CN107314042B - 一种水下零件的高速旋转工况模拟方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水下模拟回转测试装置，包括底座，在所述底座上端面同轴设置独立的左气浮支撑系统和右气浮支撑系统，左、右气浮支撑系统之间留有间隙，在左、右气浮支撑系统的中轴位置穿设空心轴，空心轴与左、右气浮支撑系统之间均构成充满气体的气膜间隙，空心轴在左、右气浮支撑系统的气体支撑下悬浮；所述空心轴内设置有测试液体和测试零件，空心轴两端设有开口，开口外通过密封件密封；空心轴在左、右气浮支撑系统间隙处套设同步带轮，同步带轮外接电机。本发明采用气浮径向轴承的气膜支撑结构形式，避免了传统测试装置复杂的供油润滑系统，结构简单，使用维护方便，可以模拟水下零件在高速旋转时的实际工作状态，具有广阔的发展前景。

Description

一种水下零件的高速旋转工况模拟方法
技术领域
本发明属于航海水下测试技术领域，尤其涉及一种水下零件的高速旋转工况模拟方法。
背景技术
模拟水下零件在高速旋转时的实际工作状态是航海水下测试技术领域重要的研究课题。当前，水下零件的高速旋转测试大多使用传统的轴承转子结构提供转动环境，如何为水下模拟回转测试装置提供有效的润滑支撑，是轴承应用的重要问题。现有技术中应用的水下模拟回转测试装置主要依靠油脂来润滑轴承，这种支撑形式结构简单易用，成本低廉，技术成熟。然而，随着模拟转速的升高，传统的油脂润滑轴承将不能够满足转速的需求，且转速体提高引起的发热问题无法解决，极大的影响了系统工作的效率和测试装置的使用寿命。同时，由于油脂润滑轴承需要供油系统，使得测试系统的结构和日常维护相对复杂，也增加了测试装置的制造成本和系统重量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种水下模拟回转测试装置，克服现有技术中水下模拟回转测试装置采用油脂润滑支撑所带来的技术缺点。
为了解决上述问题，本发明的技术方案为：
一种水下模拟回转测试装置，包括底座，在所述底座上端面同轴设置独立的左气浮支撑系统和右气浮支撑系统，左气浮支撑系统和右气浮支撑系统之间留有间隙，在左气浮支撑系统和右气浮支撑系统的中轴位置穿设空心轴，空心轴与左气浮支撑系统和右气浮支撑系统之间均构成充满气体的气膜间隙，空心轴在左气浮支撑系统和右气浮支撑系统的气体支撑下悬浮；所述空心轴内设置有测试液体和测试零件，空心轴两端设有开口，开口外通过密封件密封；空心轴在左气浮支撑系统和右气浮支撑系统间隙处套设同步带轮，同步带轮外接电机。
优选的，所述的左气浮支撑系统与右气浮支撑系统结构相同，均包括气浮径向轴承支撑基座、气浮径向轴承、气浮止推轴承支撑架和气浮止推轴承；气浮径向轴承通过气浮径向轴承支撑基座固定在底座上，气浮止推轴承通过气浮止推轴承支撑架固定在底座上，气浮止推轴承设置在气浮径向轴承内侧起空心轴的轴向定位作用。
优选的，所述的气浮径向轴承包括轴承内圈和套设在轴承内圈外的轴承外圈，轴承外圈外壁设置有入气孔，在轴承内圈内壁的前、后段开设有一对环形均压槽，两个环形均压槽之间设置有多条直线均压槽，环形均压槽和直线均压槽内均等间隔设置有多个节流孔，多个节流孔内均设置有节流嘴，多个节流孔均与入气孔连通，轴承内圈内壁与空心轴外壁之间构成充满气体的气膜间隙。
优选的，所述的入气孔内设置有径向阻尼塞。
优选的，所述的轴承内圈采用钛材料制成。
优选的，所述的测试液体为水。
优选的，所述的密封件为迷宫密封装置。
本发明的有益效果：
1. 本发明的气浮支撑系统可以提供极高的径向和轴向旋转精度，由于没有机械接触，将空心轴的磨损程度降到了最低，从而确保旋转精度始终保持稳定；
2. 本发明气浮径向轴承内部气膜与空心轴之间的剪切力低，能够在为空心轴提供极高转速的同时，将动力损失降到最低，产生的热量极小，使得气浮径向轴承能够以极高的表面速度运行；
3. 本发明采用气浮径向轴承的气膜支撑结构形式，避免了传统测试装置复杂的供油润滑系统，结构简单，使用维护方便，可以模拟水下零件在高速旋转时的实际工作状态，具有广阔的发展前景。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明气浮径向轴承的结构示意图；
图3为图2的A-A侧剖视图；
图中，1-密封件，2-气浮径向轴承支撑基座，3-气浮径向轴承，4-气浮止推轴承支撑架，5-气浮止推轴承，6-同步带轮，7-空心轴，8-底座，9-轴承外圈，10-轴承内圈，11-入气孔，12-节流孔，13-环形均压槽，14-直线均压槽。
具体实施方式
本发明的原理是在气浮径向轴承3与空心轴7的间隙流道处，利用外部供气压力使气体在空心轴7与气浮径向轴承3之间产生气膜间隙，为空心轴7提供润滑和支撑，将空心轴7悬浮起来，其具有无摩擦、高转速、高刚度、高精度、无需润滑油等优点，应用于水下模拟回转测试装置中，模拟水下零件在高速旋转时的实际工作状态。
下面结合附图对本发明进行进一步的说明，参见图1，一种水下模拟回转测试装置，包括底座8，在所述底座8上端面同轴设置独立的左气浮支撑系统和右气浮支撑系统，左气浮支撑系统和右气浮支撑系统之间留有间隙，在左气浮支撑系统和右气浮支撑系统的中轴位置穿设空心轴7，空心轴7与左气浮支撑系统和右气浮支撑系统之间均构成充满气体的气膜间隙，空心轴7在左气浮支撑系统和右气浮支撑系统的气体支撑下悬浮；所述空心轴7内设置有测试液体和测试零件，空心轴7两端设有开口，开口外通过密封件1密封，密封件1选用迷宫密封装置；空心轴7在左气浮支撑系统和右气浮支撑系统间隙处套设同步带轮6，同步带轮6外接电机。
参见图2，所述的左气浮支撑系统与右气浮支撑系统结构相同，均包括气浮径向轴承支撑基座2、气浮径向轴承3、气浮止推轴承支撑架4和气浮止推轴承5；气浮径向轴承3通过气浮径向轴承支撑基座2固定在底座8上，气浮止推轴承5通过气浮止推轴承支撑架4固定在底座8上，气浮止推轴承5设置在气浮径向轴承3内侧起空心轴7的轴向定位作用。
图3为气浮径向轴承的A-A侧剖视图，所述的气浮径向轴承包括轴承内圈10和套设在轴承内圈10外的轴承外圈9，轴承外圈9外壁设置有入气孔11，该入气孔11顺延轴承外圈9径向由轴承外圈9的外侧面向内延伸至内孔的孔壁，入气孔11内设置有用于将高压气体导入到内孔中的径向阻尼塞，在轴承内圈10内壁的前、后段开设有一对环形均压槽13，两个环形均压槽13之间设置有多条直线均压槽14，环形均压槽13和直线均压槽14内均等间隔设置有多个节流孔12，多个节流孔12内均设置有节流嘴，多个节流孔12均与入气孔11连通，采用小孔节流形式，轴承内圈10内壁与空心轴7外壁之间构成充满气体的气膜间隙，节流嘴供气对空心轴7提供了静压承载能力及阻尼作用。
轴承内圈10采用耐磨、耐高温、高强度的钛等特自润滑材料制成，解决了接触表面下的磨损问题。
本发明在使用时，首先启动电机，同步带轮6在电机作用下旋转，即使得空心轴7获得一定的转速运动。将被测零件放入空心轴7内，空心轴7内部放置2/3水位的水，两端开口通过迷宫密封封住。当空心轴7转速达到20000r/min时，开始测试零件的工作状态。
本发明可以根据空心轴7转速与载荷性质，合理确定气浮径向轴承3的气压和流量，确定空心轴7和气浮径向轴承3的结构和结构几何尺寸，进而保证整个结构质量及运动稳定性；
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种水下零件的高速旋转工况模拟方法，其特征在于：装置包括底座（8），在所述底座（8） 上端面同轴设置独立的左气浮支撑系统和右气浮支撑系统，左气浮支撑系统和右气浮支撑系 统之间留有间隙，在左气浮支撑系统和右气浮支撑系统的中轴位置穿设空心轴（7），空心轴 （7）与左气浮支撑系统和右气浮支撑系统之间均构成充满气体的气膜间隙，空心轴（7）在左气浮支撑系统和右气浮支撑系统的气体支撑下悬浮；所述空心轴（7）内设置有测试液体和测试零件，空心轴（7）两端设有开口，开口外通过密封件（1）密封；空心轴（7）在左气浮支撑系统和右气浮支撑系统间隙处套设同步带轮（6），同步带轮（6）外接电机; 使用时，首先启动电机，同步带轮（6）在电机作用下旋转，即使得空心轴（7）获得一定转速的运动，将被测零件放入空心轴（7）内，空心轴（7）内部放置 2/3 水位的水，两端开口通过迷宫密封封住,当空心轴 7 转速达到 20000r/min 时，开始测试零件的工作状态；
所述装置的左气浮支撑系统与右气浮支撑系统结构相同，均包括气浮径向轴承支撑基座（2）、气浮径向轴承（3）、气浮止推轴承支撑架（4）和气浮止推轴承（5）；气浮径向轴承（3）通过气浮径向轴承支撑基座（2）固定在底座（8）上，气浮止推轴承（5）通过气浮止推轴承支撑架（4）固定在底座（8）上，气浮止推轴承（5）设置在气浮径向轴承（3）内侧起空心轴（7）的轴向定位作用；
所述装置的气浮径向轴承包括轴承内圈（10）和套设在轴承内圈（10）外的轴承外圈（9），轴承外圈（9）外壁设置有入气孔（11），在轴承内圈（10）内壁的前、后段开设有一对环形均压槽（13）， 两个环形均压槽（13）之间设置有多条直线均压槽（14），环形均压槽（13）和直线均压槽（14） 内均等间隔设置有多个节流孔（12），多个节流孔（12）内均设置有节流嘴，多个节流孔（12）均与入气孔（11）连通，轴承内圈（10）内壁与空心轴（7）外壁之间构成充满气体的气膜间隙。
2.根据权利要求1所述的一种水下零件的高速旋转工况模拟方法，其特征在于：所述装置的入气孔（11）内设置有径向阻尼塞。
3.根据权利要求2所述的一种水下零件的高速旋转工况模拟方法，其特征在于：所述装置的 轴承内圈（10）采用钛材料制成。
4.根据权利要求 3所述的一种水下零件的高速旋转工况模拟方法，其特征在于：所述装置的测试液体为水。
5.根据权利要求 4所述的一种水下零件的高速旋转工况模拟方法，其特征在于：所述装置的密封件（1）为迷宫密封装置。
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