CN111175043B - 一种用于水润滑轴承磨损的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于水润滑轴承磨损的试验装置，包括传动系统，所述传动系统的结构为：包括电机，所述电机的输出端通过机械联轴器和液压联轴器安装试验轴，所述试验轴上间隔安装有第一水润滑轴承组件和第二水润滑轴承组件，所述试验轴的输出端连接有加载系统，所述第一水润滑轴承组件和第二水润滑轴承组件还同时连接有冷却及泥沙水系统。本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过传动系统、加载系统和冷却泥沙水系统之间的配合工作，可以方便的实现真实模拟和测量水润滑轴承在海水泥沙环境下的磨损量，方便评估水润滑轴承的抗泥沙磨损性能，满足使用要求。

Description

一种用于水润滑轴承磨损的试验装置

技术领域

本发明涉及试验装置技术领域，尤其是一种用于水润滑轴承磨损的试验装置。

背景技术

水润滑轴承具有抗振、抗冲击、低噪声、环保等特点，已被越来越多的舰艇以及深海潜水器等水下装备成功应用。

水润滑轴承可应用在舰艇和深海潜水器上的操舵系统的舵轴、推进系统的轴系、水下绞车上的卷筒轴以及存在转动的轴系上，而深海装备往往工作在海水中时间较久，海水中含有较多泥沙和各种杂质，水润滑轴承由于采用开放式润滑系统，通过海水实现润滑和冷却，海水中的泥沙和杂质不可避免的会进入水润滑轴承和轴系之间。

由于操舵系统的舵轴始终处于摆动状态、推进系统的轴系以及水下绞车的卷筒轴始终处于转动状态，在海水泥沙和杂质环境的作用下，水润滑轴承内径会造成不同程度的磨损，若磨损严重将导致轴系和水润滑轴承配合间隙过大，进而导致传动效率急剧下滑、轴系振动和噪声现象严重等情况，影响舰艇和深海潜水器航行的安全。

因此在正式安装前，需要评估水润滑轴承的摩擦机理和磨损量检测，然而各装备在使用水润滑轴承时，由于缺乏试验设备，大都通过选型后直接安装，这样会造成配合间隙不合理，运转噪声大，甚至造成运行安全等事故发生。

发明内容

本申请人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种用于水润滑轴承磨损的试验装置，从而能真实模拟和测量水润滑轴承在海水泥沙环境下的磨损量，用于评估水润滑轴承的抗泥沙磨损特性，该装置还适合于不同材料水润滑轴承磨损量的测试。

本发明所采用的技术方案如下：

一种用于水润滑轴承磨损的试验装置，包括传动系统，

所述传动系统的结构为：包括电机，所述电机的输出端通过机械联轴器和液压联轴器安装试验轴，所述试验轴上间隔安装有第一水润滑轴承组件和第二水润滑轴承组件，

所述试验轴的输出端连接有加载系统，

所述第一水润滑轴承组件和第二水润滑轴承组件还同时连接有冷却及泥沙水系统。

其进一步技术方案在于：

所述第一水润滑轴承组件和第二水润滑轴承组件的结构相同。

所述第一水润滑轴承组件的安装结构为：包括试验轴，所述试验轴上配合安装有水润滑轴承，所述水润滑轴承的外圈配合安装有过渡环，所述过渡环采用哈夫式结构，分为上过渡环和下过渡环，并通过螺钉组装成一体，所述过渡环的外部套有外壳，所述外壳的两端面分别安装有第一密封端盖和第二密封端盖，所述外壳的端面与第一密封端盖和第二密封端盖的接触面之间均安装有O形圈，所述第一密封端盖和第二密封端盖与试验轴的配合面上均安装有格莱圈；

还包括安装基座，所述外壳通过水平调节螺栓、固定螺栓及竖直调节螺栓固定到安装基座上；

上过渡环和下过渡环分别沿周向开有多个流水道通孔，

所述第二密封端盖的底部设置有入水口，第一密封端盖的顶部设置有出水口，所述入水口和出水口与流水道通孔连通。

所述加载系统的结构为：试验轴的输出端头部通过锡青铜轴承安装到锡青铜轴承基座上，锡青铜轴承内孔上加工有三个油脂流道，锡青铜轴承基座的底部通过紧固件安装有空气弹簧，所述空气弹簧的下表面通过紧固件连接到空气弹簧基座上，所述空气弹簧基座与安装基座固定；

所述空气弹簧的底部设置有一开口，所述开口处通过高压气管依次串联有低压压力表、手动截止阀、双级减压阀，双级减压阀通过开关与高压气瓶连接，双级减压阀上连有安全阀和高压压力表。

所述冷却及泥沙水系统的结构为：包括水箱，所述水箱的顶面通过电机支撑板安装有搅拌电机，所述搅拌电机的连接杆伸入水箱中，连接杆头部安装有螺旋桨，所述水箱的一侧上部通过入水管与第一水润滑轴承组件和第二水润滑轴承组件的顶部连通，所述水箱的一侧下部通过出水管与第一水润滑轴承组件和第二水润滑轴承组件的底部连通，所述出水管上串联连接有第一截止阀、泥沙泵、电磁流量计和第二截止阀。

本发明的有益效果如下：

本发明结构紧凑、合理，操作方便，通过传动系统、加载系统和冷却泥沙水系统之间的配合工作，可以方便的实现真实模拟和测量水润滑轴承在海水泥沙环境下的磨损量，方便评估水润滑轴承的抗泥沙磨损性能，满足使用要求。

本发明所述的水润滑轴承磨损试验装置由于采用液压联轴器实现试验轴的连接，通过手动高压泵可实现试验轴的拆卸和安装，操作简单方便。

常规的水润滑轴承安装方式需采用液氮冷却安装或者采用机械敲入方式将水润滑轴承安装到轴承基座，采用液氮冷却安装需要配置液氮源且需专门安装人员操作，采用机械敲入方式会对水润滑轴承造成不同的损坏甚至可能将水润滑轴承上的材料敲掉，影响磨损量的测量。通过设计哈夫式结构的水润滑轴承过渡环，每次安装和更换水润滑轴承时，可减少操作难度，同时减少水润滑轴承的损坏，保证每次试验的准确性。

本发明通过高压气和空气弹簧来实现径向力的加载，取代传统液压缸和其余加载方式，方便操作，容易控制加载力的大小。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明传动和支撑系统部分的结构示意图。

图3为本发明加载系统的结构示意图。

图4为本发明冷却及泥沙水系统的结构示意图。

图5为本发明第一水润滑轴承组件和第二水润滑轴承组件的横向剖视图。

图6为本发明第一水润滑轴承组件的纵向剖视图。

其中：1、电机；2、机械联轴器；3、液压联轴器；4、试验轴；5、第一水润滑轴承组件；6、第二水润滑轴承组件；7、水润滑轴承；8、格莱圈；9、O形圈；10、安装基座；11、水平调节螺栓；12、固定螺栓；13、竖直调节螺栓；

101、锡青铜轴承基座；102、锡青铜轴承；103、空气弹簧；104、空气弹簧基座；105、高压气管；106、低压压力表；107、手动截止阀；108、安全阀；109、双级减压阀；110、高压压力表；111、开关；112、高压气瓶；

201、出水管；202、第一截止阀；203、泥沙泵；204、电磁流量计；205、第二截止阀；206、入水管；207、搅拌电机；208、电机支撑板；209、连接杆；210、螺旋桨；211、水箱；

5001、第一密封端盖；5002、第二密封端盖；

502、外壳；503、过渡环；

50301、上过渡环；50302、下过渡环；

a、入水口；b、出水口。

具体实施方式

下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。

如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例的用于水润滑轴承磨损的试验装置，包括传动系统，

传动系统的结构为：包括电机1，电机1的输出端通过机械联轴器2和液压联轴器3安装试验轴4，试验轴4上间隔安装有第一水润滑轴承组件5和第二水润滑轴承组件6，

试验轴4的输出端连接有加载系统，

第一水润滑轴承组件5和第二水润滑轴承组件6还同时连接有冷却及泥沙水系统。

第一水润滑轴承组件5和第二水润滑轴承组件6的结构相同。

第一水润滑轴承组件5的安装结构为：包括试验轴4，试验轴4上配合安装有水润滑轴承7，水润滑轴承7的外圈配合安装有过渡环503，过渡环503采用哈夫式结构，分为上过渡环50301和下过渡环50302，并通过螺钉组装成一体，过渡环503的外部套有外壳502，外壳502的两端面分别安装有第一密封端盖5001和第二密封端盖5002，外壳502的端面与第一密封端盖5001和第二密封端盖5002的接触面之间均安装有O形圈9，第一密封端盖5001和第二密封端盖5002与试验轴4的配合面上均安装有格莱圈8；

还包括安装基座10，外壳502通过水平调节螺栓11、固定螺栓12及竖直调节螺栓13固定到安装基座10上；

上过渡环50301和下过渡环50302分别沿周向开有多个流水道通孔，

第二密封端盖5002的底部设置有入水口a，第一密封端盖5001的顶部设置有出水口b，入水口a和出水口b与流水道通孔连通。

加载系统的结构为：试验轴4的输出端头部通过锡青铜轴承102安装到锡青铜轴承基座101上，锡青铜轴承102内孔上加工有三个油脂流道，锡青铜轴承基座101的底部通过紧固件安装有空气弹簧103，空气弹簧103的下表面通过紧固件连接到空气弹簧基座104上，空气弹簧基座104与安装基座10固定；

空气弹簧103的底部设置有一开口，开口处通过高压气管105依次串联有低压压力表106、手动截止阀107、双级减压阀109，双级减压阀109通过开关111与高压气瓶112连接，双级减压阀109上连有安全阀108和高压压力表110。

冷却及泥沙水系统的结构为：包括水箱211，水箱211的顶面通过电机支撑板208安装有搅拌电机207，搅拌电机207的连接杆209伸入水箱211中，连接杆209头部安装有螺旋桨210，水箱211的一侧上部通过入水管206与第一水润滑轴承组件5和第二水润滑轴承组件6的顶部连通，水箱211的一侧下部通过出水管201与第一水润滑轴承组件5和第二水润滑轴承组件6的底部连通，出水管201上串联连接有第一截止阀202、泥沙泵203、电磁流量计204和第二截止阀205。

本发明的具体结构和功能如下：

主要由传动和支撑系统、加载系统及冷却及泥沙水系统组成，

其中传动系统主要包括电机1、机械联轴器2、液压联轴器3、试验轴4、第一水润滑轴承组件5、第二水润滑轴承组件6、水润滑轴承7、格莱圈8、O形圈9、安装基座10、水平调节螺栓11、固定螺栓12及竖直调节螺栓13组成。

其中第一水润滑轴承组件5和第二水润滑轴承组件6的结构相同，

第一水润滑轴承组件5主要包括第一密封端盖5001、第二密封端盖5002、外壳502和过渡环503，

加载系统主要包括锡青铜轴承基座101、锡青铜轴承102、空气弹簧103、空气弹簧基座104、高压气管105、低压压力表106、手动截止阀107、安全阀108、双级减压阀109、高压压力表110、开关111及高压气瓶112。

冷却及泥沙水系统主要包括第一出水管201、第一截止阀202、泥沙泵203、电磁流量计204、第二截止阀205、入水管206、搅拌电机207、电机支撑板208、连接杆209、螺旋桨210及水箱211。

其中，电机1通过机械联轴器2和液压联轴器3与试验轴4连接到一起，机械联轴器2与电机1之间通过键连接，机械联轴器2与液压联轴器3之间通过螺母螺栓连接到一起，液压联轴器3的内孔与试验轴4之间过盈配合。

其中试验轴4由第一水润滑轴承组件5和第二水润滑轴承组件6支撑，试验轴4和第一水润滑轴承组件5和第二水润滑轴承组件6内部的水润滑轴承7之间为间隙配合，试验轴4的最左端通过锡青铜轴承102与锡青铜轴承基座101相连，试验轴4与锡青铜轴承102之间为间隙配合。

其中水润滑轴承7通过过盈配合安装到过渡环503上。

其中过渡环503通过过渡配合安装到外壳502上，过渡环503沿轴向开有六个水流道通孔，过渡环503为哈夫式结构，且过渡环503分为上过渡环50301和下过渡环50302，通过螺钉组装到一起。

其中第一密封端盖5001和第二密封端盖5002分别通过螺钉安装到外壳502的左右两端，第一密封端盖5001和第二密封端盖5002与试验轴4配合的面上均安装有格莱圈8，

第一密封端盖5001与外壳502配合的径向面上安装有O形圈9，

第二密封端盖5002与外壳502配合的径向面上安装有O形圈9，

第二密封端盖5002底部开有入水口a，

第一密封端盖5001顶部开有出水口b。

其中外壳502通过水平调节螺栓11、固定螺栓12及竖直调节螺栓13固定到安装基座10上。

其中锡青铜轴承102通过过盈配合安装到锡青铜轴承基座101上，锡青铜轴承102内孔上加工有三个油脂流道。

其中空气弹簧103上表面通过螺钉连接到锡青铜轴承基座101的底部，空气弹簧103下表面通过螺钉连接到空气弹簧基座104上，空气弹簧基座104通过焊接固定到安装基座10上。

其中高压气系统通过高压气管105与空气弹簧103(图中的C口)连通，手动截止阀107通过高压气管105与双级减压阀109连接，双级减压阀109通过开关111与高压气瓶112连接，双级减压阀109上连有安全阀108和高压压力表110，其中高压压力表110靠近高压气瓶112输出口一端。

其中冷却及泥沙水系统的出水管201与第二密封端盖5002的入水口a连通，冷却及泥沙水系统的入水管206与第一密封端盖5001顶部的出水口b通，第一截止阀202、泥沙泵203、电磁流量计204和第二截止阀205通过出水管201连通，第一截止阀202和第二截止阀205分别在泥沙泵203的出口端和入口端，搅拌电机207通过电机支撑板208固定在水箱211上，螺旋桨210通过连接杆209固定到搅拌电机207上。

实际使用过程中：

试验之前，

将水润滑轴承7分别装入下过渡环50302中，然后将上过渡环50301对接上去，通过螺钉将过渡环503拧紧，完成水润滑轴承7的安装，然后将过渡环503和水润滑轴承7整体敲入外壳502中(敲击过渡环503，不对水润滑轴承7进行敲击)。

采用上述方式，分别将第一水润滑轴承组件5和第二水润滑轴承组件6组装完毕，

安装结束，后将试验轴4穿入两个水润滑轴承7之间，调整试验轴4的位置安装到位后，将液压联轴器3通过手动高压泵安装到试验轴4上。

之后将液压联轴器3和机械联轴器2安装到一起，通过水平调节螺栓11和竖直调节螺栓13调整试验轴4，保证电机1输出轴的同心度，完成水润滑轴承磨损试验装置的安装。

当需要更换水润滑轴承7时，可将水润滑轴承7和过渡环503整体从外壳502中敲出，然后将过渡环503上的螺钉拆掉，取出水润滑轴承7，每次安装和更换水润滑轴承7时可减少对水润滑轴承7的直接操作。

试验时，

按照一定的泥沙水配比将泥沙和水注满水箱211，然后启动搅拌电机207，带动螺旋桨210将泥沙和水搅拌均匀，再启动泥沙泵203，将泥沙水通过第二密封端盖5002的入水口a注入，通过第一密封端盖5001顶部的出水口b流出回到水箱211，形成循环水路，

此时在水润滑轴承7与试验轴4之间充满泥沙水。

之后启动电机1，带动试验轴4旋转，将电机1转速缓慢提高，达到需求转速后，此时在试验轴4和水润滑轴承7间形成水膜，

打开高压气瓶112的开关111，通过调整双级减压阀109来达到需求的压力，通过高压压力表110可直接读取高压气瓶112的输出压力，打开手动截止阀107后，通过低压压力表106可直接读取双级减压阀109减压后的压力，空气弹簧103通过输入的高压气可产生推力，通过调节双级减压阀109来调节输出高压气的大小可达到空气弹簧103输出的推力大小，此时在水润滑轴承7上可产生不同的支撑力。

经过长时间的运转试验，可以模拟和测量水润滑轴承在泥沙环境和压力载荷下的磨损量。

由于装有两组水润滑润滑轴承7，可同时模拟在相同转速、不同载荷下水润滑轴承的磨损量以及相同转速不同材料水润滑轴承的磨损量。

以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

Claims (1)

1.一种用于水润滑轴承磨损的试验装置，其特征在于：包括传动系统，

所述传动系统的结构为：包括电机(1)，所述电机(1)的输出端通过机械联轴器(2)和液压联轴器(3)安装试验轴(4)，所述试验轴(4)上间隔安装有第一水润滑轴承组件(5)和第二水润滑轴承组件(6)，

所述试验轴(4)的输出端连接有加载系统，

所述第一水润滑轴承组件(5)和第二水润滑轴承组件(6)还同时连接有冷却及泥沙水系统；所述第一水润滑轴承组件(5)和第二水润滑轴承组件(6)的结构相同；所述第一水润滑轴承组件(5)的安装结构为：包括试验轴(4)，所述试验轴(4)上配合安装有水润滑轴承(7)，所述水润滑轴承(7)的外圈配合安装有过渡环(503)，所述过渡环(503)采用哈夫式结构，分为上过渡环(50301)和下过渡环(50302)，并通过螺钉组装成一体，所述过渡环(503)的外部套有外壳(502)，所述外壳(502)的两端面分别安装有第一密封端盖(5001)和第二密封端盖(5002)，所述外壳(502)的端面与第一密封端盖(5001)和第二密封端盖(5002)的接触面之间均安装有O形圈(9)，所述第一密封端盖(5001)和第二密封端盖(5002)与试验轴(4)的配合面上均安装有格莱圈(8)；

还包括安装基座(10)，所述外壳(502)通过水平调节螺栓(11)、固定螺栓(12)及竖直调节螺栓(13)固定到安装基座(10)上；

上过渡环(50301)和下过渡环(50302)分别沿周向开有多个流水道通孔，所述第二密封端盖(5002)的底部设置有入水口(a)，第一密封端盖(5001)的顶部设置有出水口(b)，所述入水口(a)和出水口(b)与流水道通孔连通；所述加载系统的结构为：试验轴(4)的输出端头部通过锡青铜轴承(102)安装到锡青铜轴承基座(101)上，锡青铜轴承(102)内孔上加工有三个油脂流道，锡青铜轴承基座(101)的底部通过紧固件安装有空气弹簧(103)，所述空气弹簧(103)的下表面通过紧固件连接到空气弹簧基座(104)上，所述空气弹簧基座(104)与安装基座(10)固定；

所述空气弹簧(103)的底部设置有一开口，所述开口处通过高压气管(105)依次串联有低压压力表(106)、手动截止阀(107)、双级减压阀(109)，双级减压阀(109)通过开关(111)与高压气瓶(112)连接，双级减压阀(109)上连有安全阀(108)和高压压力表(110)；所述冷却及泥沙水系统的结构为：包括水箱(211)，所述水箱(211)的顶面通过电机支撑板(208)安装有搅拌电机(207)，所述搅拌电机(207)的连接杆(209)伸入水箱(211)中，连接杆(209)头部安装有螺旋桨(210)，所述水箱(211)的一侧上部通过入水管(206)与第一水润滑轴承组件(5)和第二水润滑轴承组件(6)的顶部连通，所述水箱(211)的一侧下部通过出水管(201)与第一水润滑轴承组件(5)和第二水润滑轴承组件(6)的底部连通，所述出水管(201)上串联连接有第一截止阀(202)、泥沙泵(203)、电磁流量计(204)和第二截止阀(205)。

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