专利名称：由弹簧和压电致动器构成的径向轴承静动态激振装置的制作方法
技术领域：
本发明属于滑动轴承技术领域，特别涉及轴承试验台对轴承施加静载及动态激振，亦及所谓的由弹簧和压电致动器构成的径向轴承静动态激振装置。
背景技术：
滑动轴承刚度阻尼动特性系数是表征轴承服役性能的重要参数。在传统的轴承试验中，通常采用波纹管对轴承施加静载，以模拟轴承服役时的实际承载工况；采用激振器对轴承施加动态激振，以模拟轴承在服役运行工况下的扰动。传统的轴承试验中采用不同的装置对试验轴承施加静载和动态激振，试验中使用的众多仪器以及试验工况都有偶然的不稳定性以及试验台上各装置的安装都难免有误差；由于油膜的线性要求，用激振器激起的位移扰动一般只能在 ο μ m左右，这样小的信号难免信噪比低，这就使得测试精度难以保证(袁小阳，西安交通大学硕士学位论文，1985)。因此，采用一种轴承试验中能同时施加静载和动态激振的由弹簧和压电致动器构成的径向轴承静动态激振装置，以简化轴承试验台结构和减少试验设备，提高轴承刚度阻尼动特性系数识别精度，是滑动轴承动特性识别试验技术的重要发展要求。
发明内容
本发明的目的是克服传统轴承试验台需采用不同装置分别对轴承施加静载和动态激振的不足，提出一种由弹簧和压电致动器构成的径向轴承静动态激振装置。本发明的目的是这样实现的，它由静载加载装置、动载激振装置、柱面支撑块组成，静载加载装置的上部沿径向穿过径向轴承的轴承下瓦体；动载激振装置安装于静载加载装置内部；柱面支撑块位于静载加载装置上方，并与动载激振装置接触；柱面支撑块同样沿径向穿过径向轴承的轴承下瓦体；柱面支撑块在静载加载装置和动载激振装置的作用下支撑径向轴承内的加力瓦。静载加载装置可对试验轴承施加静载荷，调节静载螺钉使其压缩静载碟形弹簧， 通过柱面支撑块将静载力传递至加力瓦上；动载激振装置可对试验轴承施加动态激振，包括弦波激振、阶跃激振、脉冲激振、随机激振、伪随机激振等，动载螺钉可调节压电致动器的初始位置，压电致动器在控制信号作用下产生相应的变形压缩动载碟形弹簧，通过柱面支撑块将动态激振力传递至加力瓦上。这种轴承加载激振装置可同时对试验轴承施加静载和动态激振，因此称之为由弹簧和压电致动器构成的径向轴承静动态激振装置。本发明的有益效果是可同时对试验轴承施加静载和动态激振，从而简化轴承试验台结构和减少试验设备，提高轴承动特性系数识别精度。
图I是本发明提出的第一种实施例的结构示意图。图2是本发明提出的第二种实施例的结构示意图。
图3是本发明提出的第三种实施例的结构示意图。其中1为加力瓦；2为轴承下瓦体；3为止旋键；4为柱面支撑块；5为静载蝶形弹簧；6为静载止旋轴承盘；7为静载止旋轴承；8为静载螺钉；9为动载螺钉；10为动载止旋轴承；11为动载止旋轴承盘；12为压电致动器；13为动载蝶形弹簧；14为动载蝶形弹簧槽； 15为导向键。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做进一步的详细描述参见附图1，根据本发明提出的第一种由弹簧和压电致动器构成的径向轴承静动态激振装置的实施例为所谓的可倾瓦径向轴承静动态激振装置。它由静载加载装置、动载激振装置、轴承下瓦体、柱面支撑块和加力瓦组成。加力瓦I为可倾瓦块，其背部凹槽圆弧面和柱面支撑块4的圆柱面顶杆的圆弧面保持线接触，加力瓦I在轴承油膜力作用下可绕柱面支撑块4的圆柱面顶杆支点自由摆动,通过设计加力瓦I背部凹槽圆弧面和柱面支撑块4的圆柱面顶杆的圆弧面曲率半径可以合理的支配接触应力。柱面支撑块4圆柱面顶杆对立面加工有外圈弹簧座和内圈弹簧座。静载加载装置可对试验轴承施加静载荷，它由轴承下瓦体2、止旋键3、静载蝶形弹簧5、静载止旋轴承盘6、静载止旋轴承7和静载螺钉8构成。静载加载螺钉8可在轴承下瓦体2的螺纹孔中旋转，通过调节静载加载螺钉8使其压缩静载碟形弹簧5改变静态加载力，静载加载装置可以施加的最大静载荷为200KN。静载止旋轴承7可采用推力轴承、向心轴承等，其安装在静载止旋轴承盘6和静载螺钉8之间， 其作用为传递静载弹簧力。静载蝶形弹簧5安装在柱面支撑块4的外圈弹簧座和静载止旋轴承盘6之间，通过旋转静载螺钉8使其压缩产生的静载弹簧力通过柱面支撑块4传递至加力瓦I上。止旋键3分别装配在柱面支撑块4和静载止旋轴承盘6的键槽中，其作用为防止柱面支撑块4和静载止旋轴承盘6的周向旋转并对它们的轴向运动导向。动载激振装置可对试验轴承施加动态激振，包括弦波激振、阶跃激振、脉冲激振、随机激振、伪随机激振等，它由动载螺钉9、动载止旋轴承10、动载止旋轴承盘11、压电致动器12、动载蝶形弹簧 13、动载蝶形弹簧槽14构成，激振力的最大值大于等于2000N。动载加载螺钉9可在静载螺钉8的螺纹孔中旋转以调节压电致动器12的初始压缩量。动载止旋轴承10可采用推力轴承、向心轴承等，其安装在动载止旋轴承盘11和动载螺钉9之间，动载螺钉9根部加工有相配合的轴承座。动载止旋轴承盘11的轴承座孔对立面加工有圆柱面，其过盈配合在压电致动器12的圆柱孔中，压电致动器12的圆柱孔对立面加工有圆柱面，其过盈配合在动载碟形弹簧槽14的内孔中。动载蝶形弹簧13安装在柱面支撑块4的内圈弹簧座和动载碟形弹簧槽14之间，压电致动器12在控制信号作用下产生变形压缩动载碟形弹簧13产生相应的动态激振力，动态激振力通过柱面支撑块4传递在加力瓦I上。导向键15安装在动载碟形弹簧槽外圆柱面键槽中，其作用为对压电致动器轴向运动进行导向并防止其周向旋转。为了消除结构刚度对轴承动特性测试的影响，静载碟形弹簧5、动载蝶形弹簧13及压电致动器 12的组合刚度需小于轴承油膜刚度的5%。这种可倾瓦径向轴承静动态激振装置可同时对试验轴承施加静载和动态激振，并简化轴承试验台结构，提高轴承动特性系数识别精度。其次，参考附图2所示的结构示意图。根据本发明提出的第二种由弹簧和压电致动器构成的径向轴承静动态激振装置的实施例为所谓的可倾瓦径向轴承静动态强激振装置。它由静载加载装置、动载激振装置、轴承下瓦体、柱面支撑块和加力瓦组成。附图2的静载加载装置、柱面支撑块、轴承下瓦体及加力瓦和上述附图I所示的静载加载装置、柱面支撑块、轴承下瓦体及加力瓦结构相同，附图2的动载激振装置和上述附图I所示的动载激振装置结构相类似，区别在于附图2的动载激振装置取消了动载碟形弹簧、动载蝶形弹簧槽及导向键。压电致动器11的圆柱销头过盈配合在柱面支撑块4上。采用这种结构的动载激振装置的特点在于增强了动态激振装置的刚度，在相同的控制信号作用下其产生的动态激振力大于附图I所示的动态激振装置产生的激振力，因此称为可倾瓦径向轴承静动态强激振装置。最后，参考附图3所示的结构示意图。根据本发明提出的第三种由弹簧和压电致动器构成的径向轴承静动态激振装置的实施例为所谓的固定瓦径向轴承静动态激振装置。 它由静载加载装置、动载激振装置、轴承下瓦体、柱面支撑块和加力瓦组成。附图3所示的静载加载装置、动载激振装置、轴承下瓦体、柱面支撑块和上述附图I所示的静载加载装置、动载激振装置、轴承下瓦体、柱面支撑块结构相类似，区别在于加力瓦I为固定瓦，加力瓦I在力矩作用下不能绕柱面支撑块4圆柱面顶杆支点摆动，因此称为固定瓦径向轴承静动态激振装置。这种固定瓦径向轴承静动态激振装置可用于圆轴承、椭圆轴承、错位圆或椭圆轴承、三油叶轴承、阶梯轴承以及一些具有复杂型线或结构的固定瓦轴承试验的加载激振中，以简化轴承试验台结构和减少试验设备，提高轴承刚度阻尼动特性系数识别精度。
权利要求
1.由弹簧和压电致动器构成的径向轴承静动态激振装置，其特征在于它由静载加载装置、动载激振装置、柱面支撑块组成，静载加载装置的上部沿径向穿过径向轴承的轴承下瓦体；动载激振装置安装于静载加载装置内部；柱面支撑块位于静载加载装置上方，并与动载激振装置接触；柱面支撑块同样沿径向穿过径向轴承的轴承下瓦体；柱面支撑块在静载加载装置和动载激振装置的作用下支撑径向轴承内的加力瓦。
2.根据权利要求I所述的装置，其特征在于静载加载装置包括静载螺钉、静载止旋轴承、静载止旋轴承盘、静载碟形弹簧和止旋键，通过调节静载加载螺钉使其压缩静载碟形弹簧改变静态加载力。
3.根据权利要求I或2所述的装置，其特征在于动载加载装置包括动载螺钉、动载止旋轴承、动载止旋轴承盘、压电致动器、动载碟形弹簧、动载碟形弹簧槽和导向键，动载螺钉可调节压电致动器的初始压缩量，通过压电致动器在控制信号作用下产生变形压缩动载碟形弹簧产生相应的动态激振力。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于静载碟形弹簧、动载蝶形弹簧及压电致动器的组合刚度需小于轴承油膜刚度的5%。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于静载加载装置可以施加的最大静载荷为 200KN。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于对试验轴承施加动态激振包括弦波激振、阶跃激振、脉冲激振、随机激振、伪随机激振等，激振力的最大值大于等于2000N。
7.根据权利要求I所述的装置，其特征在于加力瓦的瓦块类型可为可倾瓦、固定瓦或其它形式的瓦块。
全文摘要
由弹簧和压电致动器构成的径向轴承静动态激振装置，它由静载加载装置、动载激振装置、轴承下瓦体、柱面支撑块和加力瓦组成。静载加载装置可对试验轴承施加静载荷，调节静载螺钉使其压缩静载碟形弹簧，通过柱面支撑块将静载力传递至加力瓦上；动载激振装置可对试验轴承施加动态激振，包括弦波激振、阶跃激振、脉冲激振、随机激振、伪随机激振等，动载螺钉可调节压电制动器的初始位置，压电制动器在控制信号作用下产生相应的变形压缩动载碟形弹簧，通过柱面支撑块将动态激振力传递至加力瓦上。由弹簧和压电致动器构成的径向轴承加载激振装置可同时对试验轴承施加静载和动态激振，克服了传统轴承试验台需采用不同装置分别对轴承施加静载和动态激振，可作为新型轴承试验台试验轴承加载及激振装置。
文档编号G01M13/04GK102589882SQ20121000781
公开日2012年7月18日 申请日期2012年1月11日 优先权日2012年1月11日
发明者伊建辉, 彭林, 欧阳武, 袁小阳, 贾谦 申请人:西安交通大学