多功能滑動軸承試驗臺的製作方法
2023-05-30 12:24:21
專利名稱：多功能滑動軸承試驗臺的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及滑動軸承試驗臺，更具體地說是把軸和軸承作為一個系統，可以定量顯示不同機械行為之間相互影響的滑動軸承試驗臺，特別是軸的剛度(變形)和動力學作用與滑動軸承潤滑性能之間相互影響的試驗臺。
背景技術：
滑動軸承是各種機械裝置中使用最普遍、最基本的支承—傳動系統部件，其對機械裝置工作狀況、可靠性和耐久性有直接影響。通過滑動軸承的試驗，可以在實際工作條件下測試、評定滑動軸承的性能，研究各種因素的影響。
現有的滑動軸承試驗臺一般都僅針對滑動軸承單個零件進行試驗，不能進行其它機械行為影響下的滑動軸承試驗。但是，在工程實際中，滑動軸承和軸一般以摩擦副系統的形式同時出現，工作時滑動軸承不是獨立的，軸與滑動軸承之間存在互相聯繫、互相影響。例如，在軸—滑動軸承系統中，當軸受到載荷作用時會產生變形，導致軸頸在軸承孔中傾斜，由於滑動軸承的間隙很小，其必將極大地影響滑動軸承的潤滑和工作狀態。因此，為了使滑動軸承的試驗結果更加接近於實際，滑動軸承試驗中應考慮軸—滑動軸承系統不同機械行為之間的相互影響效應。目前國內外未見到考慮軸—軸承系統不同機械行為之間相互影響的滑動軸承試驗臺。
發明內容
本實用新型是為避免上述現有滑動軸承試驗臺所存在的不足之處，提供一種多功能滑動軸承試驗臺，可以進行考慮軸—軸承系統不同機械行為之間相互影響的滑動軸承試驗，特別是軸的剛度(變形)和動力學作用對滑動軸承潤滑影響的試驗，使滑動軸承試驗的情況和結果更能接近實際。
本實用新型解決技術問題所採用的技術方案是本實用新型由機械傳動部分和信號測試系統組成；本實用新型的結構特點是所述機械傳動部分設置由電動機驅動的主軸，主軸的兩端由軸承和被測軸承支承，軸承和被測軸承安裝在箱體的同軸孔中；由載荷控制器產生的載荷施加於主軸的中央或兩側，載荷為靜載荷或為動載荷，大小和頻率可隨機改變；潤滑油循環迴路是潤滑油經電動泵站供油泵、再經軸承供油孔注入軸承、再回流到電動泵站油箱；
所述信號測試系統由傳感器、二次儀表和數據採集分析顯示系統構成，在被測軸承的兩端設置兩個被測截面，包括截面I和截面II，兩個被測截面到軸承中央截面的距離相等，在兩個被測截面上，位於相互垂直的位置上分別設置用於測得對應位置上軸承油膜壓力的壓力傳感器，用於測量對應位置軸承油膜厚度的位移傳感器，並設置用於測量兩個被測截面上軸承座孔表面油膜溫度的溫度傳感器，以及用於確定作用在軸上的載荷沿圓周方向的作用方位和測量主軸轉速的霍爾轉角轉速傳感器，被測截面I和被測截面II上對應的被測位置處在同一母線上。
軸在載荷作用下將產生變形，從而導致軸頸在滑動軸承中傾斜，產生主軸的剛度(變形)和動力學作用對軸承的影響效應，且由計算機進行控制，可以隨機改變大小和變化頻率等改變作用在軸上的載荷大小，改變軸的變形量，從而改變軸頸在軸承中傾斜的大小。
由位移傳感器測量的對應位置處的油膜厚度，經過換算得到這兩個被測截面上的軸心位置，以確定軸頸在軸承中的傾斜角；霍爾轉角轉速傳感器用於確定作用在軸上的載荷沿圓周方向的作用方位和測量軸的轉速。
與已有技術相比，本實用新型的有益效果體現在1、本實用新型把軸和滑動軸承作為一個系統，可以定量顯示不同機械行為之間的相互影響，特別是軸的剛度(變形)和動力學作用與滑動軸承潤滑性能之間的相互影響。
2、本實用新型通過載荷控制器產生載荷，由計算機控制可以隨機改變載荷的大小和變化頻率等。
3、本實用新型採用壓力傳感器直接測量滑動軸承的油膜壓力。
4、本實用新型的數據採集分析顯示系統可以運行在NT操作平臺上，其集信號採集、濾波、A/D變換、數據分析和實時顯示於一體，可以同時測量和計算任一瞬時(或轉角)滑動軸承的油膜壓力、油膜厚度、油膜溫度、軸心位置和軸頸在軸承中的傾斜角等參數，並以圖表形式定量顯示結果。
5、本實用新型可以進行不同軸承寬度、軸承間隙和不同種類潤滑油等情況下的滑動軸承試驗。
6、本實用新型可以廣泛用於教學和科研中進行的滑動軸承試驗。
本多功能滑動軸承試驗臺的主要技術參數如下(1)軸承直徑30～60mm；(2)軸承寬度30～60mm；
(3)轉速0～5000r/min；(4)載荷0～3000N；(5)測量溫度0～200℃；(6)測量壓力0～10MPa。
圖1為本實用新型機械傳動部分的結構示意圖。
圖2為本實用新型信號測試系統原理示意圖。
圖3為本實用新型被測截面示意圖。
圖4為本實用新型另一被測截面傳感器位置分布示意圖。
圖5為本實用新型被測軸承被測截面上軸心位置的測量示意圖。
圖中標號1變頻器、2電動機、3聯軸器、4軸承、5被測軸承、6載荷、7載荷控制器、8主軸、9箱體、10壓力傳感器I-1，11-壓力傳感器II-1，12壓力傳感器I-2、13壓力傳感器II-2，14位移傳感器I-1，15位移傳感器II-1、16位移傳感器I-2、17位移傳感器II-2，18熱電偶I、19熱電偶II、20轉角轉速傳感器。
以下通過具體實施方式
對本實用新型作進一步描述具體實施方式
如圖1所示，電動機2提供0～5000r/min的轉速，通過聯軸器3驅動主軸8旋轉，轉速由變頻器1調節。主軸8的兩端由軸承4和被測軸承5支承，軸承4和被測軸承5安裝在箱體9的同軸孔中；載荷6通過載荷控制器7產生，施加於主軸8的中央或兩側，產生主軸的剛度(變形)和動力學作用對滑動軸承的影響效應，載荷可以為靜載荷也可以為動載荷，載荷由計算機控制，可以隨機改變大小和變化頻率等；潤滑油由電動泵站供給，潤滑油經電動泵站供油泵、再經軸承供油孔注入軸承、再回流到電動泵站油箱。
如圖2、3和4所示，信號測試系統由傳感器、二次儀表和數據採集分析顯示系統構成。在被測軸承5的兩端設置兩個被測截面，包括截面I和截面II，兩個被測截面到軸承中央截面的距離相等，在兩個被測截面上，位於相互垂直的位置上分別設置用於測得對應位置上軸承油膜壓力的壓力傳感器10、11、12和13，用於測量對應位置軸承油膜厚度的位移傳感器14、15、16和17；並設置用於測量兩個被測截面上軸承座孔表面附近油膜溫度的溫度傳感器18和19，以及用於確定作用在軸上的載荷沿圓周方向的作用方位和測量軸的轉速的霍爾轉角轉速傳感器20。
數據採集分析顯示系統運行在NT操作平臺上，集信號採集、濾波、A/D變換、數據分析和實時顯示於一體，同時測量任一瞬時(或轉角)滑動軸承的油膜壓力、油膜厚度、油膜溫度、軸心位置和軸頸在軸承中的傾斜角等參數，並以圖表形式定量顯示結果。
1.油膜壓力的測量利用壓力傳感器I-1、I-2、II-1、II-2直接測量。
2.油膜厚度的測量利用位移傳感器I-1、I-2、II-1、II-2直接測量。
3.油膜溫度的測量利用溫度傳感器I和溫度傳感器II直接測量。
4.被測截面上軸心位置的測量通過分別安裝在圖3所示的軸承兩個截面I-I和II-II上位於相互垂直位置的位移傳感器14和16或15和17測量的油膜厚度，經過計算得到這兩個截面上的軸心位置。
如圖5所示，對於軸承某一截面，如果安裝在軸承坐標軸x和z上的位移傳感器測量的油膜厚度分別為hx和hz，則軸心位置的坐標x和z可以用下式計算。
x＝Rb-hx-Rj＝c-hxz＝-(Rb-hz-Rj)＝-(c-hz)式中Rb——軸承半徑Rj——軸頸半徑c——軸承半徑間隙5.軸頸傾斜角的測量根據上面的方法確定軸頸軸心在軸承兩個截面I-I和II-II上的位置坐標，如分別用(x1、z1)和(x2、z2)表示，則軸頸傾斜角γ採用下式計算得到γ＝arctg(e′/L′)式中L』——截面I-I與II-II之間的距離e』——截面I-I與II-II之間的軸頸軸線在軸承軸向的投影長度e=(x)2+(z)2]]>Δx＝x2-x1Δz＝z2-z權利要求1.多功能滑動軸承試驗臺，由機械傳動部分和信號測試系統組成；其特徵是所述機械傳動部分設置由電動機(2)驅動的主軸(8)，主軸(8)的兩端由軸承(4)和被測軸承(5)支承，軸承(4)和被測軸承(5)安裝在箱體(9)的同軸孔中；由載荷控制器(7)產生的載荷(6)施加於主軸(8)的中央或兩側，載荷為靜載荷或為動載荷，大小和頻率可隨機改變；潤滑油循環迴路是潤滑油經電動泵站供油泵、再經軸承供油孔注入軸承、再回流到電動泵站油箱；所述信號測試系統由傳感器、二次儀表和數據採集分析顯示系統構成，在被測軸承(5)的兩端設置兩個被測截面，包括截面I和截面II，兩個被測截面到軸承中央截面的距離相等，在兩個被測截面上，位於相互垂直的位置上分別設置用於測得對應位置上軸承油膜壓力的壓力傳感器(10、11、12、13)，用於測量對應位置軸承油膜厚度的位移傳感器(14、15、16、17)，並設置用於測量兩個被測截面上軸承座孔表面油膜溫度的溫度傳感器(18、19)，以及用於確定作用在軸上的載荷沿圓周方向的作用方位和測量主軸轉速的霍爾轉角轉速傳感器(20)，被測截面I和被測截面II上對應的被測位置處在同一母線上。
專利摘要多功能滑動軸承試驗臺，由機械傳動部分和信號測試系統組成；其特徵是機械傳動部分是由電動機驅動主軸，主軸兩端由軸承和被測軸承支承，載荷通過載荷控制器產生施於主軸中央或兩側，設置潤滑油循環迴路；信號測試系統由傳感器、二次儀表和數據採集分析顯示系統構成，可以同時測量和計算任一瞬時滑動軸承的性能等參數，並以圖表形式定量顯示結果。本實用新型可以進行考慮軸－軸承系統不同機械行為之間相互影響的滑動軸承試驗，特別是軸的剛度和動力學作用對滑動軸承潤滑影響的試驗，使滑動軸承試驗的情況和結果更能接近實際。
文檔編號G01M13/00GK2876752SQ20052014060
公開日2007年3月7日 申請日期2005年12月30日 優先權日2005年12月30日
發明者孫軍, 李震, 桂長林, 李志遠 申請人:合肥工業大學