一种倒置式可倾瓦滑动轴承试验台的制作方法

1.本技术涉及轴承加载试验技术领域，特别是涉及一种倒置式可倾瓦滑动轴承试验台。


背景技术：

2.在许多大型旋转机械设备中，如水轮机、汽轮机、核电站等，普通滑动轴承已经无法满足高承载性能和低功耗等要求，而可倾瓦滑动轴承由于具有多瓦结构，且能够自适应调心，因而相比于传统轴承具有更高的承载能力和更稳定的性能。
3.而目前针对可倾瓦滑动轴承的动态性能和静态性能试验，大多基于理论计算和cfd仿真计算，并未进行实际测试试验。


技术实现要素：

4.鉴于此，本技术实施例提供一种倒置式可倾瓦滑动轴承试验台，以实现可倾瓦滑动轴承的动态性能和静态性能的试验。
5.根据本技术实施例，提供一种倒置式可倾瓦滑动轴承试验台，其特征在于，包括：
6.机架；
7.用于安装可倾瓦滑动轴承的主轴，所述主轴转动支承在所述机架上；
8.加载座，所述加载座固定在所述可倾瓦滑动轴承的外壳上；
9.柔性连接件，所述柔性连接件的一端悬挂连接在所述机架上，另一端与所述加载座固定连接；
10.加载器，所述加载器的输出端作用于所述加载座上；及
11.激振器，所述激振器的输出端作用于所述加载座上。
12.进一步地，所述加载器包括：
13.直线伸缩机构；及
14.压力传感器，所述压力传感器安装在所述直线伸缩机构的输出端，通过所述直线伸缩机构的伸缩以作用于所述可倾瓦滑动轴承的外壳。
15.进一步地，所述直线伸缩机构采用蜗轮蜗杆驱动丝杠轴向运动的结构。
16.进一步地，还包括：用于驱动所述主轴转动的电机。
17.进一步地，还包括：传动机构，所述传动机构连接在所述电机和所述主轴之间。
18.进一步地，所述传动机构包括依次相连的第一联轴器、带传动机构和第二联轴器。
19.进一步地，还包括测扭矩装置，所述测扭矩装置连接在所述电机和所述主轴之间。
20.进一步地，还包括油路系统，所述油路系统包括：
21.油泵；及
22.进出油管路，所述进出油管路的一端与所述油泵的出油口相连通，所述进出油管路的另一端与所述可倾瓦滑动轴的进油口相连通。
23.进一步地，还包括角度调节件，所述激振器通过角度调节件安装在所述机架上。
24.进一步地，所述角度调节件包括安装板和调节板，所述激振器固定在所述安装板上，所述安装板固定在所述调节板上，所述调节板上有调节环槽，将螺栓穿过所述调节环槽并调节角度后旋接到所述机架上。
25.本技术的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
26.由上述实施例可知，本技术通过加载器可实现载荷大小变化，便于后期对滑动轴承静态特性(如油膜厚度、润滑油温度、润滑油压力等)的测量。在动态性能测试试验中，通过激振器对加载座进行激振，以间接实现对可倾瓦轴承的激振，激振后可以进行轴承的动态响应测试。
27.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
28.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
29.图1是根据一示例性实施例示出的一种倒置式可倾瓦滑动轴承试验台的立体结构示意图。
30.图2是图1的左视图。
31.图3是根据一示例性实施例示出的传动机构的立体示意图；
32.图4是根据一示例性实施例示出的主轴支承结构及加载座的立体示意图；
33.图5是图4中全剖视示意图；
34.图6是根据一示例性实施例示出的加载器及激振器的立体示意图；
35.图7是根据一示例性实施例示出的激振器立体结构示意图；
36.图8是根据一示例性实施例示出的加载器立体示意图；
37.图9是根据一示例性实施例示出的可倾瓦滑动轴承立体结构示意图；
38.图10是根据一示例性实施例示出的可倾瓦滑动轴承二维结构示意图。
39.图中的附图标记有：
40.100、可倾瓦滑动轴承；101、油孔；102、油槽；
41.200、机架；
42.300、主轴；301、箱体；302、角接触球轴承；303、凸缘式轴承端盖；
43.400、加载座；
44.500、柔性连接件；501、吊环螺钉；502、钢丝绳；
45.600、加载器；601、压力传感器；602、手摇轮；603、蜗轮；604、蜗杆；605、丝杆；606、法兰盘；607、壳体；
46.700、激振器；701、角度调节件；7011、安装板；7012、调节板；
47.800、电机；801、第一联轴器；802、带传动机构；803、第二联轴器；804、第一传动轴；805、第一滚动轴承座；806、第二传动轴；807、第二滚动轴承座；808、第一皮带轮；809、第二皮带轮；810、楔带；811、测扭矩装置；812、第三联轴器；
48.900、油路系统；901、油泵；902、进出油管路。
具体实施方式
49.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。下面的描述涉及附图时，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技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
50.在本技术使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
51.应当理解，尽管在本技术可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本技术范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。
52.如图1所示，本发明实施例提供一种倒置式可倾瓦滑动轴承试验台，其特征在于，包括：机架200、用于安装可倾瓦滑动轴承100的主轴300、加载座400、柔性连接件500、加载器600、激振器700，所述主轴300转动支承在所述机架200上；所述加载座400固定在所述可倾瓦滑动轴承100的外壳上；所述柔性连接件500的一端悬挂连接在所述机架200上，另一端与所述加载座400固定连接；所述加载器600的输出端作用于所述加载座400上；及所述激振器700的输出端作用于所述加载座400上。
53.由上述实施例可知，本技术通过加载器600可实现载荷大小变化，便于后期对滑动轴承静态特性(如油膜厚度、润滑油温度、润滑油压力等)的测量。在动态性能测试试验中，通过激振器700对加载座400进行激振，以间接实现对可倾瓦轴承的激振，激振后可以进行轴承的动态响应测试。
54.需要说的是，本发明实施例的被测的可倾瓦滑动轴承100安装在主轴300上(即位于中部且无支承)，主轴300的左右两端由轴承支承，故称为倒置式结构，而正置式结构刚好相反。
55.在本发明一实施例中，还包括：用于驱动所述主轴300转动的电机800。
56.进一步地，还包括：传动机构，所述传动机构连接在所述电机800和所述主轴300之间。
57.具体地，所述传动机构包括依次相连的第一联轴器801、带传动机构802和第二联轴器803。更具体的，所述第一联轴器801采用梅花形联轴器，第一传动轴804安装在第一滚动轴承座805上，所述梅花形联轴器连接所述电机800的转轴和所述第一传动轴804的一端。第二传动轴806安装在第二滚动轴承座807上，所述带传动机构802包括第一皮带轮808、第二皮带轮809以及楔带810，所述第一传动轴804的另一端安装第一皮带轮808，所述第二传动轴806的一端安装第二皮带轮809，所述楔带810套装在所述第一皮带轮808和第二皮带轮809之间，第二联轴器803采用梅花形联轴器，连接第二传动轴806的另一端和主轴300，以上结构实现将动力从电机800传至主轴300的功能。采用带传动机构802，一方面，可以避免驱动电机800直接和主轴300连接而使主轴300受到附加弯矩作用，可以起到卸荷作用；另一方
面，第一皮带轮808可为大带轮，第二皮带轮809可为小带轮，可以起到增速作用；同时，采用带传动机构802还能具有一定的缓冲吸振作用以及整体结构布局更为合理。
58.进一步地，还包括测扭矩装置811，所述测扭矩装置811连接在所述电机800和所述主轴300之间，用于测量电机800输出至主轴300的扭矩大小。具体地，第二联轴器803连接第二传动轴806的另一端和测扭矩装置811的一端，测扭矩装置811的一端与主轴300之间通过第三联轴器812相连，所述第三联轴器812采用膜片联轴器，所述膜片联轴器不对中补偿能力强，方便拆装，在更换试验轴承和主轴300过程中，由于在轴向方向具有一定的可调性，无需将膜片联轴器及传动系统拆卸。
59.在本发明一实施例中，还设计了主轴300的支承结构，该支承结构包括箱体301，所述箱体301上安装有一对角接触球轴承302，主轴300安装在所述一对角接触球轴承302上，所述一对角接触球轴承302通过凸缘式轴承端盖303进行轴向定位。
60.为便于可倾瓦滑动轴承100的安装，将加载座400设计为剖分式，且加载器600可通过轴承加载座400，实现将载荷通过油膜间接加到主轴300上，代替实际工况中主轴300所受的工作载荷。加载座400一端通过轴肩限位，另一端通过单边带挡边的套筒实现轴向定位，且套筒挡边与可倾瓦轴承挡油圈保持接触。
61.在本发明一实施例中，所述加载器600倒立式安装，加载器600需要克服柔性连接件500的拉力，从而使得柔性连接件500发生变形，这样有利于形成动压油膜和轴瓦的摆动。所述加载器600包括：直线伸缩机构和压力传感器601，所述压力传感器601安装在所述直线伸缩机构的输出端，通过所述直线伸缩机构的伸缩以作用于所述可倾瓦滑动轴承100的外壳，通过加载器600可实现载荷大小变化，便于后期对滑动轴承静态特性(如油膜厚度、润滑油温度、润滑油压力等)的测量。
62.进一步的，所述直线伸缩机构主要是提供直线方向的伸缩运动，所述直线伸缩机构采用蜗轮603蜗杆604驱动丝杠轴向运动的结构，具体包括蜗轮603、蜗杆604、丝杠605和壳体607，所述蜗轮603和蜗杆604相啮合，蜗轮603通过轴承支承在所述壳体607上，所述壳体607上开有通孔，所述通孔上具有第一内螺纹，蜗轮603的内圈开第二内螺纹，所述丝杠605穿设在所述蜗轮603的内圈和所述通孔中，且分别与所述第一内螺纹和第二内螺纹相啮合，通过蜗杆604驱动蜗轮603转动，在第一内螺纹和第二内螺纹与丝杠605外螺纹的啮合传动作用下，蜗轮603转动带动丝杠605转动同时进行伸缩运动，伸缩运动实现进给。由于丝杠605同时进行转动和伸缩运动，所以所述压力传感器601优选采用s型的拉压力传感器。
63.所述压力传感器601安装在所述丝杠605的加载端部，为了避免压力传感器601直接和加载座400直接接触，可以压力传感器601的端部固定一法兰盘606，即压力传感器601的两端分别连接在所述丝杠605的加载端部和法兰盘606之间，法兰盘606作用在加载座400上。
64.为了简化结构，这里蜗杆604的驱动可以直接采用与所述蜗杆604相连的手摇轮602来进行驱动，当然也可以采用电机驱动，手摇轮602可通过压力传感器601控制施加的载荷大小，以此模拟轴承在实际工况中所受载荷，由于蜗轮蜗杆机构传动比较大，故可实现精确的控制载荷大小。
65.为了在流体动力润滑条件下轴瓦能更好浮动，加载器600需具有一定柔性，为此，将加载座400和可倾瓦滑动轴承100配合好后空套在主轴300上，并在加载座400侧壁装有吊
环螺钉501，通过钢丝绳502将加载座400一端固定在机架200上，通过钢丝绳502实现竖直方向上定位，钢丝绳502两端通过马蹄形绳卡锁紧。
66.具体地，所述的吊环螺钉501为加长螺钉，四个螺钉分别倒立式固定于横梁上，相比于普通吊环螺钉501其螺栓杆长度较长，以便于通过分别控制其拧入横梁的深度而调节钢丝绳502的松紧，从而保证上加载座400保持水平。
67.在本发明一实施例中，还包括油路系统900，所述油路系统900包括：油泵901和进出油管路902，所述进出油管路902的一端与所述油泵901的出油口相连通，所述进出油管路902的另一端与所述可倾瓦滑动轴的进油口相连通。
68.由于主轴300转速较高，故对可倾瓦轴承和角接触球轴承302分别进行润滑，可倾瓦滑动轴承100直接将润滑油导入加载座400侧壁润滑油孔101，润滑油可顺着有空实现对轴承的润滑，而角接触球轴承302采用喷油润滑，将喷嘴安装板7011安装在一定高度，使得喷嘴对准滚子进行喷油润滑。
69.所述可倾瓦滑动轴承100的侧壁开有多个油孔101，这些油孔分布在轴承内部瓦片的连接处，润滑油通过油管由油站经由油孔101引入可倾瓦轴承外圈油槽102中，且加载座400润滑油孔101开设在侧上方，油槽102中的润滑油可通过进油口进入轴瓦与主轴300间隙，并形成流体动力润滑。
70.可倾瓦滑动轴承100润滑后的油从两端面泄出至箱体301，通过箱体301侧壁的回油孔101重新进入油站，经油站的过滤和冷凝作用可实现重复利用。
71.箱体301两侧的角接触球轴承302通过喷油实现润滑效果，喷嘴固定在喷嘴安装板7011上，喷嘴安装板7011通过螺钉固定在箱体301内壁，且喷嘴位于主轴300正上方正对滚珠，以便于喷出的油受重力作用可以进一步润滑其他滚珠，实现较好的润滑效果。
72.在本发明一实施例中，所述激振器700用于测试可倾瓦滑动轴承100动态性能，所述激振器700可通过角度调节件701安装在机架200上。
73.在本发明一实施例中，还包括角度调节件701，所述激振器700通过角度调节件701安装在所述机架200上，通过角度调节件701来调整激振器700的角度，实现将动载荷始终垂直加载在加载座400上。
74.具体地，所述角度调节件701包括安装板7011和调节板7012，所述激振器700固定在所述安装板7011上，所述安装板7011固定在所述调节板7012上，所述调节板7012上有调节环槽，可将螺栓穿过所述调节环槽并调节角度后旋接到所述机架200上。优选激振器700的顶杆与加载座400侧面始终保持垂直关系。
75.该倒置式可倾瓦滑动轴承试验台工作过程为：
76.首先启动电机800，经楔带810将动力传递至主轴300，同时打开油泵901对轴承进行润滑，经一段时间后电机800达到稳定工作状态，可倾瓦滑动轴承100形成流体动力润滑，形成内层动压油膜和外层静压油膜，内层油膜主要进行润滑作用，外层油膜具有一定的承载能力。此时转动手摇轮602使丝杆605下降进行施加载荷，待压力传感器601示数达到指定大小后停止加载，此时通过读取油压传感器103和油温传感器104数值(油压传感器103和油温传感器104均安装在可倾瓦滑动轴承100上，参考图10，分别用于采集测试油膜温度和压力，图10中示出了共18个(9个油温 9个油压)，分别位于两端面(一个正面，一个后面))，可测得试验轴承的静态参数。在动态试验中，其他试验步骤保持一致，在之后打开激振器700
发生器，生成一定的激振波进行对加载座400进行激振，找到合适的激振频率后读取加速度传感器105(图4中示出了共四个加速度传感器，两个安装在加载座两侧，另两个装下箱体上，分别测试轴承和箱体的振动信号，由此得到系统的动态特性)数据，待试验结束后经过处理即可得到试验轴承油膜的动态性能。
77.本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的内容后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
78.应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。