【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于干氣密封性能測試，具體涉及一種干氣密封環位移激勵構造及動態響應測試裝置。
技術介紹
1、旋轉機械系統具有復雜的動力學特性，軸系在運行過程中很容易出現失穩，這種失穩現象極大地影響了旋轉機械的運行穩定性。例如，在高速運轉時，氣體軸承-轉子系統面臨著多種非線性激勵源，導致系統出現許多非線性振動問題，進而顯著影響了氣體軸承-轉子系統的動力學特性和穩定性。干氣密封由于其良好的密封性能被廣泛應用于各類旋轉設備軸端密封中，但干氣密封經常受到各種外界擾動的影響，比如轉軸的軸向竄動或角向偏擺，以及固體機殼的振動等。在這些擾動中，轉軸振動的影響最為顯著。如果干氣密封無法很好地適應外界振動，就容易導致端面過度磨損或介質過量泄漏等失效情況。目前，受限于測試設備的局限性，對干氣密封和氣浮軸承等關鍵基礎件的動態特性研究主要采用理論分析方法，而實驗研究較少，其原因在于無法定量精準地構造密封或軸承所受到的轉軸激勵狀態。通過模擬真實環境中的動態激勵，動態實驗可以幫助研究人員了解系統在不同條件下的行為和反應，揭示系統的動態特性和潛在問題。此外，動態實驗對驗證動態特性數值仿真模型準確性和提高預測精度至關重要。因此，在實驗室中精確地模擬旋轉設備關鍵基礎件(特別是干氣密封)受到的激勵力和激勵位移是非常必要的。
2、當前在動態特性研究中，存在用于模擬特定激勵的外部裝置，通常通過電磁激振器和激振桿向被測部件施加正弦動態力，或者利用螺旋測微器手動施加變載荷，或者在被測零件背部增加一個調壓腔室，在試驗時向調壓腔通入帶壓氣體以施加一個軸向力。然而，在實際
技術實現思路
1、針對現有技術中存在的上述問題，本專利技術的目的在于提供一種結構緊湊、激勵精準可控和響應特性可測的干氣密封激勵及動態響應測試裝置。
2、本專利技術提供如下技術方案：一種干氣密封環位移激勵構造及動態響應測試裝置，包括動力傳動組件、位移驅動頂桿組件、激勵密封環組件、響應密封環組件及安裝座體；所述激勵密封環組件與響應密封環組件對應設置，且均可軸向移動設置在安裝座體上；所述動力傳動組件驅動位移驅動頂桿組件轉動，進而帶動激勵密封環組件軸向移動，使得響應密封環組件進行相應的移動；所述激勵密封環組件、響應密封環組件中分別設有用于監測激勵密封環組件中激勵密封環軸向移動的第一位移傳感器、用于監測激勵密封環與響應密封環組件中響應密封環之間微米級間隙變化的第二位移傳感器。
3、進一步的，所述位移驅動頂桿組件包括曲面環、一組驅動頂桿、以及頂桿限位座；所述曲面環與動力傳動組件的輸出端傳動連接，其上端面上設有波形面；所述頂桿限位座設置在曲面環的上方，一組驅動頂桿可軸向移動穿設在頂桿限位座上，每個驅動頂桿的下端設有與曲面環上的波形面相接觸的曲面結構；所述動力傳動組件驅動曲面環轉動，使得曲面環波形面上的不同位置與一組驅動頂桿接觸，帶動一組驅動頂桿軸向移動。
4、進一步的，所述安裝座體包括從上到下依次設置的響應密封環座、密封腔體及激勵密封環座，激勵密封環座固定架設在位移驅動頂桿組件的上方，密封腔體固定在激勵密封環座上，響應密封環座插入密封腔體中設置并與密封腔體固定連接。
5、進一步的，所述激勵密封環組件還包括上磁鐵及與上磁鐵對應設置的下磁鐵，所述激勵密封環設置在激勵密封環座上，激勵密封環與激勵密封環座之間設有可調壓力的氣墊腔，每個驅動頂桿的上端面與激勵密封環的下端面接觸；所述上磁鐵固定設置在激勵密封環的下部，下磁鐵固定設置在頂桿限位座的上部。
6、進一步的，所述響應密封環設置在響應密封環座上，響應密封環與響應密封環座之間設有可調壓力的背壓腔，背壓腔中設有用于保持響應密封環浮動性的彈性元件；所述響應密封環座的下端面與激勵密封環之間設有一層流體膜。
7、進一步的，所述響應密封環為靜壓型密封環或動壓型密封環；當響應密封環為靜壓型密封環時，其端面開設有周向均布的節流孔；當響應密封環為動壓型密封環時，其端面開設有周向均布的動壓槽。
8、進一步的，所述第一位移傳感器安裝在激勵密封環座上，第一位移傳感器的探頭對準激勵密封環的第二下表面設置，以監測激勵密封環的軸向位移。
9、進一步的，所述響應密封環座的底部設置有內嵌傳感器座，所述第二位移傳感器固定安裝在內嵌傳感器座上，第二位移傳感器的探頭對準激勵密封環的上表面設置。
10、通過采用上述技術，與現有技術相比，本專利技術的有益效果如下：
11、1)本專利技術通過電機驅動曲面環旋轉帶動頂桿的運動構造向上的激勵，利用磁鐵對吸提供向下的吸力以保證被激勵部件能緊密跟隨激勵源，可提供精確的激勵源以模擬干氣密封實際運行過程中受到的擾動；
12、2)本專利技術通過沿周向多個位置布置位移傳感器以監測激勵部件與響應部件的位移值，可方便準確地測試實際激勵位移值與響應部件的動態響應情況；
13、3)本專利技術主動機構與從動機構分離設計，整體結構緊湊，同時通過更換不同功率和轉速的電機以提供不同的驅動力和驅動頻率，通過改變曲面環的表面滑道波度幅值和波數可調控激勵的幅值和頻率。
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1.一種干氣密封環位移激勵構造及動態響應測試裝置，其特征在于，包括動力傳動組件(1)、位移驅動頂桿組件(2)、激勵密封環組件(3)、響應密封環組件(4)及安裝座體(5)；所述激勵密封環組件(3)與響應密封環組件(4)對應設置，且均可軸向移動設置在安裝座體(5)上；所述動力傳動組件(1)驅動位移驅動頂桿組件(2)轉動，進而帶動激勵密封環組件(3)軸向移動，使得響應密封環組件(4)進行相應的移動；所述激勵密封環組件(3)、響應密封環組件(4)中分別設有用于監測激勵密封環組件(3)中激勵密封環(31)軸向移動的第一位移傳感器(34)、用于監測激勵密封環(31)與響應密封環組件(4)中響應密封環(41)之間微米級間隙變化的第二位移傳感器(44)。
2.根據權利要求1所述的一種干氣密封環位移激勵構造及動態響應測試裝置，其特征在于，所述位移驅動頂桿組件(2)包括曲面環(22)、一組驅動頂桿(21)、以及頂桿限位座(23)；所述曲面環(22)與動力傳動組件(1)的輸出端傳動連接，其上端面上設有波形面；所述頂桿限位座(23)設置在曲面環(22)的上方，一組驅動頂桿(21)可軸向移動穿
3.根據權利要求2所述的一種干氣密封環位移激勵構造及動態響應測試裝置，其特征在于，所述安裝座體(5)包括從上到下依次設置的響應密封環座(51)、密封腔體(52)及激勵密封環座(53)，激勵密封環座(53)固定架設在位移驅動頂桿組件(2)的上方，密封腔體(52)固定在激勵密封環座(53)上，響應密封環座(51)插入密封腔體(52)中設置并與密封腔體(52)固定連接。
4.根據權利要求3所述的一種干氣密封環位移激勵構造及動態響應測試裝置，其特征在于，所述激勵密封環組件(3)還包括上磁鐵(32)及與上磁鐵(32)對應設置的下磁鐵(33)，所述激勵密封環(31)設置在激勵密封環座(53)上，激勵密封環(31)與激勵密封環座(53)之間設有可調壓力的氣墊腔(531)，每個驅動頂桿(21)的上端面與激勵密封環(31)的下端面接觸；所述上磁鐵(32)固定設置在激勵密封環(31)的下部，下磁鐵(33)固定設置在頂桿限位座(23)的上部。
5.根據權利要求4所述的一種干氣密封環位移激勵構造及動態響應測試裝置，其特征在于，所述響應密封環(41)設置在響應密封環座(51)上，響應密封環(41)與響應密封環座(51)之間設有可調壓力的背壓腔(511)，背壓腔(511)中設有用于保持響應密封環(41)浮動性的彈性元件(42)；所述響應密封環座(51)的下端面與激勵密封環(31)之間設有一層流體膜。
6.根據權利要求5所述的一種干氣密封環位移激勵構造及動態響應測試裝置，其特征在于，所述響應密封環(41)為靜壓型密封環或動壓型密封環；當響應密封環(41)為靜壓型密封環時，其端面開設有周向均布的節流孔；當響應密封環(41)為動壓型密封環時，其端面開設有周向均布的動壓槽。
7.根據權利要求4所述的一種干氣密封環位移激勵構造及動態響應測試裝置，其特征在于，所述第一位移傳感器(34)安裝在激勵密封環座(53)上，第一位移傳感器(34)的探頭對準激勵密封環(31)的第二下表面(312)設置，以監測激勵密封環(31)的軸向位移。
8.根據權利要求4所述的一種干氣密封環位移激勵構造及動態響應測試裝置，其特征在于，所述響應密封環座(51)的底部設置有內嵌傳感器座(43)，所述第二位移傳感器(44)固定安裝在內嵌傳感器座(43)上，第二位移傳感器(44)的探頭對準激勵密封環(31)的上表面(313)設置。
...【技術特征摘要】
1.一種干氣密封環位移激勵構造及動態響應測試裝置，其特征在于，包括動力傳動組件(1)、位移驅動頂桿組件(2)、激勵密封環組件(3)、響應密封環組件(4)及安裝座體(5)；所述激勵密封環組件(3)與響應密封環組件(4)對應設置，且均可軸向移動設置在安裝座體(5)上；所述動力傳動組件(1)驅動位移驅動頂桿組件(2)轉動，進而帶動激勵密封環組件(3)軸向移動，使得響應密封環組件(4)進行相應的移動；所述激勵密封環組件(3)、響應密封環組件(4)中分別設有用于監測激勵密封環組件(3)中激勵密封環(31)軸向移動的第一位移傳感器(34)、用于監測激勵密封環(31)與響應密封環組件(4)中響應密封環(41)之間微米級間隙變化的第二位移傳感器(44)。
2.根據權利要求1所述的一種干氣密封環位移激勵構造及動態響應測試裝置，其特征在于，所述位移驅動頂桿組件(2)包括曲面環(22)、一組驅動頂桿(21)、以及頂桿限位座(23)；所述曲面環(22)與動力傳動組件(1)的輸出端傳動連接，其上端面上設有波形面；所述頂桿限位座(23)設置在曲面環(22)的上方，一組驅動頂桿(21)可軸向移動穿設在頂桿限位座(23)上，每個驅動頂桿(21)的下端設有與曲面環(22)上的波形面相接觸的曲面結構；所述動力傳動組件(1)驅動曲面環(22)轉動，使得曲面環(22)波形面上的不同位置與一組驅動頂桿(21)接觸，帶動一組驅動頂桿(21)軸向移動。
3.根據權利要求2所述的一種干氣密封環位移激勵構造及動態響應測試裝置，其特征在于，所述安裝座體(5)包括從上到下依次設置的響應密封環座(51)、密封腔體(52)及激勵密封環座(53)，激勵密封環座(53)固定架設在位移驅動頂桿組件(2)的上方，密封腔體(52)固定在激勵密封環座(53)上，響應密封環座(51)插入密封腔體(52)中設置并與密封腔體(52)固定連接。
4.根據權利要求3所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：江錦波，蘭佳俊，孟祥鎧，彭旭東，馬藝，
申請(專利權)人：浙江工業大學，
類型：發明
國別省市：
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