[發明專利]水潤滑尾軸承粘-滑現象測試系統

有效

• 申請號: 201710762422.6
• 申請日: 2017-08-30
• 公開（公告）號: CN107421742B
• 公開（公告）日: 2020-01-14
• 發明（設計）人: 周新聰;況福明;黃健;唐育民;梁興鑫;陳凱;王軍;王昊;鄭鵬飛;王超;蔡佰辰
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045
• 代理公司: 42102 湖北武漢永嘉專利代理有限公司
• 代理人: 王丹

本發明涉及一種水潤滑尾軸承粘?滑現象測試系統，包括驅動單元、加載單元、加水單元、測量單元和圖像單元，驅動單元包括的電機、同軸傳動組件和玻璃套，加載單元包括支架、平衡杠桿、砝碼和軸承試塊，玻璃套與軸承試塊接觸形成摩擦副，加水單元包括水箱、泵和噴水管，測量單元包括轉速轉矩儀、三分量力傳感器、振動傳感器和聲傳感器，圖形單元包括高速相機、硬桿鏡和可調燈，噴水管、高速相機和硬桿鏡均指向摩擦副，軸承試塊工作面上設有標記點。該系統實現了水潤滑尾軸承粘?滑現象的可視化測試及噪聲、振動和摩擦力的記錄，實現了不同種潤滑水和不同轉速下的粘?滑現象測試與研究，更加接近軸與軸承的實際運動規律。

技術領域

本發明屬于艦船推進技術領域，具體涉及一種水潤滑尾軸承粘-滑現象測試系統。

背景技術

水潤滑尾軸承是艦船推進系統的重要組成部分，在艦船啟動、停機和低速運轉時，水潤滑尾軸承接觸區表面無法形成流體動壓潤滑膜，極易產生粘-滑現象，從而引起的摩擦振動與噪聲。因此，水潤滑尾軸承粘-滑現象的研究對提高艦船尤其是潛艇的隱蔽性意義重大。

粘-滑作為組成摩擦過程的基本單元，對理解界面摩擦行為十分重要。當一個以很低的速度在另一個表面滑動的時候，摩擦過程就會變得不連續，運動就呈現出粘著-滑動交替出現的規律，稱之為粘-滑。看似平穩的摩擦過程往往包含了成千上萬個微小的粘-滑單元，這些微小單元我們無法直觀地看到，但是卻存在于艦船水潤滑尾軸承的摩擦副中，引發軸系振動噪聲。因此，深入研究水潤滑尾軸承粘-滑運動過程對艦艇水潤滑尾軸承的減震降噪有重要的意義。目前，對水潤滑尾軸承粘-滑運動過程的研究主要有三個方面：

1)對水潤滑尾軸承的設計和加工工藝的研究：

BharatBhushan認為尖叫的頻率則與橡膠的彈性模量、剪切模量、厚度有關。尖叫的強度及產生尖叫的可能性與橡膠表面摩擦系數有關。摩擦表面越粗糙，越干凈，產生振鳴音的可能性越大。

陳明通過臺架試驗研究了不同硬度橡膠軸承材料對軸系振動的影響。結果表明：橡膠軸承材料的硬度對軸系振動影響較大，選擇合適硬度的橡膠軸承材料可以有效抑制軸系的振動。

2)對水潤滑尾軸承的數值和模態分析研究：

王家序等利用有限元復特征值分析方法，依據復特征值實部的正負判斷軸承系統發生噪聲的可能性，如果有實部為正的特征值，則可判斷系統有發生噪聲的可能性。

金勇、周新聰基于Pulse的測試結果，對其尾軸承試驗臺架進行了試驗模態分析。結果表明，尾軸承采用橡膠軸承材料時，其低速下由自身特性導致的水平和垂直方向上的振動主要集中在2kHz以下，振鳴音產生的臨界轉速也是衡量材料能否在大比壓下工作的重要因素之一。

3)水潤滑尾軸承的模擬實驗裝置的研究現狀：

對水潤滑尾軸承的模擬實驗裝置的研究的實例有：專利號為CN201611089769.0的文獻中提到了一種驅動剛度可控的粘-滑試驗裝置，該裝置包括支撐底板、十字交叉軸承組件、平衡杠桿、測量單元、樣品臺組件和驅動組件。但是該實驗裝置并不能直觀的將摩擦表面進行可視化展示，不能為水潤滑橡膠尾軸承的粘-滑現象的存在和水囊的分布提供直接有力的依據。

發明內容

本發明的目的是提供一種水潤滑尾軸承粘-滑現象測試系統，該系統實現了水潤滑尾軸承粘-滑現象的可視化測試及噪聲、振動和摩擦力的記錄；實現了淡水、海水、水中含沙及冰多種不同種潤滑水和不同轉速及比壓下的粘-滑現象測試與研究；更加接近軸與軸承的實際運動規律；采用旋轉式的摩擦副配對方式，可實現長行程的持續觀測。

本發明所采用的技術方案是：