專利名稱：軋機油膜軸承綜合試驗臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于油膜軸承試驗設備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種軋機油膜軸承綜合試驗臺。
技術(shù)背景軋機油膜軸承具有承載能力大、抗沖擊能力強、使用壽命長、運轉(zhuǎn)精度高等特點， 廣泛應用于各類板帶材軋機、線材軋機上，尤其是用于具有對板形與板厚自動控制功能的大型板帶連軋機上。目前，國內(nèi)外已有的軸承試驗臺只是用于測量滑動軸承和滾動軸承的特性參數(shù)， 難以真實地模擬高速重載軋制工況下的大型軋機油膜軸承特性參數(shù)的變化情況，更無法全面反映不同軋制工況對高速重載軋機油膜軸承特性的影響。同時上述的軸承試驗臺也未能實現(xiàn)機械、電機驅(qū)動、液壓加載、潤滑、氣壓控制、電氣控制及計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等各子系統(tǒng)的機電液氣一體化集成和聯(lián)合操控的功能，也無法為磁流體潤滑油膜軸承的進一步研究提供準確可靠的試驗數(shù)據(jù)
實用新型內(nèi)容
本實用新型目的是提供一種多系統(tǒng)一體化、可聯(lián)合操控的軋機油膜軸承綜合試驗臺，它可以在各種變化因素作用下，對油膜軸承的各種性能進行動態(tài)測試，便于對油膜軸承運行及理論進行研究。本實用新型是這樣實現(xiàn)的其特征在于它是由電機驅(qū)動系統(tǒng)、機械傳動系統(tǒng)、液壓加載系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)及計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)聯(lián)合構(gòu)成一體化，統(tǒng)一操控。—所述的電機驅(qū)動與機械傳動系統(tǒng)如圖1、3所示，其特征是電機1、增速器5、 左右動靜壓軸承座8、11、動壓軸承座22分別通過各自對應的基座16、17、18安裝在水平滑臺19上，并依次排列、保持各中心線為同一水平線，在左右動靜壓軸承座8、11之間位置上有一牌坊9也安放在水平滑臺19上。如圖3所示，在牌坊9內(nèi)倒置地安裝有動壓軸承座22 和動壓油膜軸承23，液壓缸沈的活塞桿25的下端通過球面墊M壓緊動壓軸承座22，倒置的液壓缸沈通過螺栓與牌坊9的門頂27相連接，左右動靜壓軸承座8、11內(nèi)分別安裝有動靜壓油膜軸承20、21，左右動靜壓軸承座8、11的下部通過球面墊13和彈簧14分別與基座 18相連接；主軸10安放在左右動靜壓油膜軸承20、21和動壓油膜軸承23內(nèi)，其左端通過剛性聯(lián)軸器6與增速器5連接，增速器5通過彈性聯(lián)軸器4與上面裝有風機2的電機1連接。如圖4所示，在動靜壓軸承座8的左端安裝有端蓋7，在端蓋7與主軸10的臺階之間安裝有止推軸承28和擋圈四，在端蓋7的外面安裝有止動墊圈30和圓螺母31，圓螺母31是通過螺紋與主軸10相連接?！龅囊簤杭虞d系統(tǒng)如圖2所示，其特征是采用恒壓變量泵和蓄能器作為壓力油源，并通過電磁溢流閥進行壓力調(diào)節(jié)，使得系統(tǒng)壓力在0 90噸之間進行調(diào)節(jié)。液壓油通過柱塞泵M3加壓后由管道進入液壓缸沈內(nèi)，推動活塞桿25對球面墊M及動壓軸承座 22和動壓油膜軸承23施壓，在液壓缸沈上液壓油的入口處的管道上設置有壓力表及壓力傳感器?！龅臐櫥到y(tǒng)如圖2所示，包括有動壓潤滑系統(tǒng)E、靜壓潤滑系統(tǒng)F和稀油潤滑系統(tǒng)D。動壓潤滑系統(tǒng)E是由螺桿泵M2對潤滑油加壓后經(jīng)過濾器、冷卻器K2分別進入左右動靜壓油膜軸承20、21及動壓油膜軸承23和止推軸承觀內(nèi)，靜壓潤滑系統(tǒng)F是由高壓泵G對潤滑油加壓后通過管道進入到左右動靜壓油膜軸承20、21內(nèi)，稀油潤滑系統(tǒng)D給增速器5供油，電機1采用油脂潤滑?！龅臍鈮嚎刂葡到y(tǒng)如圖2所示，特征是空氣壓縮機H1把空氣加壓到壓力彡0. 5MPa后存于儲氣罐H2中，再經(jīng)干燥機H3烘干后與靜壓潤滑系統(tǒng)F中的高壓泵G連接， 控制高壓泵G中的氣壓控制閥?！龅挠嬎銠C數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)如圖2所示，是指包括各管路上的流量計、溫度變送器及安裝在各軸承上的油膜壓力傳感器、位移傳感器和熱電偶通過導線和電纜均與手動電氣控制臺B和PLC電控柜A相連接，最后接入計算機數(shù)據(jù)主采站PC?！龅碾姎饪刂葡到y(tǒng)如圖2所示，包括計算機數(shù)據(jù)主采站PC、PLC電控柜A、 手動電氣控制臺B、控制驅(qū)動柜Ctl和電機驅(qū)動器C1及冷卻裝置，電機驅(qū)動器C1配置有四象限可逆調(diào)速裝置，控制驅(qū)動柜Ctl和電機驅(qū)動器C1是配置有過電流保護、過速保護、磁場丟失保護、過熱保護、可控硅模塊過熱保護、可控硅觸發(fā)失效保護、飛車保護、數(shù)字輸出端子短路保護、脈沖丟失保護、電樞過壓保護、磁場過流保護、供電相位丟失保護的繼電器功能模塊與PLC信號控制模塊。如圖2所示，冷卻裝置包括水泵J和冷卻器KpK2I3,冷卻器K1安裝在稀油潤滑系統(tǒng)D管路上，冷卻器K2安裝在動壓、靜壓潤滑系統(tǒng)E、F出油管路上，冷卻器K3 安裝在液壓加載系統(tǒng)回油管路上。本實用新型的優(yōu)點及積極效果(1)本實用新型軋機油膜軸承綜合試驗臺，集成七個子系統(tǒng)為一體、統(tǒng)一操控，操作方便，既保證了試驗臺的正常工作，又能防止因操作失誤而導致的軸承損傷。(2)本實用新型試驗臺實現(xiàn)了電機軸轉(zhuǎn)速和軸承外載荷的無級調(diào)控，可以動態(tài)控制整個試驗臺的運轉(zhuǎn)情況；電機1使用可控硅整流電源，起動、制動轉(zhuǎn)矩大，易于快速起動、 停車，具有良好的換向性能。(3)試驗臺動壓油膜軸承23采用倒置式結(jié)構(gòu)，易于安裝、對中和偏心率測量，靜態(tài)載荷和激勵載荷小，適用于各種靜動特性測試。(4)試驗臺配置有手動控制站和計算機自動控制站，兩種方式都有急停控制措施， 使得系統(tǒng)操作更具靈活性和安全性。(5)試驗臺計算機數(shù)據(jù)主采站PC實現(xiàn)了流量、轉(zhuǎn)速、液位、入油壓力等參數(shù)的在線監(jiān)控，還便于開展?jié)櫥扯?、表面粗糙度、電磁流體特性等測試與研究。(6)本試驗臺屬于典型的機電液氣一體化系統(tǒng)，可以全方位地對軋機油膜軸承潤滑理論與運行行為進行相關(guān)試驗研究，有利于開展適合于不同軋制工況的各類軋機軸承的潤滑理論、試驗及延壽技術(shù)研究、產(chǎn)品企業(yè)標準制定及開發(fā)新型軋機軸承及生產(chǎn)樣機。既適合試驗教學需要，也滿足對軋機油膜軸承進行工業(yè)化測試的條件，有效地將教學和科研相結(jié)合。


圖1為軋機油膜軸承綜合試驗臺機械驅(qū)動及傳動結(jié)構(gòu)簡圖圖2為軋機油膜軸承綜合試驗臺各系統(tǒng)總體布局示意圖圖3為軋機油膜軸承綜合試驗臺機械系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖圖4為圖3中N部放大圖圖5為動壓軸承座壓力和位移傳感器安裝位置剖視圖圖6為油膜軸承承載區(qū)熱電偶安裝位置周向展開圖圖7為油膜軸承非承載區(qū)熱電偶安裝位置周向展開圖其中1-電機，2-風機，3-電機軸，4-彈性聯(lián)軸器，5-增速器，6-剛性聯(lián)軸器，7、 12-端蓋，8、11-動靜壓軸承座，9-牌坊，10-主軸，13,24-球面墊，14-彈簧，15,32-螺栓， 16、17、18-基座，19-水平滑臺，20、21-動靜壓油膜軸承，22-動壓軸承座，23-動壓油膜軸承，25-活塞桿，26-液壓缸，27-門頂，28-止推軸承，29-擋圈，30-止動墊圈，31-圓螺母，33-密封墊片，34-動壓油入口，35,36,37-位移傳感器安裝孔，38-壓力傳感器安裝孔， PC-計算機數(shù)據(jù)主采站，A-PLC電控柜，B-手動電氣控制臺，Ctl-控制驅(qū)動柜，C1-電機驅(qū)動器， D-稀油潤滑系統(tǒng)，E-動壓潤滑系統(tǒng)，F(xiàn)-靜壓潤滑系統(tǒng)，G-靜壓泵，H-氣壓控制系統(tǒng)，H1-空氣壓縮機，H2-儲氣罐，H3-干燥機，I-液壓加載系統(tǒng)，J-水泵站，K1,K2^K3-冷卻器，M1-齒輪泵，M2-螺桿泵，M3-柱塞泵，Tl T25-表示熱電偶。圖2中聯(lián)接各子系統(tǒng)的單行線表示電纜或?qū)Ь€，雙行線表示各類油管、氣管和水管管路，同時管路的虛線部分表示繞到實物背面的管路。
具體實施方式
如圖1、圖2、圖3所示，將軸承座8、11固定在基座18上，增速器5安裝在基座17 上，電機1安裝在基座16上，基座16、17、18可以在水平滑臺19上左右移動調(diào)整，水平滑臺 19下面填充水泥加固抗振，動壓油膜軸承23和左右動靜壓油膜軸承20、21安裝在主軸10 上，并一起安裝在各自對應的動壓軸承座22和左右動靜壓軸承座8、11內(nèi)，再將主軸10通過剛性聯(lián)軸器6、速比為1 8的增速器5及彈性聯(lián)軸器4與上面裝有風機2的電機1聯(lián)接，并保證主軸10和電機1的電機軸3、增速器5的輸入軸、輸出軸及主軸10在同一中心線上。同時，液壓油通過柱塞泵M3加壓后經(jīng)由液壓管進入液壓缸沈，推動活塞桿25壓緊球面墊M并給動壓油膜軸承23加壓。同時，動壓潤滑系統(tǒng)E通過螺桿泵M2對潤滑油加壓后經(jīng)過濾器、冷卻器1(2分別進入左右動靜壓油膜軸承20、21、動壓油膜軸承23和止推軸承觀內(nèi)； 靜壓潤滑系統(tǒng)F通過高壓泵G對潤滑油加壓后通過高壓管進入左右動靜壓油膜軸承20、21 內(nèi)；稀油潤滑系統(tǒng)D通過齒輪泵M1加壓后給增速器5供油潤滑；電機1采用油脂潤滑。將溫度、壓力及位移傳感器按照圖5 7安裝在動壓油膜軸承23上，所有傳感器通過導線與手動電氣控制臺B內(nèi)部的繼電器和PLC電量轉(zhuǎn)換模塊相聯(lián)接，再用通訊電纜經(jīng)PLC通訊模塊聯(lián)接到PLC電控柜A進行信號模/數(shù)轉(zhuǎn)化，再通過通訊電纜聯(lián)接到計算機數(shù)據(jù)主采站PC。 計算機數(shù)據(jù)主采站PC對采集到的數(shù)據(jù)進行分析后處理，并重新設定工況參數(shù)，通過反饋控制環(huán)節(jié)驅(qū)動電氣控制系統(tǒng)控制其余系統(tǒng)，即PLC電控柜A的各PLC模塊和繼電器控制著各子系統(tǒng)，在計算機數(shù)據(jù)主采站PC或手動電氣控制臺B上可以直接控制驅(qū)動控制柜Ctl，驅(qū)動控制柜Ctl內(nèi)部的繼電器以互鎖方式聯(lián)接控制著電機驅(qū)動器C1、稀油潤滑系統(tǒng)D、動壓潤滑系統(tǒng)E、靜壓潤滑系統(tǒng)F、靜壓泵G、氣壓控制系統(tǒng)H、液壓加載系統(tǒng)I各自的驅(qū)動控制電機，從而在線操作試驗臺。
權(quán)利要求1.軋機油膜軸承綜合試驗臺，其特征在于它是由機械系統(tǒng)、電機驅(qū)動系統(tǒng)、液壓加載系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)及計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)聯(lián)合構(gòu)成一體化、統(tǒng)一操控。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋機油膜軸承綜合試驗臺，其特征在于所述的電機驅(qū)動與機械傳動系統(tǒng)中電機(1)、增速器(5)、左右動靜壓軸承座(8、11)、動壓軸承座0 分別通過各自對應的基座(16、17、18)安裝在水平滑臺(19)上，并依次排列、保持各中心線為同一水平線，在左右動靜壓軸承座(8、11)之間位置上有一牌坊(9)也安放在水平滑臺(19) 上，在牌坊(9)內(nèi)倒置地安裝有動壓軸承座0 和動壓油膜軸承(23)，液壓缸06)的活塞桿0 的下端通過球面墊04)壓緊動壓軸承座(22)，倒置的液壓缸06)通過螺栓與牌坊(9)的門頂07)相連接，左右動靜壓軸承座(8、11)內(nèi)分別安裝有動靜壓油膜軸承00、 21)，左右動靜壓軸承座(8、11)的下部通過球面墊(1 和彈簧(14)分別與基座(18)相連接，主軸(10)安放在左右動靜壓油膜軸承(20、21)和動壓油膜軸承內(nèi)，其左端通過剛性聯(lián)軸器(6)與增速器( 連接，增速器( 通過彈性聯(lián)軸器(4)與上面裝有風機的電機⑴連接，在動靜壓軸承座⑶的左端安裝有端蓋(7)，在端蓋(7)與主軸(10)的臺階之間安裝有止推軸承08)和擋圈(四)，在端蓋(7)的外面安裝有止動墊圈(30)和圓螺母 (31)，圓螺母(31)通過螺紋與主軸(10)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋機油膜軸承綜合試驗臺，其特征在于所述的液壓加載系統(tǒng)是采用恒壓變量泵和蓄能器作為壓力油源，并通過電磁溢流閥進行壓力調(diào)節(jié)，系統(tǒng)壓力可在O 90噸之間進行調(diào)節(jié)，液壓油通過柱塞泵(M3)加壓后由管道進入液壓缸06)內(nèi)， 在液壓缸06)上液壓油的入口處的管道上設置有壓力表及壓力傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋機油膜軸承綜合試驗臺，其特征在于所述的潤滑系統(tǒng)包括動壓潤滑系統(tǒng)(E)、靜壓潤滑系統(tǒng)(F)和稀油潤滑系統(tǒng)(D)，動壓潤滑系統(tǒng)(E)是由螺桿泵(M2)對潤滑油加壓后經(jīng)過濾器、冷卻器(K2)分別進入左右動靜壓油膜軸承(20、21)及動壓油膜軸承和止推軸承08)內(nèi)，靜壓潤滑系統(tǒng)(F)是由高壓泵(G)對潤滑油加壓后通過管道進入到左右動靜壓油膜軸承O0、21)內(nèi)，稀油潤滑系統(tǒng)(D)給增速器( 供油，電機(1)采用油脂潤滑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋機油膜軸承綜合試驗臺，其特征在于所述的氣壓控制系統(tǒng)中空氣壓縮機(H1)把空氣加壓到壓力彡0.5MI^后存于儲氣罐(H2)中，再經(jīng)干燥機(H3) 烘干后與靜壓潤滑系統(tǒng)(F)中的高壓泵(G)連接，控制高壓泵(G)中的氣壓控制閥。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋機油膜軸承綜合試驗臺，其特征在于所述的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是指包括各管路上的流量計、溫度變送器及安裝在各軸承上的油膜壓力傳感器、位移傳感器和熱電偶通過導線和電纜均與手動電氣控制臺(B)和PLC電控柜(A)相連接，最后接入計算機數(shù)據(jù)主采站(PC)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軋機油膜軸承綜合試驗臺，其特征在于所述的電氣控制系統(tǒng)包括計算機數(shù)據(jù)主采站(PC)、PLC電控柜㈧、手動電氣控制臺⑶、控制驅(qū)動柜(Ctl)和電機驅(qū)動器(C1)及冷卻裝置，電機驅(qū)動器(C1)配置有四象限可逆調(diào)速裝置，控制驅(qū)動柜(Ctl) 和電機驅(qū)動器(C1)是配置有過電流保護、過速保護、磁場丟失保護、過熱保護、可控硅模塊過熱保護、可控硅觸發(fā)失效保護、飛車保護、數(shù)字輸出端子短路保護、脈沖丟失保護、電樞過壓保護、磁場過流保護、供電相位丟失保護的繼電器功能模塊與PLC信號控制模塊，冷卻裝置包括水泵(J)和分別安裝在稀油潤滑系統(tǒng)(D)管路上、動壓潤滑系統(tǒng)(E)、靜壓潤滑系統(tǒng) (F)出油管路上及液壓加載系統(tǒng)(I)回油管路上的冷卻器(KpKyig。
專利摘要本軋機油膜軸承綜合試驗臺，屬于軋機油膜軸承試驗設備技術(shù)領(lǐng)域，其特征在于它是由機械系統(tǒng)、電機驅(qū)動系統(tǒng)、液壓加載系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、氣壓控制系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)及計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)聯(lián)合構(gòu)成一體化、統(tǒng)一操控。安裝在軸承和各管路上的流量、溫度、壓力及位移傳感器經(jīng)PLC都接入計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。電氣控制系統(tǒng)聯(lián)接控制著電機驅(qū)動系統(tǒng)、液壓加載系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)和氣壓控制系統(tǒng)，通過設定電機軸轉(zhuǎn)速和液壓載荷動態(tài)調(diào)控軋制工況，并利用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對軋機油膜軸承性能進行測試，實現(xiàn)了機電液氣一體化系統(tǒng)集成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便，適用于各級教學、科研等領(lǐng)域。
文檔編號G01M13/04GK202158960SQ20112024513
公開日2012年3月7日 申請日期2011年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月10日
發(fā)明者康建峰, 朱琳, 李海濱, 王建梅, 薛濤, 趙春江, 黃慶學, 黃訊杰 申請人:太原科技大學