴承(510)上,调速橡胶轮轴承(510)通过调速橡胶轮轴承轴(511)安装在橡胶轮支架(504)上;所述调速橡胶轮轴承(510)通过调速橡胶轮定位环(509)定位;所述橡胶轮支架(504)与直线电机(502)推杆末端固定连接;所述动力输入同步带轮(507)通过同步带与轴承测试单元(1)驱动连接;所述动力输出同步带轮(508)通过同步带与转子测试单元(4)驱动连接。
7.根据权利要求1或6所述的一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构,其特征在于:所述转子测试单元(4)包括固定支架部(401)、可动支架部(413)、同步带轮(402)、下压支架(403)、第一摩擦轮(404)、紧定螺栓(405)、下压杆(406)、第二摩擦轮(407)、销轴(408)、橡胶套(410)、平衡盘(411)、直线导轨(412);所述固定支架部(401)和直线导轨(412)分别通过螺栓与底座单元固定连接;所述可动支架部(413)通过滑块与直线导轨(412)可动连接;所述待测转子轴(409)的两端分别水平架设在固定支架部(401)和可动支架部(413)上,所述平衡盘(411)通过橡胶套(410)固定套设在待测转子轴(409)中部,平衡盘(409)两侧面各均布六个圆柱形配重口;所述同步带轮(402)通过同步带与无级调速单元(5)连接,所述同步带轮(402)与第二摩擦轮(407)驱动连接,所述第二摩擦轮(407)和第一摩擦轮(404)设置在固定支架部(401)上,所述第一摩擦轮(404)与第二摩擦轮(407)平行并列设置,第一摩擦轮(404)与第二摩擦轮(407)共同啮合架设在上方的待测转子轴(409),且第二摩擦轮(407)与待测转子轴(409)驱动连接,第二摩擦轮(407)可驱动待测转子轴(409)沿轴线旋转;两所述下压支架(403)分别固定设置在固定支架部(401)和可动支架部(413)上方,所述下压杆(406)竖向穿过固定支架部(401)上的下压支架(403)上部的通过孔,且下压杆(406)下部末端压设在待测转子轴(409)的旋转面上,紧定螺栓(405)安装在与通过孔对应的定位螺纹孔中,对下压杆(406)进行固定,固定支架部(401)上的下压杆(406)对转子轴(409)进行径向定位;还包括压杆(415),所述压杆(415)竖向穿过可动支架部(413)上的下压支架(403)上部的通过孔,且压杆(415)下部末端压设在待测转子轴(409)的旋转面上;
还包括第一热缩定位环(414)和第二热缩定位环(416),第一热缩定位环(414)和第二热缩定位环(416)固定套设在在转子轴(409)上,且第一热缩定位环(414)和第二热缩定位环(416)分布在压杆(415)下端两测部,对转子轴(409)进行轴向定位,两所述下压支架(403)通过销轴(408)分别与固定支架部(401)和可动支架部(413)连接。
8.一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的方法,其特征在于:
当对转子-轴承系统进行故障诊断实验时,通过操作安装在轴承测试单元(1)上的第一花键轴套(102)、第二花键轴套(107)、第一支撑轴承轴承座(103)的上座和待测轴承轴承座(105)即可快速拆装快拆中轴(106),并快速更换待测轴承(104);通过操作安装在固定支架部(401)、与可动支架部(413)上的下压支架(403)、紧定螺栓(405)、下压杆(406)、销轴(408),可以快速更换待测转子,通过移动可动支架部(413)可以快速调节转子跨度;通过调节无级调速单元(5)中的直线电机(502)的伸出度,即可调节转子旋转转速;
实验操作分为轴承拆装方法、转子更换与跨度调节方法、转子转速调节方法;
1)轴承拆装方法:实验时常常需要对多个故障轴承进行实验,当需要拆卸待测轴承时,首先拆卸待测轴承轴承座(105)上的紧固螺栓,再拆卸第一支承轴承座(103)上连接上、下轴承座的螺栓,取下支承轴承座上座,将第一花键轴套(102)和第二花键轴套(107)向待测轴承方向推移至花键尾部,即可取下快拆中轴(106)和待测轴承(104),将待测轴承(104)从快拆中轴(106)取下,即可完成待测轴承的拆卸;
2)转子更换、跨度调节、待测转子轴定位方法:当实验过程中需要更换转子时,可以取出销轴(408),抬起下压支架(403),从而取出待测转子轴(409)、橡胶套(410)、平衡盘(411),当需要调节转子跨度时,首先松开可动支架部(413)上的紧钉螺栓(405),抬起可动支架部(413)上的下压杆(406),调节可动支架部(413)到固定支架部(401)的距离,放下可动支架部(413)上的下压杆(406),旋紧可动支架部(413)上的紧钉螺栓(405),即可完成转子跨度的调整;当需要对待测转子轴(409)进行定位时,将第一热缩定位环(414)和第二热缩定位环(416)套设在转子轴(409),对第一热缩定位环(414)和第二热缩定位环(416)加热使其收缩,对转子轴(409)进行轴向定位;
3)转子转速调节方法:不同转子可能会有不同的转速,可以调节无级调速单元(5)中的直线电机(502),改变中间橡胶轮(505)的位置,实现转子转速调节。