干、湿转子水润滑轴承试验台的制作方法
【专利摘要】本发明属于水润滑轴承试验检测装置，具体涉及一种干、湿转子水润滑轴承试验台，包括一个密封壳体，所述密封壳体内设有两个水润滑轴承，所述两水润滑轴承的中心孔内设有一根转轴，所述转轴与电机主轴连接构成驱动端，所述密封壳体上设有出水孔和进水孔，所述转轴上设有圆盘状负载，所述两个水润滑轴承的内环面上均设有液膜压力检测单元，本发明能够模拟负载及干、湿转子等真实工况,同时对水润滑轴承中的液膜的压力进行检测，再结合各种工作参数下的启停过程轴心运动轨迹，判定混合摩擦、部分弹流动润滑和完全弹性流体动压润滑状态，揭示轴颈磨损的根本原因，为控制磨损提供理论依据。
【专利说明】干、湿转子水润滑轴承试验台
【技术领域】
[0001]本发明属于水润滑轴承试验检测装置，具体涉及一种干、湿转子水润滑轴承试验台。
【背景技术】
[0002]因水润滑轴承的润滑介质为水，所以具有成本低，环保无污染，减磨节能，阻燃性好等优点，因此已得到广泛应用。水润滑轴承也逐渐运用于各类泵上，特别是大型海水淡化高压泵水润滑轴承的使用，大大地简化了整机结构、提高了泵的效率。
[0003]由于水的润滑性能与油相比较差，水膜的承载力、吸振能力和阻尼都比油膜低许多，其形成动压润滑的难度较大，因此其带来的轴承转子系统稳定性问题也十分明显。特别是在机组启动与停机过程中水润滑轴承轴颈的偏心率与偏位角瞬态变化，轴瓦常处于干摩擦与边界摩擦状态，易引起轴瓦磨损、转子振动等系统稳定性问题。在严重情况下，轴颈与轴瓦可能咬死，导致系统停机。即使在稳定转速工况下，由于转子制造误差造成的不平衡载荷也会对其系统稳定性带来影响。
[0004]然而，当前技术对于水润滑轴承试验台的设计与测试都有许多不完善的地方。最主要的是大多数的试验装置只能进行单一状态下的水润滑轴承试验，例如专利名称为水润滑轴承及传动系统综合性能实验平台(申请号:201110119766.8,申请日=2011.05.10)。由于转子在干状态与湿状态下其与轴承的系统动力学问题是不一样的，因此需要设计并研制出一种可同时进行干湿转子状态下的水润滑轴承试验台。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种能够模拟负载及干、湿转子等真实工况而且能精确测量水润滑轴承中的液膜压力的干、湿转子水润滑轴承试验台。
[0006]为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案:一种干、湿转子水润滑轴承试验台，包括试验台支架上设置的一个密封壳体，所述密封壳体内设有两个同轴设置且轴线水平设置的水润滑轴承，所述两水润滑轴承的中心孔内设有一根转轴，所述转轴与水润滑轴承构成间隙转动配合，所述转轴的一端延伸至密封壳体外部与电机主轴同步转动连接构成驱动端，所述密封壳体上设有出水孔和进水孔，所述转轴位于两个水润滑轴承之间的轴体上同轴设有一个或一个以上圆盘状负载，所述圆盘状负载与转轴同步转动连接，所述两个水润滑轴承的内环面上均设有液膜压力检测单元。
[0007]本发明的技术效果在于:模拟真实负载及干、湿转子等多级泵的真实工作状态，同时对水润滑轴承中的液膜的压力进行检测，再结合各种工作参数下的启停过程轴心运动轨迹，绘制最小水膜厚度等值线，引入膜厚比，判定混合摩擦、部分弹流动润滑和完全弹性流体动压润滑状态，掌握水润滑轴承的润滑状态，揭示轴颈磨损的根本原因，为控制磨损提供理论依据。【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本发明的总装剖视图；
[0009]图2是图1的A-A剖视图；
[0010]图3是图1的B-B剖面图；
【具体实施方式】
[0011]如图1所示，一种干、湿转子水润滑轴承试验台，包括试验台支架11上设置的一个密封壳体，所述密封壳体内设有两个同轴设置且轴线水平设置的水润滑轴承20，所述两水润滑轴承20的中心孔内设有一根转轴30，所述转轴30与水润滑轴承20构成间隙转动配合，所述转轴30的一端延伸至密封壳体外部与电机主轴40同步转动连接构成驱动端,所述密封壳体上设有出水孔和进水孔，所述转轴30位于两个水润滑轴承20之间的轴体上同轴设有一个或一个以上圆盘状负载31，所述圆盘状负载31与转轴30同步转动连接，所述两个水润滑轴承20的内环面上均设有液膜压力检测单元。本发明通过两端支撑的方式将转轴30安装在两个水润滑轴承20之间，同时在轴承30上施加负载31并利用密封壳体营造出干、湿两种不同的工作环境，以此来模拟多级泵中转轴和水润滑轴承的真实工作状态，这样测得的水润滑轴承20内的液膜压力更加接近实际工况下的数值，该试验台检测的结果极大提高了对水润滑轴承与转子耦合系统判定的准确性，另外还可以通过安装不同数量的圆盘状负载31实现对负载大小的调节。
[0012]如图1所示，所述两个水润滑轴承20之间设有一个筒状壳体70，所属筒状壳体70的两个开口处端面分别与两个水润滑轴承20的端面密封连接，位于转轴30驱动端一侧的水润滑轴承20b的外侧端面上沿轴线方向向外设有一段管状延伸部，所述管状延伸部的内径大于水润滑轴承20中心孔的直径，所述管状延伸部的悬伸端内环面与转轴30之间设有机械密封23，位于转轴30非驱动端的水润滑轴承20a的外侧端面上设有端盖24，所述筒状壳体70、端盖24、机械密封23以及水润滑轴承20的外环面共同构成密封壳体。筒状壳体70就相当于多级泵的外壳，上述结构最大程度上模拟了多级泵的真实结构，进一步确保了检测结果对水润滑轴承与转子耦合系统判定的准确性。
[0013]如图1、2所示，所述端盖24上设有非驱动端通水孔241，所述管状沿伸部的侧壁上设有驱动端通水孔25，所述筒状壳体70上设有总进水孔71，所述筒状壳体70的最低处筒壁上设有总出水孔72，所述总出水孔72上设有堵头。当检测人员需要模拟干转子的工作状态时，需将总出水孔72上的堵头打开，然后从驱动端通水孔25和非驱动端通水孔241对两个水润滑轴承20进行供水，水流渗透到转轴30与水润滑轴承20之间的径向间隙中形成液膜，然后从水润滑轴承20另一端溢出，最后自总出水孔流出，这样就保证了转轴30及负载31处在干室环境中，模拟了多级泵在空转时的运行状态。在模拟湿转子的工作状态时，首先将总出水孔72的堵头堵上，然后从总进水孔71向密封壳体内供水，水流最终会充满整个腔室，同时会渗入水润滑轴承20和转轴30之间的径向间隙形成液膜，多余的水流会从驱动端通水孔25和非驱动端通水孔241流出从而起到对腔室进行泄压的作用，这样就模拟了多级泵在实际泵水过程中的工作状态。
[0014]如图3所示，所述液膜压力检测单元包括自水润滑轴承20的中心孔内壁沿径向向外呈放射状均匀间隔布置的至少两个测压孔22，所述测压孔22贯通至水润滑轴承20的外环面上，所述测压孔22位于水润滑轴承20外环面上的孔口处设有沉孔部，所述沉孔部内设有压力传感器62，所述各测压孔22均设置在水润滑轴承20的下半部。所述转轴30与水润滑轴承20中心孔相配合的轴身段套设有轴套32，所述轴套32的外环面与水润滑轴承20内环面之间存在径向间隙。各测压孔22内的液流压力就是该测压孔22位于水润滑轴承20内环面处的压力，也就是该处液膜的压力，由于水润滑轴承20中的液膜基本都产生在下半部径向间隙中，所以只需要在水润滑轴承20的下班部设置液膜压力检测单元即可。
[0015]为方便调速所以本发明所使用的电机为变频电机，所述转轴30与电机的主轴40通过弹性联轴器50连接。
【权利要求】
1.一种干、湿转子水润滑轴承试验台，其特征在于:包括试验台支架(11)上设置的一个密封壳体，所述密封壳体内设有两个同轴设置且轴线水平设置的水润滑轴承(20)，所述两水润滑轴承(20)的中心孔内设有一根转轴(30)，所述转轴(30)与水润滑轴承(20)构成间隙转动配合，所述转轴(30)的一端延伸至密封壳体外部与电机主轴(40)同步转动连接构成驱动端，所述密封壳体上设有出水孔和进水孔，所述转轴(30)位于两个水润滑轴承(20)之间的轴体上同轴设有一个或一个以上圆盘状负载(31)，所述圆盘状负载(31)与转轴(30)同步转动连接，所述两个水润滑轴承(20)的内环面上均设有液膜压力检测单元。
2.根据权利要求1所述的干、湿转子水润滑轴承试验台，其特征在于:所述两个水润滑轴承(20)之间设有一个筒状壳体(70)，所属筒状壳体(70)的两个开口处端面分别与两个水润滑轴承(20 )的端面密封连接，位于转轴(30 )的驱动端一侧的水润滑轴承(20b )的外侧端面上沿轴线方向向外设有一段管状延伸部，所述管状延伸部的内径大于水润滑轴承(20)中心孔的直径，所述管状延伸部的悬伸端内环面与转轴(30)之间设有机械密封(23)，位于转轴(30)非驱动端的水润滑轴承(20a)的外侧端面上设有端盖(24)，所述筒状壳体(70)、端盖(24)、机械密封(23)以及水润滑轴承(20)的外环面共同构成密封壳体。
3.根据权利要求2所述的干、湿转子水润滑轴承试验台，其特征在于:所述端盖(24)上设有非驱动端通水孔(241)，所述管状沿伸部的侧壁上设有驱动端通水孔(25)，所述筒状壳体(70)上设有总进水孔(71 )，所述筒状壳体(70)的最低处筒壁上设有总出水孔(72)，所述总出水孔(72)上设有堵头。
4.根据权利要求1或3所述的干、湿转子水润滑轴承试验台，其特征在于:所述液膜压力检测单元包括自水润滑轴承(20)的内环面沿径向向外呈放射状均匀间隔布置的至少两个测压孔(22)，所述测压孔(22)贯通至水润滑轴承(20)的外环面上，所述测压孔(22)位于水润滑轴承(20)外环面上的孔口处设有沉孔部，所述沉孔部内设有压力传感器(62)。
5.根据权利要求4所述的干、湿转子水润滑轴承试验台，其特征在于:所述各测压孔(22 )均设置在水润滑轴承(20 )的下半部。
6.根据权利要求4所述的干、湿转子水润滑轴承试验台，其特征在于:所述转轴(30)与水润滑轴承(20)中心孔相配合的轴身段设有轴套(32)，所述轴套(32)的外环面与水润滑轴承(20)内环面之间存在径向间隙。
7.根据权利要求1或6所述的干、湿转子水润滑轴承试验台，其特征在于:所述电机为变频电机，所述转轴(30)与电机的主轴(40)通过弹性联轴器(50)连接。
【文档编号】G01M13/04GK103776632SQ201410039826
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月27日 优先权日:2014年1月27日
【发明者】叶晓琰, 张德胜, 胡敬宁, 汪靖 申请人:江苏大学