CN106840678B - 一种径向滑动轴承的综合性能试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种径向滑动轴承综合性能试验台。包括传动机构、径向载荷机构和轴向运动控制机构；传动机构包括电机和试验轴；径向载荷机构包括三套位于同一径向平面的径向载荷控制器；轴向运动控制机构包括伺服电机和凸轮；试验轴通过轴承和试验轴承安装在机架上，电机与试验轴一端通过联轴器固连，形成试验台的传动***，试验轴的另一端设有凸轮和伺服电机用于改变试验轴的轴向运动规律，通过固定在机架上的径向载荷控制器产生径向载荷施于试验轴的中央或两侧，在机架上设有测量试验轴径向和轴向位移的传感器。本发明能够模拟径向滑动轴承的多种工况，更加接近实际，具有结构简单、测试精度高等优点。
Description
技术领域
本发明属于轴承性能测试技术领域，具体涉及一种径向滑动轴承的综合性能试验台。
背景技术
径向滑动轴承是各种机械装置中使用最普遍的支撑部件，同时也是机械设备中最主要的摩擦副之一，其工作状况对机械装置工作经济性、可靠性和耐久性等性能有着非常重要的影响。现有的径向滑动轴承试验台大多功能单一，测试结果误差大，无法模拟真实工况。公知的多功能滑动轴承试验台由机械传动部分和信号测试***组成，通过载荷控制器实现轴的径向加载，采用两个位移传感器测量轴的轴心三维轨迹。然而，轴在实际工作时所受的载荷大小和方向不断变化，该试验台无法模拟轴的真实状态，且轴心三维轨迹的测量计算误差较大。
公知的另一种轴承实验装置提供一种加工组装方便、加载力稳定可调、轴向和径向复合加载轴承实验装置，通过调节加载弹簧的屈服力来改变载荷的大小。但其调节过程复杂，不能满足动态测试要求，且轴对加载轴承的作用力影响加载弹簧的工作可靠性，可靠性差，精度低。
发明内容
为了实现模拟径向滑动轴承的多种工况，使试验更加接近实际情况，本发明提供一种径向滑动轴承的综合性能试验台。
一种径向滑动轴承的综合性能试验台包括传动机构、径向载荷机构和轴向运动控制机构；
所述传动机构包括电机1和试验轴14；所述电机1安装在板条状的机架13的一端，所述试验轴14通过轴承3和试验轴承12安装在机架13上，电机1的输出端连接着试验轴14的一端；所述试验轴承12为滑动轴承；
所述试验轴承12一侧的同一圆周上设有五个第一径向位移传感器Ⅰ5，另一侧的同一圆周上设有五个第二径向位移传感器Ⅱ6；
所述径向载荷机构与试验轴14中部对应设有于底座上，径向载荷机构包括三套位于同一径向平面的径向载荷控制器4；
所述轴向运动控制机构包括伺服电机7和凸轮8；伺服电机7设于底座的另一端，凸轮8设于伺服电机7的输出轴上，且凸轮8与试验轴14的另一端接触；
试验时，电机1驱动试验轴14在不同的转速下运转，径向载荷机构输出径向载荷为零，试验轴14所受径向载荷为零，同时伺服电机7和凸轮8不参与运作，此时可以测试出不同转速下试验轴14的轴线倾角、轴向位移及速度、轴心三维轨迹、油膜压力和油膜温度变化情况；
当电机1驱动试验轴14在给定的转速下运转时，通过同时调节三个径向载荷控制器4控制径向力F1、F2和F3的合力大小和方向，模拟试验轴14多种工况，此时伺服电机7和凸轮8不参与运作，可测试出不同转速和不同径向负载条件下试验轴14的轴线倾角、轴向位移及速度、轴心三维轨迹、油膜压力和油膜温度变化情况；
试验轴14通过联轴器2在电机1给定转速的情况下转动，伺服电机7通过凸轮8驱动试验轴14轴向运动，在径向载荷控制器4和伺服电机7驱动凸轮8的共同作用下，获得具有不同径向载荷、不同转速和不同轴向运动规律的试验轴承12的复合试验条件。
进一步限定的技术条件如下：
所述电机1为变频电机。
所述电机1的输出端通过联轴器2连接着试验轴14的一端，所述联轴器2为弹性联轴器，联轴器2的轴向具有一定弹性。
三套径向载荷控制器4中的一个安装在试验轴14的底部，另两套安装对应设于试验轴14的两侧。
所述试验轴14与试验轴承12的配合面上安装有温度传感器9和压力传感器11。
所述温度传感器9共三个，均布安装在试验轴承12的同一截面内；所述压力传感器11共三个，均布安装在试验轴承12的同一截面内。
本发明的有益技术效果体现在以下方面：
1.本发明将试验轴和试验轴承作为一个***，计入试验轴在径向力和不同轴向运动规律的共同作用下模拟滑动轴承的真实工作状态，测试结果更加接近实际。
2.本发明结构简单，功能多样，可同时测试滑动轴承多种工作状况下的多种性能参数。
3.本发明通过径向载荷控制器产生大小和方向交变的径向载荷，同时伺服电机通过凸轮驱动试验轴产生多种轴向运动规律（匀速、匀加速、匀减速、冲击和变速运动等），可模拟多种机械设备中滑动轴承的真实工作状态。
4.本发明能精确测量倾斜试验轴轴心的三维轨迹及轴向位移。
附图说明
图1是本发明三维结构示意图。
图2是本发明被测截面径向位移传感器测试分布示意图。
图3是本发明径向载荷控制器施加载荷分布示意图。
上图中序号：电机1、联轴器2、轴承3、径向载荷控制器4、第一径向位移传感器5、第二径向位移传感器6、伺服电机7、凸轮8、温度传感器9、轴向位移传感器10、压力传感器11、试验轴承12、机架13、试验轴14 ；F1、F2和F3为径向载荷控制器4所施加径向载荷。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明；但本发明不局限于下述实施例。
实施例1
参见图1，一种径向滑动轴承的综合性能试验台包括传动机构、径向载荷机构和轴向运动控制机构。
传动机构包括电机1和试验轴14；电机1为变频电机。电机1安装在板条状的机架13的一端，试验轴14通过轴承3和试验轴承12安装在机架13上；试验轴承12为滑动轴承；电机1的输出端通过联轴器2连接着试验轴14的一端，联轴器2为弹性联轴器，联轴器2的轴向具有一定弹性。
参见图2，试验轴承12一侧的同一圆周上安装有五个第一径向位移传感器5，另一侧的同一圆周上设有五个第二径向位移传感器6。
试验轴14与试验轴承12的配合面上安装有三个温度传感器9和三个压力传感器11，三个温度传感器9均布在同一截面内，三个压力传感器11均布在另一同一截面内。
径向载荷机构与试验轴14中部对应安装于底座上；参见图3，径向载荷机构包括三套位于同一径向平面的径向载荷控制器4；三套径向载荷控制器4中的一套安装在试验轴14的底部，另两套安装对应设于试验轴14的两侧。
所述轴向运动控制机构包括伺服电机7和凸轮8；伺服电机7设于底座的另一端，凸轮8设于伺服电机7的输出轴上，且凸轮8与试验轴14的另一端接触。
试验时，电机1驱动试验轴14在不同的转速下运转，径向载荷机构输出径向载荷为零，试验轴14所受径向载荷为零，同时伺服电机7和凸轮8不参与运作，此时可以测试出不同转速下试验轴14的轴线倾角、轴向位移及速度、轴心三维轨迹、油膜压力和油膜温度变化情况；
1.轴线倾角的测量
如图2所示，倾斜试验轴14在试验轴承所截得截面中是一个椭圆，利用5个径向位移传感器Ⅰ5可测得倾斜试验轴14的外轮廓曲线上5个点的坐标，根据这五个坐标点即可求出试验轴外轮廓曲线的椭圆方程表达式，也即可求出该时刻试验轴承12该截面的试验轴14的轴心坐标；同理根据径向位移传感器Ⅱ6可求出试验轴14的另一截面的轴心坐标，根据以上两点的轴心坐标即得试验轴14在试验轴承12中的倾斜角。
2.试验轴14轴向位移及速度的测量
如图1、2所示，利用轴向位移传感器10可测得不同时刻试验轴14某一端面的轴向位置坐标，根据试验轴14的轴线倾角，即可求出试验轴14端面轴心的轴向位移及速度变化。
3.轴心三维轨迹的测量
根据上面的方法求出的试验轴轴线倾角和轴向位移即可求出试验轴14轴线上任意点的三维轴心轨迹。
4.油膜压力的测量
如图1所示，利用均布在试验轴承12和试验轴15某一截面间隙中的3个压力传感器，即可测出三个点的油膜压力，因为任意两个压力传感器夹角为120°，保证任意时刻和工况下都能测得油膜承载区压力和油膜破裂区的油膜压力。
5.油膜温度的测量
如图1所示，利用均布在试验轴承12和试验轴15某一截面间隙中的3个温度传感器，即可测出三个点的油膜温度，因为任意两个温度传感器夹角为120°，保证任意时刻和工况下都能测得油膜承载区压力和油膜破裂区的油膜温度。
本实施例可以测试在仅考虑试验轴14不同转速的条件下，对试验轴承12的工作性能进行试验研究。
实施例2
当电机1驱动试验轴14在给定的转速下运转时，如图3所示，通过同时调节3个径向载荷控制器4控制径向力（F1、F2和F3）的合力大小和方向，模拟试验轴14多种工况，此时，伺服电机7和凸轮8不参与运作；按实施例1相同的测试方法可以测试出不同转速和不同径向负载条件下试验轴14的轴线倾角、轴向位移及速度、轴心三维轨迹、油膜压力和油膜温度变化情况。
本实施例中通过改变电机1的转速，改变试验轴14的转速。
本实施例中三个径向载荷控制器4通过改变输出的径向力F1、F2和F3大小，即可改变试验轴14所受的径向负载的大小和方向，更加接近真实试验轴承12的工作状态。
实施例3
当电机1驱动试验轴14在给定的转速下运转时，如图3所示，通过同时调节3个径向载荷控制器4控制径向力（F1、F2和F3）的合力大小和方向，同时利用伺服电机7和凸轮8调节试验轴14的轴向运动规律，即可模拟径向载荷和轴向运动规律的耦合作用下试验轴承12的润滑性能，按实施例1相同的测试方法可以测试出不同转速下、不同径向负载和不同轴向运动条件下试验轴承12的轴线倾角、轴向位移及速度、轴心三维轨迹、油膜压力和油膜温度变化情况。
本实施例中伺服电机7通过凸轮8驱动试验轴14轴向往复运动，在弹性联轴器2的作用下试验轴14的端面紧贴凸轮8的轮廓，试验轴14的轴向运动规律完全由伺服电机7和凸轮8决定。
本实施例中，在电机1输出转速和径向载荷控制器4施于试验轴14径向负载变化规律一定条件下，通过调节伺服电机7的转动速度、加速度和凸轮8的轮廓曲线来模拟试验轴14不同轴向运动规律。
Claims (1)
1.一种径向滑动轴承的综合性能试验台，其特征在于：包括传动机构、径向载荷机构和轴向运动控制机构；
所述传动机构包括电机和试验轴；所述电机为变频电机；所述电机安装在板条状的机架的一端，所述试验轴通过轴承和试验轴承安装在机架上，电机的输出端通过弹性联轴器连接着试验轴的一端；所述试验轴承为滑动轴承；
所述试验轴与试验轴承的配合面上安装有温度传感器和压力传感器；
所述试验轴承一侧的同一圆周上设有五个第一径向位移传感器Ⅰ，另一侧的同一圆周上设有五个第二径向位移传感器Ⅱ；
所述径向载荷机构与试验轴中部对应设于底座上，径向载荷机构包括三套位于同一径向平面的径向载荷控制器；三套径向载荷控制器中的一套安装在试验轴的底部，另两套安装对应设于试验轴的两侧；所述温度传感器共三个，均布安装在试验轴承的同一截面内；所述压力传感器共三个，均布安装在试验轴承的同一截面内；
所述轴向运动控制机构包括伺服电机和凸轮；伺服电机设于底座的另一端，凸轮设于伺服电机的输出轴上，且凸轮与试验轴的另一端接触；
试验时，电机驱动试验轴在不同的转速下运转，径向载荷机构输出径向载荷为零，试验轴所受径向载荷为零，同时伺服电机和凸轮不参与运作，此时可以测试出不同转速下试验轴的轴线倾角、轴向位移及速度、轴心三维轨迹、油膜压力和油膜温度变化情况；
当电机驱动试验轴在给定的转速下运转时，通过同时调节三套径向载荷控制器控制径向力（F1、F2和F3）的合力大小和方向，模拟试验轴多种工况，此时伺服电机和凸轮不参与运作，可测试出不同转速和不同径向负载条件下试验轴的轴线倾角、轴向位移及速度、轴心三维轨迹、油膜压力和油膜温度变化情况；
试验轴通过联轴器在电机给定转速的情况下转动，伺服电机通过凸轮驱动试验轴轴向运动，在径向载荷控制器和伺服电机驱动凸轮的共同作用下，获得具有不同径向载荷、不同转速和不同轴向运动规律的试验轴承的复合试验条件。
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