CN100385225C - 多功能滑动轴承试验台 - Google Patents

Abstract

多功能滑动轴承试验台，由机械传动部分和信号测试系统组成；其特征是机械传动部分是由电动机驱动主轴，主轴两端由轴承和被测轴承支承，载荷通过载荷控制器产生施于主轴中央或两侧，设置润滑油循环回路；信号测试系统由传感器、二次仪表和数据采集分析显示系统构成，可以同时测量和计算任一瞬时滑动轴承的性能等参数，并以图表形式定量显示结果。本发明可以进行考虑轴—轴承系统不同机械行为之间相互影响的滑动轴承试验，特别是轴的刚度和动力学作用对滑动轴承润滑影响的试验，使滑动轴承试验的情况和结果更能接近实际。

Description

多功能滑动轴承试验台

技术领域：

本发明涉及滑动轴承试验台，更具体地说是把轴和轴承作为一个系统，可以定量显示不同机械行为之间相互影响的滑动轴承试验台，特别是轴的刚度(变形)和动力学作用与滑动轴承润滑性能之间相互影响的试验台。

背景技术：

滑动轴承是各种机械装置中使用最普遍、最基本的支承-传动系统部件，其对机械装置工作状况、可靠性和耐久性有直接影响。通过滑动轴承的试验，可以在实际工作条件下测试、评定滑动轴承的性能，研究各种因素的影响。

现有的滑动轴承试验台一般都仅针对滑动轴承单个零件进行试验，不能进行其它机械行为影响下的滑动轴承试验。但是，在工程实际中，滑动轴承和轴一般以摩擦副系统的形式同时出现，工作时滑动轴承不是独立的，轴与滑动轴承之间存在互相联系、互相影响。例如，在轴-滑动轴承系统中，当轴受到载荷作用时会产生变形，导致轴颈在轴承孔中倾斜，由于滑动轴承的间隙很小，其必将极大地影响滑动轴承的润滑和工作状态。因此，为了使滑动轴承的试验结果更加接近于实际，滑动轴承试验中应考虑轴-滑动轴承系统不同机械行为之间的相互影响效应。目前国内外未见到考虑轴-轴承系统不同机械行为之间相互影响的滑动轴承试验台。

发明内容：

本发明是为避免上述现有滑动轴承试验台所存在的不足之处，提供一种多功能滑动轴承试验台，可以进行考虑轴-轴承系统不同机械行为之间相互影响的滑动轴承试验，特别是轴的刚度(变形)和动力学作用对滑动轴承润滑影响的试验，使滑动轴承试验的情况和结果更能接近实际。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明由机械传动部分和信号测试系统组成；

本发明的结构特点是：

所述机械传动部分设置由电动机驱动的主轴，主轴的两端由轴承和被测轴承支承，轴承和被测轴承安装在箱体的同轴孔中；由载荷控制器产生的载荷施加于主轴的中央或两侧，载荷为静载荷或为动载荷，大小和频率可随机改变；润滑油循环回路是：润滑油经电动泵站供油泵、再经轴承供油孔注入轴承、再回流到电动泵站油箱；

所述信号测试系统由传感器、二次仪表和数据采集分析显示系统构成，在被测轴承的两端设置两个被测截面，包括截面I和截面II，两个被测截面到轴承中央截面的距离相等，在两个被测截面上，位于相互垂直的位置上分别设置用于测得对应位置上轴承油膜压力的压力传感器，用于测量对应位置轴承油膜厚度的位移传感器，并设置用于测量两个被测截面上轴承座孔表面油膜温度的温度传感器，以及用于确定作用在轴上的载荷沿圆周方向的作用方位和测量主轴转速的霍尔转角转速传感器，被测截面I和被测截面II上对应的被测位置处在同一母线上。

轴在载荷作用下将产生变形，从而导致轴颈在滑动轴承中倾斜，产生主轴的刚度(变形)和动力学作用对轴承的影响效应，且由计算机进行控制，可以随机改变大小和变化频率等改变作用在轴上的载荷大小，改变轴的变形量，从而改变轴颈在轴承中倾斜的大小。

由位移传感器测量的对应位置处的油膜厚度，经过换算得到这两个被测截面上的轴心位置，以确定轴颈在轴承中的倾斜角；霍尔转角转速传感器用于确定作用在轴上的载荷沿圆周方向的作用方位和测量轴的转速。

与已有技术相比，本发明的有益效果体现在：

1、本发明把轴和滑动轴承作为一个系统，可以定量显示不同机械行为之间的相互影响，特别是轴的刚度(变形)和动力学作用与滑动轴承润滑性能之间的相互影响。

2、本发明通过载荷控制器产生载荷，由计算机控制可以随机改变载荷的大小和变化频率等。

3、本发明采用压力传感器直接测量滑动轴承的油膜压力。

4、本发明的数据采集分析显示系统可以运行在NT操作平台上，其集信号采集、滤波、A/D变换、数据分析和实时显示于一体，可以同时测量和计算任一瞬时(或转角)滑动轴承的油膜压力、油膜厚度、油膜温度、轴心位置和轴颈在轴承中的倾斜角等参数，并以图表形式定量显示结果。

5、本发明可以进行不同轴承宽度、轴承间隙和不同种类润滑油等情况下的滑动轴承试验。

6、本发明可以广泛用于教学和科研中进行的滑动轴承试验。

本多功能滑动轴承试验台的主要技术参数如下：

(1)轴承直径：30～60mm；

(2)轴承宽度：30～60mm；

(3)转速：0～5000r/min；

(4)载荷：0～3000N；

(5)测量温度：0～200℃；

(6)测量压力：0～10MPa。

附图说明：

图1为本发明机械传动部分的结构示意图。

图2为本发明信号测试系统原理示意图。

图3为本发明被测截面示意图。

图4为本发明另一被测截面传感器位置分布示意图。

图中标号：1变频器、2电动机、3联轴器、4轴承、5被测轴承、6载荷、7载荷控制器、8主轴、9箱体、10压力传感器I-1，11-压力传感器II-1，12压力传感器I-2、13压力传感器II-2，14位移传感器I-1，15位移传感器II-1、16位移传感器I-2、17位移传感器II-2，18热电偶I、19热电偶II、20转角转速传感器。

以下通过具体实施方式对本发明作进一步描述：

实施例：

如图1所示，电动机2提供0～5000r/min的转速，通过联轴器3驱动主轴8旋转，转速由变频器1调节。主轴8的两端由轴承4和被测轴承5支承，轴承4和被测轴承5安装在箱体9的同轴孔中；载荷6通过载荷控制器7产生，施加于主轴8的中央或两侧，产生主轴的刚度(变形)和动力学作用对滑动轴承的影响效应，载荷可以为静载荷也可以为动载荷，载荷由计算机控制，可以随机改变大小和变化频率等；润滑油由电动泵站供给，润滑油经电动泵站供油泵、再经轴承供油孔注入轴承、再回流到电动泵站油箱。

如图2、3和4所示，信号测试系统由传感器、二次仪表和数据采集分析显示系统构成。在被测轴承5的两端设置两个被测截面，包括截面I和截面II，两个被测截面到轴承中央截面的距离相等，在两个被测截面上，位于相互垂直的位置上分别设置用于测得对应位置上轴承油膜压力的压力传感器10、11、12和13，用于测量对应位置轴承油膜厚度的位移传感器14、15、16和17；并设置用于测量两个被测截面上轴承座孔表面附近油膜温度的温度传感器18和19，以及用于确定作用在轴上的载荷沿圆周方向的作用方位和测量轴的转速的霍尔转角转速传感器20。

数据采集分析显示系统运行在NT操作平台上，集信号采集、滤波、A/D变换、数据分析和实时显示于一体，同时测量任一瞬时(或转角)滑动轴承的油膜压力、油膜厚度、油膜温度、轴心位置和轴颈在轴承中的倾斜角等参数，并以图表形式定量显示结果。

1.油膜压力的测量

利用压力传感器I-1、I-2、II-1、II-2直接测量。

2.油膜厚度的测量

利用位移传感器I-1、I-2、II-1、II-2直接测量。

3.油膜温度的测量

利用温度传感器I和温度传感器II直接测量。

4.被测截面上轴心位置的测量

通过分别安装在图3所示的轴承两个截面I-I和II-II上位于相互垂直位置的位移传感器14和16或15和17测量的油膜厚度，经过计算得到这两个截面上的轴心位置。

如图5所示，对于轴承某一截面，如果安装在轴承坐标轴x和z上的位移传感器测量的油膜厚度分别为h_x和h_z，则轴心位置的坐标x和z可以用下式计算。

x＝R_b-h_x-R_j＝c-h_x

z＝-(R_b-h_z-R_j)＝-(c-h_z)

式中：R_h——轴承半径

R_j——轴颈半径

c——轴承半径间隙

5.轴颈倾斜角的测量

根据上面的方法确定轴颈轴心在轴承两个截面I-I和II-II上的位置坐标，如分别用(x₁、z₁)和(x₂、z₂)表示，则轴颈倾斜角γ采用下式计算得到γ＝arctg(e′/L′)

式中：L’——截面I-I与II-II之间的距离

e’——截面I-I与II-II之间的轴颈轴线在轴承轴向的投影长度

$e^{\′}=\sqrt{{\left(\mathrm{\Δx}\right)}^2+{\left(\mathrm{\Δz}\right)}^2}$

Δx＝x₂-x₁

Δz＝z₂-z₁

Claims (1)

1.多功能滑动轴承试验台，由机械传动部分和信号测试系统组成；其特征是：

所述机械传动部分设置由电动机(2)驱动的主轴(8)，主轴(8)的两端由轴承(4)和被测轴承(5)支承，轴承(4)和被测轴承(5)安装在箱体(9)的同轴孔中；由载荷控制器(7)产生的载荷(6)施加于主轴(8)的中央或两侧，载荷为静载荷或为动载荷，大小和频率可随机改变；润滑油循环回路是：润滑油经电动泵站供油泵、再经轴承供油孔注入轴承、再回流到电动泵站油箱；

所述信号测试系统由传感器、二次仪表和数据采集分析显示系统构成，在被测轴承(5)的两端设置两个被测截面，包括截面I和截面II，两个被测截面到轴承中央截面的距离相等，在两个被测截面上，位于相互垂直的位置上分别设置用于测得对应位置上轴承油膜压力的压力传感器(10、11、12、13)，用于测量对应位置轴承油膜厚度的位移传感器(14、15、16、17)，并设置用于测量两个被测截面上轴承座孔表面油膜温度的温度传感器(18、19)，以及用于确定作用在轴上的载荷沿圆周方向的作用方位和测量主轴转速的霍尔转角转速传感器(20)，被测截面I和被测截面II上对应的被测位置处在同一母线上。

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