CN105445025A - 水润滑径向推力组合式滑动轴承性能实验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水润滑径向推力组合式滑动轴承性能实验台，涉及一种实验设备，能测量水润滑径向推力组合式滑动轴承不同转速及承受不同载荷工况下的摩擦系数。本实验台包括轴承支撑装置、径向加载轮、轴向加载装置、轴承润滑结构、轴承密封装置以及依次设置并连接的驱动电机、转矩仪和传动轴；传动轴驱动轴承旋转，轴承支撑装置固定设置并用于支撑轴承，径向加载轮对轴承施加径向力，轴向加载装置对轴承施加轴向力，轴承润滑结构润滑轴承，轴承密封装置对轴承进行密封。本实验台能精确地测量水润滑径向推力组合式滑动轴承摩擦系数，配以一些检测仪器还能测量轴承跳动量、振动、噪声等基础数据，用以评价水润滑组合式轴承的综合性能。

Description

水润滑径向推力组合式滑动轴承性能实验台

技术领域

本发明涉及一种实验设备，尤其涉及一种水润滑径向推力组合式滑动轴承性能实验台。

背景技术

用新型工程复合材料替代金属作为传动件、用自然水替代矿物油作润滑介质的水润滑橡胶轴承具有高效、节能、环保、耐磨、可靠、寿命长、无污染等优点，广泛应用于船舶、海洋、石油、化工等领域。随着科技进步，我国新型舰船推进系统对水润滑轴承提出了低噪声、高可靠、长寿命、大尺寸、高比压、耐泥沙、抗腐蚀等越来越苛刻的技术要求。水润滑径向和推力组合式轴承是舰船推进系统的核心基础部件。与传统推进系统不一样，螺旋桨直接安装在水润滑组合式轴承上，螺旋桨带动径向轴承一起转动，工况复杂多变，现有技术中还没有此类组合式轴承的性能实验台。

鉴于此，需要一种水润滑径向推力组合式滑动轴承性能实验台，该实验台能精确地测量水润滑径向推力组合式滑动轴承摩擦系数、轴承跳动量、振动、噪声、磨损量等基础数据，用以评价水润滑组合式轴承的综合性能，为开发我国新型舰船推进系统提供关键科学技术依据和试验平台支撑。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种水润滑径向推力组合式滑动轴承性能实验台，该实验台能测量水润滑径向推力组合式滑动轴承不同转速及承受不同载荷情况下的摩擦系数。

为解决上述问题采用的技术方案是：水润滑径向推力组合式滑动轴承性能实验台包括基座、轴承支撑装置、径向加载轮、轴向加载装置、轴承润滑结构、轴承密封装置、压力传感器以及依次设置的驱动电机、转矩仪和传动轴；

驱动电机与转矩仪通过第一联轴器连接；转矩仪与传动轴通过第二联轴器连接；驱动电机通过电机支座与基座连接；转矩仪通过转矩仪支座与基座连接；连接于基座上的传动轴支座支撑传动轴；

轴承支撑装置包括主轴、主轴支座、第一水润滑推力轴承、水润滑径向轴承和第二水润滑推力轴承；压力传感器放置于基座上；主轴支座放置于压力传感器上并通过螺栓与基座连接；主轴包括主轴固定部和主轴悬臂部，主轴固定部穿过主轴支座并固定在主轴支座内，主轴悬臂部上设置有轴承限位台阶；第一水润滑推力轴承、水润滑径向轴承和第二水润滑推力轴承由外至内依次套装在主轴悬臂部上；

径向加载轮内设置有第一推力轴承腔、第二推力轴承腔以及位于第一推力轴承腔和第二推力轴承腔之间的径向轴承孔；水润滑径向轴承安装于径向轴承孔内；第一水润滑推力轴承位于第一推力轴承腔内，第二水润滑推力轴承位于第二推力轴承腔内；

轴向加载装置包括油缸、油缸座、拉杆和压盘；主轴内设置有轴向通孔，油缸座与主轴固定部连接，油缸安装在油缸座上；拉杆贯穿轴向通孔，拉杆一端与油缸连接，另一端与压盘连接，油缸收缩能够带动压盘压紧第一水润滑推力轴承，使得第一水润滑推力轴承、水润滑径向轴承、第二水润滑推力轴承和轴承限位台阶紧密贴合；

第一水润滑推力轴承两端分别与压盘和径向加载轮连接，第二水润滑推力轴承两端分别与水润滑径向轴承和轴承限位台阶连接；

轴承密封装置包括第一密封盘和第二密封盘；第一密封盘与径向加载轮连接并密封第一推力轴承腔；第二密封盘套在主轴悬臂部外并与径向加载轮连接，第二密封盘与主轴悬臂部之间设置有密封圈，第二密封盘密封第二推力轴承腔；

轴承润滑结构包括设置于主轴内部的进水孔和出水孔；进水孔位于出水孔的下方，进水孔的进水端位于主轴固定部端部，进水孔的出水端位于主轴悬臂部端部；出水孔的进水端位于轴承限位台阶与密封圈之间且位于主轴悬臂部顶部，出水孔的出水端位于主轴固定部端部；

传动轴通过弹性联轴器与径向加载轮连接。

进一步的是：弹性联轴器包括刚性内圈、刚性外圈和设置在刚性内圈和刚性外圈之间且与二者粘合的橡胶盘，刚性内圈与传动轴连接，刚性外圈与径向加载轮连接。

进一步的是：径向加载轮包括主轮和套轮，第一推力轴承腔、第二推力轴承腔和径向轴承孔均设置于主轮内，套轮套装在主轮外并通过顶紧螺钉固定。

进一步的是：水润滑径向推力组合式滑动轴承性能实验台包括防护罩，防护罩与基座连接并罩住径向加载轮。

本发明的有益效果是：本实验台能精确地测量水润滑径向推力组合式滑动轴承摩擦系数，配以一些检测仪器还能测量轴承跳动量、振动、噪声、磨损量等基础数据，用以评价水润滑组合式轴承的综合性能，为开发我国新型舰船推进系统提供关键科学技术依据和试验平台支撑。

附图说明

图1为水润滑径向推力组合式滑动轴承性能实验台剖视图；

图2为水润滑径向推力组合式滑动轴承性能实验台三维图；

图3为图1在轴承支撑装置处的放大视图；

图4为径向加载盘结构图；

图中标记为：轴向加载装置1、油缸1-1、油缸座1-2、拉杆1-3、压盘1-4、轴承润滑结构2、进水孔2-1、出水孔2-2、轴承支撑装置3、主轴3-1、第一水润滑推力轴承3-2、主轴悬臂部3-3、水润滑径向轴承3-4、第二水润滑推力轴承3-5、主轴支座3-6、主轴固定部3-7、轴承限位台阶3-8、轴承密封装置4、第一密封盘4-1、第二密封盘4-2、密封圈4-3、径向加载轮5、第一推力轴承腔5-1、径向轴承孔5-2、第二推力轴承腔5-3、主轮5-4、套轮5-5、顶紧螺钉5-6、防护罩6、弹性联轴器7、刚性内圈7-1、橡胶盘7-2、刚性外圈7-3、传动轴8、第二联轴器9、转矩仪10、第一联轴器11、驱动电机12、基座14、转矩仪支座15、传动轴支座16、压力传感器17。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1至图3所示，水润滑径向推力组合式滑动轴承性能实验台包括基座14、轴承支撑装置3、径向加载轮5、轴向加载装置1、轴承润滑结构2、轴承密封装置4、压力传感器17以及依次设置的驱动电机12、转矩仪10和传动轴8；

驱动电机12与转矩仪10通过第一联轴器11连接；转矩仪10与传动轴8通过第二联轴器9连接；驱动电机12通过电机支座13与基座14连接；转矩仪10通过转矩仪支座15与基座14连接；连接于基座14上的传动轴支座16支撑传动轴8；

轴承支撑装置3包括主轴3-1、主轴支座3-6、第一水润滑推力轴承3-2、水润滑径向轴承3-4和第二水润滑推力轴承3-5；压力传感器17放置于基座14上；主轴支座3-6放置于压力传感器17上并通过螺栓与基座14连接；主轴3-1包括主轴固定部3-7和主轴悬臂部3-3，主轴固定部3-7穿过主轴支座3-6并固定在主轴支座3-6内，主轴悬臂部3-3上设置有轴承限位台阶3-8；第一水润滑推力轴承3-2、水润滑径向轴承3-4和第二水润滑推力轴承3-5由外至内依次套装在主轴悬臂部3-3上；

径向加载轮5内设置有第一推力轴承腔5-1、第二推力轴承腔5-3以及位于第一推力轴承腔5-1和第二推力轴承支撑装置3轴承腔5-3之间的径向轴承孔5-2；水润滑径向轴承3-4安装于径向轴承孔5-2内；第一水润滑推力轴承3-2位于第一推力轴承腔5-1内，第二水润滑推力轴承3-5位于第二推力轴承腔5-3内；

轴向加载装置1包括油缸1-1、油缸座1-2、拉杆1-3和压盘1-4；主轴3-1内设置有轴向通孔，油缸座1-2与主轴固定部3-7连接，油缸1-1安装在油缸座1-2上；拉杆1-3贯穿轴向通孔，拉杆1-3一端与油缸1-1连接，另一端与压盘1-4连接，油缸1-1收缩能够带动压盘1-4压紧第一水润滑推力轴承3-2，使得第一水润滑推力轴承3-2、水润滑径向轴承3-4、第二水润滑推力轴承3-5和轴承限位台阶3-8紧密贴合；

第一水润滑推力轴承3-2两端分别与压盘1-4和径向加载轮5连接，第二水润滑推力轴承3-5两端分别与水润滑径向轴承3-4和轴承限位台阶3-8连接；

轴承密封装置4包括第一密封盘4-1和第二密封盘4-2；第一密封盘4-1与径向加载轮5连接并密封第一推力轴承腔5-1；第二密封盘4-2套在主轴悬臂部3-3外并与径向加载轮5连接，第二密封盘4-2与主轴悬臂部3-3之间设置有密封圈4-3，第二密封盘4-2密封第二推力轴承腔5-3；

轴承润滑结构2包括设置于主轴3-1内部的进水孔2-1和出水孔2-2；进水孔2-1位于出水孔2-2的下方，进水孔2-1的进水端位于主轴固定部3-7端部，进水孔2-4的出水端位于主轴悬臂部3-3端部；出水孔2-2的进水端位于轴承限位台阶3-8与密封圈4-3之间且位于主轴悬臂部3-3顶部，出水孔2-2的出水端位于主轴固定部3-7端部；

传动轴8通过弹性联轴器7与径向加载轮5连接。

通过转速传感器可以测得径向加载轮5的转速，从而得知轴承的转速。通过测量油缸1-1的压力，再乘以油缸活塞的有效面积即可得知第一水润滑推力轴承3-2和第二水润滑推力轴承3-5的轴向载荷。装上径向加载轮时压力传感器17的测值减去无径向加载轮时压力传感器17的测值即为水润滑径向轴承3-4的径向载荷。转矩仪6可测得传动轴8的扭矩，从而算出各轴承的摩擦力总合。综上可知，本实验台能够能精确地测量水润滑径向推力组合式滑动轴承摩擦系数，再配以相应的检测仪器，本实验台还能测量轴承跳动量、振动、噪声、磨损量等基础数据，用以评价水润滑组合式轴承的综合性能。

显然驱动电机12的输出轴、传动轴8和主轴3-1应同轴设置，本发明推荐同轴度小于0.05mm

轴承润滑结构2的工作原理为：往进水孔2-1内通入水，水流入第一推力轴承腔5-1，再依次流入第一水润滑推力轴承3-2、水润滑径向轴承3-4、第二水润滑推力轴承3-5和第二推力轴承腔5-3，最后由出水孔2-2排出。应注意压盘1-4不应封闭了水流，应在压盘1-4上设置过水的孔或沟槽。

因轴承采用水润滑，与水接触的径向加载轮5和主轴3-1应采用不锈钢材料制造。

弹性联轴器7除具有缓冲作用外还能够减小对径向加载轮5重力的抵消量。弹性连轴器7具体结构为：弹性联轴器7包括刚性内圈7-1、刚性外圈7-3和设置在刚性内圈7-1和刚性外圈7-3之间且与二者粘合的橡胶盘7-2，刚性内圈7-1与传动轴连接，刚性外圈7-3与径向加载轮5连接。

为了便于调节径向加载力，径向加载轮5的质量最好可调，径向加载轮5具体结构推荐如图4所示：径向加载轮5包括主轮5-4和套轮5-5，第一推力轴承腔5-1、第二推力轴承腔5-3和径向轴承孔5-2均设置于主轮5-4内，套轮5-5套装在主轮5-4外并通过顶紧螺钉5-6固定。

径向加载轮5质量大且具有高转速，为了避免出现意外时径向加载轮5脱落并甩出导致危险，水润滑径向推力组合式滑动轴承性能实验台包括防护罩6，防护罩6与基座14连接并罩住径向加载轮5。防护罩6起到阻挡作用，除阻挡可能脱落的旋转部件外，还能够隔离外界的噪音干扰。

Claims (4)

1.水润滑径向推力组合式滑动轴承性能实验台，其特征在于：包括基座(14)、轴承支撑装置(3)、径向加载轮(5)、轴向加载装置(1)、轴承润滑结构(2)、轴承密封装置(4)、压力传感器(17)以及依次设置的驱动电机(12)、转矩仪(10)和传动轴(8)；

驱动电机(12)与转矩仪(10)通过第一联轴器(11)连接；转矩仪(10)与传动轴(8)通过第二联轴器(9)连接；驱动电机(12)通过电机支座(13)与基座(14)连接；转矩仪(10)通过转矩仪支座(15)与基座(14)连接；连接于基座(14)上的传动轴支座(16)支撑传动轴(8)；

轴承支撑装置(3)包括主轴(3-1)、主轴支座(3-6)、第一水润滑推力轴承(3-2)、水润滑径向轴承(3-4)和第二水润滑推力轴承(3-5)；压力传感器(17)放置于基座(14)上；主轴支座(3-6)放置于压力传感器(17)上并通过螺栓与基座(14)连接；主轴(3-1)包括主轴固定部(3-7)和主轴悬臂部(3-3)，主轴固定部(3-7)穿过主轴支座(3-6)并固定在主轴支座(3-6)内，主轴悬臂部(3-3)上设置有轴承限位台阶(3-8)；第一水润滑推力轴承(3-2)、水润滑径向轴承(3-4)和第二水润滑推力轴承(3-5)由外至内依次套装在主轴悬臂部(3-3)上；

径向加载轮(5)内设置有第一推力轴承腔(5-1)、第二推力轴承腔(5-3)以及位于第一推力轴承腔(5-1)和第二推力轴承腔(5-3)之间的径向轴承孔(5-2)；水润滑径向轴承(3-4)安装于径向轴承孔(5-2)内；第一水润滑推力轴承(3-2)位于第一推力轴承腔(5-1)内，第二水润滑推力轴承(3-5)位于第二推力轴承腔(5-3)内；

轴向加载装置(1)包括油缸(1-1)、油缸座(1-2)、拉杆(1-3)和压盘(1-4)；主轴(3-1)内设置有轴向通孔，油缸座(1-2)与主轴固定部(3-7)连接，油缸(1-1)安装在油缸座(1-2)上；拉杆(1-3)贯穿轴向通孔，拉杆(1-3)一端与油缸(1-1)连接，另一端与压盘(1-4)连接，油缸(1-1)收缩能够带动压盘(1-4)压紧第一水润滑推力轴承(3-2)，使得第一水润滑推力轴承(3-2)、水润滑径向轴承(3-4)、第二水润滑推力轴承(3-5)和轴承限位台阶(3-8)紧密贴合；

第一水润滑推力轴承(3-2)两端分别与压盘(1-4)和径向加载轮(5)连接，第二水润滑推力轴承(3-5)两端分别与水润滑径向轴承(3-4)和轴承限位台阶(3-8)连接；

轴承密封装置(4)包括第一密封盘(4-1)和第二密封盘(4-2)；第一密封盘(4-1)与径向加载轮(5)连接并密封第一推力轴承腔(5-1)；第二密封盘(4-2)套在主轴悬臂部(3-3)外并与径向加载轮(5)连接，第二密封盘(4-2)与主轴悬臂部(3-3)之间设置有密封圈(4-3)，第二密封盘(4-2)密封第二推力轴承腔(5-3)；

轴承润滑结构(2)包括设置于主轴(3-1)内部的进水孔(2-1)和出水孔(2-2)；进水孔(2-1)位于出水孔(2-2)的下方，进水孔(2-1)的进水端位于主轴固定部(3-7)端部，进水孔(2-4)的出水端位于主轴悬臂部(3-3)端部；出水孔(2-2)的进水端位于轴承限位台阶(3-8)与密封圈(4-3)之间且位于主轴悬臂部(3-3)顶部，出水孔(2-2)的出水端位于主轴固定部(3-7)端部；

传动轴(8)通过弹性联轴器(7)与径向加载轮(5)连接。

2.根据权利要求1所述的水润滑径向推力组合式滑动轴承性能实验台，其特征在于：弹性联轴器(7)包括刚性内圈(7-1)、刚性外圈(7-3)和设置在刚性内圈(7-1)和刚性外圈(7-3)之间且与二者粘合的橡胶盘(7-2)，刚性内圈(7-1)与传动轴连接，刚性外圈(7-3)与径向加载轮(5)连接。

3.根据权利要求2所述的水润滑径向推力组合式滑动轴承性能实验台，其特征在于：径向加载轮(5)包括主轮(5-4)和套轮(5-5)，第一推力轴承腔(5-1)、第二推力轴承腔(5-3)和径向轴承孔(5-2)均设置于主轮(5-4)内，套轮(5-5)套装在主轮(5-4)外并通过顶紧螺钉(5-6)固定。

4.根据权利要求3所述的水润滑径向推力组合式滑动轴承性能实验台，其特征在于：包括防护罩(6)，防护罩(6)与基座(14)连接并罩住径向加载轮(5)。