专利摘要

本申请适用于气体轴承技术领域，提供一种气膜压力测量装置，包括：测试轴承；测试转子转动设于测试轴承上并与测试轴承间隔形成有气膜间隙；压力传感器固定于测试转子上并能够测量气膜间隙沿周向的气膜压力；旋转遥测装置包括发射器及用于与外部设备连接的接收器，发射器固定于测试转子上且电连接于压力传感器，并可将气膜压力的信号发射至接收器上。通过设置压力传感器、发射器以及接收器，工作时，压力传感器测量气膜间隙沿周向上的气膜压力，发射器采集压力传感器的气膜压力信号，并将该信号发射至接收器上，实现了气膜压力的非接触式测量，测量时测试转子可正常工作，避免该测试转子的动力学特性受到影响，且整个装置结构十分简单。

权利要求

1.一种气膜压力测量装置，其特征在于，包括：

测试轴承；

测试转子，转动设于所述测试轴承上并与所述测试轴承间隔形成有气膜间隙；

压力传感器，固定于所述测试转子上并能够测量所述气膜间隙沿周向的气膜压力；

旋转遥测装置，包括发射器及用于与外部设备连接的接收器，所述发射器固定于所述测试转子上且电连接于所述压力传感器，并可将所述气膜压力的信号发射至所述接收器上。

2.如权利要求1所述的气膜压力测量装置，其特征在于，所述测试转子上开设有多个一端连通所述气膜间隙的第一气道，各所述第一气道另一端连接于所述压力传感器。

3.如权利要求2所述的气膜压力测量装置，其特征在于，多个所述第一气道沿所述测试转子的圆周方向均匀分布，多个所述第一气道沿所述测试转子的轴向等间距分布。

4.如权利要求2所述的气膜压力测量装置，其特征在于，所述气膜压力测量装置还包括固定于所述测试转子上的安装结构，所述发射器固定于所述安装结构上，所述安装结构上开设有多个一端分别连通各所述第一气道的第二气道，各所述第二气道另一端连接于所述压力传感器。

5.如权利要求4所述的气膜压力测量装置，其特征在于，所述测试转子为中空轴，所述安装结构至少部分固定于所述测试转子内，所述第二气道呈“L”形，各所述第二气道一段分别与各所述第一气道沿径向延伸并正对设置，各所述第二气道另一段均沿轴向延伸。

6.如权利要求4所述的气膜压力测量装置，其特征在于，所述安装结构包括沿轴向依次连接的第一安装段及空心的第二安装段，所述第二气道开设于所述第一安装段内，所述压力传感器固定于所述第一安装段上，所述发射器固定于所述第二安装段上。

7.如权利要求4所述的气膜压力测量装置，其特征在于，所述压力传感器设置为多个，各所述压力传感器对应连接于各所述第二气道，且沿所述安装结构轴向的垂直投影面上，各所述压力传感器均设于所述安装结构中部。

8.如权利要求2所述的气膜压力测量装置，其特征在于，所述第一气道呈“L”形，所述第一气道一端设于所述测试转子的外周壁上，所述第一气道另一端设于所述测试转子的端面。

9.如权利要求1-7任一项所述的气膜压力测量装置，其特征在于，所述气膜压力测量装置还包括轴承座，所述测试轴承安装于所述轴承座内，所述测试转子旋转至飞转速以上时悬浮于所述测试轴承内。

10.如权利要求1-7任一项所述的气膜压力测量装置，其特征在于，所述测试轴承悬空设置，且所述测试转子可在旋转至飞转速以上时带动所述测试轴承悬浮于所述测试转子上。

说明书

技术领域

本实用新型属于气体轴承技术领域，更具体地说，是涉及一种气膜压力测量装置。

背景技术

在轴承领域，气膜压力、气膜间隙以及温度通常为测试的变量。传统的测量方法是在静子上完成测量，需要在静子表面开设多个气道，并在其周向位置处多次测量方可得到周向的气膜压力分布，整个测试装置的测试复杂性非常大，且同时在静子表面开设的多个气道会破坏气膜压力，从而影响测量结果。

另外，在转子上安装压力传感器的测量方法一般都是针对油润滑轴承，由于此时转子转速较低，可通过与实验台一体的传感器来传输信号，但这种方法容易影响转子的动力学特性，且不适用于气体轴承的测量。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的之一在于：提供一种气膜压力测量装置，旨在解决现有技术中，气膜压力的测试复杂性大及转子的动力学特性易受影响的技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型实施例采用的技术方案是：

提供了一种气膜压力测量装置，包括：

测试轴承；

测试转子，转动设于所述测试轴承上并与所述测试轴承间隔形成有气膜间隙；

压力传感器，固定于所述测试转子上并能够测量所述气膜间隙沿周向的气膜压力；

旋转遥测装置，包括发射器及用于与外部设备连接的接收器，所述发射器固定于所述测试转子上且电连接于所述压力传感器，并可将所述气膜压力的信号发射至所述接收器上。

在一个实施例中，所述压力传感器固定于所述测试转子上，所述测试转子上开设有多个一端连通所述气膜间隙的第一气道，各所述第一气道另一端连接于所述压力传感器。

在一个实施例中，多个所述第一气道沿所述测试转子的圆周方向均匀分布，多个所述第一气道沿所述测试转子的轴向等间距分布。

在一个实施例中，所述气膜压力测量装置还包括固定于所述测试转子上的安装结构，所述发射器固定于所述安装结构上，所述安装结构上开设有多个一端分别连通各所述第一气道的第二气道，各所述第二气道另一端连接于所述压力传感器。

在一个实施例中，所述测试转子为中空轴，所述安装结构至少部分固定于所述测试转子内，所述第二气道呈“L”形，各所述第二气道一段分别与各所述第一气道沿径向延伸并正对设置，各所述第二气道另一段均沿轴向延伸。

在一个实施例中，所述安装结构包括沿轴向依次连接的第一安装段及空心的第二安装段，所述第二气道开设于所述第一安装段内，所述压力传感器固定于所述第一安装段上，所述发射器固定于所述第二安装段上。

在一个实施例中，所述压力传感器设置为多个，各所述压力传感器对应连接于各所述第二气道，且沿所述安装结构轴向的垂直投影面上，各所述压力传感器均设于所述安装结构中部。

在一个实施例中，所述第一气道呈“L”形，所述第一气道一端设于所述测试转子的外周壁上，所述第一气道另一端设于所述测试转子的端面。

在一个实施例中，所述气膜压力测量装置还包括轴承座，所述测试轴承安装于所述轴承座内，所述测试转子旋转至飞转速以上时悬浮于所述测试轴承内。

在一个实施例中，所述测试轴承悬空设置，且所述测试转子可在旋转至飞转速以上时带动所述测试轴承悬浮于所述测试转子上。

本实用新型提供的气膜压力测量装置的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型通过在测试转子上设置压力传感器，用于测量测试轴承与测试转子间的气膜间隙沿周向上的气膜压力，且在测试转子上设置旋转遥测装置的发射器，发射器可采集压力传感器检测到的气膜压力的信号，并可将该信号发射至接收器上，从而实现沿气膜间隙周向上的气膜压力的测量，通过测量到的气膜压力的变化，可方便获知该测试轴承的承载机理，便于测试轴承静态特性的研究；另外，旋转遥测装置的发射器和接收器的设置，实现了气膜压力的非接触式测量，且进行气膜压力测量时测试转子可正常工作，避免该测试转子的动力学特性受到影响；气膜压力测量装置的整体结构十分简单，测量操作十分方便。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的气膜压力测量装置的立体结构图；

图2为本实用新型实施例提供的气膜压力测量装置的剖视图；

图3为本实用新型实施例提供的气膜压力测量装置的爆炸图；

图4为图1所示气膜压力测量装置的测试转子沿其轴向的垂直投影面上的平面结构图；

图5为图1所示气膜压力测量装置的测试转子沿其轴向的投影面上的部分平面结构图；

图6为本实用新型实施例提供的气膜压力测量装置的安装结构的立体结构图。

其中，图中各附图标记：

1-测试轴承；2-测试转子；21-第一气道；3-气膜间隙；4-压力传感器；5-发射器；6-安装结构；61-第二气道；611-第一段；612-第二段；62-第一安装段；63-第二安装段；7-轴承座；8-驱动器。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

为了说明本申请所述的技术方案，以下结合具体附图及实施例进行详细说明。

请一并参阅图1及图2，本实用新型实施例提供的气膜压力测量装置，其包括测试轴承1、测试转子2、压力传感器4以及旋转遥测装置。

具体地，测试轴承1为气体动压轴承；测试转子2转动设于测试轴承1上，具体地，测试转子2至少部分套接于测试轴承1内并可在测试轴承1内转动，测试转子2的外周与测试轴承1的内周之间间隔形成有气膜间隙3。测试转子2旋转至飞转速以上时，由于测试轴承1内的气体动压力的作用，测试转子2与测试轴承1处于相互悬浮的状态，而压力传感器4用于测量该气体动压力的大小。其中，这里的飞转速为测试转子2旋转至能够实现测试转子2与测试轴承1处于相互悬浮状态时的速度，配合不同的测试轴承1，测试转子2需要达到的飞转速不同，这里不做唯一限定。压力传感器4固定于测试转子2上，并用于测量气膜间隙3的气膜压力，压力传感器4可在测试转子2旋转时与该测试转子2同时转动，即压力传感器4可进行圆周运动，使得压力传感器4能够测量气膜间隙3沿圆周方向上不同位置的气膜压力，则可获取气膜间隙3沿周向上气膜压力的分布；旋转遥测装置包括发射器5及接收器，接收器用于与外部设备形成连接，发射器5固定在测试转子2上，并可在测试转子2旋转时与测试转子2同时旋转，且发射器5电连接于压力传感器4，因此发射器5可在与测试转子2同时旋转时采集压力传感器4的气膜压力的信号，并将该气膜压力的信号以无线的形式发射至接收器上；另外，压力传感器4与发射器5均固定在测试转子2上，可在测试避免发射器5与压力传感器4之间的线路受损，提高对压力传感器4和发射器5的线路保护。

工作时，启动测试转子2以使其旋转，测试转子2旋转以带动压力传感器4旋转，以使压力传感器4测量气膜间隙3沿周向的多个位置上的气膜压力，旋转遥测装置的发射器5采集压力传感器4的气膜压力的信号，并将该信号远程发射至接收器上。

其中，发射器5电连接于压力传感器4并用以采集压力传感器4的气膜压力的信号，为避免压力传感器4和发射器5的工作受到影响，发射器5的供电电压、电流与压力传感器4的供电电压、电流一一对应匹配。

本实用新型实施例中，通过在测试转子2上设置压力传感器4，用于测量测试轴承1与测试转子2间的气膜间隙3沿周向的多个位置上的气膜压力，且在测试转子2上设置旋转遥测装置的发射器5，发射器5可采集压力传感器4的气膜压力的信号，并可将该信号发射至接收器上，根据以上实施例，可实现气膜间隙3沿周向上的气膜压力的测量，通过测量到的气膜压力的变化，可方便获知不同测试轴承1的气膜压力的周向分布情况，从而获取该测试轴承1的具体承载机理，便于测试轴承1静态特性的研究；另外，旋转遥测装置的发射器5和接收器的设置，实现了气膜压力的非接触式测量，且进行气膜压力测量时测试转子2可正常工作，避免该测试转子2的动力学特性受到影响；气膜压力测量装置的整体结构十分简单，测量操作十分方便。

另外，测试轴承1为气体动压轴承，测试转子2旋转至飞转速以上时，由于测试轴承1内气体动压力的作用，测试转子2与测试轴承1处于相互悬浮的状态，此时沿周向上不同位置的气膜间隙3的大小会产生变化，同时测试转子2在不平衡载荷与冲击载荷作用下的气膜间隙3也会产生变化，而压力传感器4可沿周向测量气膜间隙3的气膜压力，从而可获得沿周向上不同位置的气膜压力，以获取不同气膜间隙3大小对气膜压力的影响，还可观测测试转子2在不平衡载荷与冲击载荷作用下的气膜压力变化，从而有助于进一步研究测试轴承1与测试转子2的动力学特性。

具体地，请参阅图1，气膜压力测量装置还包括驱动器8，驱动器8的输出端连接于测试转子2背离发射器5的一端，并可驱动测试转子2旋转，从而能够实现测试转子2与测试轴承1处于相互悬浮的状态。其中，这里的驱动器8可以设置为高频电机或气动涡轮装置，或者是其他的驱动结构，这里不唯一限定。

在一个实施例中，测试轴承1可设置为不同类型的气体动压轴承，如螺旋槽气体动压轴承、可倾瓦气体动压轴承或箔片气体动压轴承或其他类型的气体动压轴承，此处不唯一限定。其中箔片气体动压轴承的内周壁上具有箔片结构，箔片结构的刚度、箔片结构与测试转子2间隔形成的气膜间隙3的大小均会影响气膜压力，因此通过压力传感器4测量轴向上的多个位置的气膜压力，有助于分析箔片结构的刚度、箔片结构与测试转子2间隔形成的气膜间隙3的大小对气膜压力的影响。

在一个实施例中，请一并参阅图2及图3，测试转子2上开设有多个第一气道21，各第一气道21一端连通气膜间隙3，各第一气道21另一端连接于压力传感器4，利用第一气道21连通至气膜间隙3的特点，则压力传感器4可通过该第一气道21测量气膜间隙3的气膜压力。

具体地，多个第一气道21间隔分布，则多个第一气道21背离压力传感器4的一端位于不同的位置，则可获取气膜间隙3内不同位置的气体，且测试转子2可在驱动器8的驱动下旋转，并可使得每个第一气道21均可获取沿周向上不同位置的气体，因此压力传感器4可测量沿周向上不同位置的气膜压力。

本实施例中，第一气道21设置为三个，在实际操作中可以适当调整第一气道21的个数。需要说明的是，如果第一气道21个数过少，那么难以同时测量气膜间隙3多个位置上的气膜压力，难以测量气膜间隙3变化时的气膜压力；如果第一气道21个数过多，那么容易破坏气膜间隙3，影响气膜间隙3内的气膜压力。

在一个实施例中，请参阅图4，多个第一气道21沿测试转子2的圆周方向均匀分布，即沿测试轴承1的周向上均匀分布，那么第一气道21可获取圆周上均匀分布的不同位置的气膜间隙3内的气体，压力传感器4可沿周向均匀获取不同位置的气膜压力，便于在气膜间隙3发生变化时的测量。

请参阅图5，多个第一气道21沿测试转子的轴向等间距分布，即沿测试轴承1的轴向上等间距分布，那么第一气道21可获取轴向上等间距的不同位置的气膜间隙3内的气体。因此，多个第一气道21沿测试轴承1周向均匀分布，且沿测试轴承1轴向上等间距分布，从而使得压力传感器4可测量在轴向等间距的不同位置上的气膜压力的周向分布。

在一个实施例中，请一并参阅图2及图3，气膜压力测量装置还包括安装结构6，安装结构6固定于测试转子2上并可与测试转子2同时旋转，发射器5固定于安装结构6上，从而实现压力传感器4可随测试转子2同时旋转。安装结构6上开设有多个第二气道61，第二气道61的数量与第一气道21的数量相同，且各第二气道61与各第一气道21一一对应设置，各第二气道61一端分别连通各第一气道21，各第二气道61另一端连接于压力传感器4，则压力传感器4分别通过第二气道61及第一气道21测量气膜间隙3的气膜压力。

在一个实施例中，请一并参阅图2及图3，测试转子2为中空轴，安装结构6至少部分伸入测试转子2内且固定于测试转子2上，第二气道61开设于安装结构6伸入测试转子2内的部分。其中，第一气道21贯通测试转子2内外，且第一气道21沿径向延伸设置。

具体地，第二气道61呈“L”形，第二气道61包括相互连接的第一段611及第二段612，且第一段611与第二段612相互垂直。各第二段612沿径向延伸以分别连通于各第一气道21，且各第一气道21与各第二段612正对设置，以使各第一气道21与各第二段612沿同一条直线延伸设置，便于气膜间隙3的气体经第一气道21进入第二段612。各第一段611均沿轴向延伸设置，压力传感器4设置在第一段611上，因此，压力传感器4依次通过第一段611、第二段612以及第一气道21测量气膜间隙3的气膜压力。

具体地，请参阅图2，第二气道61与第一气道21整体形成“L”形结构，便于将气膜间隙3的气体引导至压力传感器4处，且便于发射器5采集压力传感器4的气膜压力信号。

在本实施例中，测试转子2为空心结构，压力传感器4固定在安装结构6上，且发射器5固定在安装结构6上，即压力传感器4、安装结构6以及发射器5可作为一个整体结构形成一个外界模块。当需要测量气膜间隙3的气膜压力时，将安装结构6固定于测试转子2上，此时压力传感器4、发射器5也随之与测试转子2相对固定，即外接模块固定于测试转子2上，此时各第一气道21与各第二气道61一一对应，启动驱动器8驱动测试转子2旋转，则可实现气膜间隙3的气膜压力的测量。其中，压力传感器4、安装结构6以及发射器5可作为一个整体结构形成的外界模块的动平衡等级对测试转子2的动力学特性的影响非常小，避免该外接模块的存在而影响测试转子2的旋转运动，即进行气膜压力测量时测试转子2可正常工作，避免该测试转子2的动力学特性受到影响。

在一个实施例中，请参阅图3，压力传感器4设置为多个，各压力传感器4与各第二气道61一一对应设置，各压力传感器4对应连接于各第二气道61背离气膜间隙3的一端，且由于第一气道21与第二气道61一一对应设置，多个第一气道21沿周向均匀分布，且多个第一气道21沿轴向等间距分布，从而使得各压力传感器4可对应获取不同位置的气膜压力信号。

具体地，测试转子2旋转时，安装结构6、压力传感器4也与测试转子2同时旋转，沿安装结构6轴向的垂直投影面上，各压力传感器4均设于安装结构6中部，避免压力传感器4因离心力过大而影响气膜压力测量的准确性。

在一个实施例中，请参阅图6，安装结构6包括沿轴向连接的第一安装段62及第二安装段63，第二安装段63为空心结构，第二气道61开设于第一安装段62内，压力传感器4固定于第一安装段62上，发射器5固定于第二安装段63上。其中第二段612的端点设置在第一安装段62的外周，第一段611的端点设置在第一安装段62的端面上，压力传感器4设置在第一段611的端点处，且通过第二安装段63与发射器5形成电连接。

其中，安装结构6固定于测试转子2上时，第一安装段62伸入测试转子2内，第二安装段63至少部分伸入测试转子2内，第二安装段63的剩余部分限位于测试转子2的端部，发射器5固定在第二安装段63位于测试转子2外的部分上。

在本申请的一个替代实施例中，测试转子2为实心轴，第一气道21呈“L”形，第一气道21一端设于测试转子2的外周壁上并与气膜间隙3连通，第一气道21另一端设于测试转子2的端面上，压力传感器4设置在测试转子2的端面上并连接于第一气道21另一端，因此，压力传感器4可通过第一气道21直接测量气膜间隙3的气膜压力。

在一个实施例中，为提高气膜压力测量装置的测量效率，并能够获得更多位置的气膜压力，发射器5采集气膜压力的采样频率大于测试转子2的最高旋转频率。其中，发射器5的采样频率越大时，则说明测试转子2旋转一周时能够测量的气膜压力的数据越多，即测量点的密度越大。因此，压力传感器4采集气膜压力的测量点的密度与发射器5采集气膜压力的采样频率呈正相关。

在一个实施例中，请参阅图1，气膜压力测量装置还包括轴承座7，测试轴承1安装于轴承座7内，即测试轴承1由轴承座7轴承，驱动器8驱动测试转子2旋转，当测试转子2旋转至飞转速以上时，由于测试转子2与测试轴承1之间动力气压的作用，测试转子2悬浮于测试轴承1内。

具体地，在本实施例中，测试轴承1设置为两个，两个测试轴承1间隔套设于测试转子2上，其中轴承座7也设置为两个，各测试轴承1由各轴承座7对应支撑。

或者，在另一个实施例中，气膜压力测量装置不设置轴承座7，测试轴承1套设于测试转子2上且悬空设置，即测试轴承1由测试转子2支撑，当测试转子2旋转至飞转速以上时可带动测试转子2与测试轴承1之间的气体，以使得测试轴承1悬浮于测试转子2上。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

气膜压力测量装置专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。