径推联合动静压轴承试验台及测试系统

中嗣科技信息２００Ｓ年第２１期　ＣＨＩＮＡ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ　Ｉ￣ＴＩＯＮ　Ｎｏｖ．２００６　国家自然科学基金资助项目（５０５７５２１　２）　径难联合动　压　轴承试验台及测试系统　张绍林李瑞珍武红霞　郑州大学机械工程学院４５０００２　自制的径向一推力联合动静压轴承试验台采　１试验台预定设计方案　验轴承可以在竖直平面内浮动和在轴向　用倒置结构，可实现径向加成、轴向加裁以　Ｉ　试验台的主要功能是为了测量速　做微小的移动，便于加载，解决了在　及两个方向同时加裁。用来测量径推联合浮　度、振动位移、加速度、压力、流　高速运转的轴上加载困难的问题。　环动静压轴承及其它滑动轴承的静态和动态　量、温度、噪声等参数，从而计算　该试验台系统要考虑径向载荷、轴　特性系数。文中讨论了试验台的加戴方式、　出轴承的静特性和动特性系数。　向载荷，以及两种载荷同时加载的情　驱动方式、供油系统及测试系统。　滑动轴承试验台的设计有两种情　豳—瞄　豳囊暖■曩■曩■豳麓麓：　况，用于径一推联合动静压轴承的试　况，一种是正置结构，一种是倒置结　验。该试验台能满足不同转速、不同载　径推联合浮环轴承；倒置结构｝加裁方式；　构。一般的轴承试验中，常采用倒置　荷下的试验研究。由有以下几部分组　测试系统　囊—豳豳鞠—■——■圈■＿　结构。该方法让轴承在轴上浮动，试　成：加载装置、驱动装置、供油系统、测　Ｔｈｅ　ｓｅｌｆ－ｍａｄｅ　ＣＯｌｌＶｅｔｒ　ｓｔｒｕｃｔ，ｕｒｅ　ｒａｄｂＪ－ｔｌ￣ｕｓｔ　ｈｙｂｒｉｄ　ｂｅ＆ｒｉｎｇｓ　ｔｅｓｔ　ｓｔａｎｄ　ｃａｎ　ｂｅａｒ　Ｉ＇ａｄＪａ］ｌｏａｄ，ｔｈｒｕｓｔ　ｌｏａｄ　ａｎｄ　ｂｏｔｈ　ｔｈｅ　ｔＷＯ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　Ｉｏ￣ｌｓ　ａｔ　ｔｈｅ　８＆ｍｅ　ｔｉｍｅ．　Ｉｔ　Ｃ＆ｆｌ　ｂｅ　ｕｓｅｄ　ｔｏ　ｍｅＫｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｉｃ　ａｎｄ　ｄｙｒ￣ｍｉｃ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ｏｆ　ｒａｄｌ￣－－ｔｈｒｕｓｔ　ｆｌＯａｔｉｎｇ－－ｒｉｎｇ　ｈｙｂｒｉｄ　ｂｅａ￣ｎｇｓ　ａｎｄＩ　ｏｔｈｅｒ　嘲　ｌＩｇｓ．Ｔｈｉｓ　ｇａｐｅｒ　ｄｂｃｕｓｓｅｄ　ｔｈｅ　ＩｏａｄｆＩ１ｇ　ｍｅｔｈｏｄ，ｄｒｉｖｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄ，ｏｉＩ　ｓｕｐＣｙ　ｓｙｓｔｅｍＩ　ａｌｌｄ　ｍｅａ．ｓｕ￣ｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｔｅ　６镳ｎｄ．　，　Ｔｈｅ　Ｒａｄｉａｌ－ｔ￣　ｕｓｔ　ｆｌｏａｔｌｌ｜ｇ。ｒｉｎｇ　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｂ峨咖ｇｓ　ｃｏｎｖｅｒｔ　ｓｔｒｕｃｔｌ￣ｅ；Ｌｏａｄｉ｜Ｉｇ　ｍｅｔｈｏｄ；Ｍ日　ｅｙｓｔｅｍ　图１径向加载装置　维普资讯 http://www.cqvip.com

图２轴向加载装置　试系统等。　Ｏ　２加载装置　加载装置由径向部分力ｌｌ载装置和轴　向部分加载装置组成。　径向加载部装置和加载方式如图１　：　。　Ｏ　◇　（）　々　Ｏ　：　所示。试验轴承位于试验台的正中　间，两端为试验台主轴的支承轴承。　该动静　轴承的径向载荷比较大，所　以使用液压缸通过静压油垫来加载。　静压垫可以保持受载轴承的白位性，　便于摩擦力矩的测量。由于静压油垫　在静止和低速时的摩擦系数很小，所　以这种加载装置是可行的。　轴向加载装置和加载方式如图２所　Ｏ　图３自位垫　示。为了对径推轴承的推力部分施加　静态载荷增量或轴向激振以测定其动态　特性系数，在轴承外套上加一个测试　环，通过一个加载支架与测试环相　连。加载支架空于一端的主轴支撑，　悬臂于轴承试验装置的一个侧面。通　过加载支架就可以对试验轴承施加轴向　载荷或者轴向激振。　图４供油系统原理图　由箱２网式滤油器５电动机４定量泵５溢流阀６单向阀７压差发讯器８一级滤波器９　二级滤波器１　０压力表１　１压力继电器１　２蓄能器　３驱动方式　为使试验台能在不同的转速下进行　轴承试验，采用直流无级调速电机驱　动，通过皮带轮增速。为了防止电机　的振动传给试验台主轴，在输出轴与　试验台主轴之间采用挠性联接，即用　尼龙绳缠绕在输出轴上的法兰盘和试验　台主轴上的法兰盘对应的孔上。　一定的角度，　加载油缸与试件　系统，为动静压轴承提供足够流鼍和　（壳）之间设置＿『一个静压油垫，该　油垫即为自位　。按照斜置柱面组合　油垫设计该油垫，如图３。　压力的润滑油以满足静压润滑的需要。　试验系统中将动压、静压两套供　油系统合二为一，采用一套大功率恒　流量供油系统，通过溢流阀和减压阀　５供油系统　一４自位垫　试验中为了使试验轴承和支承轴承　在载荷作用下能够随主轴的变形而转动　动静压轴承需要两套供油系统，　套是低压动压供油系统，给动静压　来调节其流量和压力。原理如图４所　示。试验时，先启动供油系统，等　静压达到一定压力值时（压力值由压　力继电器来摔制），再启动主轴。为　了防止意外停电和关机造成供油不足而　轴承提供足够流量的润滑油以满足动压　润滑的需要；另一套是高压静压供油　一信　中　科技信息　。６年第　期ｃＨ．ＮＡ　。　№　ＡＮ。Ｔ　。　Ｎ　．　。∞　记　信　《上接第８７页　维普资讯 http://www.cqvip.com

传　感　器　日　放　大　器　录　仪　器　号　处　理　系　统　计　算　机　该点Ｐ点分ＡＢ为０．６００，其值更　接近黄金数０．６１８…　图５测试系统组成示意图　引起的轴承磨损或抱死现象，在系统　中设置了蓄能装置。　［１］张直明．滑动轴承的流体动力润　滑理论．北京：高等教育出版社，　１　９８７．８　Ｍ　Ｐ　另外，单独为自位垫和加载油缸　设计了一套小功率的供油系统，避免　了加载油缸换向时产生的流量脉冲对轴　承动静压系统的影响。　证明：在ＲｔＡＡＮ．尸和Ｒｔ＆４Ｍ．Ｂ中　ＡＮ｝尸　ＡＢ　３／　［２］岑少起，郭红．透平膨胀机组动静　压浮环轴承稳定性研究．机械强度　（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｔ　ｒｅｎｇｔｈ）．　ＡＭｌ　Ｐ：　曰．丛：，．　√５，　２　三，　５　６测试系统　动静压轴承试验装置用来测试动静　压轴承的各项静态性能参数和动态性能　２００２；２４（１）：５２　３４（Ｉｎ　Ｅｎｇｌｉｓｈ）Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ　Ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｇａｄｉａＩ－Ｔｈｒｕｓｔ　Ｆｌｏａｔｉｎｇ－Ｒ，ｉｎｇ　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｂｅａｒｉｎｇ　ＡＭ－　３，　ＡＰ—参数，因此设计合理的测试系统是取ｊ　［５］郭红，崔岩，岑少起，圆锥浮环动　得准确试验数据的一个重要环节。　静压轴承动态特性理论研完．机械　测试系统是实现信号转换、传输　强度（Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｔｒｅｎｇｔｈ）　和处理的一些装置组合，通常由传感　２００４／３：５４　１　３４４（Ｉｎ　Ｅｎｇｌｉｓｈ）Ｄｙｎａｍｉｃ　器、变换器、存储器芯片以及电器元　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　件、电缆线或仪表组成，他们都具有　ｃｏｎｉｃａｌ　ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｒｉｎｇ　ｈｙｂｒｉｄ　ｂｅａｒｉｎｇ　对信号进行分析运算和处理的功能。　［４］岑少起，张少林，郭红．径向一推　试验台测试系统的组成如图５所示。　例如，用三次激振法测量轴承动　特性参数时，信号发生器产生信号，　力联合浮环动静压轴承动态特性试验　研究．润滑与密封（Ｌｕ　ｂ　ｒｉ　ｃａｔｉ　０　ｎ　Ｅ　ｎｇｉｎｅｅ　ｒｉ　ｎｇ）．２００６（５）：５　３～５６（１　ｎ　Ｅｎｇｌｉｓｈ）Ｄｙｎａｍｉｃ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒａｄｉａｌ－ｔｈｒｕｓｔ　：上：三：０６００　．ＡＢ　，　５　这种作图法的误差为　二　０．６ｌ８　１００％：２９ｌ％　，４结论　由此可见，用垂线代替弧线求黄　金分割点不仅进一步简化作图过程，　而且分割结果也更接近黄金数０．　６　１　８……，误差也比原作图法大大减　小了。　经信号放大器放大，推动激振器对轴　承试验台进行激振。测试信号通过传　感器系统（包括传感器、前置放大　器、传感器电源等），进入智能信号　采集系统进行采集，而后进入计算机　进行保存，通过计算机上安装的信号　ｆｌｏａｔｉｎｇ－ｒｉｎｇ　ｈｙｂｒｉｄ　ｂｅａｒｉｎｇ．　［５］郭红，张少林．透平膨胀机组动静　压浮环轴承性能研究．机械科学与　技术（ＭＡＣＨＡＮＩＣＡＬ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ）．２０００．３：４Ｉ　４　４　Ｉ　６．　…、江会保，化工制图。北京：机械工　业出版社．２００３　［２］、林崇德．中国百科全书．浙江教育　出版社．１　９９７　张祥兰女汉族１　９６４．０３．２０副教授职称　于１ｃ９８６年６月毕业于沈阳化工学院化工机　械专业工学学士　主讲课程：《化工设备基础》．《工程力　学》，《化工制图》　《普通物理》，　《化工设备》．《机械设计基础》．　《ｃＡＤ／ＣＡＭ应用软件一Ｐ　ｒｏ／Ｅ》等课程　科研成果：　两端铰支压杆临界力的数值法　计算　一文刊在《试验技术与试验机》　刊物上。　高等职业教育机械基础类课程的创新体系　及其教材的整体研究　（主要成员）吉林　省课题　《数控特种加工》主编　高等教育出版社　《机械基础》参编　高等教育出版社　《机械基础习题集》参编　高等教育出版社　分析软件对信号进行分析处理，得到　所需的轴承试验结果。　ＩＳＳＮ　１　００３－８７２８　ＣＮ６１—１　１　１　４／ＴＨ（Ｉｎ　Ｅｎｇｉｓｈ）Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ　Ｓｔｕｄｙ　ａｎｄ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｔｈｒｕｓｔ－ｇａｄｉａｌ　Ｆｌｏａｔｉｎｇ－ｒｉｎｇ　Ｈｙｂｒｉｄ　Ｂｅａｒｉｎｇ，　７结论　（１）采用倒置结构设计了径一推　联合动静压轴承试验台，并讨论了试　验台的加载方式、供油系统和测量系　统。　［６］张永宇．径推联合浮环动静压轴承　设计及试验装置研究．郑州大学硕士　论文．２００２，５　（２）该试验台可用于测量径一推　联合动静压轴承的静态和动态特性，　若要试验其它不同形式的轴承，只要　把试验台装置稍加改变即可。　塌毒　张绍林　本科　工程师，研究方向：润　滑理论及轴承技术。