CN113702040A - 一种模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台，包括三相异步电动机，三相异步电机为一号轴承座和二号轴承座提供旋转动力，使得过盈装配到一号轴承座和二号轴承座上的被试件轴瓦能够围绕曲轴中心的旋转运动，一号轴承座安装在三号传动齿轮内侧，二号轴承座安装在四号传动齿轮内侧，曲轴的主轴穿过一号轴承座、二号轴承座、三号传动齿轮和四号传动齿轮中心并留有间隙，液压作动器为曲轴的曲拐提供周期性交变载荷；曲轴的两个轴端均通过弹性支承固定于试验台上。本发明所述的模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台，既可以模拟整机的轴瓦受力情况，又能避免需要驱动曲轴、建立动平衡和在旋转轴上施加动态载荷的难题。

Description

一种模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台

技术领域

本发明属于发动机技术领域，尤其是涉及一种模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台。

背景技术

主轴瓦作为柴油机关键零件，轴瓦磨损、发热等故障依然是业内聚焦的重点问题，并且轴瓦故障可能引发曲轴失效、机体轴承孔失效等重大故障，所以，需要对轴瓦进行部件试验以评估其产品性能和寿命，从而提高轴瓦在发动机中的可靠性。真实发动机中，气缸爆发压力作用于活塞，经连杆传导到达曲轴曲拐，曲轴在曲拐作用力下往往承受弯矩，进而导致主轴瓦承受偏载或不均匀载荷，故而轴瓦上所受载荷无论大小、方向，还是承载部位，情况都极为复杂。

现有的轴瓦试验台往往采用直轴或阶梯轴配合轴瓦进行试验，试验中使直轴旋转，并由凸轮轴或液压作动器为轴承座施加单一方向或交变的线性载荷，进而考核轴瓦的疲劳性能，但是如此使得轴瓦受力情况过于理想化，与整机工况有较大不同；而若想引入真实状态曲轴进行轴瓦的部件试验，则对于曲轴的旋转、动平衡、载荷施加等方面的考虑又过于复杂，甚至不如直接进行发动机的整机台架试验，与部件考核简易性及可实现性的初衷相背离。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台，以解决在模拟整机的轴瓦受力情况时，需要驱动曲轴、建立动平衡和在旋转轴上施加动态载荷的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台,包括三相异步电动机、曲轴、液压作动器，三相异步电机为一号轴承座和二号轴承座提供旋转动力，使得过盈装配到一号轴承座和二号轴承座上的被试件轴瓦能够围绕曲轴中心的旋转运动，一号轴承座安装在三号传动齿轮内侧，二号轴承座安装在四号传动齿轮内侧，曲轴的主轴穿过一号轴承座、二号轴承座、三号传动齿轮和四号传动齿轮中心并留有间隙，液压作动器为曲轴的曲拐提供周期性交变载荷；曲轴的两个轴端均通过弹性支承固定于试验台上。

进一步的，所述三相异步电动机通过传动轴、一号传动齿轮、二号传动齿轮、三号传动齿轮和四号传动齿轮为一号轴承座、二号轴承座提供动力。

进一步的，所述一号传动齿轮和三号传动齿轮啮合，二号传动齿轮和四号传动齿轮啮合，传动轴外部分别固定套接一号传动齿轮和二号传动齿轮，一端固定连接至三相异步电动机，由三相异步电动机为传动轴提供驱动力。

进一步的，所述三号传动齿轮与一号轴承座通过螺栓连接固定为一体，四号传动齿轮与二号轴承座通过螺栓连接固定为一体。

进一步的，所述曲轴的第一曲轴轴端通过一号弹性支承固定于试验台上，第二曲轴轴端通过二号弹性支承固定于试验台上。

相对于现有技术，本发明所述的模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台具有以下优势：

(1)本发明所述的模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台，驱动轴承座自身旋转，将曲轴固定并为其施加载荷，使得作用力通过曲轴轴颈直接作用到轴承座的轴瓦上，这样既可以模拟整机的轴瓦受力情况，又能避免需要驱动曲轴、建立动平衡和在旋转轴上施加动态载荷的难题。

(2)本发明所述的模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台，将曲轴用弹性支承固定于试验台，将载荷施加到固定的曲轴曲拐上，既可以模拟整机的爆发压力下主轴瓦的受力情况，又可以动态调整曲轴受力点，避免轴瓦发生偏磨。

(3)本发明所述的模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台，通过调整曲轴的相位来考核轴瓦在承受不同轴承载荷下的性能。

(4)本发明所述的模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台，结构简单，便于实现，且可以对不同尺寸轴瓦进行试验。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例所述的模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台的示意图；

图2为本发明实施例所述的液压作动器为曲拐提供周期性交变载荷示意图；

图3为本发明实施例所述的轴瓦和轴承的位置关系示意图。

附图标记说明：

1-三相异步电动机；2-传动轴；3-一号传动齿轮；4-二号传动齿轮；5-二号弹性支承；6-第二曲轴轴端；7-四号传动齿轮；8-二号轴承座；9-曲轴；10-液压作动器；11-一号轴承座；12-三号传动齿轮；13-第一曲轴轴端；14-一号弹性支承；15-曲拐；16-轴瓦；箭头-加载方向。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、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。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

一种模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台，如图1至图3所示，包括三相异步电动机1、传动轴2、一号传动齿轮3、二号传动齿轮4、二号弹性支承5、第二曲轴轴端6、四号传动齿轮7、二号轴承座8、曲轴9、液压作动器10、一号轴承座11、三号传动齿轮12、第一曲轴轴端13、一号弹性支承14、曲轴曲拐15，三相异步电机1通过传动轴2、一号传动齿轮3、二号传动齿轮4、三号传动齿轮12和四号传动齿轮7，为一号轴承座11和二号轴承座8提供旋转动力，使得过盈装配到一号轴承座11和二号轴承座8上的被试件轴瓦16可以实现围绕曲轴中心的旋转运动，三号传动齿轮12内侧安装一号轴承座11，四号传动齿轮7内侧安装二号轴承座8，曲轴9的主轴穿过一号轴承座11、二号轴承座8、三号传动齿轮12和四号传动齿轮7中心并留有间隙，液压作动器10为曲轴的曲拐15提供周期性交变载荷；曲轴9的第一曲轴轴端13通过一号弹性支承14固定于试验台上，第二曲轴轴端6通过二号弹性支承5固定于试验台上；三相异步电动机1通过传动轴2、一号传动齿轮3、二号传动齿轮4、三号传动齿轮12和四号传动齿轮7，为一号轴承座11和二号轴承座8提供动力。该主轴瓦试验台将传统轴瓦试验台的旋转和载荷施加对象进行调整，驱动轴承座自身旋转，将曲轴固定并为其施加载荷，使得作用力通过曲轴轴颈直接作用到轴承座的轴瓦上，这样既可以模拟整机的轴瓦受力情况，又能避免需要驱动曲轴、建立动平衡和在旋转轴上施加动态载荷的难题。该主轴瓦试验台，将曲轴用弹性支承固定于试验台，将载荷施加到固定的曲轴曲拐上，既可以模拟整机的爆发压力下主轴瓦的受力情况，又可以动态调整曲轴受力点，避免轴瓦发生偏磨。

具体的，一号传动齿轮3和三号传动齿轮12啮合，二号传动齿轮4和四号传动齿轮7啮合，传动轴2外部分别固定套接一号传动齿轮3和二号传动齿轮4，一端固定连接至三相异步电动机1，由三相异步电动机1为传动轴2提供驱动力。

三号传动齿轮12与一号轴承座11通过螺栓连接固定为一体，四号传动齿轮7与二号轴承座8通过螺栓连接固定为一体。该主轴瓦试验台结构简单，便于实现，且可以对不同尺寸轴瓦进行试验。

如图1所示，一种模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台的工作原理为：

三相异步电机1通过传动轴2、一号传动齿轮3、二号传动齿轮4、三号传动齿轮12和四号传动齿轮7为一号轴承座11和二号轴承座8提供旋转动力，使得过盈装配到一号轴承座11和二号轴承座8上的被试件轴瓦16可以实现围绕曲轴中心的旋转运动，从而达到模拟整机轴瓦与曲轴相对运动的目的；第一曲轴轴端13通过一号弹性支承14固定于试验台上，第二曲轴轴端6通过二号弹性支承5固定于试验台上，载荷作用力通过外置非标连杆作用到曲轴曲拐15上，并通过曲轴9传递到被试件轴瓦16上，用于模拟整机轴瓦所受的复杂载荷状况(由于一号弹性支承14和二号弹性支承5的存在，只限制曲轴9在轴线方向上的自由度，而不限制其法向和切向的自由度，使得曲轴9所受轴承载荷后能够形成自由位移，避免曲轴9与旋转机构之间形成刚性磨损)，同时在试验中可以通过调整曲轴的初始相位来调整轴瓦的承载位置，从而考核轴瓦在承受不同轴承载荷下的性能。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台，其特征在于：包括三相异步电动机、曲轴、液压作动器，三相异步电机为一号轴承座和二号轴承座提供旋转动力，使得过盈装配到一号轴承座和二号轴承座上的被试件轴瓦能够围绕曲轴中心的旋转运动，一号轴承座安装在三号传动齿轮内侧，二号轴承座安装在四号传动齿轮内侧，曲轴的主轴穿过一号轴承座、二号轴承座、三号传动齿轮和四号传动齿轮中心并留有间隙，液压作动器为曲轴的曲拐提供周期性交变载荷；曲轴的两个轴端均通过弹性支承固定于试验台上。

2.根据权利要求1所述的一种模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台，其特征在于：三相异步电动机通过传动轴、一号传动齿轮、二号传动齿轮、三号传动齿轮和四号传动齿轮为一号轴承座、二号轴承座提供动力。

3.根据权利要求2所述的一种模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台，其特征在于：一号传动齿轮和三号传动齿轮啮合，二号传动齿轮和四号传动齿轮啮合，传动轴外部分别固定套接一号传动齿轮和二号传动齿轮，一端固定连接至三相异步电动机，由三相异步电动机为传动轴提供驱动力。

4.根据权利要求1所述的一种模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台，其特征在于：三号传动齿轮与一号轴承座通过螺栓连接固定为一体，四号传动齿轮与二号轴承座通过螺栓连接固定为一体。

5.根据权利要求1所述的一种模拟真实轴承载荷状态下的发动机主轴瓦试验台，其特征在于：曲轴的第一曲轴轴端通过一号弹性支承固定于试验台上，第二曲轴轴端通过二号弹性支承固定于试验台上。

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