一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置製造方法
2023-06-12 12:35:06 2
一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置製造方法
【專利摘要】本發明提出了一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，設計了試驗軸承與軸直套式結構，並在軸和試驗軸承內圈上設計了輸油孔或槽，在保證試驗軸承環下潤滑條件下簡化了試驗軸承潤滑結構。設計了電熱式的腔體加熱結構，與自來水加熱冷卻方式相比，簡化了結構以降低成本。更換不同尺寸的軸向定距環和徑向定距環可快速實現不同尺寸的軸承腔幾何結構，並且降低了製造腔體的成本。增設了回油泵使得回油流暢，潤滑油不會在腔內積聚。排氣孔通過油路連接回油箱避免排氣管排出油霧汙染環境並避免潤滑油浪費。布置高速攝像機拍攝軸承腔內油氣狀態，實現油氣狀態圖像與壓力溫度信號的在計算機的同步記錄。
【專利說明】一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種試驗裝置，具體為一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置。
【背景技術】
[0002]軸承腔是航空發動機潤滑系統部件之一，用於潤滑和冷卻滾動軸承的潤滑油與防止潤滑油洩漏的密封空氣在軸承腔中形成了油氣兩相流動的潤滑條件。發動機潤滑系統及二次空氣系統的設計依賴於對軸承腔油氣兩相流動及換熱的正確理解和準確計算，開展軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗是軸承腔工程設計和理論分析的重要工作，因此需要設計相應的試驗裝置。
[0003]文 獻「Influence of high rotational speeds on heat transfer and oil filmthickness in aero—engine bearing chambers.S.Wittigjet al.Journal of Engineeringfor Gas Turbines and Power.1994，116(2):395-401 」公開了一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，根據該論文的闡述，其試驗裝置測試軸承環下潤滑結構釆用了多個套圈嵌套連接的形式，這種結構每個套圈的加工難度較高及多個套圈裝配對中性較難保證；另外其試驗裝置軸承腔體外側加裝自來水裝盛副腔的形式以加熱或冷卻腔體，這種結構一方面使試驗裝置本體龐雜，另一方面自來水供給及加熱系統成本顯著。其試驗裝置電機通過聯接器和傳動帶連接旋轉軸，帶傳動的方式使試驗裝置本體龐雜。
[0004]文獻「航空發動機軸承腔油氣兩相潤滑介質流動與換熱研究.陳薄.西北工業大學博士學位論文」公開了一種軸承腔試驗系統，根據該論文的闡述，其試驗系統中供油子系統、供氣子系統和軸承腔試驗器均無加熱裝置，因此軸承腔內潤滑油、空氣和軸承腔腔壁均在接近室溫狀態下工作，其腔內油氣介質之間及與腔壁的換熱狀況與軸承腔的工程實際差異很大，難以得到反映軸承腔工程實際的試驗結果。其供油子系統中回油管路通過回油管直接連通供油箱的設計導致軸承腔潤滑油回油不暢，潤滑油在軸承腔內積聚，並且回油管路中潤滑油中摻雜大量氣泡，空氣進入油箱影響潤滑油密度粘度等物理性質，這種設計與航空發動機軸承腔負壓回油及油箱中潤滑油儘量避免存在空氣的工程實際也差異很大。其軸承腔試驗器兩個排氣口為敞口設計，軸承腔排氣口流出的油霧排向大氣，導致浪費潤滑油和汙染環境。其數據採集子系統中多組壓力傳感器、熱電阻直接連接數據採集器，導致導線連接混亂，導線中電信號彼此相互幹擾，降低了測量信號的質量，壓力傳感器、熱電阻與數據採集器無獨立的接插頭，故不能靈活地連接和斷開。其動力子系統中高速電機通過柱銷聯軸器連接轉軸，柱銷聯軸器容易將電機振動傳遞到軸承腔中的轉軸，致使軸承腔試驗器振動而影響油氣介質流動狀態和壓力溫度信號的穩定測量。
[0005]上述兩文獻中試驗裝置腔體的寬度和高度改變時均需要更換整套的腔體和端蓋等零部件，一方面降低了更換的便捷性，另一方面加工多個腔體和端蓋等零部件成本較高；此外試驗裝置中潤滑油盛裝在一個油箱，使得油箱中潤滑油溫度不易控制，油箱中回油和供油摻混亦不利於潤滑油中空氣的析出。兩種試驗裝置右端蓋為整塊有機玻璃，右蓋板強度不足，在腔體振動時右蓋板變形很大，導致試驗系統工作時密封間隙不均勻，影響進入軸承腔空氣流動的穩定性。另外兩種試驗裝置均無法得到採集的壓力和溫度對應的軸承腔內油氣兩相流動狀態圖像信息，無法滿足工程設計和理論分析中全面了解油氣介質狀態的需求。
【發明內容】
[0006]要解決的技術問題
[0007]為了能夠在結構緊湊成本節約條件下設計製造軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，並保證油箱中潤滑油溫度易於控制和降低摻混空氣，提升軸承腔結構尺寸變更的便捷性，增強採集的壓力和溫度信號的質量，同步獲得軸承腔內油氣介質流動圖像和壓力溫度信號，本發明提出了一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置。
[0008]技術方案
[0009]本發明的技術方案為:
[0010]所述一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，其特徵在於:包括動力及支承系統、軸承腔機械本體、潤滑油循環系統、空氣供給系統及測量攝像系統；
[0011]動力及支承系統包括支承平臺和動力裝置,支承平臺支承動力裝置和軸承腔機械本體；動力裝置帶動軸承腔機械本體中的軸轉動；
[0012]軸承腔機械本體包括軸承腔部件和左腔體支承部件，左腔體支承部件支承軸承腔部件，且左腔體支承部件與支承平臺固定連接；軸承腔部件包括左腔體、支承軸承、左端蓋、軸、試驗軸承、軸承支盤、右腔體、右蓋板、右端蓋；軸承支盤與試驗軸承同軸過盈配合；軸承支盤左側盤面與左腔體右端法蘭面密封固定配合，左腔體左端與左端蓋固定配合；軸承支盤右側盤面與右腔體左端通過一對軸向定距環和徑向定距環配合，右腔體右端通過另一對軸向定距環和徑向定距環與右蓋板配合；右腔體外圓周套有金屬導熱套，金屬導熱套外套有發熱網；左腔體右端法蘭面、軸承支盤、右蓋板法蘭面通過長螺栓同軸固定配合；右蓋板上開有臺階孔，臺階孔內固定有窗口玻璃；右蓋板右側與右端蓋固定配合；
[0013]軸穿在左腔體和右腔體內並安裝在支承軸承和試驗軸承上，其中支承軸承安裝在左腔體內，通過左端蓋軸向壓緊支承軸承；軸左端穿出左端蓋與動力裝置配合；軸右端穿出右端蓋與潤滑油循環系統配合；軸右半段中心有中央輸油管路；軸中央輸油管路左端與試驗軸承對齊，且在軸上開有多個徑向輸油管路與中央輸油管路連通，軸的外側壁上有輸油圓周槽將徑向輸油管路連通，輸油圓周槽與試驗軸承徑向位置對齊，且試驗軸承內圈在對稱於滾子的兩側有徑向輸油孔與軸上的輸油圓周槽連通；
[0014]左腔體和右腔體各自分別通過排油管和排氣管連通潤滑油循環系統；在右腔體上還有壓力傳感器安裝螺紋通孔、熱電阻安裝通孔；
[0015]潤滑油循環系統分為滑油供給油路和滑油回收油路；滑油供給油路提供一定溫度的潤滑油輸入中央輸油管路；滑油回收油路有兩支迴路，一隻迴路接收排氣管回油，另一隻迴路接收排油管回油；
[0016]空氣供給系統由空氣壓縮機提供氣源，空氣流路自空氣壓縮機引出後通過輸氣管連接氣體處理裝置，而後分為兩支分氣路，分別通入左腔體和右腔體；
[0017]測量攝像系統中高速攝像機鏡頭通過窗口玻璃拍攝軸承腔內油氣兩相流動狀態圖像並記錄在存儲裝置中；測量攝像系統的變送箱的輸入端通過37芯DB接插頭連接壓力傳感器和熱電阻，變送箱將壓力、溫度數據通過輸出端的37芯DB接插頭連接數據採集器。
[0018]進一步的優選方案，所述一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，其特徵在於:潤滑油循環系統中能夠分別控制潤滑油流量和溫度，空氣供給系統中能夠分別控制空氣流量和溫度，動力及支承系統中能夠控制試驗軸承的轉速。
[0019]進一步的優選方案，所述一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，其特徵在於:左腔體左端與左端蓋之間有橡膠墊，通過調節橡膠墊厚度，調節支承軸承的軸向安裝位置。
[0020]進一步的優選方案，所述一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，其特徵在於:壓力傳感器安裝螺紋通孔在右腔體外圓周上對稱於排油管和排氣管安裝螺紋孔軸線兩側均布；熱電阻安裝通孔處於壓力傳感器安裝螺紋孔之間、壓力傳感器安裝螺紋孔與排油管安裝孔之間以及排氣管安裝孔之間；熱電阻安裝通孔在軸向方向上成排布置。
[0021]進一步的優選方案，所述一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，其特徵在於:滑油供給油路中供油箱盛裝有潤滑油，供油箱安裝有過濾器、液位計、溫度計；供油箱內還安裝有加熱器、熱電偶和油路溫控儀，加熱器連通交流電加熱潤滑油，油路溫控儀連接熱電偶感知潤滑油溫度並自動控制加熱器開關；滑油供給油路中油管依次連接供油泵、截止閥、壓力表、溢流閥、單向閥、減壓閥、流量計、流量控制閥、數顯溫度計，滑油供給油路末端通過旋轉接頭接入中央輸油管路。
[0022]進一步的優選方案，所述一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，其特徵在於:滑油回收油路中一隻迴路接收排氣管回油，排氣管回油通過過濾器後進回油箱；另一隻迴路接收排油管回油，排油管回油依次通過截止閥、過濾器、回油泵、截止閥、壓力表、方向控制閥，方向閥而後分為兩路，一路進回油箱，另一路進供給油路的過濾器。
[0023]進一步的優選方案，所述一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，其特徵在於:空氣流路自空氣壓縮機引出後通過輸氣管依次連接冷卻器、儲氣罐、排水器、減壓器、壓力表、油霧器、乾燥器、空氣加熱器後分為兩支分氣路；每支分氣路通過輸氣管依次連接氣路節流閥、氣路流量計、氣路單向閥、氣路溫度計、壓力表後再通過通氣接頭接入左腔體或右腔體。
[0024]有益效果
[0025]本發明設計了試驗軸承與軸直套式結構，並在軸和試驗軸承內圈上設計了輸油孔或槽，在保證試驗軸承環下潤滑條件下簡化了試驗軸承潤滑結構。設計了電熱式的腔體加熱結構，與自來水加熱冷卻方式相比，簡化了結構以降低成本。更換不同尺寸的軸向定距環和徑向定距環可快速實現不同尺寸的軸承腔幾何結構，並且降低了製造腔體的成本。增設了回油泵使得回油流暢，潤滑油不會在腔內積聚。排氣孔通過油路連接回油箱避免排氣管排出油霧汙染環境並避免潤滑油浪費。分別設置供油箱和回油箱，並通過方向控制閥控制回油箱向供油箱供油，有利於回收後的潤滑油充分冷卻和析出氣體。增設了變送箱，實現了溫度和壓力多路信號採集線路的整齊布置，降低了電流信號幹擾，數據採集線路加裝多個37芯DB接插頭，實現數據採集線路的快速安裝和拆卸。高速變頻電機通過吸振性能更佳的膜片聯軸器直接連接軸，既降低了高速變頻電機對軸承腔油氣介質流動的幹擾又使得試驗裝置結構緊湊。在不影響觀察腔內油氣狀態的前提下更換右蓋板為金屬材料有效的增加了右蓋板的強度，提升了密封進氣的穩定性。布置高速攝像機拍攝軸承腔內油氣狀態，實現油氣狀態圖像與壓力溫度信號的在計算機的同步記錄。【專利附圖】
【附圖說明】
[0026]附圖1是本發明的結構示意圖；
[0027]附圖2是本發明中軸承腔機械本體剖視圖；
[0028]附圖3是本發明中潤滑油循環系統示意圖；
[0029]附圖4是本發明中空氣供給系統示意圖；
[0030]附圖5是本發明中測量攝像系統示意圖；
[0031]附圖6是本發明中左腔體支承部件示意圖；
[0032]附圖7是本發明中左腔體結構示意圖；
[0033]附圖8是本發明中右腔體結構示意圖；
[0034]附圖9是本發明中金屬導熱套結構示意圖；
[0035]附圖10是本發明中軸結構示意圖； [0036]附圖11是本發明中試驗軸承內圈結構示意圖；
[0037]附圖12是本發明中發熱網結構示意圖；
[0038]附圖13是本發明中右蓋板結構示意圖；
[0039]附圖14是本發明中右端蓋結構示意圖；
[0040]附圖15是本發明中變送箱示意圖；
[0041]附圖16是本發明中熱電阻和壓力傳感器連線圖。
[0042]其中:
[0043]1.T形槽工作檯 2.電機支承座 3.軸承腔支承座 4.高速變頻電機
[0044]5.膜片聯軸器 6.支承底板 7.支承豎板 8.左肋板
[0045]9.右肋板 10.左腔體 11.支承軸承 12.橡膠墊
[0046]13.左端蓋 14.圓螺母 15.止動擋圈 16.平擋圈
[0047]17.軸18.試驗軸承 19.軸承支盤 20.密封環
[0048]21.左密封圈 22.徑向定距環 23.軸向定距環 24.右腔體
[0049]25.彈簧卡圈 26.金屬導熱套 27.發熱網 28.圓錐銷
[0050]29.右密封圈 30.右蓋板 31.窗口玻璃 32.右端蓋
[0051]33.排氣管 34.排油管 35.變頻器 36.空氣開關
[0052]37.供油箱 38.加熱器 39.熱電偶 40.過濾器
[0053]41.液位計 42.溫度計 43.供油泵 44.供油泵電機
[0054]45.截止閥 46.溢流閥 47.單向閥 48.減壓閥
[0055]49.流量計 50.壓力表 51.流量控制閥 52.數顯溫度計
[0056]53.旋轉接頭 54.回油箱 55.節流閥 56.回油泵
[0057]57.回油泵電機 58.方向控制閥 59.熱電阻 60.壓力傳感器
[0058]61.變送箱 62.溫度變送器 63.37芯DB接插頭64.數據採集器
[0059]65.計算機 66.高速攝像機 67.空氣壓縮機 68.冷卻器
[0060]69.儲氣罐 70.排水器 71.減壓器 72.氣路壓力表
[0061]73.油霧器 74.乾燥器 75.空氣加熱器 76.空氣溫控儀
[0062]77.氣路節流閥 78.氣路流量計 79.氣路單向閥 80.氣路溫度計[0063]81.油路溫控儀 82.氣管 83.油管84.電源接插頭
[0064]85.電阻 86.動力及支承系統87.軸承腔機械本體88.潤滑油循環系統
[0065]89.空氣供給系統90.測量攝像系統
【具體實施方式】
[0066]下面結合實施例描述本發明:
[0067]參照附圖1，本實施例所述的軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置包括動力及支承系統86、軸承腔機械本體87、潤滑油循環系統88、空氣供給系統89及測量攝像系統90。
[0068]參照附圖1，動力及支承系統86 —方面用於支承高速變頻電機4和軸承腔機械本體87，另一方面用於調節高速變頻電機4的轉速，即調節試驗軸承18的轉速。本實施例中，動力部件包括高速變頻電機、膜片聯軸器、變頻器和空氣開關，變頻器35上遊連接空氣開關36，空氣開關36作為總開關控制高速變頻電機4的啟停。變頻器35下遊連接高速變頻電機4，變頻器35可調節輸出交流電的頻率進而控制高速變頻電機4的轉速。膜片聯軸器5兩端連接高速變頻電機4的旋轉軸和軸承腔的軸17，實現高速變頻電機4帶動軸17轉動。
[0069]參照附圖1，動力及支承系統86中支承部件包括T形槽工作檯1、電機支承座2、軸承腔支承座3。電機支承座2分為上下兩部分:下半部分為左右兩側背對背布置的兩段槽鋼，槽鋼被T形槽用螺栓和壓板壓在T形槽工作檯I上；上半部分為鋼板焊接成的電機座，螺栓將高速變頻電機4和電機支承座2固聯。軸承腔支承座3為左右兩側背對背布置的兩段槽鋼，槽鋼被T形槽用螺栓和壓板壓在T形槽工作檯I上，軸承腔機械本體87中支承底板6通過螺栓固聯在軸承 腔支承座3上。
[0070]軸承腔機械本體87分為軸承腔部件和左腔體支承部件，參照附圖2，軸承腔部件包括左腔體10、支承軸承11、橡膠墊12、左端蓋13、圓螺母14、止動擋圈15、平擋圈16、軸17、試驗軸承18、軸承支盤19、密封環20、左密封圈21、徑向定距環22、軸向定距環23、右腔體24、彈簧卡圈25、金屬導熱套26、發熱網27、圓錐銷28、右密封圈29、右蓋板30、窗口玻璃31、右端蓋32、排氣管33和排油管34。軸承支盤19內嵌入試驗軸承18且試驗軸承18外圈外圓柱面與軸承支盤19內圓柱面過盈配合。試驗軸承18內圈的輸油孔與軸17的輸油通道連通,彈簧卡圈25卡在軸的凹槽內軸向固定試驗軸承和軸。左腔體10和右腔體24分別套在軸承支盤19左右兩側的臺階面上，右蓋板30臺階面嵌入右腔體24內，左腔體、軸承支盤和右蓋板有同軸線的螺栓安裝孔，長螺栓穿過左腔體、軸承支盤和右蓋板後，螺母壓緊左腔體、軸承支盤和右蓋板，進而在試驗軸承18兩側形成軸承腔。軸17左端由支承軸承11支承，支承軸承11嵌入左腔體10的圓柱孔內並過盈配合，圓螺母14旋在軸17上並壓緊止動擋圈15和平擋圈16,從而實現支承軸承11和軸17的軸向定位。在軸17左右兩端分別套有左端蓋13和右端蓋32，左右端蓋通過螺栓分別固聯在左腔體10和右蓋板30上，左端蓋13和右端蓋32分別嵌入左密封圈21和右密封圈29，密封圈套在軸17上實現軸承腔和外界密封。右腔體24左右兩端內圈和端面分別有徑向定距環22和軸向定距環23，徑向定距環22通過螺釘固聯在軸承支盤19和右蓋板30上，圓錐銷28穿入右蓋板30、軸向定距環23和右腔體24內，實現三者的周向定位。改變徑向定距環22、軸向定距環23和配套的右腔體24的尺寸，可以組合實現試驗軸承18右側軸承腔不同的寬度和高度。右腔體24外套有金屬導熱套26和發熱網27，發熱網內密織電熱絲通有交流電後電熱絲髮熱，實現為右腔體的加熱。密封環20嵌入左腔體10的槽內，密封左腔體10和軸承支盤19的配合面。橡膠墊12有彈性並夾在左端蓋13和左腔體10之間調節支承軸承11的軸向安裝位置。
[0071]左右腔體分別連有排氣管33和排油管34，排氣管33和排油管34連接潤滑油循環系統88。軸17右端安裝旋轉接頭53，旋轉接頭53連接潤滑油循環系統88。參照附圖7和附圖14，左腔體10和右端蓋32有通氣螺紋孔，空氣供給系統89的氣路接頭旋接入通氣螺紋孔，為軸承腔供氣。
[0072]參照附圖8和附圖9，軸承腔機械本體的右腔體外圓周上對稱於排油管和排氣管安裝螺紋孔軸線兩側有均布的壓力傳感器安裝螺紋通孔，在壓力傳感器安裝螺紋孔之間以及壓力傳感器安裝螺紋孔與排油管安裝孔、排氣管安裝孔之間有熱電阻安裝通孔，熱電阻安裝通孔在軸向方向上成排布置，右腔體外圓周上有F形熱電阻導線槽。金屬導熱套上對應於右腔體亦有排油管安裝通孔、排氣管安裝通孔和壓力傳感器安裝通孔。金屬導熱套內圓柱面對應於右腔體外圓周面上的熱電阻導線槽亦有相應的熱電阻導線槽，當右腔體和金屬導熱套裝配一起時熱電阻導線槽重合。測量攝像系統90的熱電阻59和壓力傳感器60裝在右腔體24上測量軸承腔內油氣兩相流動的溫度和壓力。
[0073]參照附圖10，軸17右半段中心有中央輸油管路，中央輸油管路右端有螺紋孔，與旋轉接頭53的油路接頭外螺紋配合實現連通輸油通道。軸中央輸油管路左端與試驗軸承對齊，在試驗軸承內圈所在軸向位置處，軸有四個徑向輸油管路與軸的中央輸油管路連通，軸在試驗軸承內圈以內的外圓周上有連通徑向輸油管路的輸油圓周槽。試驗軸承內圈上對稱於滾子兩側有徑向輸油孔與軸上的輸油圓周槽連通。
[0074]參照附圖11，試驗軸承18內圈上有左右布置的兩排徑向輸油孔，每排輸油孔有四個徑向輸油孔且在圓周方向上均布。
[0075]參照附圖12，發熱網27有穿排氣管、排油管和壓力傳感器的徑向通孔，發熱網27有兩個接線柱外接交流電內接發熱網內電熱絲。
[0076]參照附圖13，右蓋板30有扇形階梯孔，結合圖2和圖1，在貼近右腔體一側階梯孔內粘接有窗口玻璃31，從窗口玻璃31可以透視軸承腔內油氣兩相流動狀態。測量攝像系統90的高速攝像機66對準窗口玻璃31可以拍攝軸承腔內油氣兩相流動狀態。
[0077]參照附圖6，軸承腔機械本體87的左腔體支承部件包括支承底板6、支承豎板7、左肋板8和右肋板9。支承底板6有螺栓孔，通過螺栓固聯在軸承腔支承座3上。支承豎板7嵌在支承底板6的槽內並和支承底板6焊接固聯，左右肋板焊接固聯支承底板6和支承豎板7。支承豎板7上部圓柱面貼合左腔體10外圓柱面，並焊接固聯左腔體10。
[0078]參照附圖3，潤滑油循環系統88分為滑油供給油路和滑油回收油路。滑油供給油路中供油箱37盛裝有潤滑油，供油箱37安裝有過濾器40、液位計41、溫度計42。供油箱37內安裝有加熱器38、熱電偶39和油路溫控儀81，加熱器38連通交流電加熱潤滑油，油路溫控儀81連接熱電偶39感知潤滑油溫度並自動控制加熱器38開關。滑油供給油路中油管83依次連接供油泵43、截止閥45、壓力表50、溢流閥46、單向閥47、減壓閥48、流量計49、流量控制閥51、數顯溫度計52，滑油供給油路末端連接旋轉接頭53，旋轉接頭53有螺紋的油路接頭旋入軸承腔機械本體中軸17的一端並向軸內供給潤滑油。
[0079]參照附圖3，潤滑油循環系統88滑油回收油路有兩支油路。其中一支油路末端的兩個油路接頭連接軸承腔機械本體87中左右腔體上的排氣管33，油管83 —端連接油路接頭，另一端連接過濾器40後連接回油箱54。另一支油路末端的兩個油路接頭連接軸承腔機械本體87中左右腔體上的排油管34，而後從油路接頭引出的油管83沿潤滑油流動方向依次連接截止閥45、過濾器40、回油泵56、截止閥45、壓力表50、方向控制閥58，方向控制閥58引出的兩支油管83分別連接回油箱54和供給油路的過濾器40。回油箱54上安裝有過濾器40、液位計41和溫度計42。另外回油泵56進油口除連接從軸承腔引出的回油油管外還通過從回油箱54引出的過濾器40和節流閥55油路吸油。
[0080]潤滑油循環系統88的供油泵43和回油泵56分別連接供油泵電機44和回油泵電機57，在電機的驅動下泵吸潤滑油。
[0081]參照附圖4，空氣供給系統89由空氣壓縮機67提供氣源，空氣流路由氣管82連接，自空氣壓縮機67引出後通過氣管82依次連接冷卻器68、儲氣罐69、排水器70、減壓器71、壓力表72、油霧器73、乾燥器74、空氣加熱器75後分為兩支分氣路，兩支分氣路連接元件相同，即每支分氣路通過氣管82依次連接氣路節流閥77、氣路流量計78、氣路單向閥79、氣路溫度計80、氣路壓力表72後再分支出兩個通氣接頭，為左腔體供氣的通氣接頭通過螺紋連接左腔體10上的輸氣螺紋孔，為右腔體供氣的通氣接頭通過螺紋連接右端蓋32上的輸氣螺紋孔。空氣加熱器75連接空氣溫控儀76，空氣溫控儀76調節空氣的溫度。
[0082]參照附圖5、附圖15和附圖16，測量攝像系統90包括計算機65、高速攝像機66、數據採集器64、變送箱61、熱電阻59、壓力傳感器60。測量攝像系統90中變送箱61外壁安裝有37芯DB接插頭63和電源接插頭84，變送箱61信號輸出端的37芯DB接插頭63通過數據線連接數據採集器64，數據採集器64通過數據線連接計算機65並傳遞和記錄壓力溫度數據；變送箱61輸入端有兩個37芯DB接插頭63:左側37芯DB接插頭63 —端通過導線連接壓力傳感器60，另一端與變送箱信號輸出端的37芯DB接插頭63連通；右側37芯DB接插頭63 —端通過導線連接熱電阻59，另一端與溫度變送器62連接。溫度變送器62通過導線連接變送箱信號輸出端的37芯DB接插頭63傳遞溫度信號。電源接插頭84串聯電阻85後連接溫度變送器62並為溫度變送器62供電，電源接插頭84也連接左側37芯DB接插頭63為壓力傳感器60供電。
[0083]測量攝像系統中從變送箱37芯DB接插頭引出的壓力傳感器壓力感應端外側有螺紋，並旋擰在右腔體的壓力傳感器螺紋安裝孔內。從變送箱37芯DB接插頭引出的一部分熱點阻嵌在金屬導熱套和右腔體之間的熱電阻安裝槽縫內測量右腔體壁面溫度，另一部分熱電阻通過右腔體外圓周上的徑向小通孔伸到軸承腔內測量腔內油氣溫度。
[0084]通過流量控制閥51和流量計49調整潤滑油流量，通過安裝於供油箱37的油路溫控儀81調整潤滑油的溫度；通過氣路節流閥77和氣路流量計78調整空氣流量，通過空氣溫控儀76調整空氣的溫度；通過變頻器35調整試驗軸承18的轉速。組合潤滑油和空氣不同的流量和溫度以及試驗軸承18不同的轉速，試驗裝置實現多種工況參數下軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗。
[0085]通過調整徑向定距環22、軸向定距環23以及右腔體24的尺寸可以組合出軸承腔不同的高度和寬度尺寸，試驗裝置實現多種結構參數下軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗。
[0086]方向控制閥58可以選擇回油泵56泵出的潤滑油流向回油箱54或流向供油箱37，試驗裝置工作時可以視回油箱54中潤滑油的溫度和含氣程度選擇回油泵56向回油箱54或供油箱37泵油，保證供油箱37中潤滑油溫度適宜且無摻雜空氣。
【權利要求】
1.一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，其特徵在於:包括動力及支承系統、軸承腔機械本體、潤滑油循環系統、空氣供給系統及測量攝像系統； 動力及支承系統包括支承平臺和動力裝置，支承平臺支承動力裝置和軸承腔機械本體；動力裝置帶動軸承腔機械本體中的軸轉動； 軸承腔機械本體包括軸承腔部件和左腔體支承部件，左腔體支承部件支承軸承腔部件，且左腔體支承部件與支承平臺固定連接；軸承腔部件包括左腔體、支承軸承、左端蓋、軸、試驗軸承、軸承支盤、右腔體、右蓋板、右端蓋；軸承支盤與試驗軸承同軸過盈配合；軸承支盤左側盤面與左腔體右端法蘭面密封固定配合，左腔體左端與左端蓋固定配合；軸承支盤右側盤面與右腔體左端通過一對軸向定距環和徑向定距環配合，右腔體右端通過另一對軸向定距環和徑向定距環與右蓋板配合；右腔體外圓周套有金屬導熱套，金屬導熱套外套有發熱網；左腔體右端法蘭面、軸承支盤、右蓋板法蘭面通過長螺栓同軸固定配合；右蓋板上開有臺階孔，臺階孔內固定有窗口玻璃；右蓋板右側與右端蓋固定配合； 軸穿在左腔體和右腔體內並安裝在支承軸承和試驗軸承上，其中支承軸承安裝在左腔體內，通過左端蓋軸向壓緊支承軸承；軸左端穿出左端蓋與動力裝置配合；軸右端穿出右端蓋與潤滑油循環系統配合；軸右半段中心有中央輸油管路；軸中央輸油管路左端與試驗軸承對齊，且在軸上開有多個徑向輸油管路與中央輸油管路連通，軸的外側壁上有輸油圓周槽將徑向輸油管路連通，輸油圓周槽與試驗軸承徑向位置對齊，且試驗軸承內圈在對稱於滾子的兩側有徑向輸油孔與軸上的輸油圓周槽連通； 左腔體和右腔體各自分別通過排油管和排氣管連通潤滑油循環系統；在右腔體上還有壓力傳感器安裝螺紋通孔、熱電阻安裝通孔； 潤滑油循環系統分為滑 油供給油路和滑油回收油路；滑油供給油路提供一定溫度的潤滑油輸入中央輸油管路；滑油回收油路有兩支迴路，一隻迴路接收排氣管回油，另一隻迴路接收排油管回油； 空氣供給系統由空氣壓縮機提供氣源，空氣流路自空氣壓縮機引出後通過輸氣管連接氣體處理裝置，而後分為兩支分氣路，分別通入左腔體和右腔體； 測量攝像系統中高速攝像機鏡頭通過窗口玻璃拍攝軸承腔內油氣兩相流動狀態圖像並記錄在存儲裝置中；測量攝像系統的變送箱的輸入端通過37芯DB接插頭連接壓力傳感器和熱電阻，變送箱將壓力、溫度數據通過輸出端的37芯DB接插頭連接數據採集器。
2.根據權利要求1所述一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，其特徵在於:潤滑油循環系統中能夠分別控制潤滑油流量和溫度，空氣供給系統中能夠分別控制空氣流量和溫度，動力及支承系統中能夠控制試驗軸承的轉速。
3.根據權利要求1所述一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，其特徵在於:左腔體左端與左端蓋之間有橡膠墊，通過調節橡膠墊厚度，調節支承軸承的軸向安裝位置。
4.根據權利要求1所述一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，其特徵在於:壓力傳感器安裝螺紋通孔在右腔體外圓周上對稱於排油管和排氣管安裝螺紋孔軸線兩側均布；熱電阻安裝通孔處於壓力傳感器安裝螺紋孔之間、壓力傳感器安裝螺紋孔與排油管安裝孔之間以及排氣管安裝孔之間；熱電阻安裝通孔在軸向方向上成排布置。
5.根據權利要求2所述一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，其特徵在於:滑油供給油路中供油箱盛裝有潤滑油，供油箱安裝有過濾器、液位計、溫度計；供油箱內還安裝有加熱器、熱電偶和油路溫控儀，加熱器連通交流電加熱潤滑油，油路溫控儀連接熱電偶感知潤滑油溫度並自動控制加熱器開關；滑油供給油路中油管依次連接供油泵、截止閥、壓力表、溢流閥、單向閥、減壓閥、流量計、流量控制閥、數顯溫度計，滑油供給油路末端通過旋轉接頭接入中央輸油管路。
6.根據權利要求2所述一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，其特徵在於:滑油回收油路中一隻迴路接收排氣管回油，排氣管回油通過過濾器後進回油箱；另一隻迴路接收排油管回油，排油管回油依次通過截止閥、過濾器、回油泵、截止閥、壓力表、方向控制閥，方向閥而後分為兩路，一路進回油箱，另一路進供給油路的過濾器。
7.根據權利要求2所述一種軸承腔油氣兩相流動和換熱試驗裝置，其特徵在於:空氣流路自空氣壓縮機引出後通過輸氣管依次連接冷卻器、儲氣罐、排水器、減壓器、壓力表、油霧器、乾燥器、空氣加熱器後分為兩支分氣路；每支分氣路通過輸氣管依次連接氣路節流閥、氣路流量計、氣路單向閥、氣路溫度計、壓力表後再通過通氣接頭接入左腔體或右腔體。
【文檔編號】G01N25/20GK104034506SQ201410298539
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】陳國定, 孫恆超, 陳薄, 王濤, 王菲 申請人:西北工業大學