CN110542556A - 一种可倾瓦滑动轴承测试箱、测试试验台及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可倾瓦滑动轴承测试箱、测试试验台及测试方法，包括轴承测试箱，所述轴承测试箱包括箱体、支承在箱体上的空心输入轴、通过固定钢缆固定在箱体内的滑动轴承座、安装在滑动轴承座上且套设在空心输入轴外的可倾瓦滑动轴承、给滑动轴承座施加载荷的液压加载器、嵌在空心输入轴外圆壁的应变片薄膜、固定在空心输入轴内且与应变片薄膜通过导线相连的无线应变节点、以及给滑动轴承座注入润滑油的注油装置。测试试验台，包括液压控制器、高频采集器、转速测量装置、变频器、测试电脑、以及依次传动连接的驱动电机、扭矩仪、增速箱和轴承测试箱，通过该测试平台能实现不同转速、载荷工况下的可倾瓦滑动轴承油膜瞬态压力及分布。

Description

一种可倾瓦滑动轴承测试箱、测试试验台及测试方法

技术领域

本发明属于试验台技术领域，尤其涉及一种可倾瓦滑动轴承测试箱、测试试验台及测试方法。

背景技术

滑动轴承试验台从安装方式看可以分为正置式和反置式两种。

正置式实验台是以实验轴承为主轴的两端支承轴承，辅助的滚动轴承为中间的加载轴承，该实验轴承正置式实验的目的是模拟实际的工程环境测试实验轴承的振动响应特性，同时对比普通圆轴承来进一步测试该实验轴承的减振性能。首先搭建稳定运转的旋转主轴工作环境，其次通过加载装置控制实验轴承相对主轴运动以实现油膜承载力的产生，然后控制载荷和转速满足不同的实验工况需求，进而研究实验轴承的油膜温升、油膜压力、刚度系数和阻尼系数等性能。

倒置式实验台是以实验轴承为加载轴承，辅助的滚动轴承为主轴两端的支承轴承，倒置式实验的目的是测试实验轴承的基本性能：承载系数、温升、偏心率、刚度系数和阻尼系数等。该实验台模拟工业上的大型旋转机械结构搭建浮动支撑的转子系统，其次控制滚动加载轴承给主轴加载以实现承载力的产生，然后控制载荷和转速满足不同的实验工况需求，进而研究检测转子系统的动力学特性和两个实验轴承的减振性能。

上述两种实验台是目前常见的滑动轴承实验台，其区别主要是实验轴承安装在两端还是安装在中间的加载位置，目前这两类实验台在安装压力传感器方式上相似，都是安装在滑动轴承的瓦片上，对于固定式瓦的滑动轴承，该方式能够满足测试需求。但是应用于可倾瓦滑动轴承会有一些问题，由于可倾瓦滑动轴承的瓦片是浮动的，压力传感器信号线会影响瓦片的运动状态，导致油膜厚度发生变化，从而导致测试的油膜压力存在干扰。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种可倾瓦滑动轴承测试箱、测试试验台及测试方法，用于测量不同转速、载荷工况下的可倾瓦滑动轴承油膜瞬态压力及分布。

本发明所采用的技术方案如下：一种可倾瓦滑动轴承测试箱，包括轴承测试箱，所述轴承测试箱包括箱体、支承在箱体上的空心输入轴、通过固定钢缆固定在箱体内的滑动轴承座、安装在滑动轴承座上且套设在空心输入轴外的可倾瓦滑动轴承、给滑动轴承座施加载荷的液压加载器、嵌在空心输入轴外圆壁的应变片薄膜、固定在空心输入轴内且与应变片薄膜通过导线相连的无线应变节点、以及给滑动轴承座注入润滑油的注油装置。

进一步的，所述液压加载器的基座固定在箱体上，液压加载器的加载端与滑动轴承座顶部固接。

进一步的，所述注油装置为液压泵，所述液压泵通过油管给滑动轴承座注入润滑油。

进一步的，还包括用于检测空心输入轴转速的转速测量装置。

进一步的，所述转速测量装置包括齿轮和感应齿轮转速的霍尔传感器，齿轮安装在空心输入轴的后端。

本发明的第二目的是提供一种可倾瓦滑动轴承测试试验台，包括液压控制器、高频采集器、转速测量装置、变频器、测试电脑、以及依次传动连接的驱动电机、扭矩仪、增速箱和轴承测试箱，所述轴承测试箱为上述的可倾瓦滑动轴承测试箱，所述液压控制器与液压加载器相连，高频采集器分别与扭矩仪和转速测量装置相连，变频器与驱动电机相连，所述液压控制器、高频采集器以及变频器均与测试电脑相连，无线应变节点和测试电脑通过无线信号连接。

进一步的，所述增速箱包括增速箱体、输入轴、第一大齿轮、第一小齿轮、第一转轴、第二大齿轮、第二小齿轮、第二转轴、第三小齿轮、输出轴；输入轴、第一转轴、第二转轴和输出轴均支承在增速箱体上，输入轴和输出轴同轴布置，第一大齿轮固定安装在输入轴上，第一小齿轮和第二大齿轮均固定安装在第一转轴上，第二小齿轮套设在第二转轴上，第三小齿轮固定安装在输出轴上，第一大齿轮和第一小齿轮啮合传动，第二大齿轮、第二小齿轮和第三小齿轮依次啮合传动。

进一步的，所述驱动电机和扭矩仪通过第一联轴器联接，扭矩仪和增速箱通过第二联轴器联接，空心输入轴和增速箱通过第三联轴器联接。

进一步的，所述转速测量装置包括齿轮和感应齿轮转速的霍尔传感器，齿轮安装在空心输入轴的后端。

本发明的第三目的是提供一种可倾瓦滑动轴承测试试验台的测试方法，该方法在上述的试验台中实现，该方法包括如下步骤：

(1)测试电脑通过变频器来控制驱动电机的转速，驱动电机的动力依次通过扭矩仪、增速箱最后输入到轴承测试箱的空心输入轴；

(2)扭矩仪实时采集驱动电机的输出扭矩数据，转速测量装置实时采集空心输入轴的实时转速数据，扭矩仪和转速测量装置将采集到的数据传递给高频采集器，高频采集器将数据传递给测试电脑；无线应变节点通过应变片薄膜采集油膜压力数据，并将数据通过无线传到测试电脑；

(3)测试电脑通过液压控制器来控制液压加载器，液压加载器对滑动轴承座施加载荷，从而实现不同转速、载荷工况下的可倾瓦滑动轴承油膜瞬态压力及分布。

相对于现有技术，本发明的有益效果如下：

1、由于可倾瓦滑动轴承的瓦片处于浮动状态，不利于安装压力传感器，本发明通过应变片薄膜嵌在空心输入轴外圆壁上，应变片薄膜与无线应变节点通过导线连接，再将无线应变节点植入到空心输入轴内部，通过无线信号将油膜压力产生的应变数据传到测试电脑，经过标定和换算测试油膜瞬态压力值和压力分布状态。

2、本发明利用增速箱设计，将驱动电机转速提升到测试所需要的高转速，利用扭矩仪、齿轮和霍尔传感器监测驱动电机输出扭矩和空心输入轴的实时转速值，利用液压控制器和液压加载器实现载荷精确加载，上述设计实现不同转速、载荷工况。

3、本发明利用固定钢缆将滑动轴承座安装在轴承测试箱内，由于钢缆具有很好的柔韧性，可以消除传动系统产生的高频振动，避免由于振动引起滑动轴承油膜厚度的变化，从而保证油膜压力测试的准确性。

4、本发明将变频器、高频采集仪器和液压控制器的信号都汇集于一台测试电脑，便于将驱动电机、液压加载器、扭矩仪、霍尔传感器和无线应变节点的信息进行同平台处理，保证信息的一致性。

附图说明

图1是轴承测试箱示意图；

图2是无线应变节点安装示意图；

图3是本发明试验台的结构示意图；

图4是增速箱结构图；

图中：驱动电机1、第一联轴器2、扭矩仪3、第二联轴器4、增速箱5、第三联轴器6、空心输入轴7、液压加载器8、固定钢缆9、无线应变节点10、齿轮11、霍尔传感器12、可倾瓦滑动轴承13、滑动轴承座14、轴承测试箱15、液压泵16、液压控制器17、高频采集器18、测试电脑19、变频器20；输入轴21、第一大齿轮22、第一小齿轮23、第一转轴24、第二大齿轮25、第二小齿轮26、第二转轴27、第三小齿轮28、输出轴29、应变片薄膜30、润滑油31、导线32。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有的实施方式。相反，它们仅是与如所附中权利要求书中所详述的，本申请的一些方面相一致的装置的例子。本说明书的各个实施例均采用递进的方式描述。

需要说明，本申请实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本申请中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。

实施例1：

如图1和图2所示，本发明提供一种可倾瓦滑动轴承测试箱，包括轴承测试箱15，所述轴承测试箱15包括箱体、支承在箱体上的空心输入轴7、通过固定钢缆9固定在箱体内的滑动轴承座14、安装在滑动轴承座14上且套设在空心输入轴7外的可倾瓦滑动轴承13、给滑动轴承座14施加载荷的液压加载器8、嵌在空心输入轴7外圆壁的应变片薄膜30、固定在空心输入轴7内且与应变片薄膜30通过导线32相连的无线应变节点10、以及给滑动轴承座14注入润滑油31的注油装置。

由于固定钢缆9具有很好的柔韧性，可以消除传动系统产生的高频振动，避免由于振动引起可倾瓦滑动轴承13油膜厚度的变化，从而保证油膜压力测试的准确性。

应变片薄膜30嵌在空心输入轴7外圆壁(即先在空心输入轴7外圆壁上车一道凹槽，在凹槽中开孔，该孔贯穿空心输入轴7侧壁用于导线32穿过，再将应变片薄膜30粘贴在凹槽中)，有利于通过应变片薄膜30测量可倾瓦滑动轴承13整周油膜压力分布。

固定在空心输入轴7内且与应变片薄膜30通过导线32相连的无线应变节点10，该方式有利于空心输入轴7高速旋转时，将应变片薄膜30信号通过无线方式向测试电脑19传送。无线应变节点10可以采用北京必创科技有限公司的SG403/SG404无线应变节点，但不限于此。

在本申请实施例中，所述液压加载器8的基座固定在箱体上，液压加载器8由液压泵和液压缸集成，液压加载器8的加载端与滑动轴承座14顶部固接，通过液压加载器8来实现对滑动轴承座14的加载。

在本申请实施例中，所述注油装置为液压泵16，所述液压泵16通过油管给滑动轴承座14注入润滑油31。

在本申请实施例中，还包括用于检测空心输入轴7转速的转速测量装置。进一步的，所述转速测量装置包括齿轮11和感应齿轮转速的霍尔传感器12，齿轮11安装在空心输入轴7的后端。

实施例2：

如图3所示，本发明还提供一种可倾瓦滑动轴承13测试试验台，包括液压控制器17、高频采集器18、转速测量装置、变频器20、测试电脑19、以及依次传动连接的驱动电机1、扭矩仪3、增速箱5和轴承测试箱15，所述轴承测试箱15为实施例1的可倾瓦滑动轴承13测试箱，所述液压控制器17与液压加载器8相连，高频采集器18分别与扭矩仪3和转速测量装置相连，变频器20与驱动电机1相连，所述液压控制器17、高频采集器18以及变频器20均与测试电脑19相连，无线应变节点10和测试电脑19通过无线信号连接。

在本申请实施例中，增速箱5设计，将驱动电机1转速提升到测试所需要的高转速，如图4所示，所述增速箱5包括增速箱5体、输入轴21、第一大齿轮22、第一小齿轮23、第一转轴24、第二大齿轮25、第二小齿轮26、第二转轴27、第三小齿轮28、输出轴29；输入轴21、第一转轴24、第二转轴27和输出轴29均支承在增速箱5体上，输入轴21和输出轴29同轴布置，第一大齿轮22固定安装在输入轴21上，第一小齿轮23和第二大齿轮25均固定安装在第一转轴24上，第二小齿轮26套设在第二转轴27上，第三小齿轮28固定安装在输出轴29上，第一大齿轮22和第一小齿轮23啮合传动，第二大齿轮25、第二小齿轮26和第三小齿轮28依次啮合传动。

在本申请实施例中，所述驱动电机1和扭矩仪3通过第一联轴器2联接，扭矩仪3和增速箱5通过第二联轴器4联接，空心输入轴7和增速箱5通过第三联轴器6联接，该方式便于设备安装、调试和维护。

在本申请实施例中，所述转速测量装置包括齿轮和感应齿轮转速的霍尔传感器12，齿轮安装在空心输入轴7的后端。

本发明还提供一种可倾瓦滑动轴承13测试试验台的测试方法，该方法在上述的试验台中实现，该方法包括如下步骤：

(1)测试电脑19通过变频器20来控制驱动电机1的转速，驱动电机1的动力依次通过扭矩仪3、增速箱5最后输入到轴承测试箱15的空心输入轴7；

(2)扭矩仪3实时采集驱动电机1的输出扭矩数据，转速测量装置实时采集空心输入轴7的实时转速数据，扭矩仪3和转速测量装置将采集到的数据传递给高频采集器18，高频采集器18将数据传递给测试电脑19；无线应变节点10通过应变片薄膜30采集油膜压力数据，并将数据通过无线传到测试电脑19；

(3)测试电脑19通过液压控制器17来控制液压加载器8，液压加载器8对滑动轴承座14施加精确载荷，从而实现不同转速、载荷工况下的可倾瓦滑动轴承13油膜瞬态压力及分布。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种可倾瓦滑动轴承测试箱，其特征在于，包括轴承测试箱，所述轴承测试箱包括箱体、支承在箱体上的空心输入轴、通过固定钢缆固定在箱体内的滑动轴承座、安装在滑动轴承座上且套设在空心输入轴外的可倾瓦滑动轴承、给滑动轴承座施加载荷的液压加载器、嵌在空心输入轴外圆壁的应变片薄膜、固定在空心输入轴内且与应变片薄膜通过导线相连的无线应变节点、以及给滑动轴承座注入润滑油的注油装置。

2.根据权利要求1所述的一种可倾瓦滑动轴承测试箱，其特征在于，所述液压加载器的基座固定在箱体上，液压加载器的加载端与滑动轴承座顶部固接。

3.根据权利要求1所述的一种可倾瓦滑动轴承测试箱，其特征在于，所述注油装置为液压泵。

4.根据权利要求1所述的一种可倾瓦滑动轴承测试箱，其特征在于，还包括用于检测空心输入轴转速的转速测量装置。

5.根据权利要求1所述的一种可倾瓦滑动轴承测试箱，其特征在于，所述转速测量装置包括齿轮和感应齿轮转速的霍尔传感器，齿轮安装在空心输入轴的后端。

6.一种可倾瓦滑动轴承测试试验台，其特征在于，包括液压控制器、高频采集器、转速测量装置、变频器、测试电脑、以及依次传动连接的驱动电机、扭矩仪、增速箱和轴承测试箱，所述轴承测试箱为权利要求1-3任一项所述的可倾瓦滑动轴承测试箱，所述液压控制器与液压加载器相连，高频采集器分别与扭矩仪和转速测量装置相连，变频器与驱动电机相连，所述液压控制器、高频采集器以及变频器均与测试电脑相连，无线应变节点和测试电脑通过无线信号连接。

7.根据权利要求7所述的一种可倾瓦滑动轴承测试箱，其特征在于，所述增速箱包括增速箱体、输入轴、第一大齿轮、第一小齿轮、第一转轴、第二大齿轮、第二小齿轮、第二转轴、第三小齿轮、输出轴；输入轴、第一转轴、第二转轴和输出轴均支承在增速箱体上，输入轴和输出轴同轴布置，第一大齿轮固定安装在输入轴上，第一小齿轮和第二大齿轮均固定安装在第一转轴上，第二小齿轮套设在第二转轴上，第三小齿轮固定安装在输出轴上，第一大齿轮和第一小齿轮啮合传动，第二大齿轮、第二小齿轮和第三小齿轮依次啮合传动。

8.根据权利要求6所述的一种可倾瓦滑动轴承测试试验台，其特征在于，所述驱动电机和扭矩仪通过第一联轴器联接，扭矩仪和增速箱通过第二联轴器联接，空心输入轴和增速箱通过第三联轴器联接。

9.根据权利要求6所述的一种可倾瓦滑动轴承测试试验台，其特征在于，所述转速测量装置包括齿轮和感应齿轮转速的霍尔传感器，齿轮安装在空心输入轴的后端。

10.一种可倾瓦滑动轴承测试试验台的测试方法，其特征在于，该方法在权利要求6所述的试验台中实现，该方法包括如下步骤：

(1)测试电脑通过变频器来控制驱动电机的转速，驱动电机的动力依次通过扭矩仪、增速箱最后输入到轴承测试箱的空心输入轴；

(2)扭矩仪实时采集驱动电机的输出扭矩数据，转速测量装置实时采集空心输入轴的实时转速数据，扭矩仪和转速测量装置将采集到的数据传递给高频采集器，高频采集器将数据传递给测试电脑；无线应变节点通过应变片薄膜采集油膜压力数据，并将数据通过无线传到测试电脑；

(3)测试电脑通过液压控制器来控制液压加载器，液压加载器对滑动轴承座施加载荷，从而实现不同转速、载荷工况下的可倾瓦滑动轴承油膜瞬态压力及分布。