立式高速旋转台设计及其优化+文献综述(2)
1．1 高速旋转实验设备与相关技术现状
当前，我国军工企业主要使用仍旧多是在五、优尔十年代时从前苏联进口的高速旋转实验机。这些设备普遍老旧，加之故障频繁；其转速有限且控制困难。加之检测手段落后，多依托手动操作，导致检测效率很低。而由于高速旋转实验机系统其用途的特殊性，导致很难单纯依靠从国外引进相关设备来满足使用需求。就我国情况而言，之前曾有相关单位曾经进行过新型高速旋转实验机的研制，但在实际的检测过程中，设备需要用到大量的产品辅具，而在研制过程中还不能很好的解决在高速旋转时由质量偏心导致的动不平衡问题，因此国内研制的旋转实验机大多极易损坏,且转速也达不到设计要求，多次研制工作均以失败告终[5]。
1．2 本文的主要工作
1.2.1 本课题要研究并解决的问题：
在高速旋转的情况下，不可避免的存在由于偏心质量带来的动不平衡问题。高速旋转零部件在工作过程中由于摩擦等原因将会导致较大的能量损耗，高速旋转台所配电机一方面用于旋转台的启动，另一方面用于文持高速旋转。估算高速旋转所需能量，对于电机功率的选择有着极为重要的意义。此外，主轴的高速旋转会给信号采集以及发动机的点火带来极大的困难。因此，迫切需要解决高速旋转运动的机构间信号可靠传输问题，为旋转台性能测试以及发动机点火提供指导。此外，高速旋转轴系对于试验台的密封也提出了很高的要求。
为此，本论文拟从以下几方面对高速旋转台进行优化设计：
1，启动电机功率的估算。在高速旋转情况下，由于摩擦等因素的影响，会使得发动机启动过程中存在较大的能量损耗。因此，出于工程实际考虑，有必要在设计阶段便首先对启动电机的功率进行估算，以便进而能够选出合适的电机。
2，高速旋转轴系密封。高速旋转轴在旋转过程中，一方面要求与轴套之间加以密封以防止传压油渗漏，另一方面要求密封所导致的能量损耗要比较低，提高密封件及试验台整体的寿命。因此，迫切需要选择合理的动态密封方式，并设计合理的密封件结构。
3，高速旋转试验台的数据及点火方式设计。在实验过程中，由于固体火箭发动机高速旋转试验台上进行高速旋转，因此无法在不影响发动机工作过程的前提下对发动机进行点火。为此，本论文拟以以液体接触式导电滑环方式解决发动机的点火问题。
1.2.2 本课题的研究手段
针对本课题的研究对象及实际特点，本课题采取以下手段来进行研究：
首先，进行启动电机功率的估算时，首先对其主轴耗能进行了计算，接下来进行了适合本课题所设计的高速旋转试验台的润滑油的选择，最后对发动机的偏心损耗进行了估算，以尽可能符合实际工作的情况。
其次，对于高速旋转轴系密封，我们将比较分析现有的动态密封方式的优缺点，针对本论文试验台的工作特点，选择合适的密封方式并在现有试验台的基础上对试验台进行后续设计。
最后，针对高速旋转试验台的数据及点火方式设计，本项目拟首先解决旋转试验台点火问题。为此，本项目拟使用液体导电滑环传递点火电源，从而在不影响发动机工作流场及其性能的前提下实现旋转试验台安全可靠的点火。
2 润滑主轴耗能计算
为了主轴的高速旋转，必须克服主轴在高速旋转过程中由于摩擦等因素所造成的能量损失。为此，有必要对旋转主轴中能量的几种消耗方式加以估算。
2．1 同心旋转圆筒耗能估算
在高速旋转台实际工作中，其耗能会受到许多环境因素的影响，使得对其主轴耗能的计算带来极大不便，且工作量较大乃至不可能算出。因此，当进行估算时，再不会对最终结果产生较大影响的情况下，有必要对实际的工况进行一些理想化的假设以简化计算过程，提高估算效率。综上，在进行其克服流体摩擦力矩所消耗的能量的估算时，我们进行如下简化：可将机构简化为如下图2.1两个半径分别为r1与r2的同心圆筒共轴叠套在一起，且其旋转的角速度分别为 与 ，两圆筒之间所填充的可视作不可压缩的粘性流体。且假设圆筒足够长，因此其中间的部分可以视为平面运动。