[發明專利]高速滾動軸承機械和熱載荷同步加載裝置及方法

在審

• 申請號: 201810102626.1
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108051215A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 李本威;韋祥;張赟
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空大學
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出了一種高速滾動軸承機械和熱載荷同步加載裝置及方法，包括：軸承主體系統、潤滑系統、液壓加載系統；所述的軸承主體系統包括耐高潤腔體與常溫腔體，試驗軸承置于高溫腔體，支撐軸承置于常溫腔體，加載軸承采用脂潤滑滾子軸承，置于兩腔體之間；潤滑系統常溫油路連接常溫腔體，潤滑支撐軸承，高溫油路連接高溫腔體，潤滑并加熱載荷于試驗軸承；液壓加載系統軸向力加載端頭向試驗軸承外圈直接加載軸向載荷，徑向加載端頭向加載軸承加載徑向載荷，徑向載荷通過軸系傳遞于試驗軸承；本發明裝置通過液壓加載系統和潤滑系統實現試驗軸承機械和熱載荷的同步加載，可模擬高速軸承真實工況，為軸承運動狀態監測及性能評估提供更加準確的條件。

技術領域

本發明屬于軸承試驗與測試領域，尤其涉及一種高速滾動軸承機械和熱載荷同步加載裝置及方法。

背景技術

在航空發動機領域，作為支撐轉子系統轉動的部件，軸承通常工作在高溫、高轉速、高載荷的惡劣工況下，承受著熱載荷與機械載荷的雙重作用。軸承失效是導致發動機故障、影響發動機使用壽命的重要因素，因此評估軸承在真實發動機中的工作狀態具有重要的工程意義。目前對航空軸承進行試驗評估，只能滿足軸承高速與機械載荷的模擬，忽略了高溫潤滑條件對軸承運動狀態的影響，其結果與軸承真實工作狀態有較大的差距。為了更真實地模擬航空高速軸承的真實工況，發明了熱載荷與機械載荷同步加載裝置，模擬軸承在航空發動機中的真實工況，為其狀態監控、壽命評估與失效分析提供更有效的試驗評估手段。

發明內容

本發明目的在于提供一種高速滾動軸承機械和熱載荷同步加載裝置，解決現有軸承試驗器中缺少熱載荷與機械載荷同步加載的缺陷，更真實地模擬軸承工況。

為了解決上述問題，本發明的技術方案為：

一種高速滾動軸承機械和熱載荷同步加載裝置，包括具有高溫腔體和常溫腔體的軸承主體系統、具有同時獨立供應高溫滑油和常溫滑油功能的潤滑系統、具有同時加載軸向和徑向載荷功能的液壓加載系統。

優選的，所述的軸承主體系統包括安裝殼體、旋轉軸、加載軸承、試驗軸承、支撐軸承；旋轉軸采用短粗軸，目的是避免加載徑向載荷時旋轉軸產生彎曲形變，避免試驗軸承加載徑向載荷時加載彎矩。

優選的，所述的安裝殼體分為兩個腔體，分別為高溫潤滑腔體和常溫潤滑腔體，兩個腔體互相隔離；旋轉軸安裝于安裝殼體中；加載軸承安裝于旋轉軸中部；支撐軸承安裝于旋轉軸右端，并置于常溫腔體中；試驗軸承安裝于旋轉軸左端，并置于高溫腔體中。采用這樣的軸承支撐方式使旋轉軸在高轉速下穩定性更高，試驗軸承置于左端是為了施加熱載荷和軸向機械載荷時更為便利，同時減少了和其他部件之間的熱傳導，試驗精度更高。

優選的，潤滑系統包含常溫和高溫兩套獨立供、回油裝置；常溫潤滑系統通過管路與軸承主體常溫腔體連接，潤滑支撐軸承；高溫潤滑系統通過管路與軸承主體高溫腔體連接，加熱并潤滑試驗軸承。常溫滑油泵將滑油從常溫油箱泵至支撐軸承，通過常溫回油泵將滑油泵回常溫滑油箱；內置于高溫滑油箱的管道加熱器將滑油加熱至指定溫度，由高溫滑油泵泵至試驗軸承，通過高溫回油泵將滑油泵回高溫油箱。采用兩套獨立的供回油系統是為了避免高溫與常溫滑油混合導致熱損失，提高熱載荷加載精度；兩套獨立的系統也更便于設置多種試驗工況，更加靈活自主；獨立供回油的方案避免了支撐軸承油路對滑油溫度、滑油壓力、磨損金屬顆粒等參數的影響，測量的技術參數嚴格反映試驗軸承的情況。

優選的，加載軸承采用脂潤滑滾子軸承，目的是為了減少潤滑油路，簡化系統，易于更換與維護。

優選的，管道加熱器安裝于高溫滑油箱內，將滑油加熱至試驗溫度，加熱溫度可控。采用管道加熱器進行加熱的方式可以更快地對滑油進行加熱，滿足試驗軸承熱載荷加載的實時性。同時管道加熱器采用電加熱，具有安全系數高，控制精度高等優點。

優選的，液壓加載系統通過管路和加載端頭與軸承主體連接，分別向加載軸承外圈施加徑向力和向試驗軸承外圈施加軸向力。