CN101196431A - 曲轴转子-轴承动力学试验台的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模拟曲轴转子—轴承系统动力的试验台的测试装置，包括具有电动机和减速器的驱动装置、支撑装置、被测曲轴、加载装置、信号测量装置。本发明的优点是通过该测试装置可以研究大功率低速半组合式船用柴油机曲轴转子—轴承系统动力学行为的耦合作用，可以研究曲轴单独旋转及加工时的振动问题，也可以研究与连杆、活塞一起工作时的动力学问题；另外通过测试，揭示了径向不平衡质量激励可以导致曲轴发生耦合振动的现象。有助于人们对曲轴转子—轴承系统有更完善的认识、有助于建立多缸柴油机各设计参数之间更加准确的相互依赖关系，为柴油机性能的进一步提高提供理论上的指导。
Description
技术领域
本发明涉及一种曲轴转子-轴承动力学试验台的测试装置。
背景技术
曲轴是柴油机、内燃机、蒸汽机等发动机中最重要的部件之一。活塞的往复运动通过连杆转变为曲轴的旋转运动，柴油机、内燃机、蒸汽机的功率通过曲轴输出，并直接或间接地驱动配气系统、喷油泵、机油泵、水泵等部件。随着现代动力装备向大功率、高效率、高可靠性、低噪音等方向的发展，对曲轴系统动力学性能的要求越来越高。
由于曲轴属于典型的非对称结构零件，具有各向异性及各向耦合的特点，因此，曲柄的偏心质量不仅能激起弯曲振动，而且也可以激起扭转振动、轴向振动及三者的耦合振动。大型船用柴油机曲轴又具有其自身的特点，如转速低、曲柄半径大、扭转刚度和轴向刚度相对较小、固有频率低等，在机械加工过程中，特别是精加工过程中，不能采用高速加工方法，否则，将使曲轴转速接近或处于共振区，产生大幅振动，导致加工质量下降。为了掌握柴油机工作过程中曲轴、或者曲轴转子-轴承系统的振动规律和动力学特点，为了在使用过程中较好地维护柴油机，为了在加工过程中，选择合适的切削用量，以保证曲轴加工精度，必须对曲轴转子-轴承系统进行全面的动力学分析。然而，现有技术中还没有类似对曲轴进行振动规律和动力学研究的试验台，因此抑制了人们对曲轴转子-轴承系统的认识，使得我国船用曲轴的制造能力一直处于落后状态，严重制约了我国船舶工业的发展。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的缺陷提供一种能研究滑动轴承非线性油膜力、不平衡质量的分布、流固耦合、加工误差、曲轴结构、装配误差、材料性能、材料缺陷、载荷波动等因素对曲轴转子-轴承系统的影响因素的曲轴转子-轴承动力学试验台的测试装置。
为解决上述技术问题，本发明采用一种一种模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置，包括具有电动机和减速器的驱动装置、支撑装置、被测曲轴、加载装置、信号测量装置，其中，所述被测曲轴由支撑装置支撑并固定在试验台上，所述驱动装置驱动被测曲轴旋转，所述加载装置包括若干一端与被测曲轴枢轴连接的连杆、分别与连杆另一端固定连接的活塞及其内腔与活塞可移动地连接的气缸，信号测量装置包括数个涡流传感器、若干压力传感器、所述涡流传感器的一端安装在被测曲轴的轴颈上，另一端连接前置放大器用以测量曲轴轴颈在水平及垂直方向上的振动位移，所述压力传感器的一端设在气缸的进气管上，另一端连接前置放大器用以测量气缸中的压力，前置放大器的输出端通过A/D转换器连接数据处理器。
上述的模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置，其中，所述驱动装置还包括一联轴器，所述电动机通过连轴器连接被测曲轴的一端。
上述的模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置，其中，所述被测曲轴的前后两端还具有推力盘，中间依次设有六个曲拐和一个链轮，所述轴颈连接在推力盘与六个曲拐及链轮之间。
上述的模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置，其中，所述涡流传感器设在紧靠联轴器或推力盘外圆的曲轴的轴颈上水平和垂直位置或45°和135°位置。
上述的模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置，其中，所述支撑装置包括滑动轴承，所述滑动轴承固定在试验台上并支撑在被测曲轴的轴颈上。
上述的模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置，其中，所述加载装置还包括控制气缸气路通断的电磁换向阀。
本发明的优点是通过本模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置，可以研究大功率低速半组合式船用柴油机曲轴转子-轴承系统动力学行为的耦合作用，可以研究曲轴单独旋转及加工时的振动问题，也可以研究与连杆、活塞一起工作时的动力学问题；另外通过测试，揭示了径向不平衡质量激励可以导致曲轴发生耦合振动的现象。有助于人们对曲轴转子-轴承系统有更完善的认识、有助于建立多缸柴油机各设计参数之间更加准确的相互依赖关系，为柴油机性能的进一步提高提供理论上的指导。
附图说明
图1是本发明的模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置的结构原理图；
图2是本发明的模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置的被测曲轴结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1及图2，本发明的模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置，包括驱动装置、支撑装置、被测曲轴1、加载装置、信号测量装置。所述被测曲轴1为前后两端具有推力盘17、18，中间依次设有六个曲拐11～16和一个链轮10，连接在推力盘17、18与六个曲拐11～16及链轮10之间的为轴颈A～H，它由支撑装置支撑并固定在试验台上，所述支撑装置包括滑动轴承(图中未示)，滑动轴承固定在试验台上并支撑在被测曲轴的轴颈A～H上。所述驱动装置驱动被测曲轴1旋转，所述驱动装置包括电动机和减速器及连轴器21电动机和减速器被制成一体，所述电动机20通过连轴器21连接被测曲轴1的前端的推力盘18。所述加载装置包括若干一端与被测曲轴1枢轴连接的连杆31、分别与连杆31另一端固定连接的活塞32及其内腔与活塞32可移动地连接的气缸33，加载装置还包括可控制气缸33进排气的电磁换向阀34。信号测量装置包括数个涡流传感器51、若干压力传感器52，所述涡流传感器51的一端安装在被测曲轴1的轴颈上，即设在紧靠联轴器21或推力盘18外圆的曲轴1的轴颈A上水平和垂直位置或45°和135°位置，另一端连接前置放大器6用以测量曲轴轴颈在水平及垂直方向上的振动位移。所述压力传感器52的一端设在气缸33的进气管上，另一端连接前置放大器6用以测量气缸33中的压力，前置放大器6的输出端通过A/D转换器7连接数据处理器8。
再请参阅图3，本发明的测试装置中还包括一由油泵90、减压阀91、溢流阀92、截止阀93、油管94、油箱95、吸油过滤器96及出油分配器97等组成的液压装置，其中油箱96中还含有高压滤油器98，液压装置还具有回油器99，以使润滑油可以循环使用。该液压装置向滑动轴承提供具有一定压力和流量的液压油，同时也向连杆轴颈与连杆运动副、活塞与气缸运动副之间提供润滑油，使滑动轴承在试验转速下，建立良好的动压油膜，满足滑动轴承的工作要求。润滑油除了具有润滑作用外，还具有冷却剂的作用，可以及时将滑动轴承及各运动副之间由于摩擦产生的热量带走，避免长时间运行市温度升高导致系统产生变形。
本发明的模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置，与计算机、测试分析软件配合，采用涡流传感器51用以测量曲轴轴颈在相互垂直方向上的振动位移，合成后，可以得到轴颈中心的运动轨迹，了解曲轴的运动规律，对涡流传感器51拾取得信号进行在线采集、分析、存储后，可用于进一步动力学分析，而对压力传感器拾取得压力信号，进行载荷分析，用以分析施加在不同活塞上的载荷大小及变化规律。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。
Claims (6)
1.一种模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置，包括具有电动机和减速器的驱动装置、支撑装置、被测曲轴、加载装置、信号测量装置，其特征在于，所述被测曲轴由支撑装置支撑并固定在试验台上，所述驱动装置驱动被测曲轴旋转，所述加载装置包括若干一端与被测曲轴枢轴连接的连杆、分别与连杆另一端固定连接的活塞及其内腔与活塞可移动地连接的气缸，信号测量装置包括数个涡流传感器、若干压力传感器、所述涡流传感器的一端安装在被测曲轴的轴颈上，另一端连接前置放大器用以测量曲轴轴颈在水平及垂直方向上的振动位移，所述压力传感器的一端设在气缸的进气管上，另一端连接前置放大器用以测量气缸中的压力，前置放大器的输出端通过A/D转换器连接数据处理器。
2.根据权利要求1所述的模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置，其特征在于，所述驱动装置还包括一联轴器，所述电动机通过连轴器连接被测曲轴的一端。
3.根据权利要求1所述的模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置，其特征在于，所述被测曲轴的前后两端还具有推力盘，中间依次设有六个曲拐和一个链轮，所述轴颈连接在推力盘与六个曲拐及链轮之间。
4.根据权利要求2至3所述的模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置，其特征在于，所述涡流传感器设在紧靠联轴器或推力盘外圆的曲轴的轴颈上水平和垂直位置或45°和135°位置。
5.根据权利要求1所述的模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置，其特征在于，所述支撑装置包括滑动轴承，所述滑动轴承固定在试验台上并支撑在被测曲轴的轴颈上。
6.根据权利要求1所述的模拟曲轴转子-轴承系统动力的试验台的测试装置，其特征在于，所述加载装置还包括控制气缸气路通断的电磁换向阀。
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