[发明专利]水润滑轴承动态特性参数测试装置

说明书

本发明涉及一种水润滑轴承动态特性参数测试装置。它主要由驱动装置、加载与测量装置、辅助装置和水润滑轴承组成。其中，所述的驱动装置主要包括驱动电机、高弹联轴器和联接轴段；所述的加载与测量装置主要包括静态力加载装置、动态力加载装置和动态力及响应测量装置，动态力及响应测量装置可用于测量振动加速度以及动态力；所述的辅助装置主要包括滚子轴承及支撑、动密封装置、加载装置支撑架以及水箱等。本发明装置能够在静态力和动态力加载作用下，实现对水润滑轴承的径向刚度和阻尼的直接测量，且该装置结构简单，测量数据可靠，测量结果可为采用水润滑轴承的轴系振动特性计算评估提供可靠的输入参数以及为水润滑轴承设计提供实验依据。

技术领域

本发明涉及水润滑轴承动态特性参数测试领域，具体涉及一种水润滑轴承的径向刚度和阻尼的动态特性参数测试装置。

背景技术

滑动轴承因其结构简单、在高速重载条件下有较好的动力学性能等优点而广泛应用于现代工业机械中。而在船舶领域，由于其推进轴系工作环境的特殊性，使得采用海水作为直接润滑介质的水润滑轴承得到了广泛应用。

人们对水润滑轴承的润滑机理和润滑特性、轴承结构参数、材料配方、水膜压力和摩擦特性等方面开展了大量的研究。如，华中科技大学(水润滑径向滑动轴承综合性能试验台的研制[D])设计并研制了一种综合性能试验台，主要实现了不同结构参数、润滑方式、工作条件和轴承材料对轴承性能的影响试验；中国船舶重工集团公司第七一九研究所(CN201096619 Y)建立了一套船舶水润滑艉轴承试验装置，用于研究船用艉轴承材料特性、艉轴承结构和润滑特性的综合性试验装置；重庆大学(CN 102269654 A)设计了一种水润滑轴承及传动系统综合性能试验平台，用于研究在复杂工况下水润滑轴承的摩擦特性、水膜压力分布、轴心轨迹、噪声和动态特性等各项参数。

同时作为轴承的一个重要参数—动力特性参数，人们也进行了大量的理论与实验研究工作。在众多的滑动轴承分析模型中，含有八个动力特性系数的线性化模型由于方便转子动力学特性分析、物理意义明确且在轴承偏心较小时有较高的精度，在工程中得到广泛应用。在理论上分析滑动轴承的动力特性参数是将转轴平衡位置的偏心率和偏位角代入到Reynolds方程中，采用无限短轴承、无限长轴承假设或数值方法分析Reynolds方程求得滑动轴承油膜压力分布，积分求得两个相互正交的油膜力，将油膜力对4个扰动项x、y、求偏导数即得到滑动轴承8个线性化动力特性系数，即

在进行理论研究的同时，人们对滑动轴承的动力学特性也进行了试验研究，专利CN 103335843 A公开了一种基于滑动轴承实验台的油膜刚度和阻尼的测试方法，主要针对油润滑轴承进行测试。专利CN 102889990 A公开了一种滚子轴承径向刚度和轴向刚度的动力学测试方法，该方法通过测试由滚子轴承支撑的轴段的固有频率，从而反算轴承的支撑刚度，该方法为滚子轴承刚度的间接测试方法；专利CN 103543012 A也公开了一种滚动轴承刚度测试实验装置及其实验方法，也是一种滚动轴承刚度的间接测试方法。专利CN205749135 U公开了一种测试空气静压轴承刚度的装置，专利CN 204514603 U公开了一种测试静压轴承的实验装置，专利CN102331349 A公开了一种永磁轴承刚度测量装置，专利CN101685043 A公开了一种异型轴承刚度的测量方法和装置。

从已公开资料来看，对于滚动轴承及静压轴承的刚度测试装置比较多，对于更为复杂的水润滑轴承的刚度和阻尼测试装置则比较少见。鉴于水润滑轴系在船舶领域中的大量应用，其径向刚度和阻尼是轴承径向支撑特性当中两个比较重要的参数，不仅会影响其自身的应力、应变、摩擦和磨损特性，还会对整个轴系的振动乃至船体尾部结构的振动产生巨大的影响，进而影响到轴系的推进效率、运转可靠度和营运安全性。因此有必要研制一套试验装置，对水润滑轴承动态特性参数进行测试，从而可以为水润滑轴承设计和轴系振动计算分析中的输入参数提供实验依据。

发明内容