專利名稱：水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種試驗設(shè)備，特別涉及一種水潤滑軸承及其傳動系統(tǒng)綜合性能檢測實驗平臺。
背景技術(shù)：
水潤滑軸承、彈性聯(lián)軸器、動密封裝置等組成的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于艦船、水輪機、汽輪機、水泵、數(shù)控機床以及洗衣機等機械裝置中。并且隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進步，在實際運用中對水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)的要求也越來越高，如先進制造裝備、 船舶、海洋和能源等領(lǐng)域的重要裝備對水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)提出了大尺寸、高比壓、低噪聲、高可靠、長壽命、無污染、易安裝等綜合性能要求，同時在科研與生產(chǎn)中又需針對這些要求進行水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能的檢測，以準(zhǔn)確地了解水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)的動態(tài)服役行為，如水膜壓力分布、軸承變形分布、軸心軌跡以及軸承動態(tài)特性等，幫助科研工作者掌握水潤滑摩擦副的承載、失效機理與演化規(guī)律、摩擦學(xué)性能與動態(tài)服役行為等，幫助專業(yè)技術(shù)人員研發(fā)水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)。然而，當(dāng)前技術(shù)中針對水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)的綜合性能測試手段不完善，沒有能真實完整地模擬水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)實際工況的檢測系統(tǒng)，特別是激振加載，沒有先進的測試設(shè)備和測試方法來進行水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)的性能測試，特別是無法準(zhǔn)確地測量水膜壓力，從而不能真正地掌握水潤滑軸承的承載機理、潤滑機理以及磨損機理等規(guī)律。因此，需探索一種能模擬水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)復(fù)雜工況下的綜合性能實驗平臺，完善水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)的各項性能檢測，以便于評價水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)的綜合性能，掌握水潤滑摩擦副的承載、失效機理與演化規(guī)律、摩擦學(xué)性能與動態(tài)服役行為等， 為開發(fā)無污染、低噪聲、高可靠、長壽命、高效節(jié)能的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)提供關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)依據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺，該系統(tǒng)能準(zhǔn)確模擬水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)復(fù)雜工況，達到對水潤滑軸承工作轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、溫度、摩擦特性、水膜壓力分布、界面變形分布、軸心軌跡、噪聲和動態(tài)特性等各項參數(shù)，以及動密封裝置、彈性聯(lián)軸器及傳動系統(tǒng)的綜合性能在線檢測的目的。本發(fā)明的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺，包括軸承座、穿過軸承座的試驗軸、沿試驗軸軸向分別設(shè)置于軸承座兩側(cè)的試驗軸轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置和試驗軸加載裝置， 所述軸承座與試驗軸之間形成用于裝入水潤滑軸承的軸承試驗艙，軸承試驗艙的兩端分別采用動密封裝置I和動密封裝置密封II，并設(shè)置進水口和出水口 ；
所述試驗軸加載裝置包括周向加載裝置、徑向加載裝置和軸向加載裝置；所述周向加載裝置包括液壓馬達和萬向聯(lián)軸器，萬向聯(lián)軸器分別與液壓馬達的轉(zhuǎn)動輸出端和試驗軸的端部聯(lián)接；所述徑向加載裝置包括轉(zhuǎn)動配合套于試驗軸上的加載軸承和沿試驗軸徑向并呈90°設(shè)置的兩個電液伺服作動器，電液伺服作動器的運動輸出端與加載軸承的外圈鉸接； 所述軸向加載裝置包括以沿軸向固定的方式套于試驗軸上的推力軸承和沿試驗軸軸向設(shè)置用于向推力軸承施加軸向載荷的至少兩個液壓缸；
還包括用于檢測水潤滑軸承綜合性能的測試系統(tǒng)，所述測試系統(tǒng)包括試驗軸轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速檢測裝置、水膜壓力檢測裝置、軸心軌跡檢測裝置、振動噪聲檢測裝置和計算機，所述試驗軸轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速檢測裝置、水膜壓力檢測裝置、軸心軌跡檢測裝置和振動噪聲檢測裝置的檢測數(shù)據(jù)輸入計算機。 進一步，所述試驗軸轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置包括變頻電機和傳動裝置，所述傳動裝置包括沿試驗軸一端由遠至近依次設(shè)置的彈性聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、彈性聯(lián)軸器、角度編碼器、剛性聯(lián)軸器、被測彈性聯(lián)軸器、剛性聯(lián)軸器、角度編碼器、彈性聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、 彈性聯(lián)軸器、齒輪箱和支承軸承，變頻電機的轉(zhuǎn)軸與齒輪箱的輸入軸沿周向固定配合，與齒輪箱的輸出軸沿周向固定配合設(shè)置有中間軸，中間軸由支承軸承支承并與試驗軸沿周向固定配合，所述轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和角度編碼器的檢測信號輸入計算機； 進一步，所述中間軸與試驗軸之間通過剛性聯(lián)軸器聯(lián)接；
進一步，所述軸向加載裝置還包括固定設(shè)置的支架、套于試驗軸上并頂住推力軸承加載端的加載盤和設(shè)置于支架與加載盤之間并轉(zhuǎn)動配合套于試驗軸上的支撐盤，所述液壓缸的缸體端部與支架鉸接，液壓缸的活塞端部與加載盤鉸接，液壓缸的缸體穿過并支撐于支撐盤上；
進一步，所述試驗軸轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速檢測裝置為設(shè)置于齒輪箱與支承軸承之間的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的檢測數(shù)據(jù)輸入計算機，所述轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器的轉(zhuǎn)軸兩端通過兩個彈性聯(lián)軸器聯(lián)接在齒輪箱輸出軸與中間軸之間；
進一步，所述水膜壓力檢測裝置包括水壓傳感器、無線信號發(fā)射裝置、無線信號接收裝置和無線信號分析儀，所述試驗軸中心沿軸線設(shè)置有布線孔，位于軸承試驗艙內(nèi)的試驗軸上沿軸向并列設(shè)置有多個檢測截面，各檢測截面上沿周向均勻分布有四個徑向孔，水壓傳感器安裝于徑向孔內(nèi)，無線信號發(fā)射裝置設(shè)置于試驗軸一端并由布置于布線孔內(nèi)的導(dǎo)線與水壓傳感器連接，無線信號發(fā)射裝置發(fā)射的信號由無線信號接收裝置接收并輸入無線信號分析儀，無線信號分析儀的分析數(shù)據(jù)輸入計算機；
進一步，所述軸心軌跡檢測裝置包括電渦流傳感器I、電渦流傳感器II和軸心軌跡分析儀，所述電渦流傳感器I和電渦流傳感器II沿試驗軸周向呈90°分布設(shè)置，電渦流傳感器I和電渦流傳感器II兩者分別與試驗軸表面距離設(shè)置為使電渦流傳感器的輸出電壓達到其滿程值的一半時的距離，電渦流傳感器I和電渦流傳感器II的檢測信號輸入軸心軌跡分析儀，軸心軌跡分析儀的分析數(shù)據(jù)輸入計算機；
進一步，所述振動噪聲檢測裝置包括振動噪聲測量儀、設(shè)置于軸承試驗艙上的振動加速度傳感器、振動位移傳感器、噪聲計和激勵器，振動加速度傳感器、振動位移傳感器和噪聲計的檢測信號輸入振動噪聲測量儀，振動噪聲測量儀的測量數(shù)據(jù)輸入計算機；
進一步，還包括電液伺服控制系統(tǒng)，液壓馬達、各電液伺服作動器和各液壓缸由電液伺服控制系統(tǒng)分別獨立控制；
進一步，水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺，還包括水溫、水壓、流量和雜質(zhì)含量可調(diào)的潤滑水循環(huán)供給系統(tǒng)，所述潤滑水循環(huán)供給系統(tǒng)的供水口與進水口連通，水潤滑系統(tǒng)的入水口與出水口連通，進水口和出水口上分別設(shè)置有流量計。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺，具有以下優(yōu)點
1)能同時進行徑向、軸向以及周向三個方向加載，更真實地模擬水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)復(fù)雜工況，并且對水潤滑軸承的性能測試完整，包括轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、溫度、摩擦特性、水膜壓力分布、界面變形分布、軸心軌跡、噪聲和軸承動態(tài)特性等，以及動密封裝置、彈性聯(lián)軸器及傳動系統(tǒng)的綜合性能測試，能真實、合理、有效、全面地試驗和驗證待測水潤滑軸承、動密封裝置、彈性聯(lián)軸器及傳動系統(tǒng)的綜合性能；
2)通過多通道電液伺服控制系統(tǒng)對各電液伺服作動器分別獨立控制，使試驗軸實現(xiàn)對水潤滑軸承施加兩個相互垂直方向不同頻率的激振力，從而獲取水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)的動態(tài)特性，如動態(tài)剛度和阻尼特性；
3)通過安裝在軸向加載支座和支撐盤上的液壓缸、推力軸承、加載盤來實現(xiàn)對試驗軸的軸向加載，其中支撐盤能跟隨試驗軸的徑向跳動，始終保證軸向加載力與試驗軸中心線平行；
4)傳統(tǒng)的滑動軸承的油膜壓力測試傳感器安裝在軸承上，而本發(fā)明的水膜壓力檢測裝置是將水壓力傳感器安裝在試驗軸上并通過無線信號發(fā)射裝置發(fā)射信號，這是由于水潤滑軸承承載時必須考慮它的變形，將水壓力傳感器安裝在軸上既考慮軸承變形能真正測試其水膜壓力，又能動態(tài)測試軸承上每個點的水膜壓力分布，可實現(xiàn)無線遙測，同時安裝簡單， 操作方便；
5)本發(fā)明中的潤滑水循環(huán)供給系統(tǒng)能滿足水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)在水溫、水壓、水流和雜質(zhì)含量可調(diào)的復(fù)雜環(huán)境下的綜合性能測試要求；
6)通過在變頻電機與齒輪箱之間設(shè)置一系列的傳動部件和檢測部件，可有效檢測被測彈性聯(lián)軸器的性能；
7)通過進水口和出水口之間的流量差，測試出試驗艙動密封裝置的密封性，測量準(zhǔn)確， 結(jié)構(gòu)簡單。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的徑向加載裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為本發(fā)明的軸向加載裝置結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為圖3的A-A剖視圖5為本發(fā)明的水膜壓力檢測裝置中水壓力傳感器的布置圖； 圖6為圖5的B-B剖視圖。
具體實施例方式以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明進行詳細說明，圖1中的虛線代表檢測信號傳輸或信號處理后的數(shù)據(jù)傳輸，如圖所示本實施例的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺，包括軸承座1、穿過軸承座1的試驗軸2、沿試驗軸2軸向分別設(shè)置于軸承座1兩側(cè)的試驗軸轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置和試驗軸加載裝置，所述軸承座1與試驗軸2之間形成用于裝入水潤滑軸承3的軸承試驗艙4，軸承試驗艙4的兩端分別采用動密封裝置I如和動密封裝置II 4b密封，并設(shè)置進水口 4c和出水口 4d ；上述零部件均安裝在一試驗平臺上或安裝在平整的地基上；
所述試驗軸加載裝置包括周向加載裝置、徑向加載裝置和軸向加載裝置；所述周向加載裝置包括液壓馬達5和萬向聯(lián)軸器6，萬向聯(lián)軸器6分別與液壓馬達5的轉(zhuǎn)動輸出端和試驗軸2的端部聯(lián)接；所述徑向加載裝置包括轉(zhuǎn)動配合套于試驗軸2上的加載軸承7和沿試驗軸2徑向并呈90°設(shè)置的兩個電液伺服作動器8a、8b，電液伺服作動器8a、8b的運動輸出端與加載軸承7的外圈鉸接，電液伺服作動器的另一端與固定設(shè)置在試驗平臺上的支架鉸接；所述軸向加載裝置包括以沿軸向固定的方式套于試驗軸2上的推力軸承9和沿試驗軸 2軸向設(shè)置用于向推力軸承9施加軸向載荷的至少兩個液壓缸10a、10b,液壓缸沿試驗軸周向均勻分布，以保證加載均勻；
將水潤滑軸承裝入軸承試驗艙內(nèi)，并由進水口通入水，形成軸承的工作環(huán)境，通過試驗軸轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置驅(qū)動試驗軸旋轉(zhuǎn)，從而模擬出軸承的無載荷工作狀態(tài)。通過周向加載裝置對試驗軸加載周向載荷，加載方向與試驗軸轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置的驅(qū)動力矩方向相反；通過徑向加載裝置對試驗軸加載徑向載荷，通過兩個電液伺服作動器可實現(xiàn)坐標(biāo)系內(nèi)沿χ和y軸方向的加載，便于進行后續(xù)的分析和處理；通過軸向加載裝置對試驗軸加載軸向載荷；通過上述加載裝置可模擬出試驗軸的多種復(fù)雜工作狀態(tài)。該試驗系統(tǒng)還包括用于檢測水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能的測試系統(tǒng)，所述測試系統(tǒng)包括試驗軸轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速檢測裝置、水膜壓力檢測裝置、軸心軌跡檢測裝置、振動噪聲檢測裝置和計算機，所述試驗軸轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速檢測裝置、水膜壓力檢測裝置、軸心軌跡檢測裝置和振動噪聲檢測裝置的檢測數(shù)據(jù)輸入計算機11，通過一系列的檢測裝置對處于復(fù)雜工況下的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)進行檢測，可完成水潤滑軸承轉(zhuǎn)速、溫度、摩擦系數(shù)、摩擦力矩、摩擦功耗、水膜壓力分布、界面變形分布、軸心軌跡、噪聲和動態(tài)特性等各項才參數(shù)，以及動密封裝置、彈性聯(lián)軸器及傳動系統(tǒng)的綜合性能的測試，測試結(jié)果輸入計算機進行處理，可應(yīng)用于水潤滑摩擦副的承載、失效機理與演化規(guī)律、摩擦學(xué)性能與動態(tài)服役行為等科學(xué)問題研究， 為開發(fā)無污染、低噪聲、高可靠、長壽命、高效節(jié)能的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)提供關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)依據(jù)。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述試驗軸轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置包括變頻電機12和傳動裝置，所述傳動裝置包括沿試驗軸2 —端由遠至近依次設(shè)置的彈性聯(lián)軸器16、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器21、彈性聯(lián)軸器16、角度編碼器35、剛性聯(lián)軸器17、被測彈性聯(lián)軸器36、剛性聯(lián)軸器17、角度編碼器35、彈性聯(lián)軸器16、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器21、彈性聯(lián)軸器16、齒輪箱13和支承軸承14，通過變頻電機可靈活調(diào)節(jié)輸入轉(zhuǎn)速，變頻電機12的轉(zhuǎn)軸與齒輪箱13的輸入軸沿周向固定配合，與齒輪箱13的輸出軸沿周向固定配合設(shè)置有中間軸15，中間軸15由支承軸承 14支承并與試驗軸2沿周向固定配合，所述轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器21和角度編碼器35的檢測信號輸入計算機11，支承軸承使軸的受力條件更好，轉(zhuǎn)動更穩(wěn)定，利于試驗進行，通過設(shè)置中間軸，使整個系統(tǒng)便于安裝裝配，結(jié)構(gòu)簡單合理，另外，通過在被測彈性聯(lián)軸器36兩側(cè)分別設(shè)置轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器21和角度編碼器25，使系統(tǒng)還能測試高彈性聯(lián)軸器的性能。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述變頻電機12與齒輪箱13之間通過彈性聯(lián)軸器16聯(lián)接，彈性聯(lián)軸器起到保護變頻電機的作用，此處的彈性聯(lián)軸器采用高彈性聯(lián)軸器為宜，所述中間軸15與試驗軸2之間通過剛性聯(lián)軸器17聯(lián)接，利于承受載荷。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述軸向加載裝置還包括固定設(shè)置的支架18、 套于試驗軸2上并頂住推力軸承9加載端的加載盤19和設(shè)置于支架18與加載盤19之間并轉(zhuǎn)動配合套于試驗軸2上的支撐盤20，支撐盤通過滾動軸承安裝在試驗軸上，能跟隨試驗軸的徑向跳動，所述液壓缸10a、10b的缸體端部與支架18鉸接，液壓缸10a、10b的活塞端部與加載盤19鉸接，液壓缸10a、IOb的缸體穿過并支撐于支撐盤20上，通過支撐盤可有效保證液壓缸的加載方向始終保持在試驗軸的軸向。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述試驗軸轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速檢測裝置為設(shè)置于齒輪箱 13與支承軸承14之間的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器21，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器21的檢測數(shù)據(jù)輸入計算機 11，所述轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器21的轉(zhuǎn)軸兩端通過兩個彈性聯(lián)軸器16聯(lián)接在齒輪箱13輸出軸與中間軸15之間，由于試驗軸需加載徑向的激振，加載后試驗軸會產(chǎn)生徑向的高頻跳動等運動，通過彈性聯(lián)軸器來適應(yīng)各種偏差和精確傳遞扭矩，并起到保護傳感器的作用。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述水膜壓力檢測裝置包括水壓傳感器23、無線信號發(fā)射裝置對、無線信號接收裝置25和無線信號分析儀沈，所述試驗軸2中心沿軸線設(shè)置有布線孔加，位于軸承試驗艙4內(nèi)的試驗軸段上沿軸向并列設(shè)置有多個檢測截面，本實施例選用三個截面進行檢測，各檢測截面上沿周向均勻分布有四個徑向孔，當(dāng)然，徑向孔為其他數(shù)量均可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的，徑向孔的數(shù)量越多，測量越準(zhǔn)確，水壓傳感器23安裝于徑向孔內(nèi)，無線信號發(fā)射裝置M設(shè)置于試驗軸2 —端并由布置于布線孔加內(nèi)的導(dǎo)線與水壓傳感器23連接，無線信號發(fā)射裝置M發(fā)射的信號由無線信號接收裝置25接收并輸入無線信號分析儀26，無線信號分析儀沈的分析數(shù)據(jù)輸入計算機11，現(xiàn)有技術(shù)中對水壓的測定均是將傳感器安裝在固定的軸承上的，這樣才能通過導(dǎo)線將檢測信號傳輸出來，而本實施例將傳感器布置在旋轉(zhuǎn)的軸上，通過其中心的布線孔和無線傳輸?shù)姆绞浇鉀Q信號傳輸問題，大大提高了檢測準(zhǔn)確度，特別適用于軸承變形量較大的場合，如水潤滑橡膠軸承。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述軸心軌跡檢測裝置包括電渦流傳感器
I27、電渦流傳感器II觀和軸心軌跡分析儀四，所述電渦流傳感器I 27和電渦流傳感器
II28沿試驗軸2周向呈90°分布設(shè)置，電渦流傳感器I 27和電渦流傳感器II 28兩者分別與試驗軸2表面距離設(shè)置為使電渦流傳感器的輸出電壓達到其滿程值的一半時的距離，以達到最佳的檢測效果，電渦流傳感器I 27和電渦流傳感器II觀的檢測信號輸入軸心軌跡分析儀四，軸心軌跡分析儀四的分析數(shù)據(jù)輸入計算機11，電渦流傳感器能靜態(tài)和動態(tài)地非接觸、高線性度、高分辨力地測量被測金屬導(dǎo)體距探頭表面的距離，安裝方便，檢測準(zhǔn)確。通過呈90 °分布設(shè)置可檢測試驗軸沿坐標(biāo)系χ向和y向的跳動幅度，進行后期數(shù)據(jù)分析處理， 可得出試驗軸運動軌跡。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述振動噪聲檢測裝置包括振動噪聲測量儀 30、設(shè)置于軸承試驗艙4上的振動加速度傳感器31、振動位移傳感器32、噪聲計33和激勵器34，振動加速度傳感器31、振動位移傳感器32和噪聲計33的檢測信號輸入振動噪聲測量儀30，振動噪聲測量儀30的測量數(shù)據(jù)輸入計算機11，以測量軸承工作時的振動和噪聲參數(shù)。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，還包括電液伺服控制系統(tǒng)，液壓馬達5、各電液伺服作動器8a、8b和各液壓缸10a、10b由電液伺服控制系統(tǒng)分別獨立控制，使試驗軸實現(xiàn)對水潤滑軸承施加兩個相互垂直方向不同頻率的激振力，從而獲取水潤滑軸承的動態(tài)特性，如動態(tài)剛度和阻尼特性。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺還包括水溫、水壓、流量和雜質(zhì)含量可調(diào)的潤滑水循環(huán)供給系統(tǒng)，所述潤滑水循環(huán)供給系統(tǒng)的供水口與進水口 4c連通，潤滑水循環(huán)供給系統(tǒng)的入水口與出水口 4d連通，以在多種狀態(tài)的潤滑水條件下模擬水潤滑軸承的復(fù)雜工況，便于進行全面的測試研究，進水口 4c和出水口 4d上分別設(shè)置有流量計，通過檢測進水口的流量與出水口的流量之差就可以計算出動密封裝置I如和動密封裝置II 4b的泄流量(即密封性能)。作為上述技術(shù)方案的進一步改進，所述加載軸承7和支撐盤20均由對稱設(shè)置的兩半可拆卸連接形成，便于安裝和拆卸。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺，其特征在于包括軸承座(1)、穿過軸承座(1)的試驗軸(2 )、沿試驗軸(2 )軸向分別設(shè)置于軸承座(1)兩側(cè)的試驗軸轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置和試驗軸加載裝置，所述軸承座(1)與試驗軸(2)之間形成用于裝入水潤滑軸承(3)的軸承試驗艙(4)，軸承試驗艙(4)的兩端分別采用動密封裝置I (4a)和動密封裝置II (4b) 密封，并設(shè)置進水口(4c)和出水口(4d)；所述試驗軸加載裝置包括周向加載裝置、徑向加載裝置和軸向加載裝置；所述周向加載裝置包括液壓馬達(5)和萬向聯(lián)軸器(6)，萬向聯(lián)軸器(6)分別與液壓馬達(5)的轉(zhuǎn)動輸出端和試驗軸(2)的端部聯(lián)接；所述徑向加載裝置包括轉(zhuǎn)動配合套于試驗軸(2)上的加載軸承(7)和沿試驗軸(2)徑向并呈90°設(shè)置的兩個電液伺服作動器(8a、8b)，電液伺服作動器(8a、8b)的運動輸出端與加載軸承(7)的外圈鉸接；所述軸向加載裝置包括以沿軸向固定的方式套于試驗軸(2)上的推力軸承(9)和沿試驗軸(2)軸向設(shè)置用于向推力軸承(9) 施加軸向載荷的至少兩個液壓缸(10a、IOb)；還包括用于檢測水潤滑軸承綜合性能的測試系統(tǒng)，所述測試系統(tǒng)包括試驗軸轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速檢測裝置、水膜壓力檢測裝置、軸心軌跡檢測裝置、振動噪聲檢測裝置和計算機(11)，所述試驗軸轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速檢測裝置、水膜壓力檢測裝置、軸心軌跡檢測裝置和振動噪聲檢測裝置的檢測數(shù)據(jù)輸入計算機(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺，其特征在于所述試驗軸轉(zhuǎn)動驅(qū)動裝置包括變頻電機(12)和傳動裝置，所述傳動裝置包括沿試驗軸(2) — 端由遠至近依次設(shè)置的彈性聯(lián)軸器(16)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(21)、彈性聯(lián)軸器(16)、角度編碼器(35)、剛性聯(lián)軸器(17)、被測彈性聯(lián)軸器(36)、剛性聯(lián)軸器(17)、角度編碼器(35)、彈性聯(lián)軸器(16)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(21)、彈性聯(lián)軸器(16)、齒輪箱(13)和支承軸承(14)，變頻電機(12)的轉(zhuǎn)軸與齒輪箱(13)的輸入軸沿周向傳動，與齒輪箱(13)的輸出軸沿周向固定配合設(shè)置有中間軸(15)，中間軸(15)由支承軸承(14)支承并與試驗軸(2)沿周向固定配合，所述轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(21)和角度編碼器(35)的檢測信號輸入計算機(11)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺，其特征在于所述中間軸(15)與試驗軸(2)之間通過剛性聯(lián)軸器(17)聯(lián)接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺，其特征在于所述軸向加載裝置還包括固定設(shè)置的支架(18)、套于試驗軸(2)上并頂住推力軸承(9)加載端的加載盤(19)和設(shè)置于支架(18)與加載盤(19)之間并轉(zhuǎn)動配合套于試驗軸(2)上的支撐盤(20)，所述液壓缸(10a、10b)的缸體端部與支架(18)鉸接，液壓缸(10a、10b)的活塞端部與加載盤(19)鉸接，液壓缸(IOaUOb)的缸體穿過并支撐于支撐盤(20)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意一條所述的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺，其特征在于所述試驗軸轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速檢測裝置為設(shè)置于齒輪箱(13)與支承軸承(14)之間的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(21)，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(21)的檢測數(shù)據(jù)輸入計算機(11)，所述轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器 (21)的轉(zhuǎn)軸兩端通過兩個彈性聯(lián)軸器(16)聯(lián)接在齒輪箱(13)輸出軸與中間軸(15)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺，其特征在于所述水膜壓力檢測裝置包括水壓傳感器(23)、無線信號發(fā)射裝置(24)、無線信號接收裝置 (25)和無線信號分析儀(26)，所述試驗軸(2)中心沿軸線設(shè)置有布線孔(2a)，位于軸承試驗艙(4)內(nèi)的試驗軸段上沿軸向并列設(shè)置有多個檢測截面，各檢測截面上沿周向均勻分布有四個徑向孔，水壓傳感器(23)安裝于徑向孔內(nèi)，無線信號發(fā)射裝置(24)設(shè)置于試驗軸 (2) —端并由布置于布線孔(2a)內(nèi)的導(dǎo)線與水壓傳感器(23)連接，無線信號發(fā)射裝置(24) 發(fā)射的信號由無線信號接收裝置(25)接收并輸入無線信號分析儀(26)，無線信號分析儀 (26)的分析數(shù)據(jù)輸入計算機(11)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺，其特征在于所述軸心軌跡檢測裝置包括電渦流傳感器I (27)、電渦流傳感器II (28)和軸心軌跡分析儀(29)，所述電渦流傳感器I(27)和電渦流傳感器II (28)沿試驗軸(2)周向呈90°分布設(shè)置，電渦流傳感器I (27)和電渦流傳感器II (28)兩者分別與試驗軸(2)表面距離設(shè)置為使電渦流傳感器的輸出電壓達到其滿程值的一半時的距離，電渦流傳感器I (27)和電渦流傳感器II (28)的檢測信號輸入軸心軌跡分析儀(29)，軸心軌跡分析儀(29)的分析數(shù)據(jù)輸入計算機(11)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺，其特征在于所述振動噪聲檢測裝置包括振動噪聲測量儀(30)、設(shè)置于軸承試驗艙(4)上的振動加速度傳感器(31)、振動位移傳感器(32)、噪聲計(33)和激勵器(34)，振動加速度傳感器(31)、振動位移傳感器(32)和噪聲計(33)的檢測信號輸入振動噪聲測量儀(30)，振動噪聲測量儀(30)的測量數(shù)據(jù)輸入計算機(11)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺，其特征在于還包括電液伺服控制系統(tǒng)，液壓馬達(5)、各電液伺服作動器(8a、8b)和各液壓缸(IOaUOb) 由電液伺服控制系統(tǒng)分別獨立控制。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺，其特征在于還包括水溫、水壓、流量和雜質(zhì)含量可調(diào)的潤滑水循環(huán)供給系統(tǒng)，所述潤滑水循環(huán)供給系統(tǒng)的供水口與進水口(4c)連通，潤滑水循環(huán)供給系統(tǒng)的入水口與出水口(4d)連通，進水口(4c) 和出水口(4d)上分別設(shè)置有流量計。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)綜合性能實驗平臺，包括水潤滑軸承、動密封裝置、彈性聯(lián)軸器、齒輪箱、水循環(huán)系統(tǒng)、驅(qū)動電機、中間軸承、軸承座、加載及測試裝置等部件，通過加載裝置對試驗軸進行周向、軸向與徑向加載，模擬水潤滑軸承及其傳動系統(tǒng)的復(fù)雜工況，通過測試系統(tǒng)可在線檢測水潤滑軸承工作轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、溫度、摩擦特性、水膜壓力分布、界面變形分布、軸心軌跡、噪聲和動態(tài)特性等各項參數(shù)，以及動密封、彈性聯(lián)軸器及傳動系統(tǒng)的綜合性能，可應(yīng)用于水潤滑摩擦副的承載、失效機理與演化規(guī)律、摩擦學(xué)性能與動態(tài)服役行為等科學(xué)問題研究，為開發(fā)無污染、低噪聲、高可靠、長壽命、高效節(jié)能的水潤滑軸承及傳動系統(tǒng)提供關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)依據(jù)。
文檔編號G01M13/02GK102269654SQ20111011976
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者周廣武, 李俊陽, 李敏, 王家序, 王戰(zhàn)江, 秦毅, 肖科, 韓彥峰 申請人:重慶大學(xué)