專利名稱：一種滑動軸承油膜壓力測量裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種測量裝置，具體涉及一種滑動軸承動態油膜壓力測量裝置。屬測量技術領域。
背景技術：
如今，隨著機械系統負荷不斷增大，傳動系統部件如軸承等不得不承受越來越高的載荷，這對軸承的設計工作提出了更高的要求，而在軸承設計中，軸承油膜壓力是最基本、最重要的參數之一。為了求得滑動軸承油膜壓力分布情況，需要求解雷諾方程，而大多數情況下無法得到精確的解析解，在計算中需要進行物理及數學上的近似，因而計算得到的壓力分布，以及由壓力分布決定的其他重要參數，如潤滑油流量、油膜剛度、油膜阻尼等，仍然不能反映實際情況。由于建模過程中的簡化以及求解能力的限制，目前，無法通過計算得到實際工作情況下油膜動態壓力曲線。近年來，不少學校和科研單位致力于通過試驗直接測量油膜動態壓力，以修正數學模型和求解方法帶來的誤差，進而完善軸承的設計工作。國內外一些學校和單位初步設計了一些測試裝置和傳感器來測量軸承動態油膜壓力，但由于測試系統載荷模擬方法及測試手段的局限性，測試結果也不理想。本文中提出的一種滑動軸承油膜壓力測量裝置，能準確模擬軸和軸承實際工況下所受的載荷，進而得到實際工況下軸承油膜壓力。
發明內容
本發明的目的是為了模擬軸承轉動時所承受的載荷形式以及支承形式，從而通過測量得到實際工況下軸承油膜壓力的分布形式，提出一種滑動軸承油膜壓力測量裝置。本發明的目的是通過以下技術方案實現的。本發明一種滑動軸承油膜壓力測量裝置，包括被測軸1、被測軸承A2、被測軸承 B3、聯軸器4、驅動軸5、驅動電機6、傳動帶7和加載裝置8 ；其中，加載裝置8包括推桿A10、 導軌All、彈簧12、調節螺釘13、推桿B14、導軌B15和凸輪16 ；在被測軸承A2或被測軸承 B3上安裝有傳感器；聯軸器4為彈性聯軸器；被測軸1和驅動軸5通過聯軸器4連接；驅動電機6經由傳動帶7帶動驅動軸5 轉動，被測軸1在被測軸承A2和被測軸承B3內轉動；導軌All控制推桿AlO作往復直線運動，導軌B15控制推桿B14作往復直線運動； 在推桿AlO和推桿B14之間有彈簧12和調節螺釘13，彈簧12的預壓縮量通過調節螺釘13 調節；凸輪16在轉動時推動推桿B14作往復直線運動。工作過程給被測軸1與被測軸承A2之間以及被測軸1與被測軸承B3之間供應一定壓力的潤滑油；啟動驅動電機6，驅動電機6通過傳動帶7帶動驅動軸5轉動，驅動軸5 經由聯軸器4帶動被測軸1在被測軸承A2和被測軸承B3內轉動，從而在被測軸1與被測軸承A2之間以及被測軸1與被測軸承B3之間形成一層潤滑油膜；啟動凸輪16，凸輪16轉動，凸輪16在轉動時推動推桿B14在導軌B15內作往復直線運動，從而壓縮彈簧12，彈簧 12再進一步推動推桿AlO在導軌All內作往復直線運動，從而在被測軸1上施加載荷，通過被測軸承A2或被測軸承B3上的傳感器最后得到油膜的壓力分布形式。上述的油膜壓力測量裝置還可以包括往復慣性力施加裝置9，往復慣性力施加裝置9包括推桿C17、導軌C18和彈簧A19 ；在往復慣性力施加裝置9中；推桿C17與被測軸1 接觸；彈簧A19的一端固定，彈簧A19的另一端固定在推桿C17上，推桿C17在導軌C18內可以作往復直線運動；當凸輪16轉動到最大升程時，往復慣性力施加裝置9中的彈簧A19被最大限度的壓縮，當凸輪16經過最大升程點繼續運動時，驅動力減小，往復慣性力施加裝置9中的彈簧 A19提供回復力，即對被測軸1施加往復慣性力。加載系統主要由一個凸輪-推桿-彈簧裝置構成。通過設計凸輪的型線可以得到需要的載荷類型；通過調節彈簧的剛度或者調節彈簧的預壓縮量可以調節載荷的大小；兩個推桿在凸輪推動下作往復運動，由導軌保證其沿著直線運動；彈簧的選取除了要滿足載荷大小之外，還需要滿足不發生共振，因此在本發明中，彈簧可以選取單個彈簧，也可以選取多個彈簧組成復合彈簧以避免發生共振；與凸輪接觸的推桿上加裝調節螺釘，用以調節彈簧的預壓縮量，與軸接觸的推桿需選用硬度較小材料；凸輪可以采用單獨動力裝置驅動， 也可以通過傳動裝置由驅動軸的動力裝置驅動，對于內燃機主軸承，可使被測軸與凸輪轉速比為2 1。對于具有往復慣性力的工況，如內燃機曲軸軸承系統，此時考慮在軸的相對于加載系統的另一側增加往復慣性力施加裝置，用以模擬往復慣性力，其中慣性力的大小可通過調節彈簧的剛度來實現。驅動系統由一個電機通過帶傳動驅動一根驅動軸，再由驅動軸通過聯軸器驅動被測軸。電機的選取根據所模擬的驅動阻力矩和轉速確定。潤滑系統由油箱、油泵、過濾器、限壓閥、油管等組成。本發明中所述的一種滑動軸承油膜壓力測量裝置采用通常的壓力潤滑方式，即通過外界供給一定壓力的潤滑油，壓力油流經需潤滑的接觸副，實現潤滑過程。控制系統主要功能是控制載荷的變化曲線、被測軸的轉速、供油壓力。控制電機的轉速控制載荷的變化。測量系統包括傳感器及測試記錄設備。根據所需測量點的數量在軸承上沿軸向和周向布置多個測點。傳感器選用可以是通過在軸瓦上打孔，使油壓作用于傳感器來測量軸承的動態油膜壓力；也可以是選用微型薄膜傳感器布置在軸瓦內表面，這樣可以避免打孔對軸承油膜壓力分布的影響。在選用傳感器時需注意傳感器的采樣頻率，所選用傳感器的頻率需足夠大，保證能夠采樣到極值點、拐點。以往的軸承油膜壓力測試研究，都是對軸的兩端進行支承，滑動軸承置于被測試軸的中間，載荷施加在軸承上，軸的傾斜對油膜壓力分布產生的影響與實際情況不一致。有益效果本發明的裝置，載荷作用形式與實際情況符合較好，兩端的支承軸承即是被測軸承，根據實際需要可以只在某一個軸承上安裝傳感器，也可以同時在兩個軸承上安裝傳感器；即可以對比兩個軸承上同一點油膜壓力分布情況，也可以在兩個軸承上測量不同方向上的油膜壓力。
圖1為實施例1中滑動軸承油膜壓力測量裝置的結構示意圖；圖2為實施例2中滑動軸承油膜壓力測量裝置的結構示意圖；圖3為加載裝置結構示意圖；圖4為往復慣性力施加裝置的結構示意圖；其中，1-被測軸，2-被測軸承A，3-被測軸承B，4_聯軸器，5_驅動軸，6_驅動電機， 7-傳動帶，8-加載裝置，9-往復慣性力施加裝置，10-推桿A，11-導軌A，12-彈簧，13-調節螺釘，14-推桿B, 15-導軌B, 16-凸輪，17-推桿C，18-導軌C，19-彈簧A。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明做進一步說明。實施例1一種滑動軸承油膜壓力測量裝置，包括被測軸1、被測軸承A2、被測軸承B3、聯軸器4、驅動軸5、驅動電機6、傳動帶7和加載裝置8 ；其中，加載裝置8包括推桿A10、導軌 All、彈簧12、調節螺釘13、推桿B14、導軌B15和凸輪16 ；在被測軸承A2的軸向安裝有5個傳感器，在被測軸承A2的周向安裝有8個傳感器，分別獲得油膜在軸向和周向的壓力分布；彈簧12為兩個剛度分別為1000N/mm和15001000N/mm的彈簧組合在一起的復合
彈簧；聯軸器4為彈性聯軸器。被測軸1和驅動軸5通過聯軸器4連接；驅動電機6經由傳動帶7帶動驅動軸5 轉動，被測軸1在被測軸承A2和被測軸承B3內轉動；導軌All控制推桿AlO作往復直線運動，導軌B15控制推桿B14作往復直線運動； 在推桿AlO和推桿B14之間有彈簧12和調節螺釘13，彈簧12的預壓縮量通過調節螺釘13 調節；凸輪16在轉動時推動推桿B14作往復直線運動；工作過程在被測軸1與被測軸承A2之間以及被測軸1與被測軸承B3之間供應一定壓力的潤滑油；啟動驅動電機6，驅動電機6通過傳動帶7帶動驅動軸5轉動，驅動軸5 經由聯軸器4帶動被測軸1在被測軸承A2和被測軸承B3內轉動，從而在被測軸1與被測軸承A2之間以及被測軸1與被測軸承B3之間形成一層潤滑油膜；啟動凸輪16，凸輪16轉動，凸輪16在轉動時推動推桿B14在導軌B15內作往復直線運動，從而壓縮彈簧12，彈簧 12再進一步推動推桿AlO在導軌Al 1內作往復直線運動，從而在被測軸1上施加載荷，通過被測軸承A2或被測軸承B3上的傳感器測量得到油膜的壓力分布形式，在選用傳感器時需注意傳感器的采樣頻率，所選用傳感器的頻率需足夠大，保證能夠采樣到極值點、拐點，本實施例中傳感器采樣頻率選用2KHz。實施例2在實施例1的裝置的基礎上增加往復慣性力施加裝置9，往復慣性力施加裝置9包括推桿C17、導軌C18和彈簧A19 ；往復慣性力施加裝置9安裝在被測軸1上；推桿C17與被測軸1接觸；彈簧A19的一端固定，彈簧A19的另一端固定在推桿C17，推桿C17在導軌C18 內可以作往復直線運動； 當凸輪16最大升程時，往復慣性力施加裝置9中的彈簧A19被最大限度的壓縮， 當凸輪16經過最大升程點繼續運動時，驅動力減小，往復慣性力施加裝置9中的彈簧A19 提供回復力，對被測軸1施加往復慣性力。
權利要求
1.一種滑動軸承油膜壓力測量裝置，其特征在于包括被測軸(1)、被測軸承^^2)、被測軸承B(3)、聯軸器(4)、驅動軸(5)、驅動電機(6)、傳動帶(7)和加載裝置(8)；其中，加載裝置(8)包括推桿A(IO)、導軌A(Il)、彈簧(12)、調節螺釘(13)、推桿B(14)、導軌B(15) 和凸輪(16)；在被測軸承AO)或被測軸承BC3)上安裝有傳感器；被測軸(1)和驅動軸(5)通過聯軸器⑷連接；驅動電機(6)經由傳動帶(7)帶動驅動軸( 轉動，被測軸(1)在被測軸承AO)和被測軸承B(3)內轉動；導軌A(Il)控制推桿A(IO)作往復直線運動，導軌B(15)控制推桿B(14)作往復直線運動；在推桿A(IO)和推桿B (14)之間有彈簧(1 和調節螺釘(13)，彈簧(1 的預壓縮量通過調節螺釘(1 調節；凸輪(16)在轉動時推動推桿B(14)作往復直線運動。
2.根據權利要求1所述的一種滑動軸承油膜壓力測量裝置，其特征在于給被測軸(1) 與被測軸承AO)之間以及被測軸(1)與被測軸承BC3)之間供應潤滑油；啟動驅動電機 (6)，驅動電機(6)通過傳動帶(7)帶動驅動軸( 轉動，驅動軸( 經由聯軸器(4)帶動被測軸⑴在被測軸承A(2)和被測軸承B(3)內轉動，從而在被測軸⑴與被測軸承A(2) 之間以及被測軸(1)與被測軸承B(3)之間形成一層潤滑油膜；啟動凸輪(16)，凸輪(16) 轉動，凸輪(16)在轉動時推動推桿B(14)在導軌B(K)內作往復直線運動，從而壓縮彈簧 (12)，彈簧(1 再進一步推動推桿A(IO)在導軌A(Il)內作往復直線運動，從而在被測軸 (1)上施加載荷，通過被測軸承AO)或被測軸承BC3)上的傳感器最后得到油膜的壓力分布形式。
3.根據權利要求1所述的一種滑動軸承油膜壓力測量裝置，其特征在于還包括往復慣性力施加裝置(9)，往復慣性力施加裝置(9)包括推桿C (17)、導軌C (18)和彈簧A (19)； 在往復慣性力施加裝置(9)中；推桿C (17)與被測軸(1)接觸；彈簧A (19)的一端固定，彈簧A(19)的另一端固定在推桿C(17)上，推桿C(17)在導軌C(18)內可以作往復直線運動。
4.根據權利要求3所述的一種滑動軸承油膜壓力測量裝置，其特征在于當凸輪(16) 轉動到最大升程時，往復慣性力施加裝置(9)中的彈簧A(19)被最大限度的壓縮，當凸輪 (16)經過最大升程點繼續運動時，驅動力減小，往復慣性力施加裝置(9)中的彈簧A(19)提供回復力，即對被測軸(1)施加往復慣性力。
5.根據權利要求1所述的根據權利要求3所述的一種滑動軸承油膜壓力測量裝置，其特征在于聯軸器(4)為彈性聯軸器。
全文摘要
本發明涉及一種測量裝置，具體涉及一種滑動軸承動態油膜壓力測量裝置。屬測量技術領域。包括被測軸、被測軸承A、被測軸承B、聯軸器、驅動軸、驅動電機、傳動帶和加載裝置；其中，加載裝置包括推桿A、導軌A、彈簧、調節螺釘、推桿B、導軌B和凸輪；在被測軸承A或被測軸承B上安裝有傳感器；聯軸器為彈性聯軸器。本發明的裝置，載荷作用形式與實際情況符合較好，兩端的支承軸承即是被測軸承，根據實際需要可以只在某一個軸承上安裝傳感器，也可以同時在兩個軸承上安裝傳感器；即可以對比兩個軸承上同一點油膜壓力分布情況，也可以在兩個軸承上測量不同方向上的油膜壓力。
文檔編號G01L11/00GK102539056SQ20111046016
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者向建華, 左正興, 虞祥松 申請人:北京理工大學