CN207763955U - 航空高速滚动轴承工况模拟装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种航空高速滚动轴承工况模拟装置，包括：轴承主体***、电主轴驱动***、润滑***、液压加载***；轴承主体***包括耐高润腔体与常温腔体，试验轴承置于高温腔体，支撑轴承置于常温腔体，加载轴承采用脂润滑滚子轴承；驱动***由高速电主轴及独立的冷却和润滑***构成；润滑***常温油路连接常温腔体，高温油路连接高温腔体；液压加载***轴向力加载端头向试验轴承外圈直接加载轴向载荷，径向力加载端头向加载轴承加载径向载荷，径向载荷通过轴系传递于试验轴承；本实用新型装置通过电主轴驱动***模拟航空轴承转速，液压加载***和润滑***实现机械和热载荷的工况模拟，为航空轴承运动状态监测及性能评估提供更加准确的条件。

Description

航空高速滚动轴承工况模拟装置

技术领域

本实用新型属于轴承试验与测试领域，尤其涉及一种航空高速滚动轴承工况模拟装置。

背景技术

在航空发动机领域，作为支撑转子***转动的部件，轴承通常工作在高温、高转速、高载荷的恶劣工况下，承受着高速、热载荷与机械载荷的多重作用。轴承失效是导致发动机故障、影响发动机使用寿命的重要因素，因此评估轴承在真实发动机中的工作状态具有重要的工程意义。目前对航空轴承进行试验评估，只能满足轴承高速与机械载荷的模拟，忽略了高温润滑条件对轴承运动状态的影响，其结果与轴承真实工作状态有较大的差距。为了更真实地模拟航空高速轴承的真实工况，实用新型了热载荷与机械载荷、高转速工况同步模拟装置，模拟轴承在航空发动机中的真实工况，为其状态监控、寿命评估与失效分析提供更有效的试验评估手段。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种航空高速滚动轴承工况模拟装置，解决现有轴承试验器中缺少热载荷、机械载荷、高转速同步加载的缺陷，更真实地模拟轴承工况。

为了解决上述问题，本实用新型的技术方案为：

一种航空高速滚动轴承工况模拟装置，包括具有高温腔体和常温腔体的轴承主体***、具有同时独立供应高温滑油和常温滑油功能的润滑***、具有同时加载轴向和径向载荷功能的液压加载***、具有提供高转速的电主轴驱动***。

优选的，所述的轴承主体***包括安装壳体、旋转轴、加载轴承、试验轴承、支撑轴承；旋转轴采用短粗轴，目的是避免加载径向载荷时旋转轴产生弯曲形变，避免试验轴承加载径向载荷时加载弯矩。

优选的，所述的安装壳体分为两个腔体，分别为高温润滑腔体和常温润滑腔体，两个腔体互相隔离；旋转轴安装于安装壳体中；加载轴承安装于旋转轴中部；支撑轴承安装于旋转轴右端，并置于常温腔体中；试验轴承安装于旋转轴左端，并置于高温腔体中。采用这样的轴承支撑方式使旋转轴在高转速下稳定性更高，试验轴承置于左端是为了施加热载荷和轴向机械载荷时更为便利，同时减少了和其他部件之间的热传导，试验精度更高。

优选的，润滑***包含常温和高温两套独立供、回油装置；常温润滑***通过管路与轴承主体常温腔体连接，润滑支撑轴承；高温润滑***通过管路与轴承主体高温腔体连接，加热并润滑试验轴承。常温滑油泵将滑油从常温油箱泵至支撑轴承，通过常温回油泵将滑油泵回常温滑油箱；内置于高温滑油箱的管道加热器将滑油加热至指定温度，由高温滑油泵泵至试验轴承，通过高温回油泵将滑油泵回高温油箱。采用两套独立的供回油***是为了避免高温与常温滑油混合导致热损失，提高热载荷加载精度；两套独立的***也更便于设置多种试验工况，更加灵活自主；独立供回油的方案避免了支撑轴承油路对滑油温度、滑油压力、磨损金属颗粒等参数的影响，测量的技术参数严格反映试验轴承的情况。

优选的，加载轴承采用脂润滑滚子轴承。目的是为了减少润滑油路，简化***，易于更换与维护。

优选的，管道加热器安装于高温滑油箱内，将滑油加热至试验温度，加热温度可控。采用管道加热器进行加热的方式可以更快地对滑油进行加热，满足试验轴承热载荷加载的实时性。同时管道加热器采用电加热，具有安全系数高，控制精度高等优点。

优选的，液压加载***通过管路和加载端头与轴承主体连接，分别向加载轴承外圈施加径向力和向试验轴承外圈施加轴向力。

优选的，液压加载组件包含液压油箱，液压油泵，液压油分流器，径向力加载端头，轴向力加载端头；液压加载组件通过液压泵将径向机械载荷直接作用于加载轴承外圈上，径向机械载荷通过旋转轴传递于试验轴承；轴向载荷通过轴向液压加载端头直接加载于试验轴承外圈。采用加载轴承和旋转轴向试验轴承传导径向力的方式目的是简化***，并使径向载荷稳定地加载于试验轴承。

优选的，电主轴驱动***包含独立的润滑单元与冷却单元。

优选的，电主轴驱动***润滑方式为油气混合润滑，目的是对超高转速的电主轴进行更加有效的润滑。

优选的，电主轴驱动***冷却方式为水冷，目的是对超高转速的电主轴进行更加有效的冷却。

本实用新型由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：

1、该装置具备向试验轴承同步加载热载荷、轴向和径向机械载荷和高转速工况的能力，可以更加真实地模拟轴承的真实工况；2、每套***可以独立工作，在加载量程范围内任意模拟高温、常温、轴向载荷、径向载荷、高转速的工况；3、该试验加载装置为通用装置，针对不同的试验轴承只需简单更换旋转轴与轴承座，具有较强的扩展能力。

附图说明

图1是本实用新型航空高速滚动轴承工况模拟装置的原理示意图。

图2是本实用新型航空高速滚动轴承工况模拟装置的轴承主体示意图。

图3是本实用新型航空高速滚动轴承工况模拟装置的轴承润滑***原理示意图。

图4是本实用新型航空高速滚动轴承工况模拟装置的轴承液压加载***原理示意图。

图5是本实用新型航空高速滚动轴承工况模拟装置的电主轴驱动***原理示意图。

图中，1-轴承主体***，2-润滑***，3-液压加载***，4-电主轴驱动***，11-安装壳体，12-旋转轴，13-加载轴承，14-试验轴承，15-支撑轴承，16-高温腔体，17-常温腔体，21-常温滑油泵，22-常温滑油箱，23-常温回油泵，24-高温滑油箱，25-管道加热器，26-高温滑油泵，27-高温回油泵，31-液压油箱，32-液压油泵，33-液压油分流器，34-轴向力加载端头，35-径向力加载端头，36-溢流阀，37-溢流阀，41-电主轴润滑单元，42-电主轴冷却单元，43-电主轴。

具体实施方式

为了更好的理解与实施，下面结合附图给出具体实施例详细说明本实用新型航空高速滚动轴承工况模拟装置。

参见图1和图2所示的一种航空高速滚动轴承工况模拟装置，包括轴承主体1、润滑***2、液压加载***3、电主轴驱动***4；

所述的轴承组件1包括安装壳体11，旋转轴12，加载轴承13，试验轴承14，支撑轴承15；安装壳体11分为两个腔体，分别为高温润滑腔体16和常温润滑腔体17，两个腔体互相隔离；旋转轴通过加载轴承13、试验轴承14、支撑轴承15安装于安装壳体11中，加载轴承13安装于旋转轴12中部，试验轴承14安装于旋转轴12的左端，并置于高温润滑腔体16中；支撑轴承15由两个完全相同的轴承并列安装，安装于旋转轴12右端，并置于常温润滑腔体17中。

图3为润滑***2的工作原理示意图，润滑***2包含常温润滑组件和高温润滑组件，常温润滑组件独立向支撑轴承15供油，高温润滑组件独立向试验轴承14供油，加载轴承采用脂润滑的滚子轴承。

***包含常温滑油泵21，常温滑油箱22，常温回油泵23，高温滑油箱24，管道加热器25，高温滑油泵26，高温回油泵27。管道加热器25将滑油加热至指定温度，由高温滑油泵26泵至高温腔体16中的试验轴承14，由高温回油泵27将回油泵回高温滑油箱24，回油过程需经过过滤、油气分离、冷却三个步骤；常温滑油泵21将常温滑油泵至常温腔体17中的支撑轴承15，由常温回油泵23将回油泵回常温滑油箱22，回油过程需经过过滤、油气分离两个步骤。

图4为液压加载***3的工作原理示意图，液压加载***3通过径向力加载端头35向加载轴承13加载径向载荷，该载荷通过旋转轴12传递于试验轴承14；通过轴轴向力加载端头34直接向试验轴承外圈加载轴向载荷。

***包含液压油箱31，液压油泵32，液压油分离器33，轴向力加载端头34，径向力加载端头35。液压油泵32向轴向力加载端头34和径向力加载端头35按照载荷设定提供不同的压力，径向载荷通过径向力加载端头35直接加载于加载轴承13外圈，通过旋转轴12将径向载荷传递于试验轴承14；轴向载荷通过轴向力加载端头34直接加载于试验轴承14外圈；从而完成试验轴承轴向和径向载荷的加载；通过分流器33、溢流阀36、溢流阀37同步控制轴向力加载端头34和径向力加载端头35的流量和压力，实现轴向力和径向力的同步控制加载。

图5为电主轴驱动***4的原理图，包含独立的电主轴润滑***41与电主轴冷却***42，电主轴43，通过油雾发生器将润滑油雾化，对电主轴进行润滑，同时采用水冷方式进行冷却。

Claims (9)

1.航空高速滚动轴承工况模拟装置，其特征在于，包括：具有高温腔体与常温腔体的轴承主体***（1）；具有同时独立供应高温滑油和常温滑油功能的润滑***（2），润滑***与轴承主体***（1）通过管路连接；具有同时加载轴向和径向机械载荷功能的液压加载***（3），通过液压管路与轴承主体***（1）连接；具有提供高转速的电主轴驱动***（4），通过联轴器与轴承主体***（1）连接。

2.根据权利要求1所述的航空高速滚动轴承工况模拟装置，其特征在于，所述的轴承主体***（1）包括安装壳体（11）、旋转轴（12）、加载轴承（13）、试验轴承（14）、支撑轴承（15）；安装壳体（11）分为高温润滑腔体（16）和常温润滑腔体（17），两个腔体互相隔离；旋转轴（12）安装于安装壳体（11）中；加载轴承（13）安装于旋转轴（12）中部；支撑轴承（15）安装于旋转轴（12）右端，并置于常温润滑腔体（17）中；试验轴承（14）安装于旋转轴（12）左端，并置于高温润滑腔体（16）中。

3.根据权利要求1所述的航空高速滚动轴承工况模拟装置，其特征在于，所述的润滑***（2）包含常温和高温两套独立供、回油装置；常温滑油泵（21）将滑油从常温滑油箱（22）泵至支撑轴承（15），通过常温回油泵（23）将滑油泵回常温滑油箱（22）；内置于高温滑油箱（24）的管道加热器（25）将滑油加热至指定温度，由高温滑油泵（26）泵至试验轴承（14），通过高温回油泵（27）将滑油泵回高温滑油箱（24）。

4.根据权利要求2所述的航空高速滚动轴承工况模拟装置，其特征在于，所述的加载轴承（13）采用脂润滑的滚子轴承。

5.根据权利要求3所述的航空高速滚动轴承工况模拟装置，其特征在于：

管道加热器（25）安装于高温滑油箱（24）内，将滑油加热至试验温度，加热温度可控。

6.根据权利要求1所述的航空高速滚动轴承工况模拟装置，其特征在于，液压加载***（3）包含液压油箱（31），液压油泵（32），液压油分流器（33），轴向力加载端头（34），径向力加载端头（35）；液压加载***（3）通过液压油泵（32）将径向机械载荷通过径向力加载端头（35）直接作用于加载轴承（13）外圈上，径向机械载荷通过旋转轴（12）传递于试验轴承（14）；轴向载荷通过轴向力加载端头（34）直接加载于试验轴承（14）外圈。

7.根据权利要求1所述的航空高速滚动轴承工况模拟装置，其特征在于，电主轴驱动***（4）包含独立的电主轴润滑单元（41），电主轴冷却单元（42），电主轴（43）。

8.根据权利要求7所述的航空高速滚动轴承工况模拟装置，其特征在于，电主轴驱动***（4）润滑方式为油气混合润滑。

9.根据权利要求7所述的航空高速滚动轴承工况模拟装置，其特征在于，电主轴驱动***（4）冷却方式为水冷。