CN202494541U - 一种滑动轴承油膜压力测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种测量装置，具体涉及一种滑动轴承动态油膜压力测量装置。属测量技术领域。包括被测轴、被测轴承A、被测轴承B、联轴器、驱动轴、驱动电机、传动带和加载装置；其中，加载装置包括推杆A、导轨A、弹簧、调节螺钉、推杆B、导轨B和凸轮；在被测轴承A或被测轴承B上安装有传感器；联轴器为弹性联轴器。本实用新型的装置，载荷作用形式与实际情况符合较好，两端的支承轴承即是被测轴承，根据实际需要可以只在某一个轴承上安装传感器，也可以同时在两个轴承上安装传感器；即可以对比两个轴承上同一点油膜压力分布情况，也可以在两个轴承上测量不同方向上的油膜压力。

Description

一种滑动轴承油膜压力测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量装置，具体涉及一种滑动轴承动态油膜压力测量装置。属测量技术领域。 

背景技术

如今，随着机械系统负荷不断增大，传动系统部件如轴承等不得不承受越来越高的载荷，这对轴承的设计工作提出了更高的要求，而在轴承设计中，轴承油膜压力是最基本、最重要的参数之一。 

为了求得滑动轴承油膜压力分布情况，需要求解雷诺方程，而大多数情况下无法得到精确的解析解，在计算中需要进行物理及数学上的近似，因而计算得到的压力分布，以及由压力分布决定的其他重要参数，如润滑油流量、油膜刚度、油膜阻尼等，仍然不能反映实际情况。 

由于建模过程中的简化以及求解能力的限制，目前，无法通过计算得到实际工作情况下油膜动态压力曲线。近年来，不少学校和科研单位致力于通过试验直接测量油膜动态压力，以修正数学模型和求解方法带来的误差，进而完善轴承的设计工作。国内外一些学校和单位初步设计了一些测试装置和传感器来测量轴承动态油膜压力，但由于测试系统载荷模拟方法及测试手段的局限性，测试结果也不理想。本文中提出的一种滑动轴承油膜压力测量装置，能准确模拟轴和轴承实际工况下所受的载荷，进而得到实际工况下轴承油膜压力。 

实用新型内容

本实用新型的目的是为了模拟轴承转动时所承受的载荷形式以及支承形式，从而通过测量得到实际工况下轴承油膜压力的分布形式，提出一种滑动轴承油膜压力测量装置。 

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。 

本实用新型一种滑动轴承油膜压力测量装置，包括被测轴1、被测轴承A2、被测轴承B3、联轴器4、驱动轴5、驱动电机6、传动带7和加载装置8；其中， 加载装置8包括推杆A10、导轨A11、弹簧12、调节螺钉13、推杆B14、导轨B15和凸轮16；在被测轴承A2或被测轴承B3上安装有传感器；联轴器4为弹性联轴器； 

被测轴1和驱动轴5通过联轴器4连接；驱动电机6经由传动带7带动驱动轴5转动，被测轴1在被测轴承A2和被测轴承B3内转动； 

导轨A11控制推杆A10作往复直线运动，导轨B15控制推杆B14作往复直线运动；在推杆A10和推杆B14之间有弹簧12和调节螺钉13，弹簧12的预压缩量通过调节螺钉13调节；凸轮16在转动时推动推杆B14作往复直线运动。 

工作过程：给被测轴1与被测轴承A2之间以及被测轴1与被测轴承B3之间供应一定压力的润滑油；启动驱动电机6，驱动电机6通过传动带7带动驱动轴5转动，驱动轴5经由联轴器4带动被测轴1在被测轴承A2和被测轴承B3内转动，从而在被测轴1与被测轴承A2之间以及被测轴1与被测轴承B3之间形成一层润滑油膜；启动凸轮16，凸轮16转动，凸轮16在转动时推动推杆B14在导轨B15内作往复直线运动，从而压缩弹簧12，弹簧12再进一步推动推杆A10在导轨A11内作往复直线运动，从而在被测轴1上施加载荷，通过被测轴承A2或被测轴承B3上的传感器最后得到油膜的压力分布形式。 

上述的油膜压力测量装置还可以包括往复惯性力施加装置9，往复惯性力施加装置9包括推杆C17、导轨C18和弹簧A19；在往复惯性力施加装置9中；推杆C17与被测轴1接触；弹簧A19的一端固定，弹簧A19的另一端固定在推杆C17上，推杆C17在导轨C18内可以作往复直线运动； 

当凸轮16转动到最大升程时，往复惯性力施加装置9中的弹簧A19被最大限度的压缩，当凸轮16经过最大升程点继续运动时，驱动力减小，往复惯性力施加装置9中的弹簧A19提供回复力，即对被测轴1施加往复惯性力。 

加载系统主要由一个凸轮—推杆—弹簧装置构成。通过设计凸轮的型线可以得到需要的载荷类型；通过调节弹簧的刚度或者调节弹簧的预压缩量可以调节载荷的大小；两个推杆在凸轮推动下作往复运动，由导轨保证其沿着直线运动；弹簧的选取除了要满足载荷大小之外，还需要满足不发生共振，因此在本实用新型中，弹簧可以选取单个弹簧，也可以选取多个弹簧组成复合弹簧以避免发生共振；与凸轮接触的推杆上加装调节螺钉，用以调节弹簧的预压缩量， 与轴接触的推杆需选用硬度较小材料；凸轮可以采用单独动力装置驱动，也可以通过传动装置由驱动轴的动力装置驱动，对于内燃机主轴承，可使被测轴与凸轮转速比为2∶1。 

对于具有往复惯性力的工况，如内燃机曲轴轴承系统，此时考虑在轴的相对于加载系统的另一侧增加往复惯性力施加装置，用以模拟往复惯性力，其中惯性力的大小可通过调节弹簧的刚度来实现。 

驱动系统由一个电机通过带传动驱动一根驱动轴，再由驱动轴通过联轴器驱动被测轴。电机的选取根据所模拟的驱动阻力矩和转速确定。 

润滑系统由油箱、油泵、过滤器、限压阀、油管等组成。本实用新型中所述的一种滑动轴承油膜压力测量装置采用通常的压力润滑方式，即通过外界供给一定压力的润滑油，压力油流经需润滑的接触副，实现润滑过程。 

控制系统主要功能是控制载荷的变化曲线、被测轴的转速、供油压力。控制电机的转速控制载荷的变化。 

测量系统包括传感器及测试记录设备。根据所需测量点的数量在轴承上沿轴向和周向布置多个测点。传感器选用可以是通过在轴瓦上打孔，使油压作用于传感器来测量轴承的动态油膜压力；也可以是选用微型薄膜传感器布置在轴瓦内表面，这样可以避免打孔对轴承油膜压力分布的影响。在选用传感器时需注意传感器的采样频率，所选用传感器的频率需足够大，保证能够采样到极值点、拐点。 

以往的轴承油膜压力测试研究，都是对轴的两端进行支承，滑动轴承置于被测试轴的中间，载荷施加在轴承上，轴的倾斜对油膜压力分布产生的影响与实际情况不一致。 

有益效果 

本实用新型的装置，载荷作用形式与实际情况符合较好，两端的支承轴承即是被测轴承，根据实际需要可以只在某一个轴承上安装传感器，也可以同时在两个轴承上安装传感器；即可以对比两个轴承上同一点油膜压力分布情况，也可以在两个轴承上测量不同方向上的油膜压力。 

附图说明

图1为实施例1中滑动轴承油膜压力测量装置的结构示意图； 

图2为实施例2中滑动轴承油膜压力测量装置的结构示意图； 

图3为加载装置结构示意图； 

图4为往复惯性力施加装置的结构示意图； 

其中，1-被测轴，2-被测轴承A，3-被测轴承B，4-联轴器，5-驱动轴，6-驱动电机，7-传动带，8-加载装置，9-往复惯性力施加装置，10-推杆A，11-导轨A，12-弹簧，13-调节螺钉，14-推杆B，15-导轨B，16-凸轮，17-推杆C，18-导轨C，19-弹簧A。 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。 

实施例1 

一种滑动轴承油膜压力测量装置，包括被测轴1、被测轴承A2、被测轴承B3、联轴器4、驱动轴5、驱动电机6、传动带7和加载装置8；其中，加载装置8包括推杆A10、导轨A11、弹簧12、调节螺钉13、推杆B14、导轨B15和凸轮16； 

在被测轴承A2的轴向安装有5个传感器，在被测轴承A2的周向安装有8个传感器，分别获得油膜在轴向和周向的压力分布； 

弹簧12为两个刚度分别为1000N/mm和15001000N/mm的弹簧组合在一起的复合弹簧； 

联轴器4为弹性联轴器。 

被测轴1和驱动轴5通过联轴器4连接；驱动电机6经由传动带7带动驱动轴5转动，被测轴1在被测轴承A2和被测轴承B3内转动； 

导轨A11控制推杆A10作往复直线运动，导轨B15控制推杆B14作往复直线运动；在推杆A10和推杆B14之间有弹簧12和调节螺钉13，弹簧12的预压缩量通过调节螺钉13调节；凸轮16在转动时推动推杆B14作往复直线运动； 

工作过程：在被测轴1与被测轴承A2之间以及被测轴1与被测轴承B3之间供应一定压力的润滑油；启动驱动电机6，驱动电机6通过传动带7带动驱动轴5转动，驱动轴5经由联轴器4带动被测轴1在被测轴承A2和被测轴承B3 内转动，从而在被测轴1与被测轴承A2之间以及被测轴1与被测轴承B3之间形成一层润滑油膜；启动凸轮16，凸轮16转动，凸轮16在转动时推动推杆B14在导轨B15内作往复直线运动，从而压缩弹簧12，弹簧12再进一步推动推杆A10在导轨A11内作往复直线运动，从而在被测轴1上施加载荷，通过被测轴承A2或被测轴承B3上的传感器测量得到油膜的压力分布形式，在选用传感器时需注意传感器的采样频率，所选用传感器的频率需足够大，保证能够采样到极值点、拐点，本实施例中传感器采样频率选用2KHz。 

实施例2 

在实施例1的装置的基础上增加往复惯性力施加装置9，往复惯性力施加装置9包括推杆C17、导轨C18和弹簧A19；往复惯性力施加装置9安装在被测轴1上；推杆C17与被测轴1接触；弹簧A19的一端固定，弹簧A19的另一端固定在推杆C17，推杆C17在导轨C18内可以作往复直线运动； 

当凸轮16最大升程时，往复惯性力施加装置9中的弹簧A19被最大限度的压缩，当凸轮16经过最大升程点继续运动时，驱动力减小，往复惯性力施加装置9中的弹簧A19提供回复力，对被测轴1施加往复惯性力。 

Claims (3)

1.一种滑动轴承油膜压力测量装置，其特征在于：包括被测轴(1)、被测轴承A(2)、被测轴承B(3)、联轴器(4)、驱动轴(5)、驱动电机(6)、传动带(7)和加载装置(8)；其中，加载装置(8)包括推杆A(10)、导轨A(11)、弹簧(12)、调节螺钉(13)、推杆B(14)、导轨B(15)和凸轮(16)；在被测轴承A(2)或被测轴承B(3)上安装有传感器；

被测轴(1)和驱动轴(5)通过联轴器(4)连接；驱动电机(6)经由传动带(7)带动驱动轴(5)转动，被测轴(1)在被测轴承A(2)和被测轴承B(3)内转动；

导轨A(11)控制推杆A(10)作往复直线运动，导轨B(15)控制推杆B(14)作往复直线运动；在推杆A(10)和推杆B(14)之间有弹簧(12)和调节螺钉(13)，弹簧(12)的预压缩量通过调节螺钉(13)调节；凸轮(16)在转动时推动推杆B(14)作往复直线运动。

2.根据权利要求1所述的一种滑动轴承油膜压力测量装置，其特征在于：还包括往复惯性力施加装置(9)，往复惯性力施加装置(9)包括推杆C(17)、导轨C(18)和弹簧A(19)；在往复惯性力施加装置(9)中；推杆C(17)与被测轴(1)接触；弹簧A(19)的一端固定，弹簧A(19)的另一端固定在推杆C(17)上，推杆C(17)在导轨C(18)内可以作往复直线运动。

3.根据权利要求1所述的一种滑动轴承油膜压力测量装置，其特征在于：联轴器(4)为弹性联轴器。 

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