一种船用轴承摇摆试验装置的制作方法

本发明涉及船舶技术领域，特别是涉及一种船用轴承摇摆试验装置。

背景技术：

滑动轴承由于能实现大载荷高速运转，且寿命长，可靠性高，因此在一些大型设备中常用到该类轴承，例如大型船用电机滑动轴承、大型蒸汽叶轮机主轴轴承、核主泵轴承等，随着国民经济的发展，对该类轴承的需求越来越广泛。这类轴承有共同的特点：负载大、转速高、可靠性要求高，属于高端滑动轴承。对该类轴承进行研发时，必须开展全工况的性能试验，为此必须开发全工况的性能试验台,而全工况的性能试验台必须满足负载大、转速高。

但是现有的船用轴承测试设备只能够施加单一方向的载荷，而船舶实际运行过程中，随着船体的摇晃，轴承是会受到各个方向的作用力的，而现有的船用轴承测试设备并不能够满足对轴承多方向施加载荷的检测要求。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种船用轴承摇摆试验装置，以解决现有技术中的轴承实验台因施加载荷方向单一，施加载荷的方向不能灵活调整的技术问题。

本发明的一种船用轴承摇摆试验装置的技术方案是：

一种船用轴承摇摆试验装置，包括摇摆倾斜试验装置，所述摇摆倾斜试验装置包括试验台，所述船用轴承摇摆试验装置还包括位于试验台上的空间加载倒置式轴承实验台，所述空间加载倒置式轴承实验台驱动电机、传动轴、卸荷机构、试验轴、柔性加载装置以及轴承支座组，所述传动轴的一端与驱动电机传动连接、另一端与试验轴承传动连接，所述卸荷机构用于卸去传动轴的挠曲和振动；所述试验轴用于套装滑动轴承；所述柔性加载装置包括悬吊总装以及沿着悬吊总装外周侧间隔设置的多个升吊机构，所述悬吊总装内设置有用于装配滑动轴承和试验轴的槽孔结构，所述升吊机构包括柔性件、第一伸缩缸和第二伸缩缸，所述柔性件的一端与第一伸缩缸的驱动端连接、另一端用于与悬吊总装连接，所述第二伸缩缸的驱动端朝上并顶撑在柔性件的中间；所述轴承支座组包括分别转动支撑在试验轴两端的左轴承支座和右轴承支座，所述右轴承支座朝向传动轴一侧，所述左轴承支座和右轴承支座内均安装有轴承，所述左轴承支座内的轴承游动装配，所述右轴承支座内的轴承固定装配。

作为对上述技术方案的进一步改进，将左轴承支座内的轴承设为第一轴承，所述左轴承支座内还安装有第一螺母、加载套以及弹性件，所述第一轴承的内圈通过试验轴的轴肩和第一螺母夹持固定，所述加载套设置在第一轴承外圈的左侧，所述弹性件用于向加载套施加作用力、以使加载套与第一轴承外圈弹性顶压接触。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述所述第一螺母和第一轴承内圈之间设置有第一套筒，所示第一套筒上设置有用于增强密封性的第一迷宫结构。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述加载套上固定有导向销，所述弹性件为弹簧，所述导向销穿设在所述弹簧内。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述左轴承支座内还安装有预紧套，所述预紧套内设置有供弹簧插入的定位孔。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述左轴承支座内还安装有第一端盖、固定套和外固定环，所述第一轴承间隙装配在固定套的内部，所述固定套的两端夹持固定在第一端盖和外固定环之间。

作为对上述技术方案的进一步改进，将右轴承支座内的轴承设为第二轴承，所述右轴承支座内安装有第二螺母、第二端盖和第三端盖，所述第二轴承的外圈夹持固定在第二端盖和第三端盖之间，所述第二轴承的内圈夹持固定在试验轴的轴肩和第二螺母之间。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述第二螺母和第二轴承内圈之间设置有第二套筒，所述第二套筒上设置有用于增强密封性的第二迷宫结构。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述柔性件和悬吊总装之间或柔性件和第一伸缩缸之间还安装有缓冲件和拉力传感器；所述第二伸缩缸的驱动端设置有供柔性件绕过的第一滑轮组件，所述第二伸缩缸的缸壁上设置有供柔性件绕过的第二滑轮组件。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述摇摆倾斜试验装置包括底板，所述底板上转动装配有转动轴线沿上下方向延伸的底座，所述底座上设有用于驱动底座转动的第一驱动机构，所述试验装置还包括位于底座上侧的试验台，所述试验台的四角分别通过伺服伸缩缸与底座连接，所述伺服伸缩缸的上端与试验台球铰连接，所述伺服伸缩缸的下端通过万向接头与所述底座连接，所述试验装置还包括用于约束试验台的辅助支撑，所述辅助支撑下端与底座固定连接，上端与试验台连接，所述试验台包括框架以及转动装配在所述框架内的摆动平台，所述摆动平台的转动轴线沿前后方向延伸，所述框架上设有用于驱动摆动平台转动的第二驱动机构以及制动摆动平台的制动机构。

本发明提供了一种船用轴承摇摆试验装置，与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明的船用轴承摇摆试验装置使用时，驱动机构驱动底座转动，底座带动试验台实现艏摇；第一虎克铰+伺服伸缩缸+球副组成冗余约束，利用中间辅助支撑的第二虎克铰约束其余四个自由度，通过伺服伸缩缸的往复运动，从而带动试验动平台实现横摇和纵摇。通过调整摆动平台的倾斜角度，模拟船用轴承在倾斜状态使用场景。试验过程中，通过调节第一伸缩缸和第二伸缩缸的伸缩量即可实现对各柔性件牵引力的调整，而各柔性件牵引力所形成的合力也会随着变化调整，从而实现了施加载荷方向的灵活变化，方便了对滑动轴承的检测。另外，本发明中通过设置卸荷机构和传动轴，使得驱动机构所造成的挠曲和振动能够减弱，而不会直接传递给试验轴，这样保证了试验结果的准确性。本发明中将左轴承支座内的轴承游动装配，将右轴承支座内的轴承固定装配，这样使得左轴承支座内的轴承能够在检测过程中随动自行调整，保证了运行的稳定性。

本发明的船用轴承摇摆试验装置使用过程中，柔性牵引机构的两端分别与试验台连接固定，由于柔性牵引机构是可以柔性弯折的并相对于龙门支架是能够自行滑动的，这样在试验台摇摆晃动时，柔性牵引机构会随着试验台的晃动而滑动，避免了柔性牵引机构对摇摆测试的影响。本发明的船用轴承摇摆试验装置能够实现横摇、纵摇、艏摇以及倾斜，能够更加真实的模拟船用轴承各种使用场景，为船用轴承的设计和制造提供依据。

本发明的船用轴承摇摆试验装置中的辅助支撑的伸缩杆可以起到预调整作用，即可以对整个试验台高度位置进行调整，一旦完成调整，可以采用螺栓锁紧装置锁死固定。当伸缩杆采用液压支撑时，可以起到对整个试验台的减振作用。

附图说明

图1是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的摇摆倾斜试验装置的结构示意图一；

图2是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的摇摆倾斜试验装置的结构示意图二；

图3是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的摇摆倾斜试验装置中的试验台的结构示意图；

图4是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的摇摆倾斜试验装置中的伺服液压缸的结构示意图；

图5是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的摇摆倾斜试验装置中的虎克铰的结构示意图；

图6是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的摇摆倾斜试验装置中的底座与底板的装配示意图；

图7是图6中的底座与底板的剖视图；

图8是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的摇摆倾斜试验装置中的底板的结构示意图；

图9是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的摇摆倾斜试验装置中的底座的结构示意图；

图10是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的摇摆倾斜试验装置中的驱动机构的结构示意图；

图11是图10中的电机和减速机的结构示意图；

图12是图10中的转轴的结构示意图；

图13是图10中的连接套、平面轴承以及连接环的装配示意图；

图14是图10中的连接套的结构示意图；

图15是图10中的连接环的结构示意图；

图16是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的摇摆倾斜试验装置中的试验台的结构示意图一；

图17是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的摇摆倾斜试验装置中的试验台的结构示意图二；

图18是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的摇摆倾斜试验装置中的试验台的结构示意图三；

图19是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的摇摆倾斜试验装置中的辅助支撑的结构示意图；

图20是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的摇摆倾斜试验装置中的龙门支架与柔性牵引机构的结构示意图；

图21是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的摇摆倾斜试验装置中的柔性牵引机构的结构示意图；

图22是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的空间加载倒置式轴承实验台的整体结构立体示意图；

图23是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的空间加载倒置式轴承实验台的整体结构俯视示意图；

图24是图23中a-a处剖视示意图；

图25是图24中c处局部放大图；

图26是图24中b处局部放大图；

图27是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的空间加载倒置式轴承实验台的部分结构立体示意图；

图28是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的空间加载倒置式轴承实验台中的柔性加载装置结构示意图；

图29是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的空间加载倒置式轴承实验台中的升吊机构结构示意图；

图30是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的空间加载倒置式轴承实验台中的悬吊总装整体结构示意图；

图31是本发明的船用轴承摇摆试验装置中的空间加载倒置式轴承实验台中的悬吊总装内部结构剖视示意图；

图32是本发明的船用轴承摇摆试验装置的结构示意图；

图中：1、底板；2、底座；3、空气弹簧；4、标杆；5、电机；6、蜗轮蜗杆减速机；61、插孔；7、减速机固定座；8、转轴；81、小径段；82、大径段；83、连接法兰；84、连接键；9、固定板；10、连接套；101水平部；102、竖直部；11、平面推力球轴承；12、连接环；121、凸沿；13、安装板；14、台阶孔；15、固定块；16、试验台；161、固定孔；17、伺服液压缸；18、第二虎克铰；181、第二下铰座；182、第二连接杆；183、第二上铰体；19、垫块；20、支撑板；21、球头座；22、固定孔；23、避让槽；24、穿孔；25、龙门支架；251、支架立柱；252-贯通孔；253-支架横梁；26、柔性牵引机构；261-横向牵引机构；262-纵向牵引机构；263-滚轮结构；264-滑动滚轮；265-限位罩；266-长度调节结构；267-转动装配结构；27、摆动平台；28、连接座；29、销轴；30、电机；31、制动器；32、制动盘；33、第一轴承组；34、第二轴承组；35、支撑架；36、伸缩杆；37、第一下铰座；38、第一连接杆；39、第一上铰体；40、驱动电机；41、柔性加载装置；42、轴承支座组；421、右轴承支座；422、左轴承支座；423、支座底座；43、同步带；44、卸荷机构；45、悬吊总装；46、升吊机构；47、传动轴；48、试验轴；49、定位导轨；50、第一轴承；51、外固定环；52、加载套；53、弹性件；54、第一套筒；55、第一螺母；56、预紧套；57、导向销；58、固定套；59、第一端盖；60、第二端盖；61、第二轴承；62、第三端盖；63、第二套筒；64、第一伸缩缸；65、第二伸缩缸；66、柔性件；67、导向板；68、第一滑轮组件；69、缓冲件；70、拉力传感器；71、底部座架；72、第二滑轮组件；73、槽孔结构；74、外壳；75、内衬；76、滑动轴承。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的船用轴承摇摆试验装置的具体实施例，包括摇摆倾斜试验装置以及空间加载倒置式轴承实验台。

如图1、图2所示，摇摆倾斜试验装置包括底板1、底座2、第一驱动机构以及试验台16。其中，底座2转动装配在底板1上，且底座2的转动轴线沿上下方向延伸，第一驱动机构用于驱动底座2相对于底板1转动。底座2上固定连接有两个平行间隔布置的固定块15，固定块15的两端分别固定连接有向上延伸的伺服伸缩缸，优选的，伺服伸缩缸为伺服液压缸17。伺服液压缸17的上端与试验台16连接。

具体的，伺服液压缸17的下端通过第二虎克铰18与底座固定连接，以使伺服液压缸17在伸缩时能够在一定角度内发生摆动。参照图4、图5所示，第二虎克铰18包括第二下铰座181、第二上铰体183以及第二连接杆182，第二下铰座181固定连接在固定块上。第二下铰座181包括两个平行的连接耳，连接耳上具有铰接孔。第二连接杆182通过铰接杆铰接在两个连接耳之间。第二上铰体183具有两个，两个第二上铰体183铰接在第二连接杆182的两侧，第二上铰体183与第二连接杆182的转动轴线和第二连接杆182与第二下铰座181的转动轴线相垂直。第二上铰体183通过螺栓固定连接在伺服液压缸17的下端。

参照图3所示，伺服液压缸17的上端与试验台16下侧球铰连接，具体的，伺服液压缸17的上端具有螺柱，螺柱上螺纹连接有球头。与球头相匹配的球头座21具有两个耳部，耳部上开设有固定孔22，试验台16的下侧具有与固定孔对应的固定孔161。

伺服液压缸17上安装有位移传感器，伺服液压缸17伸缩时，位移传感器能够检测伺服液压缸17的伸缩长度，从而能够准确控制伺服液压缸17的伸缩长度。

如图6、图7、图8所示，底板1包括框架以及固定连接在框架上侧的面板，面板的中心位置处具有贯穿面板上下两侧的通孔，通孔内固定连接有安装板。安装板上开设有贯穿安装板上下两侧的台阶孔14，台阶孔14的台阶上安装有多个固定螺栓，面板于台阶孔14的两侧分别固定连接有向上延伸的标杆4。

参照图9所示，底座2包括框架以及包裹在框架外侧的外板，上侧外板的中心位置处具有贯穿底座2上下两侧的穿孔24，穿孔24与底板1上的台阶孔14对应贯通。外板于穿孔24的两侧分别具有供底板1上的标杆4向上穿出的避让槽。

本实施例中，底座2与底板1通过轴承转动装配。具体的，底板1的穿孔内安装有固定板9，固定板9的中心开设有穿孔，固定板9的下侧通过螺栓固定连接有连接套10。如图14所示，连接套10为t形结构，t形的连接套10包括水平部101和竖直部102，水平部101上具有周向布置的多个上下贯穿水平部101的固定孔，固定孔内穿装有用于与固定板9连接的螺栓。连接套10的中心孔与固定板9的穿孔等径贯通。连接套10的竖直部102上套装有平面轴承，优选的，平面轴承为平面推力球轴承11。平面推力球轴承11的上端面与连接套10的水平部101通过螺栓固定连接。

底板1的台阶孔14内通过螺栓固定连接有连接环12，如图13、15所示，连接环12嵌装在台阶孔14的大径段内，连接环12的中心具有与台阶孔14的小径段等径贯通的中心孔。连接套10的竖直部102嵌装在连接环12的中心孔和台阶孔14的小径段内。连接环12的外周壁上具有向上延伸的凸沿13，凸沿13与连接套10之间具有环空。平面推力球轴承11的下端嵌入至环空内，平面推力球轴承11的下端面与连接环12通过螺栓固定连接。底座2于平面推力球轴承11的上端面相对固定，底板1与平面推力球轴承11的下端面相对，从而实现底座2于底板1的转动装配。

本实施例中，第一驱动机构包括电机5、减速机以及转轴8。如图10、图11、图12所示，电机5与减速机传动连接，减速机为蜗轮蜗杆减速机6。蜗轮蜗杆减速机6通过减速机固定座7固定连接在底座2上，减速机固定座7包括底板1、立板以及连接在底板1和立板之间的加强板。底板1上具有与底座2固定连接的连接孔，立板上具有与蜗轮蜗杆减速机6固定连接的固定孔。蜗轮蜗杆减速机6与转轴8通过键连接，蜗轮蜗杆减速机6的输出端具有插孔61，插孔61内具有键槽，转轴8上具有与键槽相匹配的连接键84。本实施例中，转轴8为变径轴，转轴8包括大径段、小径段以及固定连接在大径段端部的连接法兰83。转轴8的小径段与蜗轮蜗杆减速机6止转配合，键槽轴向设置在转轴8的小径段上。大径段插入至连接套10内。底板1的下端固定连接有固定板，固定板的中部具有与转轴8下侧的定位凸起相匹配的定位孔，固定板上具有与连接法兰83的连接孔相应贯通的固定孔，连接法兰83与固定板通过螺栓固定，实现转轴8与底板1固定连接。

本实施例中，避让槽为弧形避让槽，以使得驱动机构驱动底座2转动时，标杆4能够在底座2内移动。底座2上的两个弧形避让槽23的开口相对布置，避让槽23的槽沿上固定连接有标尺，底座2与底板1未发生相对转动时，标杆4与标尺上的零度相对应。

本实施例中，底座2与底板1均为矩形结构，矩形的底板1的四角处分别安装有空气弹簧3。底板1的下侧设置有支撑板20，支撑板对应空气弹簧3的位置处具有垫块19。

参照图16、图17、图18、图19所示，试验台包括框架以及转动装配在框架内的摆动平台27，摆动平台27的转动轴线沿前后方向延伸。本实施例中框架为矩形框，摆动平台27则为矩形板状，框架的前后两侧分别设置有第一驱动机构和制动机构。本实施例中第一驱动机构包括电机30和减速器31，减速器31具体为蜗轮蜗杆减速器，第一驱动机构安装在框架的前端，电机30和减速器31之间传动连接，减速器31的输出轴和摆动平台27之间连接有第一转轴部，第一转轴部即为一根传动轴，第一转轴部用于朝向摆动平台27的一侧采用法兰盘与摆动平台27进行连接。本实施例中制动机构安装在框架的后端，制动机构包括制动盘32和制动器31。本实施例中，第二转轴部也为一根传动轴，第二转轴部的一端通过法兰盘与摆动平台27连接固定，制动盘32则一体设置在第二转轴部的另一端，当摆动平台27摆动设定角度后，通过将制动器31夹紧固定制动盘32即可实现对摆动平台27摆动角度的固定。

本实施例中，摆动平台27的前后两端还分别设置有第一轴承组33和第二轴承组34，第一轴承组33包括轴承外壳以及安装在轴承外壳内的轴承，第一转轴部和第二转轴部均转动装配在对应的轴承组内。具体的，第一轴承组33用于支撑第一转轴部的中部位置，第二轴承组34用于支撑第二转轴部的中部位置。本实施例中第一转轴部和第二转轴部同轴设置，这样摆动平台27会绕着第一转轴部和第二转轴部转动。在其他实施例中第一转轴部和第二转轴部也可设置在同一根传动轴上。本实施例中在摆动平台27的前后两端还固定有端板结构，端板结构即为设置在摆动平台27前后两端的安装板，两个端板结构均与摆动平台27垂直布置，端板结构的设置增大了摆动平台27的端面面积，从而方便了第一转轴部与摆动平台27、第二转轴部与摆动平台27的法兰连接。

本实施例中，框架的前后两端均设置有门架结构，门架结构即为安装在平台框架前后两端的门字型的连接架，门架结构的设置主要用于与拉拽动试验台的绳索固定连接，绳索的设置主要是悬吊动试验台，避免在伺服液压缸失效时动试验台下落的情况。

本实施例中，框架的左右两侧均设置有一个连接座28，连接座28的横截面为等腰梯形，连接座28上设置有供销轴29插入的固定孔。当试验台不使用时，通过在各固定孔中插入销轴29，然后将各销轴29再通过螺钉或螺栓与龙门支架25固定连接，试验台即可被各销轴29挡止在设定位置处。

为了方便对摆动平台27摆动角度的测量，本实施例中在制动盘32上设置有弧形标尺，在框架上设置有用于指示弧形标尺的刻度的指示针，当制动盘32随着第二转轴部转动时，弧形标尺也会转动，通过读取指示针所指的数值即可测量出摆动平台27的摆动角度。

本实施例中摆动平台27包括平板结构以及固定在平板结构底部的加强结构，平板结构即为矩形平板，加强结构即为焊接固定在矩形平板底部的加强筋。

为了增强结构的稳定性，底座上还固定连接有辅助支撑。辅助支撑包括伸缩杆36以及支撑在伸缩杆36底部的支撑架35，支撑架35的底部通过螺钉与底座固定连接，伸缩杆36和支撑架35之间通过法兰盘连接固定，伸缩杆36的顶部通过第一虎克铰与摆动平台27连接固定。第一虎克铰包括第一下铰座37、第一上铰体39以及第一连接杆38，第一下铰座37与伸缩杆36固定连接，第一上铰体39与摆动平台27固定连接，第一连接杆38的上端与第一上铰体39铰接，下端与第一下铰座37铰接，第一连接杆38与第一下铰座37的转动轴线和第一连接杆38与第一上铰体39的转动轴线相垂直。第一虎克铰使得摆动平台27能够绕着辅助支撑的顶部进行左右方向和前后方向的摆动。本实施例中，伸缩杆36为千斤顶。第一虎克铰约束保证试验台始终是绕着中心位置进行摇摆。在整个试验平台安装过程当中，伸缩杆可以预调整整个动平台高度位置，一旦完成调整，可以采用螺栓锁紧装置锁住。

参照图20、图21所示，底座上固定连接有龙门支架25，龙门支架25上滑动装配有柔性牵引机构26。柔性牵引机构26包括牵引绳索以及设置在牵引绳索两端的转动装配结构267，转动装配结构267用于与试验台转动装配，各转动装配结构267和牵引绳索之间还设置有长度调节结构266，长度调节结构266用于调整柔性牵引机构26的整体长度、以实现柔性牵引机构26松紧度的调整。

龙门支架25包括两个相对设置的支架立柱251以及横在两个支架立柱251之间的支架横梁253。本实施例中，支架横梁253为工字钢，两个支架立柱251均为三角型框架，各支架立柱251均由矩形钢材焊接成型，支撑立柱包括等腰三角型样式的外边框以及焊接在外边框内的多个内支撑。柔性牵引机构26共设置有两个，两个柔性牵引机构26按照延伸方向的不同可以分为横向牵引机构261和纵向牵引机构262，其中横向牵引机构261沿着支架横梁253的延伸方向进行设置，纵向牵引机构262则垂直于支架横梁253进行设置。

本实施例中，柔性牵引机构26包括牵引绳索，牵引绳索具体为钢丝绳，柔性牵引机构26还包括设置在牵引绳索两端的转动装配结构267和长度调节结构266。长度调节结构266和牵引绳索之间、长度调节结构266和转动装配结构267之间均通过挂环进行连接。转动装配结构267包括转轴以及设置在转轴上的多个轴承，试验台上设置有供转动装配结构267穿过的安装孔，另外，为了避免转轴从安装孔内脱出的情况，转轴的外侧套设有套管，套管的外周侧为台阶状，不同直径的轴承即对应设置在套管的不同直径处，对应的，安装孔也为台阶孔。本实施例中，转轴的一端设置有挂环，转轴的外周侧设置有外螺纹，转轴通过螺纹装配的方式与套管连接固定，安装的过程中首先将各轴承放入安装孔内，然后将套管从安装孔孔径较大的一侧插入安装孔内，转轴则从安装孔孔径较小的一侧旋入套管内，最后在安装孔孔径较大的一端固定上端盖即可，端盖的安装方式采用螺钉固定，端盖能够对轴承和套管的端部挡止限位，从而避免了转动装配结构267从安装孔内脱出的情况。

本实施例中，长度调节结构266包括螺纹套以及螺纹装配在螺纹套内的螺纹柱。螺纹套内设置有内螺纹，螺纹套的两端均螺纹装配有一根螺纹柱，各螺纹柱位于螺纹套外侧的端部均设置有挂环。当需要调整长度时，通过旋拧螺纹套或螺纹柱即可。

由于牵引绳索是滑动装配在龙门支架25上的，为了降低牵引绳索与龙门支架25的摩擦作用，本实施例中在龙门支架25上还设置有滚轮结构263，滚轮结构263包括滑动滚轮以及设置在滑动滚轮外周侧的限位罩265，滑动滚轮为凹轮，即滑动滚轮的外周面上设置有供牵引绳索横向插入的环形凹槽。本实施例中限位罩265为u型槽状，限位罩265和滑动滚轮之间形成供牵引绳索穿过的空隙。限位罩265的设置能够避免牵引绳索从滚轮结构263处脱出，保证了运行的安全性和稳定性。纵向牵引机构262对应设置有一个滚轮结构263，该滚轮结构263设置在支架横梁253的中间位置处，而横向牵引机构261则对应设置有四个滚轮结构263，其中两个滚轮结构263设置在支架横梁253的两端位置处，剩余两个滚轮结构263则分别设置在对应的支架立柱251上。

由于横向牵引机构261的两端需要绕开支架立柱251与试验台连接，为了方便横向牵引机构261的连接，各支架立柱251上均设置有贯通孔252，由于本实施例中支架立柱251为三角型框架结构，支架立柱251内部的空隙(通孔)即构成贯通孔252。

本实施例中，如图22至图32所示，空间加载倒置式轴承实验台包括驱动电机40、传动轴47、卸荷机构44、试验轴48、柔性加载装置41以及轴承支座组42，所述传动轴47的一端与驱动电机40传动连接、另一端与试验轴48承传动连接，所述卸荷机构44用于卸去传动轴47的挠曲和振动；所述试验轴48用于套装滑动轴承76；所述柔性加载装置41包括悬吊总装45以及沿着悬吊总装45外周侧间隔设置的多个升吊机构46，所述悬吊总装45内设置有用于装配滑动轴承76和试验轴48的槽孔结构73，所述升吊机构46包括柔性件66、第一伸缩缸64和第二伸缩缸65，所述柔性件66的一端与第一伸缩缸64的驱动端连接、另一端用于与悬吊总装45连接，所述第二伸缩缸65的驱动端朝上并顶撑在柔性件66的中间；所述轴承支座组423包括分别转动支撑在试验轴48两端的左轴承支座422和右轴承支座421，所述右轴承支座421朝向传动轴47一侧，所述左轴承支座422和右轴承支座421内均安装有轴承，所述左轴承支座422内的轴承游动装配，所述右轴承支座421内的轴承固定装配。

具体而言，本实施例中驱动电机40为伺服电机，驱动电机40的底部设置有电机底座，为了减弱驱动电机40的振动，本实施例中在电机底座的下方设置有隔振垫，隔振垫具体为橡胶垫，本实施例中驱动电机40的主轴与传动轴47传动连接，传动连接方式具体为同步带434传动，即驱动电机40的主轴上设置有大带轮，传动轴47的对应端部则设置有小带轮，大带轮的直径要大于小带轮，同步带434同时缠绕在大带轮和小带轮外周侧。当驱动电机40主轴转动时，大带轮会带动同步带43转动，而同步带43又会带动小带轮转动，从而实现对传动轴47的转动驱动。本实施例中由于大带轮的直径要大于小带轮，小带轮的转动角速度要快于大带轮。

本实施例中传动轴47即为一根传动杆，传动杆的一端与同步带43传动连接、另一端通过联轴器与试验轴48传动连接。由于同步带43会向传动轴47施加侧向的作用力，为了避免传动轴47弯曲较大的情况，本实施例中在传动轴47处还安装有卸荷机构44。卸荷机构44包括卸荷轴承座和卸荷底座，卸荷轴承座安装在卸荷底座上，卸荷轴承座内安装有卸荷轴承，卸荷轴承具体为角接触球轴承，具体如图3所示，本实施例中卸荷轴承有两个，卸荷轴承座上设置有用于安装两个卸荷轴承的卸荷安装孔，在卸荷安装孔的两端还分别安装有前密封盖和后密封盖，两个卸荷轴承夹持在前密封盖和后密封盖之间。本实施例中两个卸荷轴承之间间隔一定间距，传动轴47的外周侧则设置有用于分隔两个卸荷轴承的环形凸起。本实施例中传动轴47穿设在两个卸荷轴承的内圈内，通过卸荷轴承的径向限位作用弱化了同步带43的拉力和振动。

本实施例中试验轴48即为一根转动杆，试验轴48的一端与传动轴47传动连接。本实施例中试验轴48和传动轴47同轴设置，为了将试验轴48保持在设定位置处，本实施例中还包括轴承支座组42，具体的，轴承支座组42包括分别转动支撑在试验轴48两侧的左轴承支座422和右轴承支座421，本实施例中右轴承支座421设置在靠近传动轴47一侧。

本实施例中左轴承支座422内安装有第一轴承50，第一轴承50游动装配在左轴承支座422内，具体的，本实施例中在左轴承支座422内设置有加载套52、弹性件53、第一螺母55、第一套筒54、导向销57、预紧套56、第一端盖59、固定套58以及外固定环51。其中第一轴承50有两个，两个第一轴承50均套设在试验轴48的外周侧，固定套58设置在两个第一轴承50的外周侧，本实施例中第一端盖59通过螺钉固定在左轴承支座422的右侧，外固定环51通过螺钉固定在左轴承支座422的左侧，固定套58夹持在第一端盖59和外固定环51之间，从而避免了固定套58从左轴承支座422内轴向脱出的情况。本实施例中在试验轴48的外周侧设置有轴肩，第一螺母55则螺纹装配在试验轴48上，两个第一轴承50的内圈夹持固定在第一螺母55和试验轴48的轴肩之间。本实施例中第一套筒54设置在第一螺母55和第一轴承50之间，为了增强密封性能，本实施例中在第一套筒54上设置有第一迷宫结构，具体的，第一套筒54的左侧设置有内环形凸起，试验轴48的外周侧则设置有台阶结构(类似轴肩)，通过内环形凸起和台阶结构的挡止作用增强了密封性。

本实施例中加载套52套设在第一套筒54的外周侧，预紧套56上设置有内阶梯孔，加载套52位于预紧套56的内阶梯孔内。预紧套56的内阶梯面上还设置有多个定位孔，各定位孔均为盲孔，各定位孔沿着周向方向间隔分布，各定位孔均安装有弹性件53，弹性件53具体为弹簧，本实施例中在加载套52上还设置有多个与定位孔一一对应的导向销57，各导向销57均采用过盈装配的方式与加载套52固定，各导向销57分别插入各定位孔内并穿入对应的弹簧内。本实施例中各弹簧件能够向右侧顶推加载套52，加载套52则与第一轴承50的外圈顶压接触，从而实现了第一轴承50外圈的游动装配。为了提高密封性能，本实施例中在预紧套56的内阶梯孔的左端口安装有密封盖板。本实施例中预紧套56的内阶梯孔供试验轴48的端部插入，密封盖板的设置则避免了试验轴48暴露在外的情况。

本实施例中右轴承支座421内安装有两个第二轴承61，右轴承支座421的两侧分别通过螺钉固定有第二端盖60和第三端盖63，两个第二轴承61的外圈夹持在第二端盖60和第三端盖63之间。本实施例中在右轴承支座421内还安装有第二套筒63，第二套筒63通过螺钉与第二端盖60固定，两个第二轴承61的内圈则夹持固定在第二套筒63和试验轴48的轴肩之间。为了提高密封性，本实施例中在第二套筒63上设置有第二迷宫结构，第二套筒63的右侧设置有向外翻折的外环形翻边，第二端盖60上则设置有供外环形翻边插入的环形槽。

本实施例中试验轴48的两端分别插入第一轴承50和第二轴承61的内圈内，其中试验轴48的右端从两个第二轴承61内穿出并与传动轴47传动连接。本实施例中试验轴48的外周侧要套装固定待检测的滑动轴承76，为了使得左轴承支座422和右轴承支座421具有较好的安装精度，本实施例中在轴承支座的底部还安装有支座底座423，支座底座423上安装有定位导轨49，定位导轨49为长方体状，左轴承支座422和右轴承支座421的底部均设置有定位导轨49的外形相匹配的定位槽。本实施例中定位导轨49嵌装在支座底座423上，支座底座423上设置有供定位导轨49横向插入的定位长槽，本实施例中定位导轨49通过螺钉固定在支座底座423上。

本实施例中柔性加载装置41包括悬吊总装45以及沿着悬吊总装45外周侧间隔设置的多个升吊机构46；升吊机构46有四个，四个升吊机构46分别设置在悬吊总装45的四个方位，悬吊总装45则位于四个升吊机构46的中心位置。

本实施例中各升吊机构46均包括并行布置的第一伸缩缸64和第二伸缩缸65，第一伸缩缸64和第二伸缩缸65均沿着竖直方向延伸布置且驱动端均位于顶部，本实施例中第一伸缩缸64和第二伸缩缸65均为液压式伸缩缸，在其他实施例中第一伸缩缸64和第二伸缩缸65也可以为电动推杆、气缸等。本实施例中第一伸缩缸64的尺寸规格要小于第二伸缩缸65的尺寸规格，第二伸缩缸65位于悬吊总成和第一伸缩缸64之间。本实施例中柔性件66为钢丝绳，在其他实施例中柔性件66也可以为麻绳、链条、高强度碳纤维绳等。柔性件66的一端与第一伸缩缸64的驱动端连接固定，另一端用于与悬吊总成连接，本实施例中第二伸缩缸65顶撑在柔性件66的中间位置，由于第二伸缩缸65的尺寸规格较大，柔性件66整体呈现出中间向上凸起、两端向下延伸的拱形形状。

由于柔性件66要拉动悬吊总成移动，为了避免了悬吊总成和柔性件66之间刚性拉拽的情况，本实施例中在柔性件66和悬吊总成之间安装有缓冲件69，本实施例中缓冲件69为拉簧。在其他实施例中缓冲件69也可以安装在柔性件66和第一伸缩缸64之间的位置处。

为了方便对各柔性件66所施加作用力的观测，本实施例中在缓冲件69和悬吊总成之间还安装有拉力传感器70，拉力传感器70能够实时的监测柔性件66和悬吊总成之间的作用力，从而方便了工作人员及时的获知相应的拉力数据。在其他实施例中拉力传感器70也可以安装在柔性件66和第一伸缩缸64之间等其他位置处。

由于柔性件66要绕过第二伸缩缸65的顶部(驱动端)，为了避免摩擦较大而容易磨损柔性件66的情况，本实施例中在第二伸缩缸65的顶部安装有第一滑轮组件68。为了避免柔性件66容易从第一滑轮组件68上脱离的情况，本实施例中的第一滑轮组件68包括三个滑轮，三个滑轮呈一字型排布，柔性件66则呈波浪型依次绕过对应的滑轮。

为了避免了柔性件66与第二伸缩缸65接触的情况，本实施例中在第二伸缩缸65的缸壁上还安装有第二滑轮组件72。本实施例中第二滑轮组件72仅包括一个滑轮，该滑轮顶撑在第二伸缩缸65和柔性件66之间，从而避免了柔性件66与第二伸缩缸65接触。需要说明的是，为了进一步实现对柔性件66的限位作用，本实施例中各滑轮均为凹轮，即各滑轮的外周面均设置有供柔性件66横向插入的环形凹槽。

由于第一滑轮组件68要随着第二伸缩缸65的伸缩产生上下移动，为了增强导向效果，本实施例中在第二伸缩缸65的缸壁上还安装有导向板67，导向板67也沿着上下方向延伸设置。本实施例中导向板67有两个，两个导向板67对称设置在第二伸缩缸65的两侧，各导向板67内均设置有一个导向槽，第一滑轮组件68的对应两侧则均设置有插入对应导向槽的滑块凸起，滑块凸起可以在导向槽内导向滑行，通过滑块凸起和导向槽的限位作用增强了导向效果。

本实施例中悬吊总成包括内衬75和外壳74，其中内衬75安装在外壳74的内侧。由于悬吊总成内要安装滑动轴承76，为了方便滑动轴承76的安装，本实施例中内衬75和外壳74均为分体可拆设置。具体的，如图9和图10所示，本实施例中悬吊总成为圆球状，外壳74对应为圆球外壳74，内衬75也为圆球结构。本实施例中外壳74包括均为半球状的上下两部分，内衬75也包括均为半球状的上下两部分。外壳7435的两部分之间通过螺栓连接固定，内衬75的两部分之间也通过螺栓连接固。本实施例中内衬75能够在外壳74内进行转动，为了实现对转动方向的限制，本实施例中在内衬75的外周面设置有长条形凸起，外壳74的内壁上则对应设置有供长条形凸起横向插入的引导槽。

本实施例中内衬75内设置有用于安装滑动轴承76及试验轴48的槽孔结构73。本实施例中槽孔结构73包括设置在内衬75内壁上的一圈环形凹槽，还包括同时贯穿内衬75和外壳74的圆形通孔。当安装滑动轴承76时，通过将滑动轴承76横向插入一半内衬75部分的环形凹槽内，然后将另一半内衬75扣合即可。试验轴48也会对应扣合在圆形通孔内。

本实施例中各悬吊总成和各拉力传感器70之间均通过球铰的方式连接，球铰包括球壳和圆球，本实施例中球壳的外形为圆柱状，球壳与拉力传感器70固定连接，圆球则与悬吊总成的外壳74固定连接。

为了避免在非检测时柔性件66需要拉拽悬吊总成的情况，本实施例中在悬吊总成的下方设置有支撑台，支撑台的顶面上设置有与悬吊总成的底部外形相匹配的限位凹槽。由于本实施例中悬吊总成为圆球状，对应的，本实施例中限位凹槽也为曲面凹槽。

本实施例中在支撑台的底部还安装有垫高架，垫高架通过螺钉安装在支座底座423上，定位导轨49从垫高架内穿过。本实施例中在定位导轨49上还安装有垫块滑块，垫块滑块为u型槽状，垫块滑块罩在定位导轨49上，垫块滑块上还设置有定位销，通过定位销与定位导轨49的顶压接触实现对垫块滑块位置的固定，本实施例中垫块滑块位于垫高架内。本实施例中在各升吊机构46的底部也安装有底部座架71，第一伸缩缸64和第二伸缩缸65均安装在同一底部座架71上，本实施例中底部座架71起到基础底座的作用。本实施例中支座底座423的底部、各底部座架71的底部均安装有隔振垫。

本发明的船用轴承摇摆试验装置的工作原理为：当需要进行检测时，首先将滑动轴承76套装固定在试验轴48上，然后将滑动轴承76和试验轴48安装在悬吊总成的槽孔结构73内，然后通过调节各升吊机构46的第一伸缩缸64和第二伸缩缸65的伸缩量即可实现对应柔性件66所施加拉力的调整，从而实现对滑动轴承76加载力的调整设定，最后启动驱动电机40，驱动电机40即会驱动试验轴48转动，通过观察滑动轴承76的运行情况即可。需要说明的是，由于实际工况下，轴承所受到的重力方向是始终保持不变的，为了使得模拟检测过程中更加贴合于实际工况，需要保证对试验轴承所施加的作用力效果应始终是沿着竖直方向。本实施例中由于悬吊总成40是通过四根柔性件47施加动态加载作用的，悬吊总成40进行摆动检测时，四根柔性件47会随着进行动态调节，由于悬吊总成的重力方向是保持不变的，这使得四根柔性件47的动态加载合力方向也是始终垂直向上的，从而达到控制加载合力矢量方向的作用，实现了对轴承在动态摇摆试验环境下疲劳、寿命等性能的检测。

驱动机构驱动底座转动，底座带动试验台实现艏摇；第一虎克铰+伺服伸缩缸+球副组成冗余约束，利用中间辅助支撑的第二虎克铰约束其余四个自由度，通过伺服伸缩缸的往复运动，从而带动试验动平台实现横摇和纵摇。通过调整摆动平台的倾斜角度，模拟船用设备在倾斜状态使用场景。在此过程中，中间辅助支撑的伸缩杆可以调整试验台的高度，一旦完成调整，可以采用螺栓锁紧装置锁死固定。

本发明提供了一种船用轴承摇摆试验装置，与现有技术相比，具有以下优点：本发明的船用轴承摇摆试验装置使用时，驱动机构驱动底座转动，底座带动试验台实现艏摇；第一虎克铰+伺服伸缩缸+球副组成冗余约束，利用中间辅助支撑的第二虎克铰约束其余四个自由度，通过伺服伸缩缸的往复运动，从而带动试验动平台实现横摇和纵摇。通过调整摆动平台的倾斜角度，模拟船用轴承在倾斜状态使用场景。试验过程中，通过调节第一伸缩缸和第二伸缩缸的伸缩量即可实现对各柔性件牵引力的调整，而各柔性件牵引力所形成的合力也会随着变化调整，从而实现了施加载荷方向的灵活变化，方便了对滑动轴承的检测。另外，本发明中通过设置卸荷机构和传动轴，使得驱动机构所造成的挠曲和振动能够减弱，而不会直接传递给试验轴，这样保证了试验结果的准确性。本发明中将左轴承支座内的轴承游动装配，将右轴承支座内的轴承固定装配，这样使得左轴承支座内的轴承能够在检测过程中随动自行调整，保证了运行的稳定性，能够保持加载力的方向始终垂直指向地面，减小了试验误差。

本发明的船用轴承摇摆试验装置使用过程中，柔性牵引机构的两端分别与试验台连接固定，由于柔性牵引机构是可以柔性弯折的并相对于龙门支架是能够自行滑动的，这样在试验台摇摆晃动时，柔性牵引机构会随着试验台的晃动而滑动，避免了柔性牵引机构对摇摆测试的影响。本发明的船用轴承摇摆试验装置能够实现横摇、纵摇、艏摇以及倾斜，能够更加真实的模拟船用轴承各种使用场景，为船用轴承的设计和制造提供依据。

本发明的船用轴承摇摆试验装置中的辅助支撑的伸缩杆可以起到预调整作用，即可以对整个试验台高度位置进行调整，一旦完成调整，可以采用螺栓锁紧装置锁死固定。当伸缩杆采用液压支撑时，可以起到对整个试验台的减振作用。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。