滑动轴承试验台及方法与流程

本发明涉及一种轴承试验台，具体地，涉及一种滑动轴承试验台及方法，尤其涉及一种低速重载人字齿行星齿轮箱用滑动轴承试验台及方法。

背景技术：

行星齿轮箱由于可在较小尺寸和较轻质量的情况下实现大功率的传动，越来越获得广泛的应用。与滚动轴承相比，滑动轴承的小尺寸、高承载能力、长寿命等优点，使得行星齿轮箱结构更加紧凑，传递功率更大，性能更加可靠。目前滑动轴承已经成为低速重载型行星齿轮箱研究的核心内容。本发明一种低速重载人字齿行星齿轮箱用滑动轴承试验台可在空载、负载、超载及频繁启停的工况下，检验行星齿轮内孔所安装径向滑动轴承和轴向推力轴承的润滑与摩擦磨损性能，判定极限载荷，并对不同结构和不同材料的滑动轴承进行功耗对比试验，获得产生较小摩擦力的滑动轴承结构和材料。由于行星齿轮箱内各齿轮轮齿采用人字齿，人字齿自身可抵消各齿轮啮合传动过程中的轴向力，使轴向推力轴承只承受由于加工和安装误差在传动过程中引起的较小轴向力，磨损较小，所以本发明主要以径向滑动轴承承载参数作为试验输入参数检验径向滑动轴承和轴向推力轴承。本发明中低速重载人字齿行星齿轮箱在正常工作条件下，行星齿轮内孔所安装径向滑动轴承承受的比压范围为8～20mpa，线速度范围为0.4～1.2m/s。

目前，针对低速重载人字齿行星齿轮箱内行星齿轮内孔所安装滑动轴承的试验机多以滑动轴承通用试验机为主，没有将滑动轴承装入人字齿行星齿轮箱内进行考核，不能真实模拟人字齿行星齿轮箱用滑动轴承的加载方式和工作状态，不能为滑动轴承在低速重载人字齿行星齿轮箱内的应用提供更真实的试验支撑，成为低速重载人字齿行星齿轮箱用滑动轴承开发的主要障碍。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种滑动轴承试验台及方法。

本发明提供了一种滑动轴承试验台，包括行星齿轮箱；

所述行星齿轮箱包括行星齿轮销轴、行星架、行星齿轮、滑动轴承安装空间；

滑动轴承安装空间位于行星齿轮销轴与行星齿轮之间；

滑动轴承安装空间内安装滑动轴承后，滑动轴承分别与行星齿轮销轴、行星架组成摩擦副。

优选地，所述行星齿轮销轴具有盲孔、径向孔；

所述盲孔沿所述行星齿轮销轴的中心轴向设置在所述行星齿轮销轴的中心上；

所述径向孔沿所述行星齿轮销轴径向设置在所述行星齿轮销轴的中部；

径向孔延伸至所述行星齿轮销轴的表面；

所述盲孔与所述径向孔相通，并且构成润滑油的油路；

所述行星齿轮箱内各齿轮为人字齿。

优选地，还包括增速齿轮箱、变频驱动电机以及电涡流测功机，还包括多个传感器、多个弹性联轴器；

所述多个传感器包括输入端扭矩转速传感器、输出端扭矩转速传感器；

所述多个弹性联轴器包括第一弹性联轴器、第二弹性联轴器、第三弹性联轴器、第四弹性联轴器以及第五弹性联轴器；

变频驱动电机、第一弹性联轴器、输入端扭矩转速传感器、第二弹性联轴器、行星齿轮箱、第三弹性联轴器、输出端扭矩转速传感器、第四弹性联轴器、增速齿轮箱、第五弹性联轴器、电涡流测功机依次连接。

优选地，还包括基座；

变频驱动电机、行星齿轮箱、增速齿轮箱、电涡流测功机以及多个传感器安置在基座上；

多个弹性联轴器位于所述基座的上方。

优选地，还包括数控装置；

所述数控装置包括工控机、控制器、数据采集模块以及总线；

所述工控机根据数据采集模块采集的输入端扭矩转速传感器、输出端扭矩转速传感器、电涡流测功机以及冷却水塔的信号，通过控制器对变频驱动电机、电涡流测功机以及冷却水塔进行控制；

所述工控机、控制器以及数据采集模块通过总线相互连接。

优选地，所述滑动轴承安装空间包括径向滑动轴承安装空间、轴向推力轴承安装空间；

所述轴向推力轴承安装空间位于所述径向滑动轴承安装空间的外侧；

当径向滑动轴承位于所述径向滑动轴承安装空间内时，所述径向滑动轴承与所述行星齿轮销轴之间的接触面具有间隙；

所述行星齿轮销轴中的油路将润滑油引入所述径向轴承与所述行星齿轮销轴之间的间隙；

当所述轴向推力轴承安装空间内安装轴向推力轴承后，所述行星齿轮箱的行星架的侧壁与所述轴向推力轴承构成摩擦副；

当所述径向滑动轴承安装空间安装径向滑动轴承后，所述行星齿轮销轴与所述径向滑动轴承构成摩擦副。

优选地，所述滑动轴承包括径向滑动轴承、轴向推力轴承；

当所述滑动轴承位于所述滑动轴承安装空间内时，所述径向滑动轴承安装于径向滑动轴承安装空间，所述轴向推力轴承安装于轴向推力轴承安装空间；

所述滑动轴承安装于所述行星齿轮的安装孔内。

优选地，所述行星齿轮设置有安装孔；所述安装孔提供了滑动轴承安装位置；

所述行星齿轮的安装孔包括中心轴向通孔、平孔；

所述中心轴向通孔设置在所述行星齿轮的中心轴上；

所述平孔位于所述中心轴向通孔的两端。

优选地，所述行星齿轮的中心轴向通孔、所述行星齿轮的平孔构成所述滑动轴承安装空间；

所述中心轴向通孔构成径向滑动轴承安装空间；

所述平孔构成轴向推力轴承安装空间；

当滑动轴承位于滑动轴承安装空间内时，所述中心轴向通孔用于安装径向滑动轴承，所述平孔用于安装所述轴向推力轴承。

本发明还提供了一种滑动轴承试验方法，包括：将滑动轴承安装于上述的滑动轴承试验台的滑动轴承安装空间内进行试验。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明将滑动轴承通过挤压或者冷装的方式装入行星齿轮箱内行星齿轮内孔，径向滑动轴承与行星销轴组成摩擦副做相对旋转运动，轴向推力轴承与行星架内侧端面形成摩擦副做相对旋转运动。

2、本发明行星齿轮箱内各齿轮轮齿为人字齿，人字齿自身可抵消各齿轮啮合传动过程中的轴向力，使轴向推力轴承只承受由于加工和安装误差引起的轴向力。

3、本发明行星齿轮箱内油位高于行星齿轮运转至最上端时轴向推力轴承的高度，以对试验滑动轴承与行星齿轮销轴和行星架内侧端面组成的两对摩擦副进行充分润滑，由于行星齿轮箱工作在低速情况下，因而采用本发明中润滑方式对行星齿轮箱功率损失影响不大。

4、本发明行星齿轮销轴轴线方向开轴向盲孔，轴向中部位置开径向孔，轴向盲孔与径向孔相通，作为润滑油油路，将润滑油引入径向滑动轴承和行星齿轮销轴之间的间隙中。

5、本发明采用铸铁基座平台对试验台具有优良的隔震和减震作用。

6、本发明采用电涡流测功机对行星齿轮箱进行加载，模拟行星齿轮箱的空载、负载、超载和频繁启停的载荷施加，并采用冷却塔将电涡流测功机流出的热水进行冷却。

7、本发明主要适用于低速重载人字齿行星齿轮箱行星齿轮内孔所安装滑动轴承在空载试验、负载试验、超载试验和频繁启停试验中的润滑与摩擦磨损性能的测定，极限载荷的测定，并对不同结构和不同材料的滑动轴承进行功耗对比试验，获得产生较小摩擦力的滑动轴承结构和材料。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种滑动轴承试验台整体示意图。

图2为本发明行星齿轮箱的剖面图。

图3为本发明滑动轴承侧视图。

图4为本发明行星齿轮侧视图。

图5为本发明的方法示意图。

图中所示：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明提供一种滑动轴承试验台，包括行星齿轮箱5；所述行星齿轮箱5包括行星齿轮销轴15、行星架17、行星齿轮14、滑动轴承安装空间；滑动轴承安装空间位于行星齿轮销轴15与行星齿轮14之间；滑动轴承安装空间内安装滑动轴承13后，滑动轴承13分别与行星齿轮销轴15、行星架17组成摩擦副，优选的为，当滑动轴承安装空间内安装滑动轴承13后，滑动轴承13分别与行星齿轮销轴15、行星架17的侧壁组成摩擦副。

所述行星齿轮销轴15具有盲孔22、径向孔23；所述盲孔22沿所述行星齿轮销轴15的中心轴向设置在所述行星齿轮销轴15的中心上；所述径向孔23沿所述行星齿轮销轴15径向设置在所述行星齿轮销轴15的中部；径向孔23延伸至所述行星齿轮销轴15的表面；所述盲孔22与所述径向孔23相通，并且构成润滑油16的油路；所述行星齿轮箱5内各齿轮为人字齿。

本发明提供一种滑动轴承试验台，还包括增速齿轮箱9、变频驱动电机1以及电涡流测功机11，还包括多个传感器、多个弹性联轴器；所述多个传感器包括输入端扭矩转速传感器3、输出端扭矩转速传感器7；所述多个弹性联轴器包括第一弹性联轴器2、第二弹性联轴器4、第三弹性联轴器6、第四弹性联轴器8以及第五弹性联轴器10；依次连接变频驱动电机1、第一弹性联轴器2、输入端扭矩转速传感器3、第二弹性联轴器4、行星齿轮箱5、第三弹性联轴器6、输出端扭矩转速传感器7、第四弹性联轴器8、增速齿轮箱9、第五弹性联轴器10、电涡流测功机11。

本发明提供一种滑动轴承试验台，还包括基座12；变频驱动电机1、行星齿轮箱5、增速齿轮箱9、电涡流测功机11以及多个传感器安置在基座12上；多个弹性联轴器位于所述基座12的上方。

本发明提供一种滑动轴承试验台，还包括数控装置；所述数控装置包括工控机19、控制器20、数据采集模块18以及总线；所述工控机19根据数据采集模块18采集的输入端扭矩转速传感器3、输出端扭矩转速传感器7、电涡流测功机11以及冷却水塔21的信号，通过控制器20对变频驱动电机1、电涡流测功机11以及冷却水塔21进行控制；所述工控机19、控制器20以及数据采集模块18通过总线相互连接。

所述滑动轴承安装空间包括径向滑动轴承安装空间、轴向推力轴承安装空间；所述轴向推力轴承安装空间位于所述径向滑动轴承安装空间的外侧；当径向滑动轴承1301位于所述径向滑动轴承安装空间内时，所述径向滑动轴承1301与所述行星齿轮销轴15之间的接触面具有间隙，即，所述径向滑动轴承安装空间与所述行星齿轮销轴15之间的接触面具有间隙，以形成油路，允许油进入所述间隙进行润滑；所述行星齿轮销轴15中的油路将润滑油16引入所述径向轴承1301与所述行星齿轮销轴15之间的间隙；当所述轴向推力轴承安装空间内安装轴向推力轴承后，所述行星齿轮箱5的行星架17的侧壁与所述轴向推力轴承1302构成摩擦副；当所述径向滑动轴承安装空间安装径向滑动轴承后，所述行星齿轮销轴15与所述径向滑动轴承1301构成摩擦副。

所述滑动轴承13包括径向滑动轴承1301、轴向推力轴承1302；当所述滑动轴承13位于所述滑动轴承安装空间内时，所述径向滑动轴承1301安装于径向滑动轴承安装空间，所述轴向推力轴承1302安装于轴向推力轴承安装空间；所述滑动轴承13安装于所述行星齿轮14的安装孔内。

所述行星齿轮14设置有安装孔；所述安装孔提供了滑动轴承安装位置；所述行星齿轮14的安装孔包括中心轴向通孔1401、平孔1402；所述中心轴向通孔1401设置在所述行星齿轮14的中心轴上；所述平孔1402位于所述中心轴向通孔1401的两端。在制造过程中，在所述行星齿轮14的中心轴上，形成所述中心轴向通孔1401，随后，在所述中心轴向通孔1401的两侧形成所述平孔1402，如图2所示，所述中心轴向通孔1401与所述平孔1402之间有重叠部分。

所述行星齿轮14的中心轴向通孔1401、所述行星齿轮14的平孔1402构成所述滑动轴承安装空间；所述中心轴向通孔1401构成径向滑动轴承安装空间；所述平孔1402构成轴向推力轴承安装空间；当滑动轴承13位于滑动轴承安装空间内时，所述中心轴向通孔1401用于安装径向滑动轴承1301，所述平孔1402用于安装所述轴向推力轴承1302。

本发明还提供一种滑动轴承试验方法，包括：将滑动轴承13安装于上述的滑动轴承试验台的滑动轴承安装空间内进行试验。

详细地，变频驱动电机1放置于基座12的一端；变频驱动电机1输出轴通过第一弹性联轴器2与输入端扭矩转速传感器3连接，输入端扭矩转速传感器3通过第二弹性联轴器4与行星齿轮箱5高速输入轴连接，行星齿轮箱5低速输出轴通过第三弹性联轴器6与输出端扭矩转速传感器7连接，输出端扭矩转速传感器7通过第四弹性联轴器8与增速齿轮箱9的低速输入轴连接，增速齿轮箱9的高速输出轴通过第五弹性联轴器10与电涡流测功机11连接，电涡流测功机11放置于基座12的另一端；滑动轴承13为被试验对象，所述滑动轴承13包括径向滑动轴承1301和轴向推力轴承1302，通过挤压或者冷装的方式装入行星齿轮箱5内行星齿轮14的内孔即安装孔；行星齿轮14内孔包括中心轴向通孔1401和平孔1402，所述平孔1402位于中心轴向通孔1401的两端。中心轴向通孔1401用于安装径向滑动轴承1301，平孔1402用于安装轴向推力轴承1302。

所述的行星齿轮箱5可为额定输入转速低、额定功率大的低速重载型减速齿轮箱；所述的行星齿轮箱5内各齿轮轮齿为人字齿，人字齿自身可抵消各齿轮啮合传动过程中的轴向力，使轴向推力轴承1302只承受由于加工和安装误差在传动过程中引起的较小轴向力。

所述的输入端扭矩转速传感器3测量所述行星齿轮箱5高速输入轴的扭矩和转速，用于计算行星齿轮箱5输入功率；所述的输出端扭矩转速传感器7测量所述行星齿轮箱5低速输出轴的扭矩和转速，用于计算行星齿轮箱5输出功率；所述的滑动轴承13安装于所述行星齿轮箱5的行星齿轮14内孔；所述径向滑动轴承1301与所述行星齿轮销轴15形成摩擦副做相对旋转运动，所述轴向推力轴承1302与所述行星架17的侧壁形成摩擦副做相对旋转运动，行星齿轮箱5内油位高于行星齿轮14运转至最上端时轴向推力轴承1302的高度，以对滑动轴承13与行星齿轮销轴15和行星架17组成的两对摩擦副进行充分润滑。

所述的行星齿轮销轴15中心沿轴向开盲孔22，轴向中部开径向孔23，轴向盲孔即盲孔22与径向孔23相通，作为润滑油油路，将润滑油16引入径向滑动轴承1301和行星齿轮销轴15之间的间隙中。所述的润滑油油路在径向滑动轴承1301和行星齿轮销轴15之间的进油口不得位于主要承载区域。所述主要承载区域为所述行星齿轮的受力时，所形成的主要受力区域。

所述的增速齿轮箱9优选的为所述的平行轴增速齿轮箱；所述的平行轴增速齿轮箱将行星齿轮箱5低速输出轴输出的大扭矩转化为较小扭矩，用于降低电涡流测功机11的输入转矩。通过所述的电涡流测功机11实现对试验台的加载；所述工控机19通过控制器20、数据采集模块18和总线与其它控制单元连接，实现对所有主令电器控制、运行参数的设定、测量数据的采集，选定试验程序的执行，实现系统各单元的启动、运行、停止。

所述的试验台可进行空载试验、负载试验、超载试验、启停试验和摩擦力对比试验，以检验滑动轴承13在各工况下的润滑与摩擦磨损性能，判定极限载荷，并对不同结构和不同材料的滑动轴承13进行功耗对比试验，获得产生较小摩擦力的滑动轴承13结构和材料。

本发明的工作原理是：

行星齿轮箱5内各齿轮轮齿采用人字齿，人字齿自身可抵消各齿轮啮合传动过程中的轴向力，使轴向推力轴承1032只承受由于加工和安装误差在传动过程中引起的较小轴向力，磨损较小，所以本发明主要以径向滑动轴承1301承载参数作为试验输入参数检验径向滑动轴承1301和轴向推力轴承1302。

本发明所提供一种滑动轴承试验方法包括如下步骤：空载试验步骤、负载性能试验步骤、超载试验步骤、启停试验步骤、摩擦力对比试验步骤等。

在空载试验步骤中，根据低速重载试验工况要求，在特定范围内，例如0.4～1.2m/s范围内，选取径向滑动轴承1301所需的与实际工况相近的线速度；根据行星齿轮箱5结构计算行星齿轮箱5输入试验转速；由变频驱动电机1驱动试验台按照计算所得输入试验转速正、反低速运转特定的时间，例如2小时，同时电涡流测功机11不施加载荷，使得径向滑动轴承1301在所选取的线速度下空载运行；试验完成后，拆卸滑动轴承13，并且检验径向滑动轴承1301和轴向推力轴承1302磨损状况。

在负载性能试验步骤中，根据低速重载试验工况要求，在特定范围内，例如在0.4～1.2m/s范围内选取径向滑动轴承1301所需的与实际工况相近的线速度；在特定范围内，例如8～20mpa范围内选取径向滑动轴承1301所需的与实际工况相近的比压值；根据行星齿轮箱5结构计算行星齿轮箱5输入试验转速和负载扭矩；由变频驱动电机1驱动试验台按照计算所得输入试验转速低速正向运转特定转数，例如3×10⁶转，同时电涡流测功机11按照计算所得负载扭矩施加载荷，使得径向滑动轴承1301在所选取的线速度和比压下带载运行；试验后拆卸试验滑动轴承13检验径向滑动轴承1301和轴向推力轴承1302磨损状况。

在超载试验步骤中，根据低速重载试验工况要求，在特定范围内，例如0.4～1.2m/s范围内，选取径向滑动轴承1301所需的与实际工况相近的线速度；在特定范围内，例如8～20mpa范围内选取径向滑动轴承1301所需的与实际工况相近的比压值；根据行星齿轮箱5结构计算行星齿轮箱5输入试验转速和负载扭矩；由变频驱动电机1驱动试验台按照计算所得输入试验转速低速正向运转特定转数，例如3×10⁶转，同时电涡流测功机11按照计算负载扭矩的百分比，例如110％施加载荷，运转完毕拆卸试验滑动轴承13检查径向滑动轴承1301和轴向推力轴承1302的磨损状况；如果没有出现严重磨损，安装后继续进行试验，由变频驱动电机1驱动试验台按照计算输入试验转速低速正向运转3×10⁶转，同时电涡流测功机11按照计算负载扭矩的特定百分比施加载荷，例如120％，运转完毕拆卸试验滑动轴承13检查径向滑动轴承1301和轴向推力轴承1302的磨损状况；如果依旧没有出现严重磨损，类似的，安装后继续进行试验，转动方向、转动速度、转动次数不变，载荷依次增加计算所得载荷的特定百分比，例如10％，直至径向滑动轴承1301或轴向推力轴承1302出现严重磨损，导致不能再继续进行试验；此次试验的前一次试验载荷为滑动轴承13在所需线速度下的极限载荷。由于人字齿自身可抵消各齿轮啮合传动过程中的轴向力，因而轴向推力轴承1302承受载荷较小，磨损也较小，滑动轴承13的极限载荷为径向滑动轴承1301的极限载荷。

在启停试验步骤中，试验前对径向滑动轴承1301和轴向推力轴承1302进行称重，称重结束后安装到行星齿轮箱5内；根据低速重载试验工况要求，在0.4～1.2m/s范围内选取启动过程稳定后径向滑动轴承1301所需的与实际工况相近的线速度，在特定范围内，例如，8～20mpa范围内选取启动过程稳定后径向滑动轴承1301所需的与实际工况相近的比压值，根据行星齿轮箱5结构计算行星齿轮箱5输入试验转速和负载扭矩，还需选取与实际工况相近的启动时间和停止时间；由电涡流测功机11按照所计算的负载扭矩施加载荷，由变频驱动电机1在选取的启动时间内达到行星齿轮箱5所需的试验转速，稳定运转特定时间后，例如3分钟，在选取的停止时间内将行星齿轮箱5转速减至零转速，此过程作为启停试验的一个循环过程；重复启停试验循环过程特定次数，例如10⁴次，拆卸径向滑动轴承1301和轴向推力轴承1302，将径向滑动轴承1301和轴向推力轴承1302擦洗干净后，检查磨损状况，并进行称重，计算特定次数，例如10⁴，启停试验后径向滑动轴承1301和轴向推力轴承1302的磨损状况，进而计算每个启停循环的磨损量，作为径向滑动轴承1301和轴向推力轴承1302寿命计算的依据之一。

在摩擦力对比试验步骤中，制作不同结构形式、不同结构尺寸和不同材料的滑动轴承13包括径向滑动轴承1301和轴向推力轴承1302的试样，安装到行星齿轮箱5内；根据负载试验要求，在相同的条件下进行负载试验，试验结束后，计算安装每种滑动轴承13试样的行星齿轮箱5的损失功率，从而得到具有最低摩擦系数的试样。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。