[發明專利]單支點雙排滾動軸承支撐式轉子綜合性能實驗裝置

在審

• 申請號: 201610039606.5
• 申請日: 2016-01-21
• 公開（公告）號: CN105486505A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發明（設計）人: 王廣斌;鄧文輝;韓清凱;李學軍;何寬芳;沈意平;賓光富;伍濟鋼;蔣玲莉
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

技術領域

本發明涉及一種實驗設備，尤其是涉及一種單支點雙排滾動軸承支撐式轉子綜合 性能實驗裝置。

背景技術

軸承作為旋轉機械中關鍵零部件之一，其性能直接影響著旋轉機械的性能與壽 命。特別是在航空航天領域，以航空發動機主軸軸承為例，壓氣機和渦輪主軸均使用滾動軸 承支承。通常在壓氣機端使用球軸承以確定主軸位置，渦輪端使用圓柱滾子軸承便于吸收 受熱后主軸軸向的熱膨脹位移。航空發動機采用滾動軸承的基本原因是最大限度地減輕重 量，減小摩擦和功率損失，減少滑油量和冷卻需求量，并且能夠經受大的短時過載。在結構 設計上航空發動機支撐結構都會經過卸荷設計，對于卸荷設計后發動機轉子上的軸向力仍 然較大，則一般在一個支撐點上采用兩個滾動軸承并列，成為雙排滾動軸承支撐結構，其方 式主要有一個支點兩個滾珠軸承并用或者一個支點上滾珠與滾柱并用。

目前，航空滾動軸承正朝著大推重比、高可靠性、高耐久性、低耗油率、低成本等方 向的發展。通過對近年來眾多航空發動機主軸軸承的失效統計可以發現：隨著軸承材料的 發展，軸承鋼和更好的W或Mo系工具鋼的性能的不斷改進，主軸軸承的疲勞壽命已得到 大大的提高，在高速主軸軸承的各類失效中疲勞已不是主要問題，而由于軸承的高DN值所 帶來的軸承磨損加速、溫升過高、沖擊頻繁、潤滑不良以及振動等原因導致的軸承失效已經 取代軸承的疲勞破壞成為軸承的主要破壞因素，嚴重的甚至會帶來抱軸和斷軸這樣的災難 性破壞。并且現有的研究技術大都針對單個滾動軸承進行研究，對于單支點兩個滾珠軸承 并用或者單支點上滾珠與滾柱并用情況研究較少，特別是在高DN運轉下軸承的旋轉運動 接觸摩擦產生的摩擦熱以及高速旋轉時潤滑油攪拌形成的攪拌熱。因此，開展單支點雙排 滾動軸承軸承在高DN高溫復雜工況下的振動穩定性及軸承的動態特性研究，對提高航空發 動機主軸軸承的可靠性具有非常重要的意義。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供一種針對單支點雙排滾動軸承式支撐式轉 子，能夠在同時承受軸向、徑向聯合重載荷及變轉速工況下，精確地測量雙排滾動軸承的溫 升、振動特性的單支點雙排滾動軸承支撐式轉子綜合性能實驗裝置。

本發明采用的技術方案是：包括實驗臺底座、變頻電機、實驗主軸、兩軸承座、加載支 架、雙排滾動軸承、軸向加載裝置和徑向加載裝置；所述的兩軸承座和變頻電機安裝在實驗 臺底座上，所述的實驗主軸支撐在兩軸承座上，與變頻電機連接；軸向加載裝置和徑向加載 裝置位于兩軸承座之間；實驗主軸上安裝有雙排滾動軸承，雙排滾動軸承安裝于軸承襯套 內，軸承襯套通過螺栓安裝在實驗臺底座上；軸承襯套上安裝有溫度傳感器和加速度振動 傳感器，溫度傳感器的探頭靠近雙排滾動軸承設置；

所述的軸向加載裝置包括U型塊、壓力傳感器及徑向螺旋加載器；徑向螺旋加載器安裝 在加載支架頂部的螺孔內；徑向螺旋加載器與U型塊的頂部連接，U型塊的兩底腳安裝在軸 承襯套頂部的通孔內，與雙排滾動軸承的外圈接觸；壓力傳感器安裝在螺旋加載器和U型塊 之間；

軸向加載裝置包括壓力傳感器、軸向螺旋加載器及軸承端蓋；所述的軸承端蓋安裝在 軸承襯套的端口處；軸向螺旋加載器沿軸向安裝在加載支架靠近軸承端蓋側的螺旋加載口 內，軸向螺旋加載器一端與軸承端蓋連接；壓力傳感器安裝在軸承端蓋和軸向螺旋加載器 之間。

上述的單支點雙排滾動軸承支撐式轉子綜合性能實驗裝置中，所述的軸向加載裝 置在軸承端蓋和雙排滾動軸承的外圈之間設有擋圈。

上述的單支點雙排滾動軸承支撐式轉子綜合性能實驗裝置中，所述的加載支架上 設有噴油口，噴油口與潤滑油加熱自動噴油器連接，噴油口朝向雙排滾動軸承的滾珠，軸承 襯套的底部設有回油孔。

上述的單支點雙排滾動軸承支撐式轉子綜合性能實驗裝置中，雙排滾動軸承有兩 個角接觸球軸承背對背或面對面安裝組成，兩個角接觸球軸承的內圈之間設有軸承套環。

上述的單支點雙排滾動軸承支撐式轉子綜合性能實驗裝置中，包括四個軸向螺旋 加載器，四個軸向螺旋加載器在加載支架上對稱分布，四個軸向螺旋加載器分別與軸承端 蓋連接，軸向螺旋加載器和軸承端蓋之間設有壓力傳感器。

上述的單支點雙排滾動軸承支撐式轉子綜合性能實驗裝置中，還包括負載電機， 負載電機與實驗主軸背向變頻電機的一端連接；變頻電機和負載電機通過電機支座安裝在 實驗臺底座上。