CN107782555B - 一种测试大型旋转机械轴瓦性能及寿命的多功能试验台 - Google Patents

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Abstract

本发明属于试验平台领域，并公开了一种测试大型旋转机械用轴瓦的性能及寿命的多功能试验台，包括机械模块、动力模块及控制采集模块，机械模块主要包括曲轴、多个轴承座和多根连杆；动力模块包括旋转加载模块和径向加载模块；控制采集模块包括控制模块和采集模块，采集模块为扭矩仪、热电偶、加速度传感器；控制模块通过所述扭矩仪对曲轴的扭矩和转速进行实时监测，以及通过热电偶和加速度传感器对待测试轴瓦进行温度和振动监测；本发明实现了加速寿命试验：本发明的径向加载装置为液压缸，能够输出不同载荷量级的交变载荷，旋转加载装置为变频电机，能够输出不同的转速和扭矩，因此可实现轴瓦加速寿命试验，缩短了试验时间。

Description

一种测试大型旋转机械轴瓦性能及寿命的多功能试验台
技术领域
本发明属于试验平台领域，更具体地，涉及一种测试大型旋转机械用轴瓦的性能及寿命的多功能试验台。
背景技术
轴瓦作为大型旋转机械的关键零部件，其安全性与可靠性对整个机组至关重要。通过一定的性能和寿命试验可以了解大型轴瓦在工作过程中的运转和退化规律，有助于更好地预知轴瓦寿命和对轴瓦进行维护。
目前轴承试验领域内没有针对大型滑动轴承的标准寿命试验机，但是仍有不少研究者自行研制出了适用于不同类型滑动轴承的试验机。由于试验必须要模拟轴瓦在实际机器上的运行环境，所以目前的滑动轴承试验机每个模块技术细节可能有不同，但大体组成却基本相同，主要由机械模块、动力模块、润滑模块及控制采集模块等部分组成。
目前国内已经逐步形成滑动轴承试验台的制造方法和经验，但是总体上还存在以下几个问题。
1)测试样本量小
由于轴瓦性能或寿命试验时必须与轴配合，因此轴的结构决定一次试验轴瓦的数量，一般情况下不超过3个。
2)寿命试验周期长
由于疲劳寿命结果具有分散性，单一的试验结果没有说服力，因此需要进行多样本试验并且统计大量的试验数据，导致寿命试验周期长。
3)精确度不高
由于试验台机械结构或加载载荷无法完全精确模拟轴瓦实际的情况，导致试验结果不够精确。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种测试大型旋转机械用轴瓦的性能及寿命的多功能试验台，可以了解大型轴瓦在工作过程中的运转和退化规律，有助于更好地预知轴瓦寿命和对轴瓦进行维护。
为实现上述目的，按照本发明，提供了一种测试大型旋转机械用轴瓦的性能及寿命的多功能试验台，其特征在于，包括机械模块、动力模块及控制采集模块，其中，所述机械模块主要包括曲轴、多个轴承座和多根连杆，其中，所述曲轴的主轴颈上安装至少两个所述轴承座，以用于在所述轴承座和所述主轴颈之间安装待测试主轴瓦，每根连杆的连杆大头端分别可转动安装在所述曲轴的连杆轴颈上，以用于在所述连杆和所述连杆轴颈之间安装待测试连杆轴瓦；
所述动力模块包括旋转加载模块和径向加载模块，所述旋转加载模块包括变频电机和联轴器，所述变频电机通过所述联轴器与所述曲轴的一端连接，以用于带动所述曲轴旋转；所述径向加载模块包括多个液压缸，每个所述液压缸的活塞杆分别可转动连接在对应连杆的连杆小头端；
所述控制采集模块包括控制模块和采集模块，所述采集模块包括扭矩仪、加速度传感器和多个热电偶温度计，并且所述扭矩仪安装在所述曲轴的靠近所述联轴器的一端，以用于对曲轴的扭矩和转速进行实时监测并传送到所述控制模块，所述加速度传感器贴在主轴承座上，以用于获取待测试轴瓦因磨损撞击而产生的振动信号并传送到所述控制模块，每个所述热电偶传感器探头分别穿过轴承座或连杆大头端后与每个待测试的轴瓦接触，以用于对待测试轴瓦温升情况进行实时监测并且将监测到的温度信号传送到所述控制模块。
本发明中，其中三个相邻的连杆轴颈上分别布置有所述连杆轴瓦，位于中间的连杆轴颈长度为与其相邻的连杆轴颈长度的2倍，以保证曲轴受力对称平衡。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1)本发明实现多类型轴瓦共同测试：由于本试验台机械结构中采用曲轴结构、并将连杆与曲轴配合与轴瓦配合，不仅能实现主轴瓦的测试，并且同时能够实现连杆轴瓦的测试。
2)精确性高：本发明以曲轴为基础构建机械结构，并将连杆与曲轴配合，很大程度还原了实际机组的工作环境，进一步模拟了实际情况，理论上使得试验精确性大为提高。
3)本发明扩大了试验样本数量：本发明采用对称平衡式曲轴，一次试验能够实现多套轴瓦的测试。
4)本发明实现了多功能状态监测，提供了温度监测，振动监测，寿命试验。
5)本发明实现了加速寿命试验：本发明的径向加载装置为液压缸，能够输出不同载荷量级的交变载荷，旋转加载装置为变频电机，能够输出不同的转速和扭矩，因此可实现轴瓦加速寿命试验，缩短了试验时间。
附图说明
图1为本发明的结构示意框图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明中主轴颈上的轴瓦的温升及振动监测示意图；
图4为本发明中长度较大的连杆轴颈上的轴瓦的温升监测示意图
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
参照图1～图4，一种测试大型旋转机械用轴瓦的性能及寿命的多功能试验台，包括机械模块2、动力模块、润滑模块3及控制采集模块5，其中，
所述机械模块2主要包括曲轴10、多个主轴承座9和多根连杆7，其中，所述曲轴10的至少两个主轴颈12上可安装所述主轴承座9，并且所述所述多个连杆7可分别转动安装在曲轴10的连杆轴颈16上也，以用于在所述主轴承座9和所述主轴颈12之间安装待测试主轴瓦11，以及在所述连杆7和所述连杆轴颈16之间安装待测连杆轴瓦8。
所述动力模块包括旋转加载模块4和径向加载模块1，所述旋转加载模块4包括变频电机13和联轴器14，所述变频电机13通过所述联轴器14与所述曲轴10的一端连接，以用于带动所述曲轴10旋转；所述径向加载模块1包括多个液压缸6，每个所述液压缸6的活塞杆分别可转动连接在所述连杆7的小头端；
所述润滑模块3用于对曲轴10、主轴承座9、连杆7和待测试的连杆轴瓦8和主轴瓦11进行润滑；
所述控制采集模块5包括控制模块和采集模块，所述采集模块包括扭矩仪15、加速度传感器17和多个热电偶温度计，并且所述扭矩仪15安装在所述曲轴10的靠近所述联轴器14的一端，以用于对曲轴10的扭矩和转速进行实时监测并传送给所述控制模块，所述热电偶传感器分为主轴瓦热电偶温度计18和连杆轴瓦热电偶温度计19，主轴瓦热电偶温度计18和连杆轴瓦热电偶温度计19分别与待测试的主轴瓦11和连杆轴瓦8接触，以用于对待测试连杆轴瓦8和主轴瓦11温升情况进行实时监测并且监测到的温度信号通过电缆传送到所述控制模块，所述加速度传感器17贴在主轴承座9上，以用于获取待测试主轴瓦11因磨损撞击而产生的振动信号并传送到所述控制模块。
进一步，其中三个相邻的连杆轴颈16上分别布置有所述连杆7，并且位于中间的连杆轴颈16的长度为其相邻的连杆轴颈16的长度的2倍。
试验开始前应当先对试验台进行组装，将待测试连杆轴瓦8和主轴11安装在试验台上，并安装相应的传感器，连接自动控制和数据采集设备，开启油泵进行润滑，最后启动试验台。
试验设备启动后，在3h内将载荷缓慢加载至额定载荷。
加满载荷后开启数据采集设备，此时保证试验平台连续运转，随时监测载荷、转速、振动、温度等信息，并记录。
在试验过程中，根据需要或者定时进行停机检查，停机时记录相应的停机时间，并测量各个连杆轴瓦8和主轴瓦11在不同时刻磨损量数据。有条件的情况下可以进行无损探伤检查，记录相应的检查数据和检查结果，然后继续进行试验，记录继续试验时间。
试验后对连杆轴瓦8和主轴瓦11进行失效检查。检查方式包括扫描电镜检测故障表面，以及对提取的润滑油进行铁谱或光谱分析等。
一次试验结束后，可更换试验的连杆轴瓦8和主轴瓦11，并根据需要调节试验工况进行多次试验。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种测试大型旋转机械用轴瓦的性能及寿命的多功能试验台，其特征在于，包括机械模块、动力模块及控制采集模块，其中，所述机械模块主要包括曲轴、多个轴承座和多根连杆，其中，所述曲轴的主轴颈上安装至少两个所述轴承座，以用于在所述轴承座和所述主轴颈之间安装待测试主轴瓦，每根连杆的连杆大头端分别可转动安装在所述曲轴的连杆轴颈上，以用于在所述连杆和所述连杆轴颈之间安装待测试连杆轴瓦；
所述动力模块包括旋转加载模块和径向加载模块，所述旋转加载模块包括变频电机和联轴器，所述变频电机通过所述联轴器与所述曲轴的一端连接，以用于带动所述曲轴旋转；所述径向加载模块包括多个液压缸，每个所述液压缸的活塞杆分别可转动连接在对应连杆的连杆小头端；
所述控制采集模块包括控制模块和采集模块，所述采集模块包括扭矩仪、加速度传感器和多个热电偶温度计，并且所述扭矩仪安装在所述曲轴的靠近所述联轴器的一端，以用于对曲轴的扭矩和转速进行实时监测并传送到所述控制模块，所述加速度传感器贴在主轴承座上，以用于获取待测试轴瓦因磨损撞击而产生的振动信号并传送到所述控制模块，每个所述热电偶传感器探头分别穿过轴承座或连杆大头端后与每个待测试的轴瓦接触，以用于对待测试轴瓦温升情况进行实时监测并且将监测到的温度信号传送到所述控制模块，其中三个相邻的连杆轴颈上分别布置有所述连杆轴瓦，位于中间的连杆轴颈长度为与其相邻的连杆轴颈长度的2倍，以保证曲轴受力对称平衡。
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