CN102279105B - 轧机油膜轴承综合试验台 - Google Patents

Abstract

本轧机油膜轴承综合试验台，属于轧机油膜轴承试验设备技术领域，其特征在于它是由机械系统、电机驱动系统、液压加载系统、润滑系统、气压控制系统、电气控制系统及计算机数据采集系统联合构成一体化、统一操控。安装在轴承和各管路上的流量、温度、压力及位移传感器经PLC都接入计算机数据采集系统。电气控制系统联接控制着电机驱动系统、液压加载系统、润滑系统和气压控制系统，通过设定电机轴转速和液压载荷动态调控轧制工况，并利用数据采集系统对轧机油膜轴承性能进行测试，实现了机电液气一体化系统集成。系统结构紧凑、操作方便，适用于各级教学、科研等领域。

Description

轧机油膜轴承综合试验台

技术领域

本发明属于油膜轴承试验设备技术领域，具体涉及一种轧机油膜轴承综合试验台。

背景技术

轧机油膜轴承具有承载能力大、抗冲击能力强、使用寿命长、运转精度高等特点，广泛应用于各类板带材轧机、线材轧机上，尤其是用于具有对板形与板厚自动控制功能的大型板带连轧机上。

目前，国内外已有的轴承试验台只是用于测量滑动轴承和滚动轴承的特性参数，难以真实地模拟高速重载轧制工况下的大型轧机油膜轴承特性参数的变化情况，更无法全面反映不同轧制工况对高速重载轧机油膜轴承特性的影响。同时上述的轴承试验台也未能实现机械、电机驱动、液压加载、润滑、气压控制、电气控制及计算机数据采集系统等各子系统的机电液气一体化集成和联合操控的功能，也无法为磁流体润滑油膜轴承的进一步研究提供准确可靠的试验数据。

发明内容

本发明目的是提供一种多系统一体化、可联合操控的轧机油膜轴承综合试验台，它可以在各种变化因素作用下，对油膜轴承的各种性能进行动态测试，便于对油膜轴承运行及理论进行研究。

本发明是这样实现的：它是由电机驱动系统、机械系统、液压加载系统、润滑系统、气压控制系统、电气控制系统及计算机数据采集系统联合构成一体化，统一操控，其特征是：

——所述的机械系统与电机驱动系统中，如图1、3所示，电机1安装在基座16上，增速器5安装在基座17上，左右动静压轴承座8、11安装在基座18上，这三个独立的基座16、17、18安装在水平滑台19上，三个基座高度一致，并让电机1、增速器5、主轴10的中心轴线为同一中心线，在左右动静压轴承座8、11之间位置上有一牌坊9也安放在水平滑台19上。如图3所示，在牌坊9内倒置地安装有动压轴承座22和动压油膜轴承23，液压缸26的活塞杆25的下端通过球面垫24压紧动压轴承座22，倒置的液压缸26通过螺栓与牌坊9的门顶27相连接，左右动静压轴承座8、11内分别安装有动静压油膜轴承20、21，左右动静压轴承座8、11的下部通过球面垫13和弹簧14分别与基座18相连接；主轴10安放在左右动静压油膜轴承20、21和动压油膜轴承23内，主轴10左端通过刚性联轴器6与增速器5连接，增速器5通过弹性联轴器4与上面装有风机2的电机1连接。如图4所示，在动静压轴承座8的左端安装有端盖7，在端盖7与主轴10的台阶之间安装有止推轴承28和挡圈29，在端盖7的外面安装有止动垫圈30和圆螺母31，圆螺母31是通过螺纹与主轴10相连接。

——所述的液压加载系统I如图2所示，是采用恒压变量泵和蓄能器作为压力油源，并通过电磁溢流阀进行压力调节，使得系统压力在0~90吨之间进行调节。液压油通过柱塞泵M3加压后由管道进入液压缸26内，推动活塞杆25对球面垫24及动压轴承座22和动压油膜轴承23施压，在液压缸26上液压油的入口处的管道上设置有压力表及压力传感器。

——所述的润滑系统如图2所示，包括有动压润滑系统E、静压润滑系统F和稀油润滑系统D。动压润滑系统E是由螺杆泵M2对润滑油加压后经过滤器、冷却器K2分别进入左右动静压油膜轴承20、21及动压油膜轴承23和止推轴承28内，静压润滑系统Ｆ是由高压泵Ｇ对润滑油加压后通过管道进入到左右动静压油膜轴承20、21内，稀油润滑系统D给增速器5供油，电机1采用油脂润滑。

——所述的气压控制系统H如图2所示，是将空气在压缩机H1内加压到压力≥0.5MPa后，输送到储气罐H2中，再将压缩了的空气经干燥机H3烘干后，输入到静压润滑系统F中的高压泵G的气压控制阀。

——所述的计算机数据采集系统如图2所示，是指包括各管路上的流量计、温度变送器及安装在各轴承上的油膜压力传感器、位移传感器和热电偶通过导线和电缆均与手动电气控制台B和PLC电控柜A相连接，最后接入计算机数据主采站PC。

——所述的电气控制系统如图2所示，包括计算机数据主采站PC、PLC电控柜A、手动电气控制台B、控制驱动柜C0和电机驱动器C1及冷却装置，电机驱动器C1配置有四象限可逆调速装置，控制驱动柜C0和电机驱动器C1是配置有过电流保护、过速保护、磁场丢失保护、过热保护、可控硅模块过热保护、可控硅触发失效保护、飞车保护、数字输出端子短路保护、脉冲丢失保护、电枢过压保护、磁场过流保护、供电相位丢失保护的继电器功能模块与PLC信号控制模块。如图2所示，冷却装置包括水泵J和冷却器K1、K2、K3，冷却器K1安装在稀油润滑系统D管路上，冷却器K2安装在动压、静压润滑系统E、F出油管路上，冷却器K3安装在液压加载系统回油管路上。

本发明的优点及积极效果

（1）本发明轧机油膜轴承综合试验台，集成七个子系统为一体、统一操控，操作方便，既保证了试验台的正常工作，又能防止因操作失误而导致的轴承损伤。

（2）本发明试验台实现了电机轴转速和轴承外载荷的无级调控，可以动态控制整个试验台的运转情况；电机1使用可控硅整流电源，起动、制动转矩大，易于快速起动、停车，具有良好的换向性能。

（3）试验台动压油膜轴承23采用倒置式结构，易于安装、对中和偏心率测量，静态载荷和激励载荷小，适用于各种静动特性测试。

（4）试验台配置有手动控制站和计算机自动控制站，两种方式都有急停控制措施，使得系统操作更具灵活性和安全性。

（5）试验台计算机数据主采站PC实现了流量、转速、液位、入油压力等参数的在线监控，还便于开展润滑粘度、表面粗糙度、电磁流体特性等测试与研究。

（6）本试验台属于典型的机电液气一体化系统，可以全方位地对轧机油膜轴承润滑理论与运行行为进行相关试验研究，有利于开展适合于不同轧制工况的各类轧机轴承的润滑理论、试验及延寿技术研究、产品企业标准制定及开发新型轧机轴承及生产样机。既适合试验教学需要，也满足对轧机油膜轴承进行工业化测试的条件，有效地将教学和科研相结合。

附图说明

图1为轧机油膜轴承综合试验台机械驱动及传动结构简图

图2为轧机油膜轴承综合试验台各系统总体布局示意图

图3为轧机油膜轴承综合试验台机械系统结构简图

图4为图3中N部放大图

图5为动压轴承座压力和位移传感器安装位置剖视图

图6为油膜轴承承载区热电偶安装位置周向展开图

图7为油膜轴承非承载区热电偶安装位置周向展开图

其中1—电机，2—风机，3—电机轴，4—弹性联轴器，5—增速器，6—刚性联轴器，7、12—端盖，8、11—动静压轴承座，9—牌坊，10—主轴，13、24—球面垫，14—弹簧，15、32—螺栓，16、17、18—基座，19—水平滑台，20、21—动静压油膜轴承，22—动压轴承座，23—动压油膜轴承，25—活塞杆，26—液压缸，27—门顶，28—止推轴承，29—挡圈，30—止动垫圈，31—圆螺母，33—密封垫片，34—动压油入口，35、36、37—位移传感器安装孔，38—压力传感器安装孔，PC—计算机数据主采站，A—PLC电控柜，B—手动电气控制台，C0—控制驱动柜，C1—电机驱动器，D—稀油润滑系统，E—动压润滑系统，F—静压润滑系统，G—高压泵（带有气压控制阀），H—气压控制系统，H1—空气压缩机，H2—储气罐，H3—干燥机，I—液压加载系统，J—水泵站，K1、K2、K3—冷却器，M1—齿轮泵，M2—螺杆泵，M3—柱塞泵，T1~T25—表示热电偶。图2中联接各子系统的单行线表示电缆或导线，双行线表示各类油管、气管和水管管路，同时管路的虚线部分表示绕到实物背面的管路。

具体实施方式

如图1、图2、图3所示，将轴承座8、11固定在基座18上，增速器5安装在基座17上，电机1安装在基座16上，基座16、17、18可以在水平滑台19上左右移动调整，水平滑台19下面填充水泥加固抗振，动压油膜轴承23和左右动静压油膜轴承20、21安装在主轴10上，并一起安装在各自对应的动压轴承座22和左右动静压轴承座8、11内，再将主轴10通过刚性联轴器6、速比为1:8的增速器5及弹性联轴器4与上面装有风机2的电机1联接，并保证主轴10和电机1的电机轴3、增速器5的输入轴、输出轴及主轴10在同一中心线上。同时，液压油通过柱塞泵M3加压后经由液压管进入液压缸26，推动活塞杆25压紧球面垫24并给动压油膜轴承23加压。同时，动压润滑系统E通过螺杆泵M2对润滑油加压后经过滤器、冷却器K2分别进入左右动静压油膜轴承20、21、动压油膜轴承23和止推轴承28内；静压润滑系统F通过高压泵G对润滑油加压后通过高压管进入左右动静压油膜轴承20、21内；稀油润滑系统D通过齿轮泵M1加压后给增速器5供油润滑；电机1采用油脂润滑。将温度、压力及位移传感器按照图5~7安装在动压油膜轴承23上，所有传感器通过导线与手动电气控制台B内部的继电器和PLC电量转换模块相联接，再用通讯电缆经PLC通讯模块联接到PLC电控柜A进行信号模/数转化，再通过通讯电缆联接到计算机数据主采站PC。计算机数据主采站PC对采集到的数据进行分析后处理，并重新设定工况参数，通过反馈控制环节驱动电气控制系统控制其余系统，即PLC电控柜A的各PLC模块和继电器控制着各子系统，在计算机数据主采站PC或手动电气控制台B上可以直接控制驱动控制柜C0，驱动控制柜C0内部的继电器以互锁方式联接控制着电机驱动器C1、稀油润滑系统D、动压润滑系统E、静压润滑系统F、高压泵G、气压控制系统H、液压加载系统I各自的驱动控制电机，从而在线操作试验台。

Claims (1)

1. 轧机油膜轴承综合试验台，它是由机械系统、电机驱动系统、液压加载系统、润滑系统、气压控制系统、电气控制系统及计算机数据采集系统，它们联合构成一体化，统一操控，其特征是：

——所述的机械系统与电机驱动系统中电机(1)安装在基座(16)上，增速器(5)安装在基座(17)上，左右动静压轴承座(8、11)安装在基座(18)上，这三个独立的基座(16)、基座(17）、基座(18)安装在水平滑台(19)上，三个基座高度一致，并让电机(1)、增速器(5)、主轴(10)的中心轴线为同一中心线，在左右动静压轴承座(8、11)之间位置上有一牌坊(9)也安放在水平滑台(19)上，在牌坊(9)内倒置地安装有动压轴承座(22)和动压油膜轴承(23)，液压缸(26)的活塞杆(25)的下端通过球面垫(24)压紧动压轴承座(22)，倒置的液压缸(26)通过螺栓与牌坊(9)的门顶(27)相连接，左右动静压轴承座(8、11)内分别安装有动静压油膜轴承(20、21)，左右动静压轴承座(8、11)的下部通过球面垫(13)和弹簧(14)分别与基座(18)相连接，主轴(10)安放在左右动静压油膜轴承(20、21)和动压油膜轴承(23)内，主轴(10)左端通过刚性联轴器(6)与增速器(5)连接，增速器(5)通过弹性联轴器(4)与上面装有风机(2)的电机(1)连接，在动静压轴承座(8)的左端安装有端盖(7)，在端盖(7)与主轴(10)的台阶之间安装有止推轴承(28)和挡圈(29)，在端盖(7)的外面安装有止动垫圈(30)和圆螺母(31)，圆螺母(31)通过螺纹与主轴(10)相连接；

——所述的液压加载系统I是采用恒压变量泵和蓄能器作为压力油源，并通过电磁溢流阀进行压力调节，系统压力可在0~90吨之间进行调节，液压油通过柱塞泵(M3)加压后由管道进入液压缸(26)内，在液压缸(26)上液压油的入口处的管道上设置有压力表及压力传感器；

——所述的润滑系统包括动压润滑系统(E)、静压润滑系统(F)和稀油润滑系统(D)，动压润滑系统(E)是由螺杆泵(M2)对润滑油加压后经过滤器、冷却器(K2)分别进入左右动静压油膜轴承(20、21)及动压油膜轴承(23)和止推轴承(28)内，静压润滑系统(F)是由高压泵(G)对润滑油加压后通过管道进入到左右动静压油膜轴承(20、21)内，稀油润滑系统(D)给增速器(5)供油，电机(1)采用油脂润滑；

——所述的气压控制系统(H)是将空气在压缩机(H1)内加压到压力≥0.5MPa后，输送到储气罐(H2)中，再将压缩了的空气经干燥机(H3)烘干后，输入到静压润滑系统(F)中的高压泵(G)的气压控制阀；

——所述的数据采集系统是指包括各管路上的流量计、温度变送器及安装在各轴承上的油膜压力传感器、位移传感器和热电偶通过导线和电缆均与手动电气控制台(B)和PLC电控柜(A)相连接，最后接入计算机数据主采站(PC)；

——所述的电气控制系统包括计算机数据主采站(PC)、PLC电控柜(A)、手动电气控制台(B)、控制驱动柜(C0)和电机驱动器(C1)及冷却装置，电机驱动器(C1)配置有四象限可逆调速装置，控制驱动柜(C0)和电机驱动器(C1)是配置有过电流保护、过速保护、磁场丢失保护、过热保护、可控硅模块过热保护、可控硅触发失效保护、飞车保护、数字输出端子短路保护、脉冲丢失保护、电枢过压保护、磁场过流保护、供电相位丢失保护的继电器功能模块与PLC信号控制模块，冷却装置包括水泵(J)和分别安装在稀油润滑系统(D)管路上、动压润滑系统(E)、静压润滑系统(F)出油管路上及液压加载系统(I)回油管路上的冷却器(K1、K2、K3)。

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