CN110470473B

CN110470473B - 一种水润滑轴承试验装置

Info

Publication number: CN110470473B
Application number: CN201910897128.5A
Authority: CN
Inventors: 冯慧慧; 高祥; 彭利平
Original assignee: Changzhou Campus of Hohai University
Current assignee: Changzhou Campus of Hohai University
Priority date: 2019-09-23
Filing date: 2019-09-23
Publication date: 2020-12-18
Anticipated expiration: 2039-09-23
Also published as: CN110470473A

Abstract

本发明公开了一种水润滑轴承试验装置，包括电机、转轴、滚动轴承和水箱，所述转轴由所述滚动轴承支撑，所述电机通过联轴器与所述转轴的一端相连，所述转轴的另一端伸入所述水箱且外部悬浮安装有水润滑轴承，所述水润滑轴承在轴向和圆周方向固定。本发明结构简单、成本低，水润滑轴承拆装方便，测试效率高。

Description

一种水润滑轴承试验装置

技术领域

本发明属于试验装置技术领域，具体涉及一种水润滑轴承试验装置。

背景技术

近年来，水润滑轴承技术受到国内外学者的广泛关注，以其高回转精度、低摩擦、低功耗、高阻尼、大承载以及长寿命等优良的综合性能被应用于电转轴、船舶艉轴、水泵等机械装置中。在科研与实际生产中需要监测水润滑轴承的润滑性能，包括水膜压力分布、流量、温升、承载力、正交位移等性能参数。因此，开展水润滑轴承静动态性能测试试验对于轴承的理论研究与实际应用具有重要的意义。

在理论与实际研究中，由于水的粘度低，为了形成有效的水膜压力，通常采用较小的（微米级）的水膜间隙，对试验装置的加工精度提出了较高的要求。目前常用的水润滑轴承试验装置通常采用一对水润滑径向轴承同时支撑转子，在水润滑轴承两侧布置了气体密封结构以防止水的泄露影响电机的运行，系统复杂；此外，现有的水润滑轴承试验装置装拆困难，每次更换待测水润滑轴承时，均需要整体拆装电机、滚动轴承和转轴等结构，操作困难，试验效率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种水润滑轴承试验装置，解决了现有试验装置结构复杂、水润滑轴承拆装困难的问题。

本发明提供了如下的技术方案：

一种水润滑轴承试验装置，包括电机、转轴、滚动轴承和水箱，所述转轴由所述滚动轴承支撑，所述电机通过联轴器与所述转轴的一端相连，所述转轴的另一端伸入所述水箱且外部悬浮安装有水润滑轴承，所述水润滑轴承在轴向和圆周方向固定。

优选的，所述水箱安装有可拆卸式龙门架，所述龙门架包括两根分别位于所述水润滑轴承两侧的竖梁，所述竖梁设有限位孔，所述限位孔内贯穿设有限位螺钉，所述限位螺钉的末端旋入所述水润滑轴承的螺纹孔内；所述限位螺钉的直径小于所述限位孔的直径，当所述水润滑轴承套于所述转轴外部时，所述限位螺钉悬浮于所述限位孔内。

优选的，所述龙门架还包括连接两根所述竖梁的上横梁和下横梁，所述上横梁和下横梁分别设有容纳水管穿过的上管孔和下管孔，所述水管的一端与所述水润滑轴承的注水孔对接，另一端通过水泵与所述水箱底部相连。

优选的，所述水箱的开口处架设有两根支撑梁，所述竖梁通过螺钉安装于所述支撑梁上。

优选的，还包括施加载荷机构和正交位移测试机构。

优选的，所述施加载荷机构包括两根对称绕过所述水润滑轴承外圆周的拉绳，以及与所述拉绳相连的拉力计。

优选的，所述正交位移测试机构包括两个对称分布于所述水润滑轴承两侧的位移传感器，所述位移传感器通过支撑杆安装于水箱，两个所述位移传感器间的夹角为90°。

优选的，所述水箱的开口处设有可开合的箱盖，所述水箱设有与所述转轴间隙配合的通孔。

优选的，所述滚动轴承的数量为两个，分别位于所述转轴的两端，两个所述滚动轴承分别安装于第一轴承支架和第二轴承支架上。

优选的，所述第一轴承支架和所述第二轴承支架通过螺栓安装于底座，所述水箱放置于所述底座表面，所述电机安装于电机座上。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）采用本发明提供的试验装置进行水润滑轴承性能测试时，将水润滑轴承安装于转轴端部，轴向和圆周方向固定，电机驱动转轴转动，用以模拟水润滑轴承的工作状态，测试水润滑轴承的性能，操作方便；

（2）当需要更换水润滑轴承时，只需要从单侧拆装水润滑轴承即可，不需要对电机、润滑轴承及转轴进行整体拆装，操作便捷，保证了试验的可重复性，测试效率高；

（3）本发明提供的试验装置，水润滑轴承设于水箱内，性能测试时，水从水润滑轴承的端部直接漏入水箱中，不需设置气体密封结构和供气系统，结构简单，成本低。

附图说明

图1是本发明的内部结构示意图；

图2是图1中水箱的横截面结构示意图；

图3是承载力测试时水箱的内部结构示意图；

图中标记为：1、电机；2、电机座；3、联轴器；4、滚动轴承；5、第一轴承支架；6、转轴；7、第二轴承支架；8、水箱；9、限位螺钉；10、龙门架；101、上横梁；102、竖梁；103、下横梁；104、下管孔；105、上管孔；11、水管；12、水润滑轴承；13、底座；14、位移传感器；15、拉绳；16、拉力计；17、螺栓；18、支撑梁；19、支撑杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图中所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。本发明描述中使用的术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”指的是附图中的方向，术语“内”、“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

如图1所示，一种水润滑轴承试验装置，包括电机1、转轴6、滚动轴承4和水箱8，转轴6由滚动轴承4支撑，电机1为变频电机且通过联轴器3与转轴6的一端相连，转轴6的另一端伸入水箱8且外部悬浮安装有水润滑轴承12，水润滑轴承12在轴向和圆周方向固定。

如图2所示，水箱8安装有可拆卸式龙门架10，龙门架10包括两根分别位于水润滑轴承12两侧的竖梁102，可防止水润滑轴承12轴向移动；竖梁102设有限位孔，限位孔内贯穿设有限位螺钉9，限位螺钉9的末端旋入水润滑轴承12的螺纹孔内，可以防止转轴6旋转时带动水润滑轴承12在圆周方向转动；限位螺钉9的直径小于限位孔的直径，当水润滑轴承12套于转轴6外部时，限位螺钉9悬浮于限位孔内，不会对水润滑轴承12产生外力作用。

如图2所示，龙门架10还包括连接两根竖梁102的上横梁101和下横梁103，上横梁101和下横梁103分别设有容纳水管11穿过的上管孔105和下管孔104，水管11的一端与水润滑轴承12的注水孔对接，另一端通过水泵与水箱8底部相连。上横梁101和下横梁103能够增强龙门架10的结构性能；上管孔105和下管孔104的存在能够固定水管11；水从水泵流出，经水管11进入待测水润滑轴承12与转轴6之间的间隙内，经水润滑轴承12端部向两侧流出，直接流入包围水润滑轴承的水箱8内，水箱8中的水经水泵循环利用，不需要额外加装气泵、压缩罐等气体密封装置，结构简单，实现了被测水润滑轴承的快速更换和装拆。

如图3所示，水箱8的开口处架设有两根支撑梁18，竖梁102通过螺钉安装于支撑梁18上，实现龙门架10的便捷拆卸和安装。

如图1所示，待测水润滑轴承12所处的转轴轴颈直径小于滚动轴承4所处的转轴轴颈直径，便于滚动轴承4从转轴6的一端安装。

如图2-3所示，本实施例提供的水润滑轴承试验装置，还包括施加载荷机构和正交位移测试机构。施加载荷机构包括两根对称绕过水润滑轴承12外圆周的拉绳15，以及与拉绳15相连的拉力计16。正交位移测试机构包括两个对称分布于水润滑轴承12两侧的位移传感器14，位移传感器14通过支撑杆19安装于水箱8的支撑梁18上，两个位移传感器14间的夹角为90°。

如图1所示，水箱8为透明水箱，便于实验观察，水箱8的开口处设有可开合的箱盖，可以防止测试中水外溅；水箱8上设有与转轴6间隙配合的通孔，既可避免转轴6旋转时与水箱接触，又可防止水从通孔处溅出水箱。

如图1所示，滚动轴承4的数量为两个，分别位于转轴6的两端，两个滚动轴承4分别安装于第一轴承支架5和第二轴承支架7上。第一轴承支架5和第二轴承支架7通过螺栓17安装于底座13，水箱8放置于底座13表面，电机1安装于电机座2上。

本实施例提供的试验装置的安装方式为：首先将第一轴承支架5和第二轴承支架7安装于底座13上，然后将转轴6和两个滚动轴承4安装于第一轴承支架5和第二轴承支架7；随后在转轴6的一端连接联轴器3和电机1，转轴6的另一端穿过水箱8的通孔。

水润滑轴承的装拆方式为：安装时，将水润滑轴承12套于转轴6末端，通过螺钉将龙门架10安装于支撑梁18上，然后将限位螺钉9贯穿限位孔并旋入水润滑轴承12的螺钉孔内，完成水润滑轴承12的安装，然后将水管11依次穿过上管孔105、下管孔104后接于水润滑轴承12的注水孔；拆卸时，将水管11、限位螺钉9、龙门架10依次拆卸，然后取下水润滑轴承12即可，不需要对电机、润滑轴承及转轴进行整体拆装，操作便捷，保证了试验的可重复性，测试效率高。水润滑轴承12设于水箱8内，性能测试时，水从水润滑轴承12的端部直接漏入水箱8中，不需设置气体密封结构和供气系统，结构简单，成本低。

水润滑轴承的性能测试：

（1）施加载荷：将两根拉绳15对称绕过水润滑轴承12的外圆周，将拉绳15另一端挂于拉力计16上，分别施加拉力F，确保两个拉力计读数相同；

（2）正交位移测试：电机1驱动转轴6转动时，对称分布的位移传感器14测试不同转速与载荷下水润滑轴承12的正交位移；

（3）流量测试：标记时间t前后水箱内水的刻度，采用量杯或计算水箱内水的体积增加量，得到一定时间t由水润滑轴承两端流入水箱内的流量Q，根据流量q=Q/t得到流量；

（4）温升测试：采用温度计测量由水润滑轴承端面流出的水流温度得到其出口温度T，则温升由出口温度减去已知的进口温度（通常为常温）即可得到温升。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种水润滑轴承试验装置，其特征在于，包括电机、转轴、滚动轴承和水箱，所述转轴由所述滚动轴承支撑，所述电机通过联轴器与所述转轴的一端相连，所述转轴的另一端伸入所述水箱，转轴的端部位于水箱内且外部悬浮安装有水润滑轴承，所述水润滑轴承在轴向和圆周方向固定；

所述水箱安装有可拆卸式龙门架，所述龙门架包括两根分别位于所述水润滑轴承两侧的竖梁，所述竖梁设有限位孔，所述限位孔内贯穿设有限位螺钉，所述限位螺钉的末端旋入所述水润滑轴承的螺纹孔内，所述限位螺钉的直径小于所述限位孔的直径，当所述水润滑轴承套于所述转轴外部时，所述限位螺钉悬浮于所述限位孔内；

所述龙门架还包括连接两根所述竖梁的上横梁和下横梁，所述上横梁和下横梁分别设有容纳水管穿过的上管孔和下管孔，所述水管的一端与所述水润滑轴承的注水孔对接，另一端通过水泵与所述水箱底部相连；

还包括施加载荷机构和正交位移测试机构，所述施加载荷机构包括两根对称绕过所述水润滑轴承外圆周的拉绳，以及与所述拉绳相连的拉力计。

2.根据权利要求1所述的水润滑轴承试验装置，其特征在于，所述水箱的开口处架设有两根支撑梁，所述竖梁通过螺钉安装于所述支撑梁上。

3.根据权利要求1所述的水润滑轴承试验装置，其特征在于，所述正交位移测试机构包括两个对称分布于所述水润滑轴承两侧的位移传感器，所述位移传感器通过支撑杆安装于水箱，两个所述位移传感器间的夹角为90°。

4.根据权利要求1所述的水润滑轴承试验装置，其特征在于，所述水箱的开口处设有可开合的箱盖，所述水箱设有与所述转轴间隙配合的通孔。

5.根据权利要求1所述的水润滑轴承试验装置，其特征在于，所述滚动轴承的数量为两个，分别位于所述转轴的两端，两个所述滚动轴承分别安装于第一轴承支架和第二轴承支架上。

6.根据权利要求5所述的水润滑轴承试验装置，其特征在于，所述第一轴承支架和所述第二轴承支架通过螺栓安装于底座，所述水箱放置于所述底座表面，所述电机安装于电机座上。