CN220568396U - 一种球面支座的滑动摆动试验台架 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及试验台架技术领域，公开了一种球面支座的滑动摆动试验台架，机架，其顶部用于设置试验单元，试验单元一侧设置往复驱动机构；加载驱动机构，设于机架上方，其输出端朝向试验单元的顶板以进行加载；试验单元对称设有两组，每一组包括依次配合的顶板、凸板、凹板和底板，机架顶部用于安装直线导向机构；往复驱动机构用于通过摆动连接机构与试验单元配合以进行球面滑动测试，或者，往复驱动机构直接与试验单元配合，并结合直线导向机构以进行平面滑动测试；可以准确测试试验单元的摩擦系数，无其他干扰摩擦因素的影响。该试验台架不仅可以完成平面滑动测试，也可以完成球面滑动测试，能够独立分析每种运动形式的摩擦系数。

Description

一种球面支座的滑动摆动试验台架

技术领域

本实用新型涉及试验台架技术领域，尤其是一种球面支座的滑动摆动试验台架。

背景技术

在核电领域，核电蒸汽发生器是核反应堆厂房内的核心设备，结构复杂价格昂贵，为保证其运输时基体稳定、临时存放时方便移动、使用时能够精准安装，需要对蒸汽发生器临时支撑用球面支座(自润滑轴承)进行工况模拟测试，但现有台架很难真实模拟蒸汽发生器临时支撑用球面支座的受力和摩擦情况，传统摩擦磨损试验台架的支撑机构会产生干扰的摩擦系数，影响试验件摩擦系数的准确性。

申请号为CN113551909A的一项实用新型专利公开了一种向心关节轴承试验台架，其以双边滚动轴承作为支撑轴承，虽然支撑轴承具有通用性，可以对不同公开下设计轴承完成模拟试验，但是在试验过程中，支撑轴承与轴承锥套之间会产生摩擦，该处的摩擦并不是待测轴承工作面的摩擦，其产生的摩擦对最终的测试结果造成了影响。此外，该方案仅能通过摆动驱动机构控制摆动角度和摆动速度，无法实现直线运动形式(滑动)的测试。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种球面支座的滑动摆动试验台架，使得摩擦仅发生于试验单元(球面支座)的工作面，可以准确测试试验单元的摩擦系数，无其他干扰摩擦因素的影响。同时，该试验台架不仅可以完成平面滑动测试，也可以完成球面滑动测试，能够独立分析每种运动形式的摩擦系数。

为了实现上述目的，本实用新型是通过如下的技术方案来实现：

一种球面支座的滑动摆动试验台架，包括：

机架，其顶部用于设置试验单元，试验单元一侧设置往复驱动机构；

加载驱动机构，设于机架上方，其输出端朝向试验单元的顶板以进行加载；

试验单元对称设有两组，每一组包括依次配合的顶板、凸板、凹板和底板，机架顶部用于安装直线导向机构；

往复驱动机构用于通过摆动连接机构与试验单元配合以进行凸板和凹板之间的球面滑动测试，或者，往复驱动机构直接与试验单元配合，并结合直线导向机构以进行凹板和底板之间的平面滑动测试。

作为进一步的实现方式，所述机架上设置导向柱，所述加载驱动机构位于试验单元上方并且其输出端连接与导向柱配合的工作台，所述工作台用于与位于第一组试验单元单元的顶板固定连接；第二组试验单元位于第一组试验单元底部；

每一组试验单元的顶板与凸板固定连接，凸板与凹板一侧进行球面配合，凹板另一侧用于与底板滑动配合，平面滑动测试时，两组试验单元的底板紧贴且相互固定；球面滑动测试时，两组试验单元的的凹板之间与摆动连接机构卡接，摆动连接机构用于带动两凹板运动实现与凸板之间的球面滑动测试。

作为进一步的实现方式，所述往复驱动机构的输出端用于与连接头固定连接，连接头设于试验单元一侧，用于在平面滑动测试时，与两组试验单元的底板固定连接。

作为进一步的实现方式，所述直线导向机构设于机架顶部，并且位于底板两侧，直线导向机构顶部设有导向轮，用于与底板配合以实现底板做直线运动。

作为进一步的实现方式，所述顶板上设有圆周防转机构，圆周防转机构延伸至凹板两侧，并用于抵接凹板，以在平面滑动测试时，限制凸板和凹板的相对转动。

作为进一步的实现方式，往复驱动机构的输出端一侧用于设置曲柄限位机构，曲柄限位机构上设有曲柄摆臂机构，曲柄摆臂机构一端连接往复驱动机构输出端，另一端用于连接摆动连接机构，以带动两组试验单元的凸板和凹板之间进行球面滑动测试。

作为进一步的实现方式，所述工作台与加载驱动机构之间设置第一压力传感器，所述往复驱动机构的输出端设有第二压力传感器。

作为进一步的实现方式，所述凹板的周侧用于设置若干热电偶温度传感器，用于监测自润滑轴承四周是否有偏磨行为。

作为进一步的实现方式，所述连接头一端用于与往复驱动机构固定连接，另一端设有U型槽，U型槽上设有销孔，用于与两组试验单元的底板固定连接，底板对应U型槽位置处也设置销孔。

作为进一步的实现方式，所述往复驱动机构包括往复油缸，往复油缸输出端用于与连接头连接。

上述本实用新型的有益效果如下：

1.本实用新型采用两套试验单元组合的形式，使得摩擦仅发生于试验单元(球面支座)的工作面，可以准确测试试验单元的摩擦系数，无其他干扰摩擦因素的影响，通过双摩擦副消除系统摩擦系数的影响，可对不同工况下设计轴承完成模拟试验。同时，该试验台架不仅可以完成平面滑动测试，也可以完成球面滑动测试，能够独立分析每种运动形式的摩擦系数。

2.本实用新型直线导向机构和圆周防转机构的设置，可以保证自润滑轴承在做平面滑动测试时做直线运动，可以准确测试试验单元的凹板与底板之间平面的摩擦系数。

3.本实用新型凹板的周侧用于设置若干热电偶温度传感器，用于监测自润滑轴承四周是否有偏磨行为。

附图说明

构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。

图1是本实用新型实施例中蒸汽发生器临时支撑用自润滑轴承试验台架的结构示意图；

图2是本实用新型实施例中试验单元做平面滑动测试的结构示意图；

图3是图2的侧视示意图；

图4是本实用新型实施例中试验单元做球面滑动的结构示意图；

图5是图4的俯视示意图；

图6是本实用新型实施例中连接头的结构示意图。

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意。

其中：1.机架，2.加载驱动机构，3.工作台，4.试验单元，5.往复驱动机构，6.直线导向机构，7.圆周防转机构，8.曲柄摆臂机构，9.摆动连接机构，10.曲柄限位机构；101.导向柱；401.顶板，402.凸板，403.凹板，404.底板；501.连接头，502.销孔；601.导向轮，602.限位块。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本实用新型使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

实施例一

本实用新型的一种典型的实施方式中，参考图1所示，一种球面支座的滑动摆动试验台架，试验台架包括机架1，以及设置在机架上的加载驱动机构2、工作台3、试验单元4、往复驱动机构5、直线导向机构6、圆周防转机构7、曲柄摆臂机构8、摆动连接机构9、曲柄限位机构10。其中，直线导向机构6和圆周防转机构7的设置，同于实现平面滑动测试；曲柄摆臂机构8、摆动连接机构9、曲柄限位机构10的设置，用于实现球面滑动测试。

具体的，机架1，其顶部用于设置试验单元4，试验单元4一侧设置往复驱动机构；加载驱动机构2，设于机架1上方，其输出端朝向试验单元4的顶板以进行加载；试验单元4对称设有两组，每一组包括依次配合的顶板、凸板、凹板和底板，机架1顶部用于安装直线导向机构6。

往复驱动机构5用于通过摆动连接机构9与试验单元4配合以进行凸板和凹板之间的球面滑动测试，或者，往复驱动机构5直接与试验单元4配合，并结合直线导向机构6以进行凹板和底板之间的平面滑动测试。

本实施例采用两套试验单元组合的形式，使得摩擦仅发生于试验单元(球面支座)的工作面，可以准确测试试验单元的摩擦系数，无其他干扰摩擦因素的影响。同时，该试验台架不仅可以完成平面滑动测试，也可以完成球面滑动测试，能够独立分析每种运动形式的摩擦系数。

由于蒸汽发生器临时支撑是实现核电蒸汽发生器安装、就位及与主管道组对焊接的重要专用工具，属于制约核岛安全壳顶封头就位的关键设备。因此临时支撑上的自润滑轴承(球面支座)需具备可平移以调整位置、可转动以调整角度的特点。

如图2-图3所示，两组试验单元4对称设置，第一组试验单元4位于上方，第二组试验单元4位于第一组试验单元4底部。以第一组试验单元4为例，其包括依次配合的顶板401、凸板402、凹板403、底板404。其中顶板401和底板404均为直板。凸板402顶面为平面，与顶板401固定连接，底面呈球形向下突出。凹板403顶面与凸板402地面的球形面对应设置，二者互相配合，能够通过球形面发生相对转动，以调节顶板401的角度。第二组试验单元4的结构与第一组试验单元的结构是相同的，两组试验单元4对称设置。因此两个底板404相互接触，本实施例的试验单位4即为球面支座，也称自润滑轴承。

底板404的尺寸大于顶板401、凸板402、凹板403的尺寸，底板404顶面升设有一块不锈钢板，不锈钢板摩擦系数小，通过不锈钢板与凹板403底部的平面滑动配合。本实施的平面滑动测试用于测试凹板403与底板404之间的摩擦系数，球面滑动测试用于对凸板402、凹板403之间进行球面摆动试验。

如图1所示，机架1的顶面四角上设置四根导向柱101，导向柱101顶部通过固定板安装加载驱动机构2，加载驱动机构2的输出端向下，试验单元4设于机架的顶面上并且位于加载驱动机构2与机架之间。加载驱动机构2的输出端连接工作台3，并且工作台与四根导向柱101滑动配合。工作台3与加载驱动机构2的输出端之间设置第一压力传感器。加载驱动机构2包括油缸和液压加载系统，加载油缸作为导向机构固定在机架1上，与升降工作台3连接，液压加载系统与加载油缸相连。

第一组试验单元的顶板401固定在工作台底部。第二组试验单元的顶板401位于机架顶面上，并且通过螺栓等连接件与机架顶面固定连接。

试验单元4的一侧设有往复驱动机构5，往复驱动机构5安装于机架上，往复驱动机构5的输出端用于与连接头501固定连接，连接头501设于试验单元一侧，用于在平面滑动测试时，与两组试验单元4的底板404固定连接。

两组试验单元4的底板上设有螺栓孔，两个底板可固定连接为一体。平面滑动测试时，两组试验单元4的底板紧贴且相互固定；往复驱动机构包括往复油缸，往复油缸输出端用于与连接头501连接，连接头501一端用于与往复驱动机构固定连接，另一端设有U型槽，U型槽上设有多个销孔502，用于与两组试验单元的底板固定连接，底板对应U型槽位置处的宽度方向也设置多个销孔602，可发挥直线导向机构的作用。

连接头501的U型槽卡住两个底板，并且通过在宽度方向上设置固定销等连接件，实现连接头501与两个底板固定连接。在往复驱动机构5的作用下，两个底板可做实现运动，进而实现对底板与凹板之间的平面滑动测试。

往复驱动机构5的输出端设有第二压力传感器，第一压力传感器用于检测加载力，第二压力传感器用于检测推力，当两件底板404同步滑动时，摩擦仅发生于两件凹板403的平面与底板404之间，将采集的系统摩擦系数/2即为单个试验件的平面滑动摩擦系数。通过改变加载力大小，可以实现对自润滑轴承的平面滑动测试，对于摩擦系数的计算，为现有技术。

本实施例采用两套试验单元组合的形式，使得摩擦仅发生于试验单元(自润滑轴承)的工作面，可以准确测试试验单元的摩擦系数，无其他干扰摩擦因素的影响。

在另一示例中，可以采用直线导向机构6来保证两个底板在平面滑动测试时做直线运动。直线导向机构6设于机架1顶部，并且位于底板两侧，直线导向机构6顶部设有导向轮601，用于与底板配合以实现底板做直线运动。

如图2-图3所示，共设置四个直线导向机构6，底板的两侧各设置两个，其结构包括限位块602，限位块602呈L型，且顶部设有导向轮601，导向轮601用于在平面滑动测试时，与底板侧面接触，保证底板404做直线运动。

同侧的两个导向轮602最小距离≤50mm，两侧导向轮的最小距离距离≤50mm；导向轮的摩擦系数≤0.1。由于底板宽度方向上无力施加，因此导向轮对于底板的摩擦很小，可以忽略不计。

如图2和图3所示，为了防止平面滑动测试时凸板402与凹板403之间发生相对转动，测试时需要安装圆周防转机构7，圆周防转机构7安装于试验单元的顶板上，并且其抵接凹板403的两侧面，以防止凹板相对于凸板转动。

圆周防转机构7的结构可以是安装在顶板靠近凸板一侧的连接板，连接板上螺纹配合螺纹，螺栓伸出抵接凹板。当然圆周防转机构7的具体结构可以根据需求而设计，只要能够限制凸板402与凹板403之间发生相对转动即可。

球面滑动测试时，两组试验单元4的的凹板403之间与摆动连接机构9卡接，摆动连接机构9用于带动两凹板运动实现与凸板之间的球面滑动测试，需要说明的是，在进行球面滑动测试时，需要将直线导向机构6和圆周防转机构7拆下，并安装曲柄摆臂机构8、摆动连接机构9、曲柄限位机构10。

如图4-图5所示，往复驱动机构5的输出端一侧用于设置曲柄限位机构10，曲柄限位机构10呈L型的连接杆结构，曲柄限位机构10一端转动连接曲柄摆臂机构8，曲柄摆臂机构8一端转动连接往复驱动机构5输出端，或者是转动连接往复驱动机构5输出端的连接头，另一端用于连接摆动连接机构9，以带动两组试验单元的凸板和凹板之间进行球面滑动测试。

可以理解的是，球面滑动测试时，需要将两组试验单元4的底板404拆除，更换摆动连接机构9代替。

摆动连接机构9为一板状结构，其一侧设有用于与曲柄摆臂机构8转动连接的连接部，其本体的顶面和底面上均设有凹槽，凹槽形状与凹板适配，用于卡接凹板。往复驱动机构5通过曲柄摆臂机构8带动摆动连接机构9转动，进而可以实现凹板与凸板之间的相对转动，进行球面滑动测试。

凹板403的周侧用于设置若干热电偶温度传感器，用于监测自润滑轴承四周是否有偏磨行为；热电偶温度传感器与凹板403的平面摩擦面的最小直线距离≤50mm，若出现温度数据差距较大的情况，表明自润滑轴承的结构尺寸与设计尺寸偏差较大。

可以理解的是，上述连接可以是槽、键、螺栓、卡槽、销、过盈配合、间隙配合中至少一种连接方式，或者是其他可实现的方式，根据需要而具体选择最合适的方式即可。

本实施例的往复驱动机构5的驱动距离5～200mm，往复油缸通过电磁换向阀和位移传感器控制往复距离和速度。

工作过程为：

当运动形式为平面滑动时，首先将凸板402焊接或螺栓连接到顶板401，将一件顶板401定位于升降工作台3；另一件顶板401(第二组试验单元的顶板)定位于机架1顶部工作面，将下凹板403(第二组试验单元的凹板)的球面自由放置在下凸板402(第二组试验单元的凸板)的球面上，下底板404(第二组试验单元的底板)的摩擦面置与凹板403的平面接触。

将圆周防转机构7一面与下顶板401连接，一面与下凹板403接触；将直线导向机构的限位块602安装于机身上，导向轮601与下底板404接触；将上底板404的非摩擦面置于下底板404上，两件底板404螺栓连接固定后，与往复驱动机构5通过销轴固定连接，上凹板403的平面置于上底板404上，上凹板403的球面与上凸板402的球面接触；

对应的安装上顶板401上的圆周防转机构7，设置加载驱动机构2的加载油缸对试验单元施加力的大小；然后，往复驱动机构5中的往复油缸工作，带动上下底板403共同直线往复运动，收集试验数据并分析，完成平面滑动试验。改变加载驱动机构2的加载油缸的施加力的大小，改变往复驱动机构5的往复行程，可以模拟试验单元4在不同工况下的工作状态。

当运动形式为球面摆动时，首先将凸板402焊接到顶板401；将一件顶板401(即上顶板401)定位于升降工作台3；另一件顶板401(即下顶板)定位于机架工作面，将下凹板403的球面自由放置在下凸板402的球面上。

摆动连接机构9的一面凹槽与下凹板403的平面卡接；另一面的凹槽与上凹板403的平面卡接；凹板403的凹面与凸板402的凸面接触；然后，将曲柄摆臂机构8的一端与摆动连接机构9连接，另一端与往复驱动机构5连接；曲柄限位机构10的一端与曲柄摆臂机构8连接，另一端与机身1连接。

往复驱动机构5中的往复油缸工作，带动曲柄摆臂机构8摆动，再带动摆动连接机构9摆动，再带动凹板403摆动，收集试验数据并分析，完成球面摆动试验。改变加载驱动机构2的加载油缸的施加力的大小，改变往复驱动机构5的往复行程，可以模拟试验。摩擦仅发生于两件凹板403的球面与凸板402的球面间，将采集的系统摩擦系数/2即为单个试验件的摩擦系数。

通过往复驱动机构5到曲柄限位机构10的直线距离、曲柄摆臂机构8的摆臂转动点到往复驱动机构5的直线距离、往复驱动机构5输出的力，即可求出曲柄摆臂机构8作用于摆动连接机构9的力，进而根据加载力可以最终求出摩擦力，得到摩擦系数，该计算过程属于现有技术。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种球面支座的滑动摆动试验台架，其特征在于，包括：

机架，其顶部用于设置试验单元，试验单元一侧设置往复驱动机构；

加载驱动机构，设于机架上方，其输出端朝向试验单元的顶板以进行加载；

试验单元对称设有两组，每一组包括依次配合的顶板、凸板、凹板和底板，机架顶部用于安装直线导向机构；

往复驱动机构用于通过摆动连接机构与试验单元配合以进行凸板和凹板之间的球面滑动测试，或者，往复驱动机构直接与试验单元配合，并结合直线导向机构以进行凹板和底板之间的平面滑动测试。

2.根据权利要求1所述的一种球面支座的滑动摆动试验台架，其特征在于，所述机架上设置导向柱，所述加载驱动机构位于试验单元上方并且其输出端连接与导向柱配合的工作台，所述工作台用于与位于第一组试验单元单元的顶板固定连接；第二组试验单元位于第一组试验单元底部；

每一组试验单元的顶板与凸板固定连接，凸板与凹板一侧进行球面配合，凹板另一侧用于与底板滑动配合，平面滑动测试时，两组试验单元的底板紧贴且相互固定；球面滑动测试时，两组试验单元的凹板之间与摆动连接机构卡接，摆动连接机构用于带动两凹板运动实现与凸板之间的球面滑动测试。

3.根据权利要求2所述的一种球面支座的滑动摆动试验台架，其特征在于，所述往复驱动机构的输出端用于与连接头固定连接，连接头设于试验单元一侧，用于在平面滑动测试时，与两组试验单元的底板固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种球面支座的滑动摆动试验台架，其特征在于，所述直线导向机构设于机架顶部，并且位于底板两侧，直线导向机构顶部设有导向轮，用于与底板配合以实现底板做直线运动。

5.根据权利要求4所述的一种球面支座的滑动摆动试验台架，其特征在于，所述顶板上设有圆周防转机构，圆周防转机构延伸至凹板两侧，并用于抵接凹板，以在平面滑动测试时，限制凸板和凹板的相对转动。

6.根据权利要求2所述的一种球面支座的滑动摆动试验台架，其特征在于，往复驱动机构的输出端一侧用于设置曲柄限位机构，曲柄限位机构上设有曲柄摆臂机构，曲柄摆臂机构一端连接往复驱动机构输出端，另一端用于连接摆动连接机构，以带动两组试验单元的凸板和凹板之间进行球面滑动测试。

7.根据权利要求3或6所述的一种球面支座的滑动摆动试验台架，其特征在于，所述工作台与加载驱动机构之间设置第一压力传感器，所述往复驱动机构的输出端设有第二压力传感器。

8.根据权利要求7所述的一种球面支座的滑动摆动试验台架，其特征在于，所述凹板的周侧用于设置若干热电偶温度传感器，用于监测自润滑轴承四周是否有偏磨行为。

9.根据权利要求3所述的一种球面支座的滑动摆动试验台架，其特征在于，所述连接头一端用于与往复驱动机构固定连接，另一端设有U型槽，U型槽上设有销孔，用于与两组试验单元的底板固定连接，底板对应U型槽位置处也设置销孔。

10.根据权利要求1所述的一种球面支座的滑动摆动试验台架，其特征在于，所述往复驱动机构包括往复油缸，往复油缸输出端用于与连接头连接。