【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及实验平台和实验用具，尤其指对磁悬浮轴承和转子系统的实验研究领域。
技术介绍
1、磁悬浮轴承具有高精度、高速、高寿命、低摩擦、低振动和节能环保等优点，越来越多的工业产品开始应用磁悬浮轴承替代传统的机械轴承。但磁悬浮轴承和转子系统作为典型的机电一体化系统，涉及机械工程、电子工程和计算机科学等学科的交叉运用，因此在系统控制、振动抑制、转子动力学特性、转子强度、故障诊断等研究方向均得到了国内外学者广泛的分析与研究。除了仿真分析以外，实验亦是研究磁悬浮轴承和转子系统的重要手段。本专利技术作为一个多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，可对磁悬浮-转子系统进行系统控制、振动抑制、强度分析、故障诊断等多种实验研究。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台。
2、该实验平台包括实验平台底座、高速电机、柔性联轴器、保护轴承部件、传感器部件、径向电磁轴承部件、转子部件、轴向电磁轴承部件、紧固螺钉。
3、其中，实验平台底座包括若干定位螺纹孔和一个长键槽，另外其侧面雕刻有定位刻度尺。定位螺纹孔用于固定高速电机、保护轴承部件、传感器部件、径向电磁轴承部件和轴向电磁轴承部件。长键槽可与高速电机、保护轴承部件、传感器部件、径向电磁轴承部件和轴向电磁轴承部件各自的定位键配合，用于准确定位，保证各个部件的对中性。侧面定位刻度尺可方便量取各个部件之间的安装距离。
4、高速电机为转子系统提供转速，在其工作转速范围内可自由调节转速，亦可按照给定速度曲线
5、柔性联轴器用于连接高速电机的输出轴和转子部件左端的轴段。
6、保护轴承部件包括保护轴承座、保护轴承、保护轴承端盖、端盖紧固螺钉和保护轴承座定位键。保护轴承安装在保护轴承座内，通过保护轴承端盖固定其轴承外环，保护轴承端盖通过端盖紧固螺钉拧紧固定。保护轴承部件的作用有两点，第一是当转子部件处于静止状态时，保护轴承部件为其提供支撑，第二是当转子部件在高速运转时起跌落保护作用。
7、传感器部件由传感器支架、径向位移传感器、径向位移传感器固定螺母和传感器支架定位键组成。径向位移传感器带有外螺纹，旋进适当的长度到传感器支架上的螺纹孔内，并通过径向位移传感器固定螺母固定位置。且传感器支架上均匀布置了8个用于固定径向位移传感器的螺纹孔，分别对应8个位移检测方向，在实验时可根据实际测试需求灵活选取。
8、径向电磁轴承部件由径向电磁轴承座、径向电磁轴承定子、径向电磁轴承转子、径向电磁轴承定子固定螺栓、径向电磁轴承定子固定螺母和径向电磁轴承座定位键组成。径向电磁轴承定子缠绕线圈后放置在径向电磁轴承座内，通过径向电磁轴承定子固定螺栓和径向电磁轴承定子固定螺母进行固定。在实验时，径向电磁轴承部件为转子部件提供径向支撑。
9、转子部件包括主转子、轴向可移动套筒、第一精密锁紧螺母、第二精密锁紧螺母、第三精密锁紧螺母、花键套筒、配重圆盘、含裂纹配重圆盘和碳纤维圆盘。其中主转子与轴向可移动套筒和第一精密锁紧螺母配合的轴段为外螺纹轴段，松开第一精密锁紧螺母后，可通过顺时针或逆时针旋转轴向可移动套筒改变其在主转子上的轴向位置。轴向可移动套筒的内壁为内螺纹，螺纹规格与主转子相配合轴段的外螺纹相同，以本实验平台左侧的轴向可移动套筒为例，其左端外圆柱面的左半部分作为被径向位移传感器检测的面，左端外圆柱面的右半部分与径向电磁轴承转子过盈配合，右端有凸起的套筒轴肩，用于对径向电磁轴承转子进行轴向定位。主转子与第二精密锁紧螺母和第三精密锁紧螺母配合的轴段也为外螺纹轴段，其中第二精密锁紧螺母用于对主转子上的花键套筒进行固定，第三精密锁紧螺母则用于对轴向轴承的轴向推力盘进行轴向固定。主转子与花键套筒进行配合的轴段为花键结构，其花键规格与花键套筒、配重圆盘、含裂纹配重圆盘和碳纤维圆盘的花键规格一致，可以相互配合。通过在该轴段装配不同个数和种类的圆盘和花键套筒，便可以得到刚性转子、柔性转子、含故障转子、碳纤维转子等多种转子组合形式，用于对不同转子系统的系统控制、振动抑制、转子动力学的实验探究、圆盘强度实验、含故障转子的故障诊断等问题的实验研究。
10、轴向电磁轴承部件由轴向电磁轴承座、轴向电磁轴承、轴向位移传感器固定板、轴向位移传感器、轴向位移传感器固定螺母、轴向推力盘、轴向电磁轴承固定螺钉和轴向电磁轴承座定位键组成。轴向电磁轴承上开有沉头孔，通过轴向电磁轴承固定螺钉安装在轴向电磁轴承座的螺纹通孔上。轴向位移传感器固定板可通过轴向电磁轴承固定螺钉安装在轴向电磁轴承座的另一侧，轴向位移传感器固定板的中心开有螺纹孔，可以安装轴向位移传感器，并通过轴向位移传感器固定螺母锁紧其安装位置。在实验时，轴向电磁轴承部件为转子部件提供轴向力。紧固螺钉通过与实验平台底座上的定位螺纹孔配合，固定高速电机、保护轴承部件、传感器部件、径向电磁轴承部件和轴向电磁轴承部件。
11、一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台的使用方法，包括如下步骤：
12、步骤1：转子装配与平衡：根据实验需求选择并装配转子部件，确保周向和轴向定位准确；安装轴向推力盘并进行动平衡，标记相对位置后卸下推力盘；
13、步骤2：基础组件安装：将高速电机固定在实验平台底座上，并通过柔性联轴器连接；安装保护轴承、传感器和径向电磁轴承等组件，并用紧固螺钉固定；
14、步骤3：转子安装与校准：将装配好的转子部件穿过已安装的组件，并插入到柔性联轴器的连接孔内；安装另一侧的组件并校准轴向位置，确保转子部件的轴段处于正确位置，并用紧固螺钉固定；
15、步骤4：轴向电磁轴承安装与调整：安装轴向电磁轴承部件，并固定其左右两侧；根据先前标记的相对位置重新安装轴向推力盘，并安装轴向位移传感器，固定其测量位置；
16、步骤5：系统连接与实验准备：将柔性联轴器与转子部件连接并锁紧，完成实验平台的搭建；
17、步骤6：电磁轴承位置调整：调整径向电磁轴承的支撑位置时，可通过松开锁紧螺母和紧固螺钉，旋转轴向可移动套筒并重新固定，以调整轴承和传感器的位置。
18、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
19、一方面，整体实验平台的结构形式简单，且径向电磁轴承的支撑位置可以根据支撑需要进行调整，且操作简便有效，而支撑位置的调整会影响转子的动力学特性，得到更多对比结果，大大方便了科学研究。另一方面，本实验平台的转子组合形式多样，可利用同一实验平台研究刚性转子和柔性转子、含故障转子、碳纤维转子，亦可从单个圆盘转子增加成为多个圆盘转子，满足多样化的研究需求。
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1.一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，其特征在于，包括：实验平台底座，该实验平台底座上面有：高速电机、保护轴承部件、传感器部件、径向电磁轴承部件和轴向电磁轴承部件，通过紧固螺钉装配，还包括：转子部件，由径向电磁轴承部件支撑；柔性联轴器，连接高速电机与转子部件。
2.根据权利要求1所述的一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，其特征在于：实验平台底座包括若干定位螺纹孔和一个长键槽，其侧面雕刻有定位刻度尺，螺纹孔和长键槽用于其他部件的装配与定位，定位刻度尺用于读取部件间的安装距离。
3.根据权利要求1所述的一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，其特征在于：保护轴承安装在保护轴承座内，通过保护轴承端盖固定其轴承外环，保护轴承端盖通过端盖紧固螺钉拧紧固定。
4.根据权利要求1所述的一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，其特征在于：传感器支架上均匀布置了8个用于固定径向位移传感器的螺纹孔，并通过径向位移传感器固定螺母固定径向位移传感器的检测位置。
5.根据权利要求1所述的一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，其特征在于：径向电磁轴承定子放置在径向电磁
6.根据权利要求1所述的一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，其特征在于：转子部件包括主转子、轴向可移动套筒、第一精密锁紧螺母、第二精密锁紧螺母、第三精密锁紧螺母、花键套筒、配重圆盘、含裂纹配重圆盘和碳纤维圆盘。
7.根据权利要求6所述的一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，其特征在于：转子部件的主转子与轴向可移动套筒和第一精密锁紧螺母配合的轴段为外螺纹轴段，轴向可移动套筒的内壁为内螺纹，螺纹规格与主转子相配合轴段的外螺纹相同，松开第一精密锁紧螺母后，可通过旋转轴向可移动套筒改变其在主转子上的轴向位置，再将第一精密锁紧螺母拧紧。
8.根据权利要求6所述的一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，其特征在于：可移动套筒的左端外圆柱面的左半部分作为被径向位移传感器检测的面，左端外圆柱面的右半部分与径向电磁轴承转子过盈配合，右端有凸起的套筒轴肩，用于对径向电磁轴承转子进行轴向定位。
9.根据权利要求6所述的一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，其特征在于：主转子与花键套筒进行配合的轴段为花键结构，其花键规格与花键套筒、配重圆盘、含裂纹配重圆盘和碳纤维圆盘的花键规格一致，主转子与第二精密锁紧螺母配合的轴段为外螺纹轴段，其中第二精密锁紧螺母用于对各种转子组合形式进行固定。
10.根据权利要求1所述的一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，其特征在于：轴向电磁轴承上开有沉头孔，通过轴向电磁轴承固定螺钉安装在轴向电磁轴承座一侧的螺纹通孔上，轴向位移传感器固定板可通过轴向电磁轴承固定螺钉安装在轴向电磁轴承座的另一侧，轴向位移传感器固定板的中心开有螺纹孔，用于安装轴向位移传感器，轴向位移传感器固定螺母锁紧轴向位移传感器的安装位置。
11.根据权利要求1-10任一项所述的一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台的使用方法，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，其特征在于，包括：实验平台底座，该实验平台底座上面有：高速电机、保护轴承部件、传感器部件、径向电磁轴承部件和轴向电磁轴承部件，通过紧固螺钉装配，还包括：转子部件，由径向电磁轴承部件支撑；柔性联轴器，连接高速电机与转子部件。
2.根据权利要求1所述的一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，其特征在于：实验平台底座包括若干定位螺纹孔和一个长键槽，其侧面雕刻有定位刻度尺，螺纹孔和长键槽用于其他部件的装配与定位，定位刻度尺用于读取部件间的安装距离。
3.根据权利要求1所述的一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，其特征在于：保护轴承安装在保护轴承座内，通过保护轴承端盖固定其轴承外环，保护轴承端盖通过端盖紧固螺钉拧紧固定。
4.根据权利要求1所述的一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，其特征在于：传感器支架上均匀布置了8个用于固定径向位移传感器的螺纹孔，并通过径向位移传感器固定螺母固定径向位移传感器的检测位置。
5.根据权利要求1所述的一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，其特征在于：径向电磁轴承定子放置在径向电磁轴承座内，通过径向电磁轴承定子固定螺栓和径向电磁轴承定子固定螺母进行固定。
6.根据权利要求1所述的一种多功能磁悬浮轴承和转子实验平台，其特征在于：转子部件包括主转子、轴向可移动套筒、第一精密锁紧螺母、第二精密锁紧螺母、第三精密锁紧螺母、花键套筒、配重圆盘、含裂纹配重圆盘和碳纤维圆盘。
7.根据权利要求6所述的一...
【专利技术属性】
技术研发人员：滕伟，李雪威，柳亦兵，吴传磊，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：
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