[發(fā)明專利]用于低速重載水潤(rùn)滑軸承摩擦系數(shù)測(cè)量的裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510001284.0
• 申請(qǐng)日: 2015-08-03
• 公開（公告）號(hào): CN104502271A
• 公開（公告）日: 2015-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹貽鵬;國(guó)杰;張潤(rùn)澤;朱曙光;閆力奇;李燎原
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N19/02
• 分類號(hào): G01N19/02;G01M13/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種軸承摩擦系數(shù)測(cè)量裝置，尤其是一種適用于船用低速重載水潤(rùn)滑軸承摩擦系數(shù)的測(cè)量的軸承摩擦系數(shù)測(cè)量裝置。

背景技術(shù)

船舶噸位的不斷提高對(duì)其主機(jī)、推進(jìn)系統(tǒng)提出了更高的要求。為了保證強(qiáng)度，槳軸系統(tǒng)質(zhì)量不斷增加，船舶尾軸承所承受的負(fù)荷不斷提高而產(chǎn)生的摩擦現(xiàn)象，影響了軸系的正常運(yùn)轉(zhuǎn)與軸承使用壽命，使軸承的設(shè)計(jì)與選型面臨新的問(wèn)題。軸承摩擦系數(shù)是軸承選型的重要指標(biāo)，也是軸承設(shè)計(jì)流程中重要的先決條件，需要在試驗(yàn)階段就準(zhǔn)確的獲取其數(shù)值以開展后續(xù)研究。如何進(jìn)行低速重載的水潤(rùn)滑軸承摩擦系數(shù)測(cè)量便是本發(fā)明所要解決的問(wèn)題。

目前，國(guó)內(nèi)高校與研究機(jī)構(gòu)均較重視軸承摩擦系數(shù)的測(cè)量，依照軸系實(shí)際布置形式建立試驗(yàn)臺(tái)架，使用轉(zhuǎn)速扭矩傳感器測(cè)量軸承摩擦系數(shù)。由于軸承的使用環(huán)境的不同，被測(cè)量軸承多應(yīng)用于油潤(rùn)滑、高速轉(zhuǎn)動(dòng)軸系的環(huán)境中；重載環(huán)境下的水潤(rùn)滑軸承摩擦系數(shù)測(cè)量裝置的試驗(yàn)臺(tái)多采用螺旋槳端的液壓加載方式，且支撐軸承較多，轉(zhuǎn)速扭矩傳感器測(cè)量的結(jié)果含有各支撐軸承摩擦力的成分，難以準(zhǔn)確獲得軸承摩擦系數(shù)結(jié)果。

公開號(hào)CN1117978C(公開日2003年8月13日)的專利文件中，公開了一種微型軸承摩擦系數(shù)測(cè)試方法與裝置。包括應(yīng)變片、懸臂測(cè)試彈簧片、柔性拉索、被測(cè)軸承、微砝碼、軸頸卡頭和調(diào)速電機(jī)，該裝置利用拉索制動(dòng)原理，能有效測(cè)量軸承的滑動(dòng)摩擦系數(shù)。利用拉索制動(dòng)原理，將拉索拉力轉(zhuǎn)換為軸瓦與軸頸之間的徑向壓力，由軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)后柔索兩端的拉力差值反映軸頸與軸瓦間的摩擦力大小，并利用懸臂測(cè)試彈簧應(yīng)變片的電壓信號(hào)變化，精確測(cè)量微型軸承摩擦力。該技術(shù)方案是針對(duì)微型轉(zhuǎn)子軸承摩擦系數(shù)進(jìn)行測(cè)量的一種裝置，不具備大載荷、低速、水潤(rùn)滑軸承摩擦系數(shù)的測(cè)量能力。

《艦船科學(xué)技術(shù)》(2009Vol.31)中公開的“水潤(rùn)滑橡膠軸承摩擦行為及試驗(yàn)研究”和《振動(dòng)與沖擊》(2011Vol.30)中公開的“水潤(rùn)滑橡膠軸承振動(dòng)噪聲機(jī)理分析與試驗(yàn)研究”中介紹了一種船用水潤(rùn)滑橡膠軸承摩擦系數(shù)測(cè)量裝置，該裝置由變頻交流電機(jī)、減速器、中間軸承、橡膠首/尾軸承、尾軸、中間軸和加載機(jī)構(gòu)組成。該裝置通過(guò)布置在軸系螺旋槳端的加載裝置施加垂向力，使待測(cè)軸承滿足設(shè)定的軸承比壓(0.1-0.4MPa)，通過(guò)轉(zhuǎn)速扭矩傳感器測(cè)量穩(wěn)定狀態(tài)下的摩擦力矩，通過(guò)力平衡關(guān)系換算得到摩擦系數(shù)。所述的試驗(yàn)裝置可以進(jìn)行軸承摩擦系數(shù)測(cè)量，且可以實(shí)現(xiàn)大比壓環(huán)境下的軸承摩擦系數(shù)測(cè)量，同時(shí)可以描述軸承摩擦系數(shù)隨比壓、轉(zhuǎn)速等變化的變化關(guān)系，但是轉(zhuǎn)速扭矩傳感器測(cè)量得到的扭矩不僅包括了待測(cè)軸承的摩擦力矩，還包括了各中間軸承的摩擦力矩，因此測(cè)量結(jié)果不能準(zhǔn)確反映待測(cè)軸承的摩擦系數(shù)值，僅能描述整體趨勢(shì)。

武漢理工大學(xué)2008年碩士畢業(yè)論文“船舶尾軸承水潤(rùn)滑特性數(shù)值計(jì)算與實(shí)驗(yàn)研究”一文中介紹了SSB-100型船舶尾軸試驗(yàn)機(jī)，該裝置可測(cè)量用于軸承摩擦系數(shù)的測(cè)量，由變頻電機(jī)、轉(zhuǎn)矩測(cè)量裝置、速度測(cè)量裝置、支撐軸承、待測(cè)軸承和加載裝置構(gòu)成。通過(guò)加載裝置直接將載荷(0.1-0.8MPa)加載到被測(cè)軸承上，通過(guò)支撐軸承與電機(jī)之間的扭矩傳感器測(cè)量結(jié)果，并通過(guò)后處理得到軸承摩擦系數(shù)。文中所述的試驗(yàn)裝置可以進(jìn)行軸承摩擦系數(shù)測(cè)量與研究，由于加載裝置直接作用于待測(cè)軸承，因此可進(jìn)行較大比壓的軸承摩擦系數(shù)測(cè)量，并得到軸承摩擦系數(shù)隨比壓、轉(zhuǎn)速等變化的變化關(guān)系，但是該裝置仍采用扭矩傳感器的測(cè)量結(jié)果做為實(shí)驗(yàn)結(jié)果用于摩擦系數(shù)計(jì)算，其中包括了各中間軸承、支撐軸承的摩擦力矩，因此測(cè)量結(jié)果仍不能準(zhǔn)確反映待測(cè)軸承的摩擦系數(shù)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠滿足低速重載水潤(rùn)滑軸承摩擦系數(shù)精確測(cè)量，提高水潤(rùn)滑軸承摩擦系數(shù)測(cè)量精度的用于低速重載水潤(rùn)滑軸承摩擦系數(shù)測(cè)量的裝置。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的

包括軸承負(fù)荷加載機(jī)構(gòu)10、水循環(huán)與密封裝置20、電機(jī)與傳動(dòng)裝置30、軸40、摩擦力測(cè)量裝置60和基座，

所述的軸承負(fù)荷加載機(jī)構(gòu)10包括液壓缸13、荷重傳感器14、加載桿15和加載滾動(dòng)軸承機(jī)構(gòu)19，液壓缸13安裝在底座上，荷重傳感器14安裝在加載桿15下端，滾動(dòng)軸承機(jī)構(gòu)19安裝在加載桿15上端，

所述的水循環(huán)與密封裝置20包括循環(huán)管路23、泵24、水箱27和密封端蓋22，水箱中的水經(jīng)泵從待測(cè)軸承一端進(jìn)入軸與待測(cè)軸承的間隙及待測(cè)軸承水槽中，從待測(cè)軸承另一端流出流回水箱，

所述的電機(jī)與傳動(dòng)裝置30包括電機(jī)2、聯(lián)軸器4和轉(zhuǎn)速扭矩傳感器6，電機(jī)布置在基座1上，電機(jī)2通過(guò)聯(lián)軸器4與安裝在基座上的軸40相連，轉(zhuǎn)速扭矩傳感器6與聯(lián)軸器4鏈接，待測(cè)軸承50安裝于軸40上，