CN104792532B - 船用推力轴承设备试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种船用推力轴承设备试验装置，包括变频调速电机、齿轮箱、万向联轴器、倾斜底座、设备台架、输入端径向加载装置、输出端径向加载装置和轴向加载装置。在推力轴承设备主轴两端分别连接有输入过渡轴和输出过渡轴。输入端径向加载装置和输出端径向加载装置分别用于向输入过渡轴和输出过渡轴施加径向载荷；轴向加载装置用于向输出过渡轴施加轴向载荷。万向联轴器连接在齿轮箱的输出端与输入过渡轴之间。该试验装置可模拟推力轴承设备实船运行时所受螺旋桨轴向推力及两端承受轴系挂重的状态，同时模拟推力轴承设备实船倾斜安装的状态，从而可以更真实地测试推力轴承运行时的各项性能指标。

Description

船用推力轴承设备试验装置

技术领域

本发明涉及测试设备，尤其涉及一种船用推力轴承设备试验装置。

背景技术

船用推力轴承设备安装在船舶轴系中，是船舶主动力传动装置的重要组成部分，用于传递主机功率及承受螺旋桨推力，并且作为支撑承受轴系重量。推力轴承设备采用自润滑方式进行轴承润滑时，设备运转时推力轴带起油池中的润滑油，通过集油器的收集与合理分配后，输送至各轴承润滑点。集油器需考虑推力轴承设备实船倾斜安装状态，使各个润滑点供油量充足平衡，同时推力轴承设备需要考虑不同安装状态下油液的密封状况，主轴两端存在径向载荷与设备安装角度的情况下油液是否会渗漏等问题。因此推力轴承设备试验装置的设计需充分考虑设备的倾斜安装及其两端轴承径向负重状况。

现有技术的船用推力轴承设备试验装置一般为水平直线轴系；采用电机、齿轮箱、推力轴承设备连接运行；仅模拟了螺旋桨推力。这种试验装置的不足之处有如下两点：

1）推力轴承设备为水平安装，不能完全模拟实船安装时倾斜状态下推力轴承设备内部润滑油流动；

2）对于推力轴承设备前后径向轴承负重没有关注，不能模拟承受径向力状态，或者联接实物设备模拟负重，造成加载机构复杂，试验成本大幅升高，且轴系对中和安装耗时较长，不能满足产品批量试验要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带径向和轴向加载的斜置船用推力轴承设备试验装置，该试验装置可模拟推力轴承设备实船运行时所受螺旋桨轴向推力及两端承受轴系挂重的状态，同时模拟推力轴承设备实船倾斜安装的状态，从而可以更真实地测试推力轴承运行时的各项性能指标。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种船用推力轴承设备试验装置，包括电机、齿轮箱、万向联轴器、倾斜底座、设备台架、输入端径向加载装置、输出端径向加载装置和轴向加载装置；电机和齿轮箱水平安装，该电机的输出端与齿轮箱的输入端相连；倾斜底座的上表面呈倾斜状，设备台架固定在倾斜底座的上表面上，待测试的推力轴承设备设置在该设备台架上；在待测试的推力轴承设备主轴的输入端连接有输入过渡轴，在待测试的推力轴承设备主轴的输出端连接有输出过渡轴；所述的输入端径向加载装置和输出端径向加载装置分别用于向输入过渡轴和输出过渡轴施加径向载荷；所述的轴向加载装置用于向输出过渡轴施加轴向载荷；所述万向联轴器连接在齿轮箱的输出端与输入过渡轴之间。

采用上述技术方案后，本发明具有以下优点：

1、本发明中的电机、齿轮箱水平安装，推力轴承设备、轴向加载装置、径向加载装置安装在有一定倾斜角度的设备台架上，形成了带有夹角的轴线，模拟了实船推力轴承设备的安装状态；通过万向联轴器将水平与倾斜部分联接起来，模拟了实船万向联轴器的结构，补偿了存在的轴线夹角；两个径向加载装置分别安装在推力轴承设备主轴法兰两端的过渡轴上，通过下方的加载油缸施加向下的一定拉力载荷，达到模拟实船中推力轴承设备主轴两端的挂重；轴向加载装置安装在推力轴承设备后端的输出过渡轴上，通过该装置的加载油缸施加轴向的推力，模拟实船中推力轴承设备所承受的螺旋桨推力作用；

2、本发明的试验装置一方面模拟实船状态下动力源水平安装、推进轴系倾斜安装的状态，真实的反应推力轴承设备实船运行时内部润滑油流动；另一方面，试验装置安装时，由于万向联轴器补偿能力强，轴系对中要求低、安装方便，试验时大大节省了安装工时，提高了试验效率。

附图说明

图1是本发明船用推力轴承设备试验装置一实施例的基本结构示意图。

图2是本发明船用推力轴承设备试验装置一实施例的原理示意图。

图3、图4是本发明中的径向加载装置一实施例的结构示意图。

图5是本发明中的轴向加载装置一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做出进一步说明。

请参见图1和图2。根据本发明一实施例的船用推力轴承设备试验装置，用于模拟推力轴承设备在实船运行时所受螺旋桨轴向推力及两端承受轴系挂重的状态，对推力轴承设备9的性能进行测试；它包括变频调速电机1、齿轮箱2、万向联轴器3、倾斜底座4、设备台架5、输入端径向加载装置6、输出端径向加载装置7、轴向加载装置8、冷却装置11、润滑泵站12、数据监测装置15和液压控制装置16。图中所示，110为变频调速电机底座，210为齿轮箱底座。

变频调速电机1和齿轮箱2水平安装，变频调速电机1的输出端与齿轮箱2的输入端相连。倾斜底座4的上表面呈倾斜状，设备台架5固定在倾斜底座的上表面上。待测试的推力轴承设备9设置在该设备台架5上，并与倾斜底座4一致倾斜。在待测试的推力轴承设备主轴的输入端连接有输入过渡轴91，输出端连接有输出过渡轴92。输入端径向加载装置6安装在倾斜底座4上，用于向输入过渡轴91施加径向载荷；输出端径向加载装置7安装在倾斜底座4上，用于向输出过渡轴92施加径向载荷。轴向加载装置8用于向输出过渡轴92施加轴向载荷。万向联轴器3连接在齿轮箱2的输出端与输入过渡轴91之间。优选地，待测试的推力轴承设备主轴的两端均设有法兰，输入过渡轴91和输出过渡轴92均为法兰轴。

冷却装置11提供推力轴承设备冷却用水，润滑泵站12提供轴向加载装置与齿轮箱的润滑用油，数据监测装置15用于监测与记录径向加载装置7和轴向加载装置8中的各个油缸所产生的载荷、被测试的推力轴承设备上各温度测量点的温度，液压控制装置16用于提供径向加载装置7和轴向加载装置8中的各个油缸所需的压力，控制各油缸的载荷大小。

请参考图3和图4。输入端径向加载装置6和输出端径向加载装置7结构相同，以下以输入端径向加载装置6为例说明。

输入端径向加载装置6包括油缸承载支架61、径向加载油缸62、承载底板63、一对拉力螺柱64、承载框架65、一对心轴66、两对隔圈67和一对轴承68。

油缸承载支架61固定在倾斜底座4上。径向加载油缸62的缸体和活塞杆分别与承载底板63和油缸承载支架61相连。承载框架65包括顶板651和一对侧板652，该一对侧板652彼此相对，一对侧板652的上端与顶板651焊接连接。每一拉力螺柱64的两端分别穿过承载底板63和承载框架的顶板651，旋套在各拉力螺柱两端的螺母69分别抵压在承载底板和承载框架的顶板上。一对心轴66的两端分别安装在承载框架的一对侧板652上，一对轴承68分别套装在一对心轴66上。轴承68优选采用调心球轴承。一对隔圈67套装在一根心轴上，另一对隔圈67套装在另一根心轴上，每一对隔圈分别位于轴承68的两侧，各隔圈的一个端面抵靠轴承的端面，各隔圈的另一端面抵靠承载框架的侧板652，从而将轴承68进行限位。输入端径向加载装置的一对轴承相互对称地抵压在输入过渡轴上，输出端径向加载装置的一对轴承相互对称地抵压在输出过渡轴上。图中，顶板651的数量为两块，其中一根拉力螺柱64的两端分别穿过承载底板63和其中一块承载框架的顶板，另一根拉力螺柱64的两端分别穿过承载底板63和另一块承载框架的顶板。

上述承载框架65由钢板焊接为一个整体，心轴66安装在承载框架的侧板上并利用轴用挡圈固定。轴承68抵压在输入过渡轴或输出过渡轴的圆周表面上，轴承可以消除运转时承载框架的位置、状态不平衡等对输入过渡轴及输出过渡轴的影响。径向加载油缸62用螺栓与承载底板63连接固定，利用穿过油缸承载支架顶板圆孔的拉力螺柱与承载框架连接起来，通过控制拉力螺柱的长度尺寸来确保承载框架与承载底板两端的距离相等。

本发明的试验装置运转时，径向加载油缸62施加扩张力在油缸承载支架顶部与承载底板上，带动旋套于拉力螺柱64上端的螺母69对承载框架65产生向下的拉力，通过心轴与调心球轴承作用在输入过渡轴及输出过渡轴上，形成了对推力轴承设备主轴的一个模拟质量挂重作用。推力轴承设备主轴由电机端带动旋转，输入过渡轴及输出过渡轴同时跟转，带动两个轴承68转动，承载框架与拉力螺柱则保持静止受力状态。通过调整供油压力，产生推力轴承设备运转工况下所需的模拟质量挂重。

通过对推力轴承设备主轴前后端产生模拟实船状态所联接轴系设备重量，真实地对径向轴承性能进行试验，成功解决了推力轴承设备试验径向轴承无负重、用实物质量模拟挂重时，过于复杂的安装对中问题，节约了人力及时间成本。

配合参见图5。本发明中的轴向加载装置8包括推力轴承81、支撑轴82、支撑轴承83、承推盘84、防转柱85、轴向加载油缸86和直角挡板87、密封圈88、润滑油进口89和润滑油出口80。输出过渡轴92靠近后端的侧面上设有一圈第一凸缘921，输出过渡轴包括位于该第一凸缘921前侧的输出过渡轴本体920和位于该第一凸缘921后侧的凸柱部922；输出过渡轴本体920与待测试的推力轴承设备主轴相连，推力轴承套装在凸柱部922上，并抵靠第一凸缘921的后端面。凸柱部922的后端面上开设有中心盲孔，支撑轴82的一端插入并固定在该中心盲孔内，支撑轴承83套装在支撑轴上。支撑轴82的侧面上设有一圈第二凸缘822，第二凸缘822的前端面抵靠凸柱部922的后端面，第二凸缘822的后端面抵靠支撑轴承83的前端面。承推盘84罩盖在推力轴承81和支撑轴承83外，并抵靠推力轴承81的后端面和支撑轴承83的后端面。承推盘84的侧面上开设有插槽，防转柱85的一端固定在设备台架上，另一端伸入该承推盘的插槽内。图中，防转柱85为一螺柱，防转螺柱利用螺母固定在设备台架上，螺柱顶端位于承推盘的凹槽中，防止过渡轴转动时承推盘跟转。轴向加载油缸86安装在设备台架上，并沿轴向抵压在承推盘84的后端面上。直角挡板的一条边用螺栓固定在承推盘84上，另一条边卡在输出过渡轴的第一凸缘921的前端面上。承推盘84包括顶壁841和由顶壁841的周缘向该顶壁的一侧延伸的侧壁842。密封圈88设置在承推盘侧壁842的内表面与第一凸缘921的侧壁之间。输出过渡轴的第一凸缘921、密封圈88和承推盘84围合形成一个封闭空间。润滑油进口89和润滑油出口90开设在承推盘上，并与该封闭空间连通。

最好是，推力轴承81为推力调心滚子轴承，支撑轴承83为圆柱滚子轴承。承推盘84的后端面为球面，轴向加载油缸86与承推盘后端面相接触的端面为平面。承推盘与轴向加载油缸之间为球面与平面间接触，减小了对中误差对轴向加载装置的受力影响。

本发明由输出过渡轴的第一凸缘、密封圈和承推盘形成一个封闭的空间，利于润滑油的润滑效果与循环流动。直角挡板共有3个，均匀的分布于承推盘的周围，并用螺栓固定在承推盘上，可防止承推盘在油缸脱开时脱落。

试验装置运转时轴向加载油缸施加轴向的推力，由承推盘传递到推力调心滚子轴承，再传递到输出过渡轴，最后到达推力轴承设备主轴，同时推力轴承设备主轴由电机端带动旋转，输出过渡轴同时跟转，由于采用了推力调心滚子轴承与防转柱，承推盘在装置运转时保持静止状态。轴向加载油缸可通过液压控制装置产生设定的推力模拟螺旋桨推力。通过调整供油压力，产生推力轴承设备各个运转工况下所需的试验推力。

通过对推力轴承设备主轴输出端模拟实船螺旋桨产生的推力，真实地对其内部推力瓦性能进行试验，成功解决了推力轴承设备试验轴向推力的模拟与控制、采用液压加载模拟推力的设备过于复杂、安装繁琐的问题，节约了人力及时间成本。

Claims (10)

1.一种船用推力轴承设备试验装置，其特征在于：包括电机、齿轮箱、万向联轴器、倾斜底座、设备台架、输入端径向加载装置、输出端径向加载装置和轴向加载装置；

电机和齿轮箱水平安装，该电机的输出端与齿轮箱的输入端相连；倾斜底座的上表面呈倾斜状，设备台架固定在倾斜底座的上表面上，待测试的推力轴承设备设置在该设备台架上；在待测试的推力轴承设备主轴的输入端连接有输入过渡轴，在待测试的推力轴承设备主轴的输出端连接有输出过渡轴；所述的输入端径向加载装置和输出端径向加载装置分别用于向输入过渡轴和输出过渡轴施加径向载荷；所述的轴向加载装置用于向输出过渡轴施加轴向载荷；所述万向联轴器连接在齿轮箱的输出端与输入过渡轴之间。

2.如权利要求1所述的船用推力轴承设备试验装置，其特征在于，所述的输入端径向加载装置和输出端径向加载装置均包括油缸承载支架、径向加载油缸、承载底板、一对拉力螺柱、承载框架、一对心轴和一对轴承；

油缸承载支架固定在倾斜底座上；径向加载油缸的缸体和活塞杆分别与承载底板和油缸承载支架相连；所述的承载框架包括顶板和一对侧板，该一对侧板彼此相对，一对侧板的上端与顶板相连；每一拉力螺柱的两端分别穿过承载底板和承载框架的顶板，旋套在各拉力螺柱两端的螺母分别抵压在承载底板上和承载框架的顶板上；该一对心轴的两端分别安装在承载框架的一对侧壁上，该一对轴承分别套装在一对心轴上；

输入端径向加载装置的一对轴承相互对称地抵压在输入过渡轴上，输出端径向加载装置的一对轴承相互对称地抵压在输出过渡轴上。

3.如权利要求2所述的船用推力轴承设备试验装置，其特征在于，所述输入端径向加载装置和输出端径向加载装置均包括两对隔圈，其中一对隔圈套装在一根心轴上，另一对隔圈套装在另一根心轴上；每一对隔圈分别位于轴承的两侧；各隔圈的一个端面抵靠轴承的端面，各隔圈的另一端面抵靠承载框架的侧板；

所述的电机为变频调速电机，所述的轴承为调心球轴承。

4.如权利要求2所述的船用推力轴承设备试验装置，其特征在于，承载框架的顶板数量为两块，其中一根拉力螺柱的两端分别穿过所述承载底板和其中一块承载框架的顶板，另一根拉力螺柱的两端分别穿过所述承载底板和另一块承载框架的顶板。

5.如权利要求1所述的船用推力轴承设备试验装置，其特征在于，所述的轴向加载装置包括推力轴承、支撑轴、支撑轴承、承推盘、防转柱、轴向加载油缸和直角挡板；

所述输出过渡轴靠近后端的侧面上设有一圈第一凸缘，输出过渡轴包括位于该第一凸缘前侧的输出过渡轴本体和位于该第一凸缘后侧的凸柱部；所述的输出过渡轴本体与待测试的推力轴承设备主轴相连，所述的推力轴承套装在所述的凸柱部上，并抵靠所述第一凸缘的后端面；所述的凸柱部的后端面上开设有中心盲孔，所述的支撑轴的一端插入并固定在该中心盲孔内，所述的支撑轴承套装在支撑轴上；支撑轴的侧面上设有一圈第二凸缘，第二凸缘的前端面抵靠凸柱部的后端面，第二凸缘的后端面抵靠支撑轴承的前端面；

承推盘罩盖在推力轴承和支撑轴承外，并抵靠推力轴承的后端面和支撑轴承的后端面；承推盘的侧面上开设有插槽，防转柱的一端固定在设备台架上，另一端伸入该承推盘的插槽内；

所述轴向加载油缸安装在设备台架上，并抵压在承推盘的后端面上；所述直角挡板的一条边固定在承推盘上，另一条边卡在输出过渡轴的第一凸缘的前端面上。

6.如权利要求5所述的船用推力轴承设备试验装置，其特征在于，所述直角挡板共3个，均匀分布在承推盘的周围。

7.如权利要求5所述的船用推力轴承设备试验装置，其特征在于，所述的推力轴承为推力调心滚子轴承，所述的支撑轴承为圆柱滚子轴承；

所述承推盘的后端面为球面，轴向加载油缸与承推盘后端面相接触的端面为平面。

8.如权利要求5所述的船用推力轴承设备试验装置，其特征在于，所述的承推盘包括顶壁和由所述顶壁的周缘向该顶壁的一侧延伸的侧壁；

该轴向加载装置还包括密封圈，该密封圈设置在承推盘侧壁的内表面与所述第一凸缘的侧壁之间；

输出过渡轴的第一凸缘、密封圈和承推盘围合形成一个封闭空间，在所述承推盘上开设有与该封闭空间连通的润滑油进口和润滑油出口。

9.如权利要求1所述的船用推力轴承设备试验装置，其特征在于，所述的输入端径向加载装置和输出端径向加载装置安装在倾斜底座上。

10.如权利要求1所述的船用推力轴承设备试验装置，其特征在于，待测试的推力轴承设备主轴的两端均设有法兰，所述的输入过渡轴和输出过渡轴均为法兰轴。