本实用新型专利技术提供的是一种用于低速重载水润滑轴承摩擦系数测量的装置。主要包括满足大比压轴承负荷垂向均匀加载的执行机构、用于保证轴承充分冷却润滑的水循环装置和密封装置、带动轴系旋转的电机与传动装置、轴、轴承、基于力平衡原理设计的摩擦力测量装置。这几部分系统利用基座、管路、杆梁结构连接起来，构成了整个水润滑轴承润滑、转动、加载、测量过程，从而实现摩擦系数测量。采用了液压缸结合顶杆、线性轴承、滚动轴承做为加载装置，保证了被测轴承仅受到垂向加载力，实现了大载荷加载；同时，该方法有效避免了其它支撑轴承摩擦力对测量结果的干扰，实现了摩擦系数精确测量。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及的是一种轴承摩擦系数测量装置，尤其是一种适用于船用低速重载水润滑轴承摩擦系数的测量的轴承摩擦系数测量装置。
技术介绍
船舶吨位的不断提高对其主机、推进系统提出了更高的要求。为了保证强度，桨轴系统质量不断增加，船舶尾轴承所承受的负荷不断提高而产生的摩擦现象，影响了轴系的正常运转与轴承使用寿命，使轴承的设计与选型面临新的问题。轴承摩擦系数是轴承选型的重要指标，也是轴承设计流程中重要的先决条件，需要在试验阶段就准确的获取其数值以开展后续研宄。如何进行低速重载的水润滑轴承摩擦系数测量便是本技术所要解决的问题。目前，国内高校与研宄机构均较重视轴承摩擦系数的测量，依照轴系实际布置形式建立试验台架，使用转速扭矩传感器测量轴承摩擦系数。由于轴承的使用环境的不同，被测量轴承多应用于油润滑、高速转动轴系的环境中；重载环境下的水润滑轴承摩擦系数测量装置的试验台多采用螺旋桨端的液压加载方式，且支撑轴承较多，转速扭矩传感器测量的结果含有各支撑轴承摩擦力的成分，难以准确获得轴承摩擦系数结果。公开号CNll 17978C(公开日2003年8月13日)的专利文件中，公开了一种微型轴承摩擦系数测试方法与装置。包括应变片、悬臂测试弹簧片、柔性拉索、被测轴承、微砝码、轴颈卡头和调速电机，该装置利用拉索制动原理，能有效测量轴承的滑动摩擦系数。利用拉索制动原理，将拉索拉力转换为轴瓦与轴颈之间的径向压力，由轴颈转动后柔索两端的拉力差值反映轴颈与轴瓦间的摩擦力大小，并利用悬臂测试弹簧应变片的电压信号变化，精确测量微型轴承摩擦力。该技术方案是针对微型转子轴承摩擦系数进行测量的一种装置，不具备大载荷、低速、水润滑轴承摩擦系数的测量能力。《舰船科学技术》(2009Vol.31)中公开的“水润滑橡胶轴承摩擦行为及试验研宄”和《振动与冲击》(2011Vol.30)中公开的“水润滑橡胶轴承振动噪声机理分析与试验研宄”中介绍了一种船用水润滑橡胶轴承摩擦系数测量装置，该装置由变频交流电机、减速器、中间轴承、橡胶首/尾轴承、尾轴、中间轴和加载机构组成。该装置通过布置在轴系螺旋桨端的加载装置施加垂向力，使待测轴承满足设定的轴承比压(0.l_0.4MPa)，通过转速扭矩传感器测量稳定状态下的摩擦力矩，通过力平衡关系换算得到摩擦系数。所述的试验装置可以进行轴承摩擦系数测量，且可以实现大比压环境下的轴承摩擦系数测量，同时可以描述轴承摩擦系数随比压、转速等变化的变化关系，但是转速扭矩传感器测量得到的扭矩不仅包括了待测轴承的摩擦力矩，还包括了各中间轴承的摩擦力矩，因此测量结果不能准确反映待测轴承的摩擦系数值，仅能描述整体趋势。武汉理工大学2008年硕士毕业论文“船舶尾轴承水润滑特性数值计算与实验研宄” 一文中介绍了 SSB-100型船舶尾轴试验机，该装置可测量用于轴承摩擦系数的测量，由变频电机、转矩测量装置、速度测量装置、支撑轴承、待测轴承和加载装置构成。通过加载装置直接将载荷(0.1-0.8MPa)加载到被测轴承上，通过支撑轴承与电机之间的扭矩传感器测量结果，并通过后处理得到轴承摩擦系数。文中所述的试验装置可以进行轴承摩擦系数测量与研宄，由于加载装置直接作用于待测轴承，因此可进行较大比压的轴承摩擦系数测量，并得到轴承摩擦系数随比压、转速等变化的变化关系，但是该装置仍采用扭矩传感器的测量结果做为实验结果用于摩擦系数计算，其中包括了各中间轴承、支撑轴承的摩擦力矩，因此测量结果仍不能准确反映待测轴承的摩擦系数值。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够满足低速重载水润滑轴承摩擦系数精确测量，提高水润滑轴承摩擦系数测量精度的用于低速重载水润滑轴承摩擦系数测量的装置。本技术的目的是这样实现的包括轴承负荷加载机构10、水循环与密封装置20、电机与传动装置30、轴40、摩擦力测量装置60和基座，所述的轴承负荷加载机构10包括液压缸13、荷重传感器14、加载杆15和加载滚动轴承机构19，液压缸13安装在底座上，荷重传感器14安装在加载杆15下端，滚动轴承机构19安装在加载杆15上端，所述的水循环与密封装置20包括循环管路23、泵24、水箱27和密封端盖22，水箱中的水经泵从待测轴承一端进入轴与待测轴承的间隙及待测轴承水槽中，从待测轴承另一端流出流回水箱，所述的电机与传动装置30包括电机2、联轴器4和转速扭矩传感器6，电机布置在基座I上，电机2通过联轴器4与安装在基座上的轴40相连，转速扭矩传感器6与联轴器4链接，待测轴承50安装于轴40上，所述的摩擦力测量装置60包括力臂杆61、应变传感器63、顶杆64，力臂杆61的一端连接在待测轴承外壳上，力臂杆61的另一端与垂向布置的应变传感器63铰接，所述的应变传感器由顶杆64垂向支撑在基座上。基座上设置线性轴承16，加载杆由线性轴承16约束。所述联轴器4是柱销联轴器。在水箱27中设置温度传感器。所述加载滚动轴承机构由5个滚动轴承组成。本技术提供了一种可以满足低速重载水润滑轴承摩擦系数精确测量的装置，目的是寻求新的轴承摩擦系数测量方式及其对应的结构设计，提高水润滑轴承摩擦系数测量精度。为达到本技术的目的，考虑船舶尾轴承转速、比压范围，围绕轴承负荷加载机构、摩擦力测量装置的新型结构设计，提出了本技术的总体方案的指导思想。本技术的水润滑轴承摩擦系数测量装置主要由以下几部分组成:满足大比压轴承负荷垂向均匀加载的执行机构、用于保证轴承充分冷却润滑的水循环装置和密封装置、带动轴系旋转的电机与传动装置、轴、轴承、基于力平衡原理设计的摩擦力测量装置。这几部分系统利用基座、管路、杆梁结构连接起来，构成了整个水润滑轴承润滑、转动、加载、测量过程，从而实现摩擦系数测量。本技术的水润滑轴承摩擦系数测量装置经试验结果表明，一般对于30kW电机，可用于测量直径10mm以下、比压0.8MPa以下、最低转速120r/min的轴承摩擦系数测量。该装置为通用装置，可依照被测轴承直径及轴承负荷的大小调整电机功率，如对轴承载荷有更高的要求，可选取高功率、大扭矩的电机以克服轴承摩擦力，实现摩擦系数测量。本技术的水润滑轴承摩擦系数测量装置的主要特点在于:1、由轴承负荷加载机构10依照已知负荷将轴承50顶升，直至与旋转中的轴40接触，轴承50在摩擦力作用下将产生同向转动，而该转动由摩擦力测量装置60完全限制，并将测量得到的力输出，从而计算得到摩擦力矩。2、由液压缸、加载杆、线性轴承、滚动轴承机构组成的轴承负荷加载机构10，实现大载荷加载功能。所述的液压缸布置在公共底座上，自下而上依次为荷重传感器、加载杆、滚动轴承机构。通过液压缸伺服机构，将液压缸顶升并与加载杆接触，加载杆在线性轴承的定位下沿垂向向上运动，使加载杆顶端均布的5个滚动轴承与待测轴承外当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于低速重载水润滑轴承摩擦系数测量的装置，包括轴承负荷加载机构(10)、水循环与密封装置(20)、电机与传动装置(30)、轴(40)、摩擦力测量装置(60)和基座，其特征是：所述的轴承负荷加载机构(10)包括液压缸(13)、荷重传感器(14)、加载杆(15)和加载滚动轴承机构(19)，液压缸(13)安装在底座上，荷重传感器(14)安装在加载杆(15)下端，加载滚动轴承机构(19)安装在加载杆(15)上端，所述的水循环与密封装置(20)包括循环管路(23)、泵(24)、水箱(27)和密封端盖(22)，水箱中的水经泵从待测轴承一端进入轴与待测轴承的间隙及待测轴承水槽中，从待测轴承另一端流出流回水箱，所述的电机与传动装置(30)包括电机(2)、联轴器(4)和转速扭矩传感器(6)，电机布置在基座(1)上，电机(2)通过联轴器(4)与安装在基座上的轴(40)相连，转速扭矩传感器(6)与联轴器(4)链接，待测轴承(50)安装于轴(40)上，所述的摩擦力测量装置(60)包括力臂杆(61)、应变传感器(63)、顶杆(64)，力臂杆(61)的一端连接在待测轴承外壳上，力臂杆(61)的另一端与垂向布置的应变传感器(63)铰接，所述的应变传感器由顶杆(64)垂向支撑在基座上。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曹贻鹏，国杰，张润泽，朱曙光，闫力奇，李燎原，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23
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