專利名稱：多功能滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)，更具體地說(shuō)是把軸和軸承作為一個(gè)系統(tǒng)，可以定量顯示不同機(jī)械行為之間相互影響的滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)，特別是軸的剛度(變形)和動(dòng)力學(xué)作用與滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑性能之間相互影響的試驗(yàn)臺(tái)。
背景技術(shù)：
滑動(dòng)軸承是各種機(jī)械裝置中使用最普遍、最基本的支承—傳動(dòng)系統(tǒng)部件，其對(duì)機(jī)械裝置工作狀況、可靠性和耐久性有直接影響。通過(guò)滑動(dòng)軸承的試驗(yàn)，可以在實(shí)際工作條件下測(cè)試、評(píng)定滑動(dòng)軸承的性能，研究各種因素的影響。
現(xiàn)有的滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)一般都僅針對(duì)滑動(dòng)軸承單個(gè)零件進(jìn)行試驗(yàn)，不能進(jìn)行其它機(jī)械行為影響下的滑動(dòng)軸承試驗(yàn)。但是，在工程實(shí)際中，滑動(dòng)軸承和軸一般以摩擦副系統(tǒng)的形式同時(shí)出現(xiàn)，工作時(shí)滑動(dòng)軸承不是獨(dú)立的，軸與滑動(dòng)軸承之間存在互相聯(lián)系、互相影響。例如，在軸—滑動(dòng)軸承系統(tǒng)中，當(dāng)軸受到載荷作用時(shí)會(huì)產(chǎn)生變形，導(dǎo)致軸頸在軸承孔中傾斜，由于滑動(dòng)軸承的間隙很小，其必將極大地影響滑動(dòng)軸承的潤(rùn)滑和工作狀態(tài)。因此，為了使滑動(dòng)軸承的試驗(yàn)結(jié)果更加接近于實(shí)際，滑動(dòng)軸承試驗(yàn)中應(yīng)考慮軸—滑動(dòng)軸承系統(tǒng)不同機(jī)械行為之間的相互影響效應(yīng)。目前國(guó)內(nèi)外未見到考慮軸—軸承系統(tǒng)不同機(jī)械行為之間相互影響的滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)所存在的不足之處，提供一種多功能滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)，可以進(jìn)行考慮軸—軸承系統(tǒng)不同機(jī)械行為之間相互影響的滑動(dòng)軸承試驗(yàn)，特別是軸的剛度(變形)和動(dòng)力學(xué)作用對(duì)滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑影響的試驗(yàn)，使滑動(dòng)軸承試驗(yàn)的情況和結(jié)果更能接近實(shí)際。
本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明由機(jī)械傳動(dòng)部分和信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)組成；本發(fā)明的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是所述機(jī)械傳動(dòng)部分設(shè)置由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的主軸，主軸的兩端由軸承和被測(cè)軸承支承，軸承和被測(cè)軸承安裝在箱體的同軸孔中；由載荷控制器產(chǎn)生的載荷施加于主軸的中央或兩側(cè)，載荷為靜載荷或?yàn)閯?dòng)載荷，大小和頻率可隨機(jī)改變；潤(rùn)滑油循環(huán)回路是潤(rùn)滑油經(jīng)電動(dòng)泵站供油泵、再經(jīng)軸承供油孔注入軸承、再回流到電動(dòng)泵站油箱；
所述信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)由傳感器、二次儀表和數(shù)據(jù)采集分析顯示系統(tǒng)構(gòu)成，在被測(cè)軸承的兩端設(shè)置兩個(gè)被測(cè)截面，包括截面I和截面II，兩個(gè)被測(cè)截面到軸承中央截面的距離相等，在兩個(gè)被測(cè)截面上，位于相互垂直的位置上分別設(shè)置用于測(cè)得對(duì)應(yīng)位置上軸承油膜壓力的壓力傳感器，用于測(cè)量對(duì)應(yīng)位置軸承油膜厚度的位移傳感器，并設(shè)置用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)被測(cè)截面上軸承座孔表面油膜溫度的溫度傳感器，以及用于確定作用在軸上的載荷沿圓周方向的作用方位和測(cè)量主軸轉(zhuǎn)速的霍爾轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)速傳感器，被測(cè)截面I和被測(cè)截面II上對(duì)應(yīng)的被測(cè)位置處在同一母線上。
軸在載荷作用下將產(chǎn)生變形，從而導(dǎo)致軸頸在滑動(dòng)軸承中傾斜，產(chǎn)生主軸的剛度(變形)和動(dòng)力學(xué)作用對(duì)軸承的影響效應(yīng)，且由計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制，可以隨機(jī)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(cè)量的對(duì)應(yīng)位置處的油膜厚度，經(jīng)過(guò)換算得到這兩個(gè)被測(cè)截面上的軸心位置，以確定軸頸在軸承中的傾斜角；霍爾轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)速傳感器用于確定作用在軸上的載荷沿圓周方向的作用方位和測(cè)量軸的轉(zhuǎn)速。
與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在1、本發(fā)明把軸和滑動(dòng)軸承作為一個(gè)系統(tǒng)，可以定量顯示不同機(jī)械行為之間的相互影響，特別是軸的剛度(變形)和動(dòng)力學(xué)作用與滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑性能之間的相互影響。
2、本發(fā)明通過(guò)載荷控制器產(chǎn)生載荷，由計(jì)算機(jī)控制可以隨機(jī)改變載荷的大小和變化頻率等。
3、本發(fā)明采用壓力傳感器直接測(cè)量滑動(dòng)軸承的油膜壓力。
4、本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集分析顯示系統(tǒng)可以運(yùn)行在NT操作平臺(tái)上，其集信號(hào)采集、濾波、A/D變換、數(shù)據(jù)分析和實(shí)時(shí)顯示于一體，可以同時(shí)測(cè)量和計(jì)算任一瞬時(shí)(或轉(zhuǎn)角)滑動(dòng)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(shù)，并以圖表形式定量顯示結(jié)果。
5、本發(fā)明可以進(jìn)行不同軸承寬度、軸承間隙和不同種類潤(rùn)滑油等情況下的滑動(dòng)軸承試驗(yàn)。
6、本發(fā)明可以廣泛用于教學(xué)和科研中進(jìn)行的滑動(dòng)軸承試驗(yàn)。
本多功能滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)的主要技術(shù)參數(shù)如下(1)軸承直徑30～60mm；(2)軸承寬度30～60mm；
(3)轉(zhuǎn)速0～5000r/min；(4)載荷0～3000N；(5)測(cè)量溫度0～200℃；(6)測(cè)量壓力0～10MPa。


圖1為本發(fā)明機(jī)械傳動(dòng)部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)原理示意圖。
圖3為本發(fā)明被測(cè)截面示意圖。
圖4為本發(fā)明另一被測(cè)截面?zhèn)鞲衅魑恢梅植际疽鈭D。
圖中標(biāo)號(hào)1 變頻器、2 電動(dòng)機(jī)、3 聯(lián)軸器、4 軸承、5 被測(cè)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(zhuǎn)角轉(zhuǎn)速傳感器。
以下通過(guò)具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述實(shí)施例如圖1所示，電動(dòng)機(jī)2提供0～5000r/min的轉(zhuǎn)速，通過(guò)聯(lián)軸器3驅(qū)動(dòng)主軸8旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速由變頻器1調(diào)節(jié)。主軸8的兩端由軸承4和被測(cè)軸承5支承，軸承4和被測(cè)軸承5安裝在箱體9的同軸孔中；載荷6通過(guò)載荷控制器7產(chǎn)生，施加于主軸8的中央或兩側(cè)，產(chǎn)生主軸的剛度(變形)和動(dòng)力學(xué)作用對(duì)滑動(dòng)軸承的影響效應(yīng)，載荷可以為靜載荷也可以為動(dòng)載荷，載荷由計(jì)算機(jī)控制，可以隨機(jī)改變大小和變化頻率等；潤(rùn)滑油由電動(dòng)泵站供給，潤(rùn)滑油經(jīng)電動(dòng)泵站供油泵、再經(jīng)軸承供油孔注入軸承、再回流到電動(dòng)泵站油箱。
如圖2、3和4所示，信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)由傳感器、二次儀表和數(shù)據(jù)采集分析顯示系統(tǒng)構(gòu)成。在被測(cè)軸承5的兩端設(shè)置兩個(gè)被測(cè)截面，包括截面I和截面II，兩個(gè)被測(cè)截面到軸承中央截面的距離相等，在兩個(gè)被測(cè)截面上，位于相互垂直的位置上分別設(shè)置用于測(cè)得對(duì)應(yīng)位置上軸承油膜壓力的壓力傳感器10、11、12和13，用于測(cè)量對(duì)應(yīng)位置軸承油膜厚度的位移傳感器14、15、16和17；并設(shè)置用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)被測(cè)截面上軸承座孔表面附近油膜溫度的溫度傳感器18和19，以及用于確定作用在軸上的載荷沿圓周方向的作用方位和測(cè)量軸的轉(zhuǎn)速的霍爾轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)速傳感器20。
數(shù)據(jù)采集分析顯示系統(tǒng)運(yùn)行在NT操作平臺(tái)上，集信號(hào)采集、濾波、A/D變換、數(shù)據(jù)分析和實(shí)時(shí)顯示于一體，同時(shí)測(cè)量任一瞬時(shí)(或轉(zhuǎn)角)滑動(dòng)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(shù)，并以圖表形式定量顯示結(jié)果。
1.油膜壓力的測(cè)量利用壓力傳感器I-1、I-2、II-1、II-2直接測(cè)量。
2.油膜厚度的測(cè)量利用位移傳感器I-1、I-2、II-1、II-2直接測(cè)量。
3.油膜溫度的測(cè)量利用溫度傳感器I和溫度傳感器II直接測(cè)量。
4.被測(cè)截面上軸心位置的測(cè)量通過(guò)分別安裝在圖3所示的軸承兩個(gè)截面I-I和II-II上位于相互垂直位置的位移傳感器14和16或15和17測(cè)量的油膜厚度，經(jīng)過(guò)計(jì)算得到這兩個(gè)截面上的軸心位置。
如圖5所示，對(duì)于軸承某一截面，如果安裝在軸承坐標(biāo)軸x和z上的位移傳感器測(cè)量的油膜厚度分別為hx和hz，則軸心位置的坐標(biāo)x和z可以用下式計(jì)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(cè)量根據(jù)上面的方法確定軸頸軸心在軸承兩個(gè)截面I-I和II-II上的位置坐標(biāo)，如分別用(x1、z1)和(x2、z2)表示，則軸頸傾斜角γ采用下式計(jì)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(zhǎng)度e′=(Δx)2+(Δz)2]]>Δx＝x2-x1Δz＝z2-z權(quán)利要求
1.多功能滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)，由機(jī)械傳動(dòng)部分和信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)組成；其特征是所述機(jī)械傳動(dòng)部分設(shè)置由電動(dòng)機(jī)(2)驅(qū)動(dòng)的主軸(8)，主軸(8)的兩端由軸承(4)和被測(cè)軸承(5)支承，軸承(4)和被測(cè)軸承(5)安裝在箱體(9)的同軸孔中；由載荷控制器(7)產(chǎn)生的載荷(6)施加于主軸(8)的中央或兩側(cè)，載荷為靜載荷或?yàn)閯?dòng)載荷，大小和頻率可隨機(jī)改變；潤(rùn)滑油循環(huán)回路是潤(rùn)滑油經(jīng)電動(dòng)泵站供油泵、再經(jīng)軸承供油孔注入軸承、再回流到電動(dòng)泵站油箱；所述信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)由傳感器、二次儀表和數(shù)據(jù)采集分析顯示系統(tǒng)構(gòu)成，在被測(cè)軸承(5)的兩端設(shè)置兩個(gè)被測(cè)截面，包括截面I和截面II，兩個(gè)被測(cè)截面到軸承中央截面的距離相等，在兩個(gè)被測(cè)截面上，位于相互垂直的位置上分別設(shè)置用于測(cè)得對(duì)應(yīng)位置上軸承油膜壓力的壓力傳感器(10、11、12、13)，用于測(cè)量對(duì)應(yīng)位置軸承油膜厚度的位移傳感器(14、15、16、17)，并設(shè)置用于測(cè)量?jī)蓚€(gè)被測(cè)截面上軸承座孔表面油膜溫度的溫度傳感器(18、19)，以及用于確定作用在軸上的載荷沿圓周方向的作用方位和測(cè)量主軸轉(zhuǎn)速的霍爾轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)速傳感器(20)，被測(cè)截面I和被測(cè)截面II上對(duì)應(yīng)的被測(cè)位置處在同一母線上。
全文摘要
多功能滑動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)，由機(jī)械傳動(dòng)部分和信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)組成；其特征是機(jī)械傳動(dòng)部分是由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸，主軸兩端由軸承和被測(cè)軸承支承，載荷通過(guò)載荷控制器產(chǎn)生施于主軸中央或兩側(cè)，設(shè)置潤(rùn)滑油循環(huán)回路；信號(hào)測(cè)試系統(tǒng)由傳感器、二次儀表和數(shù)據(jù)采集分析顯示系統(tǒng)構(gòu)成，可以同時(shí)測(cè)量和計(jì)算任一瞬時(shí)滑動(dòng)軸承的性能等參數(shù)，并以圖表形式定量顯示結(jié)果。本發(fā)明可以進(jìn)行考慮軸—軸承系統(tǒng)不同機(jī)械行為之間相互影響的滑動(dòng)軸承試驗(yàn)，特別是軸的剛度和動(dòng)力學(xué)作用對(duì)滑動(dòng)軸承潤(rùn)滑影響的試驗(yàn)，使滑動(dòng)軸承試驗(yàn)的情況和結(jié)果更能接近實(shí)際。
文檔編號(hào)G01M13/00GK1793816SQ200510097339
公開日2006年6月28日 申請(qǐng)日期2005年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月30日
發(fā)明者孫軍, 李震, 桂長(zhǎng)林, 李志遠(yuǎn) 申請(qǐng)人:合肥工業(yè)大學(xué)