一种圆柱滚子轴承生热测试方法技术

本发明专利技术提出一种圆柱滚子轴承生热测试方法，采用圆柱滚子轴承生热测试实验装置进行测试，圆柱滚子轴承生热测试实验装置包括试验主轴，试验主轴的一端依次与增速齿轮箱和拖动电机连接，试验主轴的另一端上设置主试验器，主试验器的外部抵接加载电动缸组件，加载电动缸组件对主试验器进行轴向加载和径向加载；主试验器包括套设在主轴端部的试验轴承，试验轴承的外部连接设置壳体，壳体的一端连接设置喷油座，喷油座上设置喷嘴用于对试验轴承进行喷射润滑。本发明专利技术能够完成圆柱滚子轴承的试验测试工作，改变转速、载荷大小，实现喷射润滑试验测试，改变滑油入口流量、温度，能够对不同型号的轴承和滑油进行测试，并且能够保证测试结果的准确性。准确性。准确性。

【技术实现步骤摘要】
一种圆柱滚子轴承生热测试方法


[0001]本专利技术属于轴承生热实验领域，具体是涉及一种圆柱滚子轴承生热测试方法。

技术介绍

[0002]在航空燃气涡轮发动机、涡轮基组合发动机等各类空天动力装置中，旋转主轴的前支点通常选用圆柱滚子轴承。而主轴轴承作为发动机转子系统的支承核心，对保证发动机的稳定运转和性能实现至关重要。对于主轴轴承来说，因冷却不充分导致的“抱轴”，以及高温引起的滑油着火与结焦问题会对航空发动机造成致命性地破化，是不被允许出现的状况。因此，现代发动机设计必须选择更加有效的冷却方案，保证主轴轴承可靠工作，提高系统工作效率和发动机可靠性。在设计冷却方案时，需要对轴承进行热分析，其前提是计算出轴承的生热量。而随着航空发动机性能的不断提升，轴承DN值(轴承内径(mm)和轴承转速(rpm)的乘积)不断增大，再加上发动机的复杂工况，如何准确预估圆柱滚子轴承的生热量是一个亟需解决的问题。为了更加深入地研究圆柱滚子轴承生热量的大小及变化规律，需要研制一套能够对各种工况条件都可以测试轴承生热的试验装置，这对于航空发动机机械系统的研究具有重要的意义。
[0003]“生热量”与压力与温度不同，它是一个无法直接测得的数据，目前生热量的试验测量方法是根据实验温度数据与能量守恒定律计算得到。大多数试验器的回油温度测量点布置在回油管内，甚至布置在回油箱之中。但是，滑油在对轴承进行冷却与到达上述温度测量点之间还存在着与轴承试验腔腔内气体、轴承腔试验腔壁面、回油管路壁面之间的热交换，这就导致实际温度测量点的试验数据其实并不能真正地反映滑油在轴承出口的温度，据此计算得到的生热量也因此会有较大的误差。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的技术问题，本专利技术的目的在于提出一种圆柱滚子轴承生热测试方法。
[0005]本专利技术采用如下技术方案予以实现：
[0006]一种圆柱滚子轴承生热测试方法，采用圆柱滚子轴承生热测试实验装置进行测试，所述圆柱滚子轴承生热测试实验装置包括试验主轴，所述试验主轴的一端依次与增速齿轮箱和拖动电机连接，所述试验主轴的另一端上设置主试验器，所述主试验器的外部抵接加载电动缸组件，所述加载电动缸组件对主试验器进行轴向加载和径向加载；
[0007]所述主试验器包括套设在主轴端部的试验轴承，所述试验轴承的外部连接设置壳体，所述壳体的一端连接设置喷油座，所述喷油座上设置喷嘴用于对所述试验轴承进行喷射润滑；
[0008]所述测试方法包括测量多组试验轴承21内端面甩油温度和外端面的甩油温度，对测得的内端面甩油温度和外端面甩油温度分别进行极坐标下拟合，得到极坐标系下内端面甩油温度沿周向分布的样条曲线一和外端面甩油温度沿周向分布的样条曲线二，求所述样
条曲线一和样条曲线二的平均值曲线，所述平均值曲线中的第i个温度值为Tout
i
，i∈[1,n]，n为插值数量，为大于等于1的正整数；
[0009]根据能量守恒定律按下式计算得到试验轴承21的生热量Q；
[0010][0011]式中，C
P
为润滑油的比热容，J/kg
·
K；ρ为润滑油密度，kg/m3；Voil为进口滑油流量，m3/s；℃；Tin为轴承供油温度，℃。
[0012]进一步的，所述壳体上靠近试验轴承设置挡油板，所述挡油板上设置温度传感器。
[0013]进一步的，所述喷油座与所述主轴不接触，所述壳体内部设置第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和第二腔室分别位于试验轴承两侧。
[0014]进一步的，所述喷油座上与所述喷嘴连通设置进油管，所述第一腔室底部连通设置第一回油管，第二腔室底部连通设置第二回油管。
[0015]进一步的，所述主轴上还套设陪试圆柱滚子轴承和陪试滚子轴承，所述陪试滚子轴承位于陪试圆柱滚子轴承和试验轴承之间。
[0016]进一步的，所述主试验箱包括上箱体、下箱体和轴向加载环，所述上箱体分别与陪试圆柱滚子轴承和陪试滚子轴承连接且位于所述主轴上方，所述下箱体分别与陪试圆柱滚子轴承和陪试滚子轴承连接且位于所述主轴下方。
[0017]进一步的，所述加载电动缸组件包括与所述主轴同轴设置的第一缓冲器，所述轴向加载环与所述上箱体和下箱体连接并套设在所述第一缓冲器上。
[0018]进一步的，所述加载电动缸组件还包括与所述主轴垂直设置的第二缓冲器，所述第一缓冲器同轴连接设置第一电动缸，所述第二缓冲器同轴连接设置第二电动缸，所述第一电动缸实现对试验轴承的轴向加载，所述第二电动缸实现对试验轴承的径向加载。
[0019]进一步的，所述试验轴承与主轴之间套设轴承衬套。
[0020]本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0021]本专利技术的轴承温度测量点设置在轴承的挡油板上，克服了传统轴承生热量出口测量点布置在回油管出口附近导致的测量误差问题；能够完成圆柱滚子轴承的试验测试工作，能够改变转速、能够改变载荷大小，能够实现喷射润滑试验测试，能够改变滑油入口流量、温度，能够对不同型号的轴承和滑油进行测试，并且能够保证测试结果的准确性。
附图说明
[0022]图1为轴承生热测试实验装置；
[0023]图2为主试验箱局部示意图；
[0024]图3为轴承外侧端面测量点示意图；
[0025]图4为轴承内侧端面测量点示意图；
[0026]图5为试验工况甩油温度样条曲线；
[0027]图6为试验工况甩油温度样条曲线插值后平均值曲线。
[0028]图中的标号分别表示：
[0029]1、试验主轴；11、陪试圆柱滚子轴承；12、陪试滚子轴承；2、主试验器；21、试验轴
承；22、壳体；22
‑
1、挡油板；22
‑
2、第一腔室；22
‑
3、第二腔室；23、喷油座；23
‑
1、进油管；23
‑
2、喷嘴；24、轴承衬套；25、第一回油管；26、第二回油管；3、第一缓冲器；31、轴向加载环；4、试验箱；41、上箱体；42、下箱体。
[0030]以下结合说明书附图和具体实施方式对本专利技术做具体说明。
具体实施方式
[0031]以下给出本专利技术的具体实施方式，需要说明的是本专利技术并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本专利技术的保护范围。
[0032]需要说明，本专利技术在进行方位描述时，术语“一端”、“另一端”、“上方”、“下方”“左”“右”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，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，“内”、“外”是指相应部件轮廓的内核外，不能将上述术语理解为对本专利技术的限制。如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种圆柱滚子轴承生热测试方法，其特征在于，采用圆柱滚子轴承生热测试实验装置进行测试，所述圆柱滚子轴承生热测试实验装置包括试验主轴(1)，所述试验主轴(1)的一端依次与增速齿轮箱和拖动电机连接，所述试验主轴(1)的另一端上设置主试验器(2)，所述主试验器(2)的外部抵接加载电动缸组件，所述加载电动缸组件对主试验器(2)进行轴向加载和径向加载；所述主试验器(2)包括套设在主轴端部的试验轴承(21)，所述试验轴承(21)的外部连接设置壳体(22)，所述壳体(22)的一端连接设置喷油座(23)，所述喷油座(23)上设置喷嘴(23
‑
2)用于对所述试验轴承(21)进行喷射润滑；所述测试方法包括测量多组试验轴承(21)内端面甩油温度和外端面的甩油温度，对测得的内端面甩油温度和外端面甩油温度分别进行极坐标下拟合，得到极坐标系下内端面甩油温度沿周向分布的样条曲线一和外端面甩油温度沿周向分布的样条曲线二，求所述样条曲线一和样条曲线二的平均值曲线，所述平均值曲线中的第i个温度值为Tout
i
，i∈[1,n]，n为插值数量；根据能量守恒定律按下式计算得到试验轴承(21)的生热量Q；式中，C
P
为润滑油的比热容，J/kg
·
K；ρ为润滑油密度，kg/m3；Voil为进口滑油流量，m3/s；℃；Tin为轴承供油温度，℃。2.根据权利要求1所述的圆柱滚子轴承生热测试方法，其特征在于，所述壳体(22)上靠近试验轴承(21)设置挡油板(22
‑
1)，所述挡油板(22
‑
1)上设置温度传感器。3.根据权利要求1所述的圆柱滚子轴承生热测试方法，其特征在于，所述喷油座(23)与所述主轴不接触，所述壳体(22)内部设置第一腔室(22
‑
2)和第二腔室(22
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：高文君，张杰铭，李灿，公平，李宛蓉，陈展宇，吕亚国，朱鹏飞，胡剑平，刘振刚，
申请(专利权)人：北京动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：