水润滑轴承及传动系统综合性能实验平台技术方案

本发明专利技术公开了一种水润滑轴承及传动系统综合性能实验平台，包括水润滑轴承、动密封装置、弹性联轴器、齿轮箱、水循环系统、驱动电机、中间轴承、轴承座、加载及测试装置等部件，通过加载装置对试验轴进行周向、轴向与径向加载，模拟水润滑轴承及其传动系统的复杂工况，通过测试系统可在线检测水润滑轴承工作转速、转矩、温度、摩擦特性、水膜压力分布、界面变形分布、轴心轨迹、噪声和动态特性等各项参数，以及动密封、弹性联轴器及传动系统的综合性能，可应用于水润滑摩擦副的承载、失效机理与演化规律、摩擦学性能与动态服役行为等科学问题研究，为开发无污染、低噪声、高可靠、长寿命、高效节能的水润滑轴承及传动系统提供关键科学技术依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种试验设备，特别涉及一种水润滑轴承及其传动系统综合性能检测实验平台。
技术介绍
水润滑轴承、弹性联轴器、动密封装置等组成的水润滑轴承及传动系统已广泛应用于舰船、水轮机、汽轮机、水泵、数控机床以及洗衣机等机械装置中。并且随着现代科学技术的进步，在实际运用中对水润滑轴承及传动系统的要求也越来越高，如先进制造装备、 船舶、海洋和能源等领域的重要装备对水润滑轴承及传动系统提出了大尺寸、高比压、低噪声、高可靠、长寿命、无污染、易安装等综合性能要求，同时在科研与生产中又需针对这些要求进行水润滑轴承及传动系统综合性能的检测，以准确地了解水润滑轴承及传动系统的动态服役行为，如水膜压力分布、轴承变形分布、轴心轨迹以及轴承动态特性等，帮助科研工作者掌握水润滑摩擦副的承载、失效机理与演化规律、摩擦学性能与动态服役行为等，帮助专业技术人员研发水润滑轴承及传动系统。然而，当前技术中针对水润滑轴承及传动系统的综合性能测试手段不完善，没有能真实完整地模拟水润滑轴承及传动系统实际工况的检测系统，特别是激振加载，没有先进的测试设备和测试方法来进行水润滑轴承及传动系统的性能测试，特别是无法准确地测量水膜压力，从而不能真正地掌握水润滑轴承的承载机理、润滑机理以及磨损机理等规律。因此，需探索一种能模拟水润滑轴承及传动系统复杂工况下的综合性能实验平台，完善水润滑轴承及传动系统的各项性能检测，以便于评价水润滑轴承及传动系统的综合性能，掌握水润滑摩擦副的承载、失效机理与演化规律、摩擦学性能与动态服役行为等， 为开发无污染、低噪声、高可靠、长寿命、高效节能的水润滑轴承及传动系统提供关键科学技术依据。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种水润滑轴承及传动系统综合性能实验平台，该系统能准确模拟水润滑轴承及传动系统复杂工况，达到对水润滑轴承工作转速、转矩、温度、摩擦特性、水膜压力分布、界面变形分布、轴心轨迹、噪声和动态特性等各项参数，以及动密封装置、弹性联轴器及传动系统的综合性能在线检测的目的。本专利技术的水润滑轴承及传动系统综合性能实验平台，包括轴承座、穿过轴承座的试验轴、沿试验轴轴向分别设置于轴承座两侧的试验轴转动驱动装置和试验轴加载装置， 所述轴承座与试验轴之间形成用于装入水润滑轴承的轴承试验舱，轴承试验舱的两端分别采用动密封装置I和动密封装置密封II，并设置进水口和出水口 ；所述试验轴加载装置包括周向加载装置、径向加载装置和轴向加载装置；所述周向加载装置包括液压马达和万向联轴器，万向联轴器分别与液压马达的转动输出端和试验轴的端部联接；所述径向加载装置包括转动配合套于试验轴上的加载轴承和沿试验轴径向并呈90°设置的两个电液伺服作动器，电液伺服作动器的运动输出端与加载轴承的外圈铰接； 所述轴向加载装置包括以沿轴向固定的方式套于试验轴上的推力轴承和沿试验轴轴向设置用于向推力轴承施加轴向载荷的至少两个液压缸；还包括用于检测水润滑轴承综合性能的测试系统，所述测试系统包括试验轴转矩转速检测装置、水膜压力检测装置、轴心轨迹检测装置、振动噪声检测装置和计算机，所述试验轴转矩转速检测装置、水膜压力检测装置、轴心轨迹检测装置和振动噪声检测装置的检测数据输入计算机。 进一步，所述试验轴转动驱动装置包括变频电机和传动装置，所述传动装置包括沿试验轴一端由远至近依次设置的弹性联轴器、转矩转速传感器、弹性联轴器、角度编码器、刚性联轴器、被测弹性联轴器、刚性联轴器、角度编码器、弹性联轴器、转矩转速传感器、 弹性联轴器、齿轮箱和支承轴承，变频电机的转轴与齿轮箱的输入轴沿周向固定配合，与齿轮箱的输出轴沿周向固定配合设置有中间轴，中间轴由支承轴承支承并与试验轴沿周向固定配合，所述转矩转速传感器和角度编码器的检测信号输入计算机； 进一步，所述中间轴与试验轴之间通过刚性联轴器联接；进一步，所述轴向加载装置还包括固定设置的支架、套于试验轴上并顶住推力轴承加载端的加载盘和设置于支架与加载盘之间并转动配合套于试验轴上的支撑盘，所述液压缸的缸体端部与支架铰接，液压缸的活塞端部与加载盘铰接，液压缸的缸体穿过并支撑于支撑盘上；进一步，所述试验轴转矩转速检测装置为设置于齿轮箱与支承轴承之间的转矩转速传感器，转矩转速传感器的检测数据输入计算机，所述转矩转速传感器的转轴两端通过两个弹性联轴器联接在齿轮箱输出轴与中间轴之间；进一步，所述水膜压力检测装置包括水压传感器、无线信号发射装置、无线信号接收装置和无线信号分析仪，所述试验轴中心沿轴线设置有布线孔，位于轴承试验舱内的试验轴上沿轴向并列设置有多个检测截面，各检测截面上沿周向均勻分布有四个径向孔，水压传感器安装于径向孔内，无线信号发射装置设置于试验轴一端并由布置于布线孔内的导线与水压传感器连接，无线信号发射装置发射的信号由无线信号接收装置接收并输入无线信号分析仪，无线信号分析仪的分析数据输入计算机；进一步，所述轴心轨迹检测装置包括电涡流传感器I、电涡流传感器II和轴心轨迹分析仪，所述电涡流传感器I和电涡流传感器II沿试验轴周向呈90°分布设置，电涡流传感器I和电涡流传感器II两者分别与试验轴表面距离设置为使电涡流传感器的输出电压达到其满程值的一半时的距离，电涡流传感器I和电涡流传感器II的检测信号输入轴心轨迹分析仪，轴心轨迹分析仪的分析数据输入计算机；进一步，所述振动噪声检测装置包括振动噪声测量仪、设置于轴承试验舱上的振动加速度传感器、振动位移传感器、噪声计和激励器，振动加速度传感器、振动位移传感器和噪声计的检测信号输入振动噪声测量仪，振动噪声测量仪的测量数据输入计算机；进一步，还包括电液伺服控制系统，液压马达、各电液伺服作动器和各液压缸由电液伺服控制系统分别独立控制；进一步，水润滑轴承及传动系统综合性能实验平台，还包括水温、水压、流量和杂质含量可调的润滑水循环供给系统，所述润滑水循环供给系统的供水口与进水口连通，水润滑系统的入水口与出水口连通，进水口和出水口上分别设置有流量计。本专利技术的有益效果本专利技术的水润滑轴承及传动系统综合性能实验平台，具有以下优点1)能同时进行径向、轴向以及周向三个方向加载，更真实地模拟水润滑轴承及传动系统复杂工况，并且对水润滑轴承的性能测试完整，包括转速、转矩、温度、摩擦特性、水膜压力分布、界面变形分布、轴心轨迹、噪声和轴承动态特性等，以及动密封装置、弹性联轴器及传动系统的综合性能测试，能真实、合理、有效、全面地试验和验证待测水润滑轴承、动密封装置、弹性联轴器及传动系统的综合性能；2)通过多通道电液伺服控制系统对各电液伺服作动器分别独立控制，使试验轴实现对水润滑轴承施加两个相互垂直方向不同频率的激振力，从而获取水润滑轴承及传动系统的动态特性，如动态刚度和阻尼特性；3)通过安装在轴向加载支座和支撑盘上的液压缸、推力轴承、加载盘来实现对试验轴的轴向加载，其中支撑盘能跟随试验轴的径向跳动，始终保证轴向加载力与试验轴中心线平行；4)传统的滑动轴承的油膜压力测试传感器安装在轴承上，而本专利技术的水膜压力检测装置是将水压力传感器安装在试验轴上并通过无线信号发射装置发射信号，这是由于水润滑轴承承载时必须考虑它的变形，将水压力传感器安装在轴上既考虑轴承变形能真正测试其水膜压力，又能动态测试轴承上每个点的水膜压力分布，可实现无线遥测，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种水润滑轴承及传动系统综合性能实验平台，其特征在于：包括轴承座（１）、穿过轴承座（１）的试验轴（２）、沿试验轴（２）轴向分别设置于轴承座（１）两侧的试验轴转动驱动装置和试验轴加载装置，所述轴承座（１）与试验轴（２）之间形成用于装入水润滑轴承（３）的轴承试验舱（４），轴承试验舱（４）的两端分别采用动密封装置Ⅰ（４ａ）和动密封装置Ⅱ（４ｂ）密封，并设置进水口（４ｃ）和出水口（４ｄ）；所述试验轴加载装置包括周向加载装置、径向加载装置和轴向加载装置；所述周向加载装置包括液压马达（５）和万向联轴器（６），万向联轴器（６）分别与液压马达（５）的转动输出端和试验轴（２）的端部联接；所述径向加载装置包括转动配合套于试验轴（２）上的加载轴承（７）和沿试验轴（２）径向并呈９０ｏ设置的两个电液伺服作动器（８ａ、８ｂ），电液伺服作动器（８ａ、８ｂ）的运动输出端与加载轴承（７）的外圈铰接；所述轴向加载装置包括以沿轴向固定的方式套于试验轴（２）上的推力轴承（９）和沿试验轴（２）轴向设置用于向推力轴承（９）施加轴向载荷的至少两个液压缸（１０ａ、１０ｂ）；还包括用于检测水润滑轴承综合性能的测试系统，所述测试系统包括试验轴转矩转速检测装置、水膜压力检测装置、轴心轨迹检测装置、振动噪声检测装置和计算机（１１），所述试验轴转矩转速检测装置、水膜压力检测装置、轴心轨迹检测装置和振动噪声检测装置的检测数据输入计算机（１１）。...

【技术特征摘要】
1.一种水润滑轴承及传动系统综合性能实验平台，其特征在于包括轴承座(1)、穿过轴承座(1)的试验轴(2 )、沿试验轴(2 )轴向分别设置于轴承座(1)两侧的试验轴转动驱动装置和试验轴加载装置，所述轴承座(1)与试验轴(2)之间形成用于装入水润滑轴承(3)的轴承试验舱(4)，轴承试验舱(4)的两端分别采用动密封装置I (4a)和动密封装置II (4b) 密封，并设置进水口(4c)和出水口(4d)；所述试验轴加载装置包括周向加载装置、径向加载装置和轴向加载装置；所述周向加载装置包括液压马达(5)和万向联轴器(6)，万向联轴器(6)分别与液压马达(5)的转动输出端和试验轴(2)的端部联接；所述径向加载装置包括转动配合套于试验轴(2)上的加载轴承(7)和沿试验轴(2)径向并呈90°设置的两个电液伺服作动器(8a、8b)，电液伺服作动器(8a、8b)的运动输出端与加载轴承(7)的外圈铰接；所述轴向加载装置包括以沿轴向固定的方式套于试验轴(2)上的推力轴承(9)和沿试验轴(2)轴向设置用于向推力轴承(9) 施加轴向载荷的至少两个液压缸(10a、IOb)；还包括用于检测水润滑轴承综合性能的测试系统，所述测试系统包括试验轴转矩转速检测装置、水膜压力检测装置、轴心轨迹检测装置、振动噪声检测装置和计算机(11)，所述试验轴转矩转速检测装置、水膜压力检测装置、轴心轨迹检测装置和振动噪声检测装置的检测数据输入计算机(11)。2.根据权利要求1所述的水润滑轴承及传动系统综合性能实验平台，其特征在于所述试验轴转动驱动装置包括变频电机(12)和传动装置，所述传动装置包括沿试验轴(2) — 端由远至近依次设置的弹性联轴器(16)、转矩转速传感器(21)、弹性联轴器(16)、角度编码器(35)、刚性联轴器(17)、被测弹性联轴器(36)、刚性联轴器(17)、角度编码器(35)、弹性联轴器(16)、转矩转速传感器(21)、弹性联轴器(16)、齿轮箱(13)和支承轴承(14)，变频电机(12)的转轴与齿轮箱(13)的输入轴沿周向传动，与齿轮箱(13)的输出轴沿周向固定配合设置有中间轴(15)，中间轴(15)由支承轴承(14)支承并与试验轴(2)沿周向固定配合，所述转矩转速传感器(21)和角度编码器(35)的检测信号输入计算机(11)。3.根据权利要求2所述的水润滑轴承及传动系统综合性能实验平台，其特征在于所述中间轴(15)与试验轴(2)之间通过刚性联轴器(17)联接。4.根据权利要求3所述的水润滑轴承及传动系统综合性能实验平台，其特征在于所述轴向加载装置还包括固定设置的支架(18)、套于试验轴(2)上并顶住推力轴承(9)加载端的加载盘(19)和设置于支架(18)与加载盘(19)之间并转动配合套于试验轴(2)上的支撑盘(20)，所述液压缸(10a、10b)的缸体端部与支架(18)铰接，液压缸(10a、10b)的活塞端部与加载盘(19)铰接，液压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家序，周广武，秦毅，王战江，韩彦峰，李敏，李俊阳，肖科，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：85