CN105651513A - 用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统 - Google Patents

用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统，包含：底座；支架，其垂直设置在底座上；驱动电机，其位于底座上；承压水室，其位于驱动电机上部；设置在承压水室内的被测轴承推力盘、可倾瓦块、瓦块支架；转轴，其一端与驱动电机的输出轴相连，另一端穿过承压水室底部与被测轴承推力盘的底端相连；静止轴，其一端与瓦块支架的顶端相连，另一端延伸设置在承压水室外部；力臂，其水平设置在静止轴中。本发明弥补了现有测试仪器和方法的不足，能够对重载、水润滑、立式、可倾瓦推力轴承液膜的摩擦力矩和建立流体润滑所需的转速等动力学特性进行实时、精确的考察。

Description

用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统
技术领域
本发明涉及轴承润滑特性测试，特别涉及一种用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统。
背景技术
在大型旋转机械中，水润滑可倾瓦推力轴承用于承载轴向的载荷。水润滑可倾瓦推力轴承液膜的润滑特性主要包括：轴承动静接触面间液膜的摩擦力/力矩、液膜的润滑状态、建立流体润滑液膜所需的转速等。由于大型旋转机械的转子自重和运行产生的轴向力非常高，轴承液膜的润滑特性对整个转子系统的稳定运行特别重要。轴承液膜的润滑特性参数表征了动、静部件配合面间的接触关系,如果液膜的摩擦力/力矩较大，或建立流体润滑所需的转速较大，则会对轴承的耐磨层造成巨大的磨损，不仅大大降低了转子部件的灵敏度、造成无功能耗，而且直接影响到轴承的寿命和转子运行的稳定性。因此,须对推力轴承液膜的摩擦力/力矩进行测量,并确定建立流体润滑所需的转速,以对轴的润滑性能进行评估。
在当前对轴承的研究和测试中，通常使用的轴承摩擦力矩测量仪主要用于中小型或微型轴承的测试，其转速、负荷和精度等均不能满足大型旋转机械用推力轴承的要求。而且，通常使用的摩擦扭矩测量仪器或方法缺少对转子的转速进行监测，因而无法建立转子转速与轴承润滑特性间的关系，得不到轴承液膜形成流体润滑所需的转子转速。再者，通常使用的摩擦扭矩测量仪器或方法主要针对圆锥滚子、圆柱滚子、球型滚子等常见类型的轴承，并且均使用油作为润滑剂，对于水润滑的、立式、可倾瓦推力轴承的测试不具备通用性。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统，弥补了现有测试仪器和方法的不足，能够对重载、水润滑、立式、可倾瓦推力轴承液膜的摩擦力矩和建立流体润滑所需的转速等动力学特性进行实时、精确的考察。
为了实现以上目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统，其特点是，包含：
底座；
支架，其垂直设置在底座上；
驱动电机，其位于底座上；
承压水室，其位于驱动电机上部；
设置在承压水室内的被测轴承推力盘、可倾瓦块、瓦块支架，所述的可倾瓦块设置在被测轴承推力盘上部，且所述的可倾瓦块与被测轴承推力盘之间设有液膜，所述的瓦块支架设置在可倾瓦块上；
转轴，其一端与驱动电机的输出轴相连，另一端穿过所述承压水室底部与被测轴承推力盘的底端相连；
静止轴，其一端与瓦块支架的顶端相连，另一端延伸设置在承压水室外部；
力臂，其水平设置在静止轴中；
驱动电机驱动转轴旋转，使得被测轴承推力盘与可倾瓦块间的液膜产生摩擦力矩，所述的摩擦力矩使瓦块支架和静止轴产生转动的趋势，并在所述力臂的外端施加作用力，阻止静止轴旋转。
该测试系统还包含转速采集部件；
其包含：转速传感器，位于转轴的一侧，用于采集转轴的转速参数；
第一记录分析仪，其与转速传感器相连，用于记录分析所述转速参数。
该测试系统还包含力臂采集部件；
其包含：一对力传感器，其分别设置在力臂的外端，用于测量施加在力臂外端作用力的大小；
第二记录分析仪，其与一对力传感器，用于记录分析所述作用力的大小。
所述的支架连接有转轴推力轴承和静止轴径向轴承；所述的转轴推力轴承套置在转轴上，用于为转轴提供径向和轴向的支撑；所述的静止轴径向轴承套置在静止轴上，用于为静止轴提供径向支撑。
所述的驱动电机连接有变频器。
所述的承压水室与加压系统和冷却水循环系统，该加压系统和冷却水循环系统用于控制承压水室内水的压力和温度。
所述静止轴顶端设有轴向加载系统，所述的轴向加载系统用于为静止轴加载轴向负荷。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明弥补了现有测试仪器和方法的不足，能够对重载、水润滑、立式、可倾瓦推力轴承液膜的摩擦力矩和建立流体润滑所需的转速等动力学特性进行实时、精确的考察。
附图说明
图1为本发明一种用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统的结构图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统，包含：底座1；支架2，其垂直设置在底座1上；驱动电机4，其位于底座1上；承压水室13，其位于驱动电机4上部；设置在承压水室13内的被测轴承推力盘20、可倾瓦块21、瓦块支架22，可倾瓦块21设置在被测轴承推力盘20上部，且可倾瓦块21与被测轴承推力盘20之间设有液膜，所述的瓦块支架22设置在可倾瓦块21上；转轴9，其一端通过柔性联轴器5与驱动电机4的输出轴相连，另一端穿过承压水室底部与被测轴承推力盘20的底端相连；静止轴15，其一端与瓦块支架22的顶端相连，另一端延伸设置在承压水室13外部；力臂，其水平设置在静止轴15中；驱动电机4驱动转轴9旋转，使得被测轴承推力盘20与可倾瓦块21间的液膜产生摩擦力矩，摩擦力矩使瓦块支架22和静止轴15产生转动的趋势，并在力臂17的外端施加作用力，阻止静止轴15旋转。为了保证承压水室13的密封性，在承压水室13底部与转轴9之间设有驱动侧机械密封10，在承压水室13顶部与静止轴15之间设有非驱动侧机械密封14，其中，底座1和支架2用于为整个测试系统提供支撑作用，保证测试的安全和稳定；柔性联轴器5除传递扭矩驱动转轴9外，还可避免驱动电机4的轴免受径向和轴向的载荷，承压水室13用于为被测轴承提供所需的压力、温度和润滑剂等运行环境。
该测试系统还包含转速采集部件，其包含：转速传感器7，位于转轴9的一侧，用于采集转轴9的转速参数；第一记录分析仪6，其与转速传感器7相连，用于记录分析转速参数；力臂采集部件，其包含：一对力传感器18，其分别设置在力臂17的外端，用于测量施加在力臂外端作用力的大小；第二记录分析仪23，其与一对力传感器18，用于记录分析所述作用力的大小。则被测推力轴承液膜的摩擦扭矩为：两个力传感器18所测得的作用力之和与力臂17长度的乘积，通过第一记录分析仪6和第二记录分析仪23对测试得到的摩擦力矩与转速传感器7测试得到的转速参数进行记录和分析，从而得出被测轴承液膜的润滑特性。
上述的支架2连接有转轴推力轴承8和静止轴径向轴承16；转轴推力轴承8套置在转轴9上，用于为转轴9提供径向和轴向的支撑；静止轴径向轴承8套置在静止轴15上，用于为静止轴15提供径向支撑。
上述的驱动电机4连接有变频器3，从而实现对不同转速下轴承液膜润滑特性的测试。
上述的承压水室13与加压系统11和冷却水循环系统12，该加压系统11和冷却水循环系统12用于控制承压水室内水的压力和温度，从而实现对不同运行条件下轴承液膜润滑特性的测试。
静止轴15顶端设有轴向加载系统19，轴向加载系统118用于为静止轴加载轴向负荷，从而实现对不同负荷下轴承液膜润滑特性的测试。
该测试系统可通过对变频器3、加压系统11、冷却水循环系统12和轴向加载系统19的调节，实现不同转速、不同轴向负荷、不同运行环境（压力、温度）下的水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性的测试。还可以通过对被测轴承推力盘20和被测轴承可倾瓦块21的调整，考察被测轴承动、静接触面的表面质量、被测轴承耐磨层的材料和被测轴承的结构等参数对液膜润滑特性的影响。
综上所述，本发明一种用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统，弥补了现有测试仪器和方法的不足，能够对重载、水润滑、立式、可倾瓦推力轴承液膜的摩擦力矩和建立流体润滑所需的转速等动力学特性进行实时、精确的考察。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统，其特征在于，包含：
底座；
支架，其垂直设置在底座上；
驱动电机，其位于底座上；
承压水室，其位于驱动电机上部；
设置在承压水室内的被测轴承推力盘、可倾瓦块、瓦块支架，所述的可倾瓦块设置在被测轴承推力盘上部，且所述的可倾瓦块与被测轴承推力盘之间设有液膜，所述的瓦块支架设置在可倾瓦块上；
转轴，其一端与驱动电机的输出轴相连，另一端穿过所述承压水室底部与被测轴承推力盘的底端相连；
静止轴，其一端与瓦块支架的顶端相连，另一端延伸设置在承压水室外部；
力臂，其水平设置在静止轴中；
驱动电机驱动转轴旋转，使得被测轴承推力盘与可倾瓦块间的液膜产生摩擦力矩，所述的摩擦力矩使瓦块支架和静止轴产生转动的趋势，并在所述力臂的外端施加作用力，阻止静止轴旋转。
2.如权利要求1所述的用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统，其特征在于，还包含转速采集部件；
其包含：转速传感器，位于转轴的一侧，用于采集转轴的转速参数；
第一记录分析仪，其与转速传感器相连，用于记录分析所述转速参数。
3.如权利要求2所述的用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统，其特征在于，还包含力臂采集部件；
其包含：一对力传感器，其分别设置在力臂的外端，用于测量施加在力臂外端作用力的大小；
第二记录分析仪，其与一对力传感器，用于记录分析所述作用力的大小。
4.如权利要求1所述的用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统，其特征在于，所述的支架连接有转轴推力轴承和静止轴径向轴承；所述的转轴推力轴承套置在转轴上，用于为转轴提供径向和轴向的支撑；所述的静止轴径向轴承套置在静止轴上，用于为静止轴提供径向支撑。
5.如权利要求1所述的用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统，其特征在于，所述的驱动电机连接有变频器。
6.如权利要求1所述的用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统，其特征在于，所述的承压水室与加压系统和冷却水循环系统，该加压系统和冷却水循环系统用于控制承压水室内水的压力和温度。
7.如权利要求1-6任一项所述的用于立式水润滑可倾瓦推力轴承液膜润滑特性测试系统，其特征在于，所述静止轴顶端设有轴向加载系统，所述的轴向加载系统用于为静止轴加载轴向负荷。
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