水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试系统及其方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试系统及其方法，该系统包括基座，基座上设置有安装支架，安装支架上设置有垂向滑动架，垂向滑动架的上方设置有用于对其加载垂向压力的加载装置，垂向滑动架的下方设置有与其横向滑动连接的夹持装置，夹持装置内夹持设置有橡胶块，橡胶块的下方设置有与其摩擦接触的有机玻璃轴，有机玻璃轴的后方设置有用于驱动其旋转的电动机，有机玻璃轴的下方设置有水箱，水箱内设置有潜水泵，潜水泵通过水管将水箱中的水导入橡胶块与有机玻璃轴的接触面。本发明专利技术能够模拟不同温度条件和压力条件的工况，实现水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试。

【技术实现步骤摘要】
水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试系统及其方法
本专利技术涉及摩擦振动测试的
，具体涉及一种水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试系统及其方法。
技术介绍
近年来，对新型绿色航运技术的需求不断增加，摩擦学在这类技术的发展中发挥着重要作用。传统推进系统的油润滑轴承污染环境。水润滑尾轴承在船舶工业中得到了广泛的应用。水润滑橡胶尾轴承最早出现在中途岛之战中，由于其耐磨性强、减振性能强、抗冲击能力强，但在舰船启动、停机和低速转动时，水润滑尾轴承接触区表面无法形成流体动压润滑膜，极易产生粘滑现象，因此对水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试系统及其方法的研究就有了重大意义。随着对水润滑轴承的不断深入，对水润滑橡胶尾轴承粘滑机理的研究就非常有必要，但粘滑现象产生的机理以及影响因素较为复杂，现有的一种驱动刚度可控的粘滑实验装置，但这种装置不能实现摩擦表面的可视化；还有一种基于粘滑和自锁振动判断的摩擦尖叫声抑制方法，但局限于对摩擦尖叫声的抑制方法，不能全面分析粘滑机理；以及有一些研究是基于摩擦磨损试验机对摩擦振动机理的研究，但摩擦磨损试验机也不能实现摩擦表面的可视化，同时摩擦磨损试验机对摩擦尖叫声的采集比较困难。目前就国内而言，基于计算机视觉图像处理技术对水润滑橡胶尾轴承粘滑现象的研究比较少，因此设计一种水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试系统具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述
技术介绍
的不足，提供一种水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试系统及其方法，该系统能够模拟不同温度条件和压力条件的工况，实现水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试。为实现上述目的，本专利技术所设计的一种水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试系统，包括基座，其特殊之处在于：所述基座上设置有安装支架，所述安装支架上设置有垂向滑动架，所述垂向滑动架的上方设置有用于对其加载垂向压力的加载装置，所述垂向滑动架的下方设置有与其横向滑动连接的夹持装置，所述夹持装置内夹持设置有橡胶块，所述橡胶块的下方设置有与其摩擦接触的有机玻璃轴，所述有机玻璃轴的后方设置有用于驱动其旋转的电动机，所述有机玻璃轴的下方设置有水箱，所述水箱内设置有潜水泵，所述潜水泵通过水管将水箱中的水导入橡胶块与有机玻璃轴的接触面。进一步地，所述安装支架包括两根立板和设置在两根立板上的L形板，所述L形板的中部设置有与其固定连接的垂向板，所述L形板的底端与两根立板的顶端固定连接，所述两根立板的底端与基座固定连接；所述L形板上设置有用于供垂向滑动架滑动的垂向导轨，所述垂向滑动架的背侧设置有与垂向导轨滑动连接的垂向滑块；所述基座上还设置有用于支撑安装电动机的安装座，所述电动机的旋转轴与设置在有机玻璃轴背侧的旋转板固定连接。进一步地，所述加载装置包括施力横杆、粗调螺柱、橡胶阻尼器、精调螺柱、螺柱加载件、定位螺柱以及垂向推杆；所述施力横杆的一端与L形板的顶端铰接，所述施力横杆的另一端设置有导向孔；所述橡胶阻尼器的顶端通过螺栓与导向孔悬挂连接，所述粗调螺柱的杆部旋进施力横杆的端部穿入导向孔内与螺栓抵接；所述橡胶阻尼器的底端与精调螺柱的顶端旋转连接，所述精调螺柱的底端杆部旋入螺柱加载件的顶端与其螺纹连接，所述定位螺柱的顶端杆部旋入螺柱加载件的底端与其螺纹连接，所述定位螺柱的底端通过固定板与基座固定连接。所述垂向推杆设置在垂向板上与其平行布置，所述垂向板的上设置有套设于垂向推杆外圈的垂向线性轴承；所述垂向推杆的上端与施力横杆的中部铰接，所述垂向推杆的下端与垂向滑动架传动连接。进一步地，所述垂向滑动架与夹持装置之间设置有滑动连接组件，所述滑动连接组件包括水平导轨、导向轴以及横向线性轴承；所述水平导轨的顶端与垂向滑动架的底端固定连接，所述水平导轨的底端与导向轴的顶部固定连接，所述横向线性轴承套设在导向轴上与其滑动连接，所述横向线性轴承的底端与夹持装置的顶端固定连接。进一步地，所述夹持装置包括夹持架，所述夹持架的顶端与横向线性轴承的底端固定连接，所述夹持架的底端设置有用于嵌置橡胶块的夹持口，所述夹持口内设置有楔形夹具块；所述夹持架的一侧设置有锁紧螺杆，所述锁紧螺杆上套设有弹簧，所述锁紧螺杆的杆部贯穿夹持架的一侧侧壁伸入夹持口内与楔形夹具块抵接；所述橡胶块上设置有对比线网格，所述对比线网格由若干个正方形格子组成，所述正方形格子的四周填充有油墨。进一步地，它还包括温度控制系统，所述温度控制系统包括设置在水箱内的加热装置和用于控制水温的温度控制器，所述温度控制器的控制信号输出端与加热装置的控制信号输入端连接。进一步地，它还包括摩擦力检测系统，所述摩擦力检测系统包括法向压力传感器、切向压力传感器、压力数据采集器以及第一电脑；所述法向压力传感器设置在垂向推杆与垂向滑动架之间用于测定对橡胶块垂向向下施加的压力，所述切向压力传感器通过第一安装板安装在夹持架位于锁紧螺杆相对的另一侧，所述第一安装板的顶端与垂向滑动架的底端一侧固定连接，所述垂向滑动架的底端另一侧设置有用于安装水管的第二安装板；所述法向压力传感器、切向压力传感器的信号输出端分别与压力数据采集器的信号输入端连接，所述压力数据采集器的信号输出端与第一电脑的信号输入端连接。进一步地，它还包括振动测量系统，所述振动测量系统包括加速度传感器、多通道电荷放大器、以及第二电脑，所述加速度传感器设置在夹持架上与切向压力传感器位于同侧；所述加速度传感器的信号输出端与多通道电荷放大器的信号输入端连接，所述多通道电荷放大器的信号输出端与第二电脑的信号输入端连接。进一步地，它还包括噪声与图像采集系统，所述噪声与图像采集系统包括声级计、第二多通道电荷放大器、第三电脑以及高速相机，所述声级计和高速相机与有机玻璃轴正对布置；所述声级计、高速相机的信号输出端分别与第二多通道电荷放大器的信号输入端连接，所述第二多通道电荷放大器的信号输出端与第三电脑的信号输入端连接。本专利技术还提供一种利用上述的水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试系统进行测试的方法，包括如下步骤：1)将橡胶块安装在夹持装置内，启动加热装置对水箱中的水进行加热，并通过温度控制器控制水温；2)调节加载装置对橡胶块与有机玻璃轴的接触面加载垂向压力，直至达到设定的初始磨合压力值，启动潜水泵将水箱中的水经由水管导入橡胶块与有机玻璃轴的接触面，同时启动电动机开始进行磨合；3)待橡胶块磨合完成后，调节加载装置增加垂向压力至设定值，调节电动机的转速带动有机玻璃轴继续旋转直至产生粘滑现象，同时通过摩擦力检测系统、振动测量系统以及噪声与图像采集系统采集测试数据；4)替换新的橡胶块，并重新设定施加的垂向压力值，再重复进行步骤1)～3)；5)根据摩擦力检测系统、振动测量系统以及噪声与图像采集系统采集的数据进行综合分析，其中具体包括不同载荷下振动响应谱图分析、不同载荷下辐射声谱图分析以及不同载荷下利用切向压力得到的摩擦力以及摩擦系数谱图分析。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：其一，本专利技术的水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试系统通过夹持装置夹持安装橡胶块，能够通过加载装置对橡胶块施加垂向压力使得橡胶块与有机玻璃轴摩擦接触，同时将水箱中的水导入橡胶块与有机玻璃轴的接触面，从而模拟不同温度条件和压力条件的工况，实现水润滑橡胶尾轴承摩擦振动信号的测试。其二，本专利技术利用声级计进行噪声数据采集，利用切向压力传感器和法向压力本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试系统，包括基座(1)，其特征在于：所述基座(1)上设置有安装支架(2)，所述安装支架(2)上设置有垂向滑动架(3)，所述垂向滑动架(3)的上方设置有用于对其加载垂向压力的加载装置(4)，所述垂向滑动架(3)的下方设置有与其横向滑动连接的夹持装置(5)，所述夹持装置(5)内夹持设置有橡胶块(6)，所述橡胶块(6)的下方设置有与其摩擦接触的有机玻璃轴(7)，所述有机玻璃轴(7)的后方设置有用于驱动其旋转的电动机(8)，所述有机玻璃轴(7)的下方设置有水箱(9)，所述水箱(9)内设置有潜水泵(10)，所述潜水泵(10)通过水管(11)将水箱(9)中的水导入橡胶块(6)与有机玻璃轴(7)的接触面。

【技术特征摘要】
1.一种水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试系统，包括基座(1)，其特征在于：所述基座(1)上设置有安装支架(2)，所述安装支架(2)上设置有垂向滑动架(3)，所述垂向滑动架(3)的上方设置有用于对其加载垂向压力的加载装置(4)，所述垂向滑动架(3)的下方设置有与其横向滑动连接的夹持装置(5)，所述夹持装置(5)内夹持设置有橡胶块(6)，所述橡胶块(6)的下方设置有与其摩擦接触的有机玻璃轴(7)，所述有机玻璃轴(7)的后方设置有用于驱动其旋转的电动机(8)，所述有机玻璃轴(7)的下方设置有水箱(9)，所述水箱(9)内设置有潜水泵(10)，所述潜水泵(10)通过水管(11)将水箱(9)中的水导入橡胶块(6)与有机玻璃轴(7)的接触面。2.根据权利要求1所述的水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试系统，其特征在于：所述安装支架(2)包括两根立板(2.1)和设置在两根立板(2.1)上的L形板(2.2)，所述L形板(2.2)的中部设置有与其固定连接的垂向板(2.3)，所述L形板(2.2)的底端与两根立板(2.1)的顶端固定连接，所述两根立板(2.1)的底端与基座(1)固定连接；所述L形板(2.2)上设置有用于供垂向滑动架(3)滑动的垂向导轨(2.4)，所述垂向滑动架(3)的背侧设置有与垂向导轨(2.4)滑动连接的垂向滑块(3.1)；所述基座(1)上还设置有用于支撑安装电动机(8)的安装座(12)，所述电动机(8)的旋转轴与设置在有机玻璃轴(7)背侧的旋转板(7.1)固定连接。3.根据权利要求2所述的水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试系统，其特征在于：所述加载装置(4)包括施力横杆(4.1)、粗调螺柱(4.2)、橡胶阻尼器(4.3)、精调螺柱(4.4)、螺柱加载件(4.5)、定位螺柱(4.6)以及垂向推杆(4.9)；所述施力横杆(4.1)的一端与L形板(2.2)的顶端铰接，所述施力横杆(4.1)的另一端设置有导向孔(4.7)；所述橡胶阻尼器(4.3)的顶端通过螺栓(13)与导向孔(4.7)悬挂连接，所述粗调螺柱(4.2)的杆部旋进施力横杆(4.1)的端部穿入导向孔(4.7)内与螺栓(13)抵接；所述橡胶阻尼器(4.3)的底端与精调螺柱(4.4)的顶端旋转连接，所述精调螺柱(4.4)的底端杆部旋入螺柱加载件(4.5)的顶端与其螺纹连接，所述定位螺柱(4.6)的顶端杆部旋入螺柱加载件(4.5)的底端与其螺纹连接，所述定位螺柱(4.6)的底端通过固定板(4.8)与基座(1)固定连接。所述垂向推杆(4.9)设置在垂向板(2.3)上与其平行布置，所述垂向板(2.3)的上设置有套设于垂向推杆(4.9)外圈的垂向线性轴承(14)；所述垂向推杆(4.9)的上端与施力横杆(4.1)的中部铰接，所述垂向推杆(4.9)的下端与垂向滑动架(3)传动连接。4.根据权利要求3所述的水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试系统，其特征在于：所述垂向滑动架(3)与夹持装置(5)之间设置有滑动连接组件(15)，所述滑动连接组件(15)包括水平导轨(15.1)、导向轴(15.2)以及横向线性轴承(15.3)；所述水平导轨(15.1)的顶端与垂向滑动架(3)的底端固定连接，所述水平导轨(15.1)的底端与导向轴(15.2)的顶部固定连接，所述横向线性轴承(15.3)套设在导向轴(15.2)上与其滑动连接，所述横向线性轴承(15.3)的底端与夹持装置(5)的顶端固定连接。5.根据权利要求4所述的水润滑橡胶尾轴承摩擦振动测试系统，其特征在于：所述夹持装置(5)包括夹持架(5.1)，所述夹持架(5.1)的顶端与横向线性轴承(15.3)的底端固定连接，所述夹持架(5.1)的底端设置有用于嵌置橡胶块(6)的夹持口(5.2)，所述夹持口(5.2)内设置有楔形夹具块(5.3)；所述夹持架(5.1)的一侧设置有锁紧螺杆(5.4)，所述锁紧螺杆(5.4)上套设有弹簧(5.5)，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周新聪，左后秀，唐新旺，沈宏宇，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42