CN111413093B - 用于低温轴承和动密封的集成试验系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种用于低温轴承和动密封的集成试验系统，其包括介质供应子系统、工艺管路子系统、试验检测子系统、测控子系统、变频驱动子系统和配气子系统；介质供应子系统提供的介质通过工艺管路子系统供给试验检测子系统；测控子系统与变频驱动子系统连接，测控子系统用于通过变频驱动子系统控制试验检测子系统转动，以便于为试验产品提供试验所需的转速；配气子系统与试验检测子系统连接，其用于提供试验所需的压缩空气；测控子系统与介质供应子系统、工艺管路子系统、试验检测子系统和配气子系统连接，用于获取系统参数。本申请能够同时进行低温轴承试验和低温动密封试验，从而显著地提高试验效率。

Description

用于低温轴承和动密封的集成试验系统

技术领域

本申请属于测控技术领域，具体涉及一种用于低温轴承和动密封的集成试验系统。

背景技术

随着航空航天相关技术领域的高速发展，低温高速轴承和低温动密封的应用越来越广，因此低温高速轴承和低温动密封的市场需求逐年快速增长。然而，现有技术中的试验系统只能对常温轴承或密封进行单种产品的试验考核，缺乏对低温高速轴承和低温动密封进行考核研究的试验系统；而且现有试验系统的试验效率和试验考核的产品种类已经无法满足当前大量的试验需求。

发明内容

为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种用于低温轴承和动密封的集成试验系统。

根据本申请实施例，本申请提供了一种用于低温轴承和动密封的集成试验系统，其包括介质供应子系统、工艺管路子系统、试验检测子系统、测控子系统、变频驱动子系统和配气子系统；

所述介质供应子系统通过所述工艺管路子系统与所述试验检测子系统连接，所述介质供应子系统提供的介质通过所述工艺管路子系统供给所述试验检测子系统；

所述测控子系统与变频驱动子系统连接，所述测控子系统用于通过所述变频驱动子系统控制所述试验检测子系统转动，以便于为试验产品提供试验所需的转速；

所述配气子系统与试验检测子系统连接，其用于提供试验所需的压缩空气；

所述测控子系统与所述介质供应子系统、工艺管路子系统、试验检测子系统和配气子系统连接，用于获取系统参数。

上述用于低温轴承和动密封的集成试验系统中，所述介质供应子系统包括液氮储罐、第一工作容器和第二工作容器；所述液氮储罐通过加注管路与所述第一工作容器和第二工作容器连接；所述加注管路上设置有输出阀，以开启或关闭所述加注管路；

所述液氮储罐用于储存液氮，液氮通过所述加注管路加注至所述第一工作容器和第二工作容器中。

进一步地，所述加注管路上还设置有排空阀。

进一步地，所述工艺管路子系统包括第一输送管路、第一撬装管路、第二输送管路和第二撬装管路；

所述第一输送管路的一端与所述第一工作容器连接，其另一端与所述第一撬装管路和第二撬装管路连接；所述第一工作容器中的介质通过所述第一输送管路输送至第一撬装管路和第二撬装管路中；

所述第二输送管路的一端与所述第二工作容器连接，其另一端与第一撬装管路和第二撬装管路连接；所述第二工作容器中的介质通过所述第二输送管路输送至第一撬装管路和第二撬装管路中。

更进一步地，所述第一撬装管路和第二撬装管路均集成在撬装架上；

所述第一撬装管路包括第一低温轴承冷却管路、第二低温轴承冷却管路和第一低温介质供应管路；所述第二撬装管路包括第三低温轴承冷却管路、第四低温轴承冷却管路和第二低温介质供应管路；

所述第一低温轴承冷却管路的一端和第二低温轴承冷却管路的一端均与所述第一输送管路连接，所述第一低温轴承冷却管路的另一端和第二低温轴承冷却管路的另一端均与所述试验检测子系统连接；所述第一低温介质供应管路的一端与所述第二输送管路连接，其另一端与所述试验检测子系统连接；

所述第三低温轴承冷却管路的一端和第四低温轴承冷却管路的一端均与所述第一输送管路连接，所述第三低温轴承冷却管路的另一端和第四低温轴承冷却管路的另一端均与所述试验检测子系统连接；所述第二低温介质供应管路的一端与所述第二输送管路连接，其另一端与所述试验检测子系统连接。

更进一步地，所述试验检测子系统包括轴承试验装置、密封试验装置和检测装置；

所述轴承试验装置与所述第一低温轴承冷却管路、第二低温轴承冷却管路和第一低温介质供应管路连接；所述轴承试验装置用于进行轴承试验；

所述密封试验装置与所述第三低温轴承冷却管路、第四低温轴承冷却管路和第二低温介质供应管路连接；所述密封试验装置用于对试验产品进行密封试验；

所述密封试验装置的泄露检测口连接有所述检测装置，所述密封试验装置用于检测试验产品的泄漏量。

更进一步地，所述轴承试验装置的一侧连接有轴向加载装置和径向加载装置，所述轴向加载装置和径向加载装置均与所述配气子系统连接；

所述轴向加载装置用于实现轴承试验考核所需的轴向载荷的施加，所述径向加载装置用于实现轴承试验考核所需的径向载荷的施加。

更进一步地，所述检测装置包括水浴式气化器和检漏流量计，所述水浴式气化器用于对从所述密封试验装置流出的液氮进行气化，所述检漏流量计用于测量气化得到的氮气的流量，以获得试验产品的泄漏量。

更进一步地，所述变频驱动子系统包括变频器、第一电机、第二电机、第一齿轮箱和第二齿轮箱；

所述变频器与所述第一电机和第二电机连接；所述第一电机通过第一联轴器与所述第一齿轮箱连接，所述第一齿轮箱通过第二联轴器与所述轴承试验装置连接；所述第二电机通过第三联轴器与所述第二齿轮箱连接，所述第二齿轮箱通过第四联轴器与所述密封试验装置连接。

更进一步地，所述配气子系统包括总输入管路、集气管路、气动阀门控制气体路、第一工作容器增压路、第二工作容器增压路、轴载加载路、径载加载路、和吹除气路；

所述总输入管路的一端连接外部气源，其另一端与所述集气管路连接，所述集气管路分别与所述气动阀门控制气体路、第一工作容器增压路、第二工作容器增压路、轴载加载路、径载加载路和吹除气路连接；

所述集气管路用于对外部气源输入的气体进行缓冲；所述第一工作容器增压路用于对所述第一工作容器进行增压，所述第二工作容器增压器用于对所述第二工作容器进行增压，所述吹除气路用于吹除工艺管路中的杂质和水汽。

更进一步地，所述第一工作容器配置有第一气动增压阀，所述第一工作容器增压路通过增压管路和所述第一气动增压阀与所述第一工作容器连接，以对所述第一工作容器进行增压；所述第二工作容器配置有第二气动增压阀，所述第二工作容器增压路通过增压管路和所述第二气动增压阀与所述第二工作容器连接，以对所述第二工作容器进行增压。

更进一步地，所述轴载加载路通过所述轴向加载装置与所述轴承试验装置连接，以利用外部气源实现对所述轴承试验装置的轴向载荷的施加；所述径载加载路通过所述径向加载装置与所述轴承试验装置连接，以利用外部气源实现对所述轴承试验装置的径向载荷的施加。

根据本申请的上述具体实施方式可知，至少具有以下有益效果：本申请用于低温轴承和动密封的集成试验系统通过设置介质供应子系统、工艺管路子系统、试验检测子系统、测控子系统、变频驱动子系统和配气子系统；测控子系统对各子系统进行监控，介质供应子系统通过工艺管路子系统为试验检测子系统提供试验所需的介质，配气子系统提供试验所需的压缩空气，变频驱动子系统为试验检测子系统提供试验所需的转速，本申请能够应用于低温高速轴承试验、常温浮动环密封试验、低温浮动环密封试验和低温端面密封试验中，为产品的性能检测及改进设计提供准确的试验数据；另外，本申请能够同时进行低温轴承试验和低温动密封试验，从而显著地提高试验效率。

本申请用于低温轴承和动密封的集成试验系统的工艺管路子系统中通过将第一撬装管路和第二撬装管路的集成共用，能够减少多条工艺管路与相应的管路设备，从而大大降低试验系统的建设成本。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本申请所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本申请的说明书的一部分，其示出了本申请的实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本申请的原理。

图1为本申请实施例提供的一种用于低温轴承和动密封的集成试验系统的整体结构框图。

图2为本申请实施例提供的一种用于低温轴承和动密封的集成试验系统中介质供应子系统、工艺管路子系统、试验检测子系统和变频驱动子系统连接关系示意图。

图3为采用本申请实施例提供的一种用于低温轴承和动密封的集成试验系统中配气子系统的结构示意图。

附图标记说明：

1、介质供应子系统；

11、液氮储罐；111、加注阀；112、第一液位计；113、第一压力传感器；114、气化增压单元；115、第一安全阀；

12、第一工作容器；121、第一低温截止阀；122、第二液位计；123、第二压力传感器；124、第一气动增压阀；125、第二安全阀；126、第一气动排气阀；127、第一手动排气阀；

13、第二工作容器；131、第二低温截止阀；132、第三液位计；133、第三压力传感器；134、第二气动增压阀；135、第三安全阀；136、第二气动排气阀；137、第二手动排气阀；

14、加注管路；141、输出阀；142、第一过滤器；143、排空阀；

2、工艺管路子系统；

21、第一输送管路；211、第三低温截止阀；212、第二过滤器；213、第一分路截止阀；214、第二分路截止阀；

22、第一撬装管路；221、第一低温轴承冷却管路；2211、冷却路质量流量计；2212、第一气动调节阀；2213、第四过滤器；2214、第四压力传感器；222、第二低温轴承冷却管路；223、第一低温介质供应管路；2231、介质路质量流量计；2232、第二气动调节阀；2233、第五过滤器；2234、第五压力传感器；

23、第二输送管路；231、第四低温截止阀；232、第三过滤器；233、第三分路截止阀；234、第四分路截止阀；

24、第二撬装管路；241、第三低温轴承冷却管路；242、第四低温轴承冷却管路；243、第二低温介质供应管路；

25、接管咀；

3、试验检测子系统；

31、轴承试验装置；311、轴向加载装置；312、径向加载装置；313、第一泄出管路；314、第一泄出集成管路；

32、密封试验装置；321、第二泄出管路；322、第二泄出集成管路；323、泄露出口管路；3231、节流阀；

33、检测装置；331、水浴式气化器；332、检漏流量计；

34、金属软管；35、废液罐；

4、测控子系统；

5、变频驱动子系统；

51、变频器；511、变频器控制线路；

52、第一电机；53、第二电机；

54、第一齿轮箱；541、第一冷却润滑油入管路；542、第一冷却润滑油出管路；

55、第二齿轮箱；551、第二冷却润滑油入管路；552、第二冷却润滑油出管路；

56、第二联轴器；57、第四联轴器；

6、配气子系统；

61、总输入管路；611、第一气路过滤器；612、气路截止阀；613、第一气路压力表；

62、集气管路；

63、气动阀门控制气体路；631、出口截止阀；632、减压阀；633、第二气路压力表；634、排气阀；635、控制气集气柱；636、电磁阀门箱；6361、第二气路过滤器；6362、电磁阀；

64、第一工作容器增压路；65、第二工作容器增压路；66、轴载加载路；67、径载加载路；68、吹除气路；69、备用气路。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本申请所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本申请内容的实施例后，当可由本申请内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本申请内容的精神与范围。

本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，但并不作为对本申请的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本申请，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以细微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的细微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

图1为本申请实施例提供的一种用于低温轴承和动密封的集成试验系统的整体结构框图。

如图1所示，本申请实施例提供了一种用于低温轴承和动密封的集成试验系统，其包括介质供应子系统1、工艺管路子系统2、试验检测子系统3、测控子系统4、变频驱动子系统5和配气子系统6。

其中，介质供应子系统1通过工艺管路子系统2与试验检测子系统3连接，介质供应子系统1用于提供试验所需的介质，介质通过工艺管路子系统2提供给试验检测子系统3，以便于为试验产品提供试验所需流量和压力的介质。测控子系统4与变频驱动子系统5连接，测控子系统4用于通过变频驱动子系统5控制试验检测子系统3转动，以便于为试验产品提供试验所需的转速。配气子系统6与试验检测子系统3连接，其用于为试验提供阀门控制、载荷加载和杂质吹除等所需的压缩空气。测控子系统4还与介质供应子系统1、工艺管路子系统2、试验检测子系统3和配气子系统6连接，用于获取系统的压力、流量、液位、转速和泄露量等参数。

需要说明的是，本申请实施例中所说的低温可以为-190℃左右，但本申请的试验系统的应用不限于此温度范围。

图2为本申请实施例提供的一种用于低温轴承和动密封的集成试验系统中介质供应子系统、工艺管路子系统、试验检测子系统和变频驱动子系统连接关系示意图。

如图2所示，介质供应子系统1包括低温液氮储罐11、第一工作容器12和第二工作容器13。低温液氮储罐11通过低温加注管路14与第一工作容器12和第二工作容器13连接。低温加注管路14上设置有输出阀141。低温液氮储罐11用于储存液氮，其采用真空绝热材料制成，能够长时间存储液氮，可以降低液氮的加注频率。

低温试验时，开启输出阀141，能够为第一工作容器12和第二工作容器13加注低温液氮，第一工作容器12和第二工作容器13为工艺管路子系统2提供的介质为液氮。通过设置第一工作容器12和第二工作容器13，能够为试验提供不同压力或流量的液氮。

常温试验时，关闭输出阀141，第一工作容器12和第二工作容器13为工艺管路子系统2提供的介质为压缩空气。

低温液氮储罐11与第一工作容器12和第二工作容器13连接的低温加注管路14上还设置有第一过滤器142。第一过滤器142用于滤除从低温液氮储罐11加注到第一工作容器12和第二工作容器13的液氮中的杂质。

低温液氮储罐11配置有加注阀111、第一液位计112、第一压力传感器113、气化增压单元114和第一安全阀115。

通过低温加注阀111可以向低温液氮储罐11中加注低温液氮。第一液位计112和第一压力传感器113都带有远传功能，能够将检测值发送给测控子系统4。第一液位计112用于实时检测和显示低温液氮储罐11内的液位，通过液位的换算，便于工作人员实时掌握储罐内的液氮含量。第一压力传感器113用于实时检测低温液氮储罐11内的压力。气化增压单元114用于对低温液氮储罐11内的液氮进行增压，从而使液氮气化，实现低温液氮储罐11内压力的调节，可以有效地提高液氮从低温液氮储罐11中转加注至第一工作容器12和第二工作容器13中的效率。第一安全阀115用于对低温液氮储罐11进行超压泄放，以保证低温液氮储罐11的安全。

为防止低温加注管路14中残留的液氮气化而导致管路超压，低温加注管路14上还设置有排空阀143。

第一工作容器12采用聚氨酯发泡技术进行保冷绝热，在降低成本的同时能满足试验需求。第一工作容器12的底部设置有第一低温截止阀121，通过开启第一低温截止阀121，低温液氮储罐11能够向第一工作容器12中加注低温液氮。

第一工作容器12还配置有第二液位计122、第二压力传感器123、第一气动增压阀124、第二安全阀125、第一气动排气阀126和第一手动排气阀127。第二液位计122和第二压力传感器123都带有远传功能。第二液位计122用于实时检测和显示第一工作容器12内的液位。第二压力传感器123用于实时检测第一工作容器12内的压力，防止超压。

第一工作容器12顶部连接的增压管路上设置有第一气动增压阀124，纯净的高压空气通过增压管路和第一气动增压阀124进入第一工作容器12中，以对第一工作容器12中的低温液氮或其他介质进行增压，进而调节低温介质的输出流量和压力。第二安全阀125用于对第一工作容器12进行超压泄放，以保证第一工作容器12的安全。

试验过程中，需要降低第一工作容器12内的压力时，可以通过远程控制第一气动排气阀126对第一工作容器12内部的压力进行泄放；还可以通过第一手动排气阀127对第一工作容器12内部的压力进行人工泄放。另外，向第一工作容器12中加注低温液氮时，可以先通过第一手动排气阀127排空第一工作容器12中的高压气体。

第二工作容器13采用聚氨酯发泡技术进行保冷绝热，在降低成本的同时能满足试验需求。第二工作容器13的底部设置有第二低温截止阀131，通过开启第二低温截止阀131，低温液氮储罐11能够向第二工作容器13中加注低温液氮。

第二工作容器13还配置有第三液位计132、第三压力传感器133、第二气动增压阀134、第三安全阀135、第二气动排气阀136和第二手动排气阀137。

第三液位计132和第三压力传感器133都带有远传功能。第三液位计132用于实时检测和显示第二工作容器13内的液位。第三压力传感器133用于实时检测第二工作容器13内的压力，防止超压。

第二工作容器13顶部连接的增压管路上设置有第二气动增压阀134，纯净的高压空气通过增压管路和第二气动增压阀134进入第二工作容器13中，以对第二工作容器13中的低温液氮或其他介质进行增压，进而调节低温介质的输出流量和压力。第三安全阀135用于对第二工作容器13进行超压泄放，以保证第二工作容器13的安全。

试验过程中，需要降低第二工作容器13内的压力时，可以通过远程控制第二气动排气阀136对第二工作容器13内部的压力进行泄放；还可以通过第二手动排气阀137对第二工作容器13内部的压力进行人工泄放。另外，向第二工作容器13中加注低温液氮时，可以先通过第二手动排气阀137排空第二工作容器13中的高压气体。

如图2所示，工艺管路子系统2包括第一输送管路21、第一撬装管路22、第二输送管路23和第二撬装管路24。

第一输送管路21的一端与第一工作容器12连接，其另一端与第一撬装管路22和第二撬装管路24连接。第一工作容器12中的介质通过第一输送管路21输送至第一撬装管路22和第二撬装管路24中。

第二输送管路23的一端与第二工作容器13连接，其另一端与第一撬装管路22和第二撬装管路24连接。第二工作容器13中的介质通过第二输送管路23输送至第一撬装管路22和第二撬装管路24中。

第一输送管路21上设置有第三低温截止阀211和第二过滤器212，第三低温截止阀211可以采用气动或电动控制，以便于试验过程中出现意外情况时紧急切断介质供应。第二过滤器212用于过滤第一输送管路21中的杂质。

第二输送管路23上设置有第四低温截止阀231和第三过滤器232。第四低温截止阀231可以采用气动或电动控制，以便于试验过程中出现意外情况时紧急切断介质供应。第三过滤器232用于过滤第二输送管路23中的杂质。

第一撬装管路22和第二撬装管路24的结构可以相同，第一撬装管路22和第二撬装管路24均集成在撬装架上。第一撬装管路22和第二撬装管路24的集成共用能够减少多条工艺管路与相应的管路设备，从而大大降低试验系统的建设成本。

其中，第一撬装管路22包括第一低温轴承冷却管路221、第二低温轴承冷却管路222和第一低温介质供应管路223。第二撬装管路24包括第三低温轴承冷却管路241、第四低温轴承冷却管路242和第二低温介质供应管路243。

第一输送管路21在与第一撬装管路22和第二撬装管路24连接之前，分为左右对称的两路；其中一路与第一低温轴承冷却管路221的一端和第二低温轴承冷却管路222的一端连接，第一低温轴承冷却管路221的另一端和第二低温轴承冷却管路222的另一端均与试验检测子系统3连接；其中另一路与第三低温轴承冷却管路241的一端和第四低温轴承冷却管路242的一端连接，第三低温轴承冷却管路241的另一端和第四低温轴承冷却管路242的另一端均与试验检测子系统3连接。

具体地，第一输送管路21分成的两路中的一路通过接管咀25与第一低温轴承冷却管路221的一端和第二低温轴承冷却管路222的一端连接；第一输送管路21分成的两路中的另一路通过接管咀25与第三低温轴承冷却管路241的一端和第四低温轴承冷却管路242的一端连接。

第一输送管路21分成的两路中的一路与第一低温轴承冷却管路221和第二低温轴承冷却管路222连接的管路上设置有第一分路截止阀213。第一输送管路21分成的两路中的另一路与第三低温轴承冷却管路241和第四低温轴承冷却管路242连接的管路上设置有第二分路截止阀214。第一分路截止阀213和第二分路截止阀214均可以采用手动形式，其可以在第三低温截止阀211出现故障时工作。

第一低温轴承冷却管路221、第二低温轴承冷却管路222、第三低温轴承冷却管路241和第四低温轴承冷却管路242上均依次设置有冷却路质量流量计2211、第一气动调节阀2212、第四过滤器2213和第四压力传感器2214。冷却路质量流量计2211用于测量所在管路的质量流量。第一气动调节阀2212用于控制介质的供应，能够大大提高试验过程中流量的精准控制和实现能力。第四过滤器2213用于过滤第一输送管路21和第四过滤器2213所在管路中的杂质。第四压力传感器2214用于检测和显示其所在管路的压力。

第二输送管路23在与第一撬装管路22和第二撬装管路24连接之前，分为左右对称的两路；其中一路与第一低温介质供应管路223的一端连接，第一低温介质供应管路223的另一端与试验检测子系统3连接；其中另一路与第二低温介质供应管路243的一端连接，第二低温介质供应管路243的另一端与试验检测子系统3连接。

具体地，第二输送管路23与第一低温介质供应管路223的一端和第二低温介质供应管路243的一端均通过接管咀25连接。

第二输送管路23与第一低温介质供应管路223连接的管路上设置有第三分路截止阀233。第二输送管路23与第二低温介质供应管路243连接的管路上设置有第四分路截止阀234。第三分路截止阀233和第四分路截止阀234均可以采用手动形式，其可以在第四低温截止阀231出现故障时工作。

第一低温介质供应管路223和第二低温介质供应管路243上均依次设置有介质路质量流量计2231、第二气动调节阀2232、第五过滤器2233和第五压力传感器2234。介质路质量流量计2231用于测量介质路的质量流量。第二气动调节阀2232用于控制介质的供应，能够大大提高试验过程中流量的精准控制和实现能力。第五过滤器2233用于过滤第二输送管路23和第五过滤器2233所在管路中的杂质。第五压力传感器2234用于检测和显示其所在管路的压力。

如图2所示，试验检测子系统3包括轴承试验装置31、密封试验装置32和检测装置33。

轴承试验装置31通过金属软管34与第一低温轴承冷却管路221和第二低温轴承冷却管路222连接，轴承试验装置31还通过金属软管34与第一低温介质供应管路223连接，以方便连接和拆卸。

轴承试验装置31的一侧连接有轴向加载装置311和径向加载装置312，轴向加载装置311用于实现轴承试验考核所需的轴向载荷的施加，径向加载装置312用于实现轴承试验考核所需的径向载荷的施加。

轴承试验装置31的冷却泄出口通过第一泄出管路313与第一泄出集成管路314的一端连接，第一泄出集成管路314的另一端与废液罐35连接。

密封试验装置32通过金属软管34与第三低温轴承冷却管路241和第四低温轴承冷却管路242连接，密封试验装置32还通过金属软管34与第二低温介质供应管路243连接，以方便连接和拆卸。

密封试验装置32的泄出口通过第二泄出管路321与第二泄出集成管路322的一端连接，第二泄出集成管路322的另一端与废液罐35连接。

密封试验装置32的泄露检测口通过泄露出口管路323连接有检测装置33，检测装置33包括水浴式气化器331和检漏流量计332。水浴式气化器331通过气化从泄露出口管路323流出的液氮，使得气液两相的液氮完全转化成氮气，以方便检漏流量计332的测量，从而准确获得试验产品的泄漏量。

另外，泄露出口管路323上还设置有节流阀3231，节流阀3231用于调节泄露检测口的压力。

密封试验装置32能够满足不同动密封试验产品的装配和试验需求，同时针对新型动密封产品，密封试验装置32上还预留有装配和改造接口。

测控子系统4可以具体采用LabView平台，LabView平台用于对系统中各部件进行监控。

如图2所示，变频驱动子系统5包括变频器51、第一电机52、第二电机53、第一齿轮箱54和第二齿轮箱55。变频器51通过变频器控制线路511与第一电机52和第二电机53连接；第一电机52通过第一联轴器与第一齿轮箱54连接，第一齿轮箱54通过第二联轴器56与轴承试验装置31连接；第二电机53通过第三联轴器与第二齿轮箱55连接，第二齿轮箱55通过第四联轴器57与密封试验装置32连接。

第一齿轮箱54上设置有第一冷却润滑油入管路541和第一冷却润滑油出管路542。第二齿轮箱55上设置有第二冷却润滑油入管路551和第二冷却润滑油出管路552。

通过改变变频器51的输出信号，能够远程调节第一电机52和第二电机53的输出转速，同时第一电机52和第二电机53的停止方式可控，使得设备和系统更加安全可靠。另外，变频器51采用一拖二的方式，可以对第一电机52进行控制，也可以对第二电机53进行控制，因而能够大大节省试验系统的成本。

第二联轴器56和第四联轴器57均采用花键结构，挠性连接，能够有效地避免试验过程中轴承试验装置31或密封试验装置32出现抱死情况而与第二联轴器56或第四联轴器57断开的问题。

轴承试验装置31、密封试验装置32、第一齿轮箱54、第二齿轮箱55、第一电机52和第二电机53集成在底座平台上，构成一个整体，能够保证各装置安装的同轴度、水平度等要求，并能够避免共振。而轴承试验装置31与第一齿轮箱54连接，密封试验装置32与第二齿轮箱55连接时，轴承试验装置31和密封试验装置32的中心高度可以调节，使得轴承试验装置31和密封试验装置32能够满足低温试验和常温试验的需求。

图3为采用本申请实施例提供的一种用于低温轴承和动密封的集成试验系统中配气子系统的结构示意图。

如图3所示，配气子系统6包括总输入管路61、集气管路62、气动阀门控制气体路63、第一工作容器增压路64、第二工作容器增压路65、轴载加载路66、径载加载路67、吹除气路68和备用气路69。总输入管路61的一端连接外部气源，其另一端与集气管路62连接，集气管路62分别与气动阀门控制气体路63、第一工作容器增压路64、第二工作容器增压路65、轴载加载路66、径载加载路67、吹除气路68和备用气路69连接。集气管路62用于对外部气源输入的气体进行缓冲。第一工作容器增压路64用于对第一工作容器12进行增压，第二工作容器13增压器用于对第二工作容器13进行增压，吹除气路68用于在试验前吹除工艺管路中的杂质和水汽等。

其中，总输入管路61与集气管路62连接的管路上设置有第一气路过滤器611、气路截止阀612和第一气路压力表613。第一气路过滤器611用于过滤气体中的杂质，气路截止阀612用于控制外部气源的输入，第一气路压力表613用于检测和显示配气子系统6中的压力。

气动阀门控制气体路63、第一工作容器增压路64、第二工作容器增压路65、轴载加载路66、径载加载路67、吹除气路68和备用气路69上均设置有出口截止阀631、减压阀632、第二气路压力表633和排气阀634。

气动阀门控制气体路63上还设置有控制气集气柱635和电磁阀门箱636。其中，电磁阀门箱636中设置有第二气路过滤器6361和电磁阀6362。

第一工作容器增压路64通过增压管路和第一气动增压阀124与第一工作容器12连接，以便于对第一工作容器12进行增压。第二工作容器增压路65通过增压管路和第二气动增压阀与第二工作容器13连接，以便于对第二工作容器13进行增压。

轴载加载路66通过轴向加载装置311与轴承试验装置31连接，以利用外部气源实现对轴承试验装置31的轴向载荷的施加。径载加载路67通过径向加载装置312与轴承试验装置31连接，以利用外部气源实现对轴承试验装置31的径向载荷的施加。本申请通过轴载加载路66和径载加载路67将外部高压的压缩空气转换成压力，对轴承试验装置31实现不同载荷的施加与卸载。

吹除气路68与试验检测子系统3连接，用于吹除各管路中的水汽、杂质等。在管路预冷前，吹除气路68可以吹除工艺管路中的水汽、杂质等。

采用本申请实施例提供的用于低温轴承和动密封的集成试验系统进行试验，包括以下阶段：

S1、准备阶段：

集成试验系统上电，对介质供应子系统1、工艺管路子系统2、试验检测子系统3、测控子系统4、变频驱动子系统5和配气子系统6进行检查。

检查完毕后，进行试验产品的安装以及各管路的连接，同时，介质供应子系统1中的低温液氮储罐11为第一工作容器12和第二工作容器13加注液氮。

S2、试验阶段：

测控子系统4发送供气指令，控制配气子系统6供气，配气子系统6中的第一气路压力表613和第二气路压力表633等反馈供气状态。

测控子系统4发送供介质指令，控制介质供应子系统1中的介质进入工艺管路子系统2。

管路预冷，测控子系统4实时监测集成试验系统的压力、温度、流量等参数，并根据测量参数确认集成试验系统是否满足试验条件。如果满足试验条件，则测控子系统4发出指令，设定变频器51的启动参数，启动变频驱动子系统5。

测控子系统4发出指令进行轴承试验装置31的载荷加载。

测控子系统4发出指令，试验开始，变频驱动子系统5带动轴承试验装置31或密封试验装置32启动。

根据试验任务书要求，通过测控子系统4调节载荷、流量、压力等参数以满足不同工况下的试验要求。

各项试验条件完成，则关闭变频驱动子系统5。

如果试验过程中出现紧急情况，测控子系统4通过检测参数的异常变化而迅速发出变频驱动子系统5紧急制动的指令。测控子系统4发出指令，依次关闭载荷，关闭介质供应子系统1，关闭配气子系统6，进行系统恢复。

本申请用于低温轴承和动密封的集成试验系统可以应用于低温高速轴承试验、常温浮动环密封试验、低温浮动环密封试验和低温端面密封试验中，为产品的性能检测及改进设计提供准确的试验数据。

本申请用于低温轴承和动密封的集成试验系统具有以下优点：

功能性强，可进行轴承、密封和阀门等多种产品试验，可以进行不同转速下的常温试验和低温试验，还可以进行低流量的通流试验。

本申请中轴承试验装置和密封试验装置的转速调节方便，且在高转速下，各测量值的准确度和置信度高。

本申请中轴承试验装置和密封试验装置工艺布局合理，操作方便，试验过程安全可靠，人员与试验危险设备分离，能够显著提高系统安全性。

本申请用于低温轴承和动密封的集成试验系统能够有效地减少设备的数量，降低试验系统成本。

以上所述仅为本申请示意性的具体实施方式，在不脱离本申请的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本申请保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于低温轴承和动密封的集成试验系统，其特征在于，包括介质供应子系统、工艺管路子系统、试验检测子系统、测控子系统、变频驱动子系统和配气子系统；

所述介质供应子系统通过所述工艺管路子系统与所述试验检测子系统连接，所述介质供应子系统提供的介质通过所述工艺管路子系统供给所述试验检测子系统；

所述测控子系统与变频驱动子系统连接，所述测控子系统用于通过所述变频驱动子系统控制所述试验检测子系统转动，以便于为试验产品提供试验所需的转速；

所述配气子系统与试验检测子系统连接，其用于提供试验所需的压缩空气；

所述测控子系统与所述介质供应子系统、工艺管路子系统、试验检测子系统和配气子系统连接，用于获取系统参数；

所述介质供应子系统包括液氮储罐、第一工作容器和第二工作容器；所述液氮储罐通过加注管路与所述第一工作容器和第二工作容器连接；所述加注管路上设置有输出阀，以开启或关闭所述加注管路；

所述液氮储罐用于储存液氮，液氮通过所述加注管路加注至所述第一工作容器和第二工作容器中；

所述工艺管路子系统包括第一输送管路、第一撬装管路、第二输送管路和第二撬装管路；

所述第一输送管路的一端与所述第一工作容器连接，其另一端与所述第一撬装管路和第二撬装管路连接；所述第一工作容器中的介质通过所述第一输送管路输送至第一撬装管路和第二撬装管路中；

所述第二输送管路的一端与所述第二工作容器连接，其另一端与第一撬装管路和第二撬装管路连接；所述第二工作容器中的介质通过所述第二输送管路输送至第一撬装管路和第二撬装管路中；

所述试验检测子系统包括轴承试验装置和密封试验装置；所述轴承试验装置用于进行轴承试验；所述密封试验装置用于对试验产品进行密封试验；

所述第一撬装管路与轴承试验装置连接，所述第二撬装管路与所述密封试验装置连接。

2.根据权利要求1所述的用于低温轴承和动密封的集成试验系统，其特征在于，所述加注管路上还设置有排空阀。

3.根据权利要求1所述的用于低温轴承和动密封的集成试验系统，其特征在于，所述第一撬装管路和第二撬装管路均集成在撬装架上；

所述第一撬装管路包括第一低温轴承冷却管路、第二低温轴承冷却管路和第一低温介质供应管路；所述第二撬装管路包括第三低温轴承冷却管路、第四低温轴承冷却管路和第二低温介质供应管路；

所述第一低温轴承冷却管路的一端和第二低温轴承冷却管路的一端均与所述第一输送管路连接，所述第一低温轴承冷却管路的另一端和第二低温轴承冷却管路的另一端均与所述试验检测子系统连接；所述第一低温介质供应管路的一端与所述第二输送管路连接，其另一端与所述试验检测子系统连接；

所述第三低温轴承冷却管路的一端和第四低温轴承冷却管路的一端均与所述第一输送管路连接，所述第三低温轴承冷却管路的另一端和第四低温轴承冷却管路的另一端均与所述试验检测子系统连接；所述第二低温介质供应管路的一端与所述第二输送管路连接，其另一端与所述试验检测子系统连接。

4.根据权利要求3所述的用于低温轴承和动密封的集成试验系统，其特征在于，所述试验检测子系统包括检测装置；

所述轴承试验装置与所述第一低温轴承冷却管路、第二低温轴承冷却管路和第一低温介质供应管路连接；所述轴承试验装置用于进行轴承试验；

所述密封试验装置与所述第三低温轴承冷却管路、第四低温轴承冷却管路和第二低温介质供应管路连接；所述密封试验装置用于对试验产品进行密封试验；

所述密封试验装置的泄露检测口连接有所述检测装置，所述密封试验装置用于检测试验产品的泄漏量。

5.根据权利要求4所述的用于低温轴承和动密封的集成试验系统，其特征在于，所述轴承试验装置的一侧连接有轴向加载装置和径向加载装置，所述轴向加载装置和径向加载装置均与所述配气子系统连接；

所述轴向加载装置用于实现轴承试验考核所需的轴向载荷的施加，所述径向加载装置用于实现轴承试验考核所需的径向载荷的施加。

6.根据权利要求4所述的用于低温轴承和动密封的集成试验系统，其特征在于，所述检测装置包括水浴式气化器和检漏流量计，所述水浴式气化器用于对从所述密封试验装置流出的液氮进行气化，所述检漏流量计用于测量气化得到的氮气的流量，以获得试验产品的泄漏量。

7.根据权利要求4所述的用于低温轴承和动密封的集成试验系统，其特征在于，所述变频驱动子系统包括变频器、第一电机、第二电机、第一齿轮箱和第二齿轮箱；

所述变频器与所述第一电机和第二电机连接；所述第一电机通过第一联轴器与所述第一齿轮箱连接，所述第一齿轮箱通过第二联轴器与所述轴承试验装置连接；所述第二电机通过第三联轴器与所述第二齿轮箱连接，所述第二齿轮箱通过第四联轴器与所述密封试验装置连接。

8.根据权利要求5所述的用于低温轴承和动密封的集成试验系统，其特征在于，所述配气子系统包括总输入管路、集气管路、气动阀门控制气体路、第一工作容器增压路、第二工作容器增压路、轴载加载路、径载加载路、和吹除气路；

所述总输入管路的一端连接外部气源，其另一端与所述集气管路连接，所述集气管路分别与所述气动阀门控制气体路、第一工作容器增压路、第二工作容器增压路、轴载加载路、径载加载路和吹除气路连接；

所述集气管路用于对外部气源输入的气体进行缓冲；所述第一工作容器增压路用于对所述第一工作容器进行增压，所述第二工作容器增压器用于对所述第二工作容器进行增压，所述吹除气路用于吹除工艺管路中的杂质和水汽。

9.根据权利要求8所述的用于低温轴承和动密封的集成试验系统，其特征在于，所述第一工作容器配置有第一气动增压阀，所述第一工作容器增压路通过增压管路和所述第一气动增压阀与所述第一工作容器连接，以对所述第一工作容器进行增压；所述第二工作容器配置有第二气动增压阀，所述第二工作容器增压路通过增压管路和所述第二气动增压阀与所述第二工作容器连接，以对所述第二工作容器进行增压。

10.根据权利要求8所述的用于低温轴承和动密封的集成试验系统，其特征在于，所述轴载加载路通过所述轴向加载装置与所述轴承试验装置连接，以利用外部气源实现对所述轴承试验装置的轴向载荷的施加；所述径载加载路通过所述径向加载装置与所述轴承试验装置连接，以利用外部气源实现对所述轴承试验装置的径向载荷的施加。

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