本實(shí)用新型屬于軸承性能的試驗(yàn)裝置領(lǐng)域，具體涉及一種雙工況立式推力軸承試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

推力軸承作為機(jī)械系統(tǒng)中的基礎(chǔ)和關(guān)鍵零部件，其性能直接決定了整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的壽命和可靠性。特別是對(duì)大型立式推力軸承而言，停機(jī)狀態(tài)下推力軸承承受整個(gè)軸系的重量，此時(shí)啟動(dòng)扭矩很大。在使用推力軸承試驗(yàn)裝置進(jìn)行模擬試驗(yàn)時(shí)，需要模擬軸承在不同的工況狀態(tài)下的潤(rùn)滑狀態(tài)，如重載低速啟動(dòng)與高速運(yùn)行。

對(duì)于重載工況，推力軸承試驗(yàn)裝置啟動(dòng)所需的電機(jī)扭矩十分巨大，為穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)下的幾百倍；如果使用傳動(dòng)裝置增大力矩，則必須犧牲高速運(yùn)行性能。高速運(yùn)行與帶載啟動(dòng)工況對(duì)電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)存在著相互矛盾的需求。同時(shí)滿足兩種工況要求的電機(jī)往往價(jià)格高昂，對(duì)整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的經(jīng)濟(jì)性提出了挑戰(zhàn)。

目前授權(quán)、公開的專利中，專利《一種推力軸承試驗(yàn)裝置》(申請(qǐng)?zhí)枺?00910236771.X公告號(hào)CN102053015)公布了一種用于井下鉆采工具使用的推力軸承試驗(yàn)裝置，可以進(jìn)行測(cè)試和評(píng)價(jià)推力軸承性能；專利《雙轉(zhuǎn)向雙向加載的推力軸承試驗(yàn)裝置》(申請(qǐng)?zhí)枺?01210305389.1公告號(hào)CN102840984A)公布了一種針對(duì)核電主泵軸承的試驗(yàn)臺(tái)，可實(shí)現(xiàn)雙向旋轉(zhuǎn)和雙向加載；專利《一種力自平衡式推力軸承試驗(yàn)臺(tái)》(申請(qǐng)?zhí)枺?015102580400公布號(hào)CN104807641A)公布了一種模擬實(shí)際工況的力封閉式推力軸承試驗(yàn)臺(tái)，進(jìn)行軸承性能監(jiān)測(cè)。然而，上面公布的試驗(yàn)裝置無(wú)法在考慮經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上同時(shí)滿足大型推力軸承在帶載啟動(dòng)與高速運(yùn)行兩種工況的模擬需求。

由于現(xiàn)有技術(shù)存在上述不足，目前還沒有可較經(jīng)濟(jì)地同時(shí)滿足帶載啟動(dòng) 及高速運(yùn)行兩種工況需求的大型立式推力軸承試驗(yàn)裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于解決試驗(yàn)軸承帶載啟動(dòng)與高速運(yùn)行兩種模擬工況下對(duì)電機(jī)需求不同的問題，提供一種雙工況立式推力軸承試驗(yàn)裝置，在考慮經(jīng)濟(jì)性的基礎(chǔ)上完成兩種工況下大型立式推力軸承試驗(yàn)。

本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

一種雙工況立式推力軸承試驗(yàn)裝置，包括上部設(shè)有半封閉腔體的機(jī)架部件，該腔體中設(shè)有試驗(yàn)軸承部件及轉(zhuǎn)動(dòng)部件的推力盤，并且腔體中注入潤(rùn)滑介質(zhì)；加載部件通過推力球軸承或滑動(dòng)推力軸承軸向加載在轉(zhuǎn)動(dòng)部件上，分工況選擇推力球軸承或滑動(dòng)推力軸承及相應(yīng)的附件；

所述的轉(zhuǎn)動(dòng)部件包括轉(zhuǎn)軸，轉(zhuǎn)軸通過花鍵套與推力盤相連接，直線軸承安裝于推力盤與轉(zhuǎn)軸之間；

動(dòng)力部件通過傳動(dòng)部件將轉(zhuǎn)速及扭矩傳遞至聯(lián)軸器，聯(lián)軸器通過花鍵配合將扭矩傳遞至轉(zhuǎn)動(dòng)部件上，帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)部件與試驗(yàn)軸承部件相對(duì)運(yùn)動(dòng)；所述的傳動(dòng)部件采用增速帶輪或增矩帶輪兩種不同外徑的帶輪，分工況安裝于動(dòng)力部件的電機(jī)軸上。

所述的傳動(dòng)部件、轉(zhuǎn)動(dòng)部件包括以下裝配方式：

用于低速大扭矩工況的裝配：傳動(dòng)部件采用增矩帶輪與動(dòng)力部件相連接；加載部件通過推力球軸承軸向加載在轉(zhuǎn)動(dòng)部件上；

用于高速小扭矩工況的裝配：傳動(dòng)部件采用增速帶輪與動(dòng)力部件相連接；加載部件通過滑動(dòng)推力軸承軸向加載在轉(zhuǎn)動(dòng)部件上。

所述的用于低速大扭矩工況的裝配中，加載部件的軸向力由液壓缸產(chǎn)生，液壓缸軸向壓緊低速加載塊，低速加載塊軸向壓緊推力球軸承，推力球軸承軸向壓緊花鍵套，花鍵套軸向壓緊推力盤，推力盤壓緊試驗(yàn)軸承部件。

所述的推力盤上端面還安裝有油池?fù)醐h(huán)，油池?fù)醐h(huán)還與低速加載塊相連 接；傳動(dòng)銷穿過推力盤與花鍵套。

所述用于高速小扭矩工況的裝配中，加載部件的軸向力由液壓缸產(chǎn)生，液壓缸軸向壓緊高速加載盤，高速加載盤軸向壓緊滑動(dòng)推力軸承，滑動(dòng)推力軸承軸向壓緊推力盤，推力盤壓緊試驗(yàn)軸承部件，推力盤端蓋安裝于推力盤上端面；并在試驗(yàn)腔頂蓋上安裝徑向限位塊，限制推力軸承的周向位置

所述的轉(zhuǎn)動(dòng)部件中，轉(zhuǎn)軸與推力盤之間通過花鍵套配合，保證推力盤的軸向浮動(dòng)；轉(zhuǎn)軸外徑與直線軸承配合，直線軸承底端還設(shè)有推力盤下端蓋以對(duì)其軸向定位，直線軸承外徑與推力盤配合，保證推力盤的對(duì)中性和浮動(dòng)性。

所述的機(jī)架部件腔體的底部設(shè)置有潤(rùn)滑介質(zhì)入口，上部設(shè)置有潤(rùn)滑介質(zhì)出口，形成潤(rùn)滑介質(zhì)循環(huán)冷卻回路。

所述的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推力盤與試驗(yàn)軸承部件之間形成流體潤(rùn)滑膜，推力盤微微抬升；設(shè)置在試驗(yàn)軸承部件中的傳感器測(cè)量不同工況下包括溫度、壓力在內(nèi)的物理參數(shù)。

所述的動(dòng)力部件包括設(shè)于電機(jī)支架上的電機(jī)，電機(jī)軸伸入到電機(jī)支架的下方與傳動(dòng)部件相連接。

通過僅更換動(dòng)力部件上安裝的增速帶輪或增矩帶輪，更換轉(zhuǎn)動(dòng)部件中的推力球軸承或滑動(dòng)推力軸承及其附件實(shí)現(xiàn)帶載啟動(dòng)或高速運(yùn)行兩種工況的模擬。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益的技術(shù)效果：

本實(shí)用新型提供的雙工況立式推力軸承試驗(yàn)裝置，試驗(yàn)裝置只需更換帶輪及上推力軸承即可同時(shí)滿足帶載啟動(dòng)及高速運(yùn)行兩種工況的模擬，采用一個(gè)主要臺(tái)架分別開展推力軸承帶載啟動(dòng)及高速運(yùn)行試驗(yàn)。增矩帶輪及推力球軸承的組合提高了電機(jī)的啟動(dòng)能力、減小了系統(tǒng)的啟動(dòng)扭矩；增速帶輪及滑動(dòng)推力軸承的組合提高了系統(tǒng)的極限轉(zhuǎn)速，兩種工況在同一種試驗(yàn)裝置得到實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)用新型提供的雙工況立式推力軸承試驗(yàn)裝置，在低速大扭矩工況下，使用增矩帶輪實(shí)現(xiàn)減速增矩，同時(shí)推力球軸承大大減小了帶載啟動(dòng)工況下加載部件中動(dòng)靜件之間的摩擦扭矩，減小了啟動(dòng)扭矩；在高速小扭矩工況下，使用增速帶輪實(shí)現(xiàn)增矩減速，同時(shí)滑動(dòng)推力軸承克服了推力球軸承不滿足極限轉(zhuǎn)速的缺點(diǎn)，提高了整個(gè)試驗(yàn)裝置的極限轉(zhuǎn)速；

本實(shí)用新型提供的雙工況立式推力軸承試驗(yàn)裝置，直線軸承安裝于推力盤與轉(zhuǎn)軸之間，保證了推力盤的對(duì)中性及軸向可浮動(dòng)，提高了試驗(yàn)軸承運(yùn)行的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置帶載啟動(dòng)工況的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型試驗(yàn)裝置高速運(yùn)行工況的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的試驗(yàn)腔體部分放大示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的帶載啟動(dòng)及高速運(yùn)行工況下帶輪安裝放大示意圖；

圖5是本實(shí)用新型的帶載啟動(dòng)工況下軸向力傳遞部件放大示意圖；

圖6是本實(shí)用新型的高速運(yùn)行工況下軸向力傳遞部件放大示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對(duì)本實(shí)用新型的解釋而不是限定。

參見圖1～圖6，一種雙工況立式推力軸承試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括上部設(shè)有半封閉腔體的機(jī)架部件4，該腔體中設(shè)有試驗(yàn)軸承部件5及轉(zhuǎn)動(dòng)部件6的推力盤11，并且腔體中注入潤(rùn)滑介質(zhì)；加載部件3通過推力球軸承20或滑動(dòng)推力軸承22軸向加載在轉(zhuǎn)動(dòng)部件6上，分工況選擇推力球軸承20或滑動(dòng)推力軸承22；

所述的轉(zhuǎn)動(dòng)部件6包括轉(zhuǎn)軸9，轉(zhuǎn)軸9通過花鍵套10與推力盤11相連接，直線軸承12安裝于推力盤11與轉(zhuǎn)軸9之間；

動(dòng)力部件2通過傳動(dòng)部件1將轉(zhuǎn)速及扭矩傳遞至聯(lián)軸器7，聯(lián)軸器7通過花鍵配合將扭矩傳遞至轉(zhuǎn)動(dòng)部件6上，帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)部件6與試驗(yàn)軸承部件5相對(duì)運(yùn)動(dòng)；所述的傳動(dòng)部件1采用增速帶輪15或增矩帶輪17兩種不同外徑的帶輪，分工況安裝于動(dòng)力部件2的電機(jī)軸16上。

所述的傳動(dòng)部件1、轉(zhuǎn)動(dòng)部件6包括以下裝配方式：

用于低速大扭矩工況的裝配：傳動(dòng)部件1采用增矩帶輪17與動(dòng)力部件2相連接；加載部件3通過推力球軸承20軸向加載在轉(zhuǎn)動(dòng)部件6上；

用于高速小扭矩工況的裝配：傳動(dòng)部件1采用增速帶輪15與動(dòng)力部件2相連接；加載部件3通過滑動(dòng)推力軸承22軸向加載在轉(zhuǎn)動(dòng)部件6上。

具體的，轉(zhuǎn)動(dòng)部件6、試驗(yàn)軸承部件5及加載部件3都安裝于機(jī)架部件4中；動(dòng)力部件2、通過傳動(dòng)部件1將轉(zhuǎn)速及扭矩傳遞到聯(lián)軸器7上，聯(lián)軸器7通過花鍵配合將扭矩傳遞至轉(zhuǎn)動(dòng)部件6上，轉(zhuǎn)動(dòng)部件6與試驗(yàn)軸承部件5相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成潤(rùn)滑液膜承受軸向力，軸向力由加載部件3產(chǎn)生，并通過推力球軸承20或滑動(dòng)推力軸承22施加于轉(zhuǎn)動(dòng)部件6上。

所述的動(dòng)力部件2包括設(shè)于電機(jī)支架14上的電機(jī)，電機(jī)軸16伸入到電機(jī)支架14的下方與傳動(dòng)部件1相連接。

更進(jìn)一步地，所述機(jī)架部件4底部設(shè)置有潤(rùn)滑介質(zhì)入口，上部設(shè)置有潤(rùn)滑介質(zhì)出口，形成潤(rùn)滑介質(zhì)循環(huán)冷卻回路。所述轉(zhuǎn)動(dòng)部件6中轉(zhuǎn)軸9與推力盤11之間通過花鍵連接，在傳遞扭矩的同時(shí)保證推力盤11的軸向浮動(dòng)。在轉(zhuǎn)軸9與推力盤11的徑向空間中安裝了直線軸承12保證推力盤11的對(duì)中性和浮動(dòng)性。轉(zhuǎn)軸9與推力盤11之間通過花鍵套10配合，轉(zhuǎn)軸9外徑與直線軸承12配合，直線軸承12外徑與推力盤11配合，直線軸承12靠推力盤下端蓋13實(shí)現(xiàn)軸向定位。

更進(jìn)一步地，所述的傳動(dòng)部件1中采用了增速帶輪15及增矩帶輪17兩種不同外徑的帶輪，可分工況按需安裝于電機(jī)軸16上，利用平鍵傳遞扭矩， 安裝增矩帶輪15可實(shí)現(xiàn)低速大扭矩，安裝增速帶輪17可實(shí)現(xiàn)高速小扭矩工況。

更進(jìn)一步地，在低速大扭矩工況下，軸向力由液壓缸8產(chǎn)生，液壓缸8軸向壓緊低速承載塊21，在低速承載塊21與花鍵套10之間，使用推力球軸承20實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜轉(zhuǎn)換及軸向力的傳遞，減小了系統(tǒng)的摩擦扭矩。推力球軸承20的附件油池?fù)醐h(huán)19安裝于推力盤11的上端面，花鍵套10軸向壓緊推力盤11，推力盤11壓緊試驗(yàn)軸承部件5；傳動(dòng)銷18穿過推力盤11與花鍵套10。

更進(jìn)一步地，在高速小扭矩工況下，軸向力由液壓缸8產(chǎn)生，軸向壓緊高速承載盤25，高速承載盤25軸向壓緊滑動(dòng)推力軸承22，使用滑動(dòng)推力軸承22實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜轉(zhuǎn)換及軸向力的傳遞，保證了高轉(zhuǎn)速下系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時(shí)具有較高的極限轉(zhuǎn)速，滑動(dòng)推力軸承22軸向壓緊推力盤11，推力盤11壓緊試驗(yàn)軸承部件5，推力盤擋蓋26安裝于推力盤11的上端面，起密封作用。并在試驗(yàn)腔頂蓋24上安裝徑向限位塊23，限制推力軸承22的周向位置。

本實(shí)用新型的工作原理：

機(jī)架部件4的上部腔體中形成了半封閉試驗(yàn)空間，潤(rùn)滑介質(zhì)從試驗(yàn)腔底座的進(jìn)口進(jìn)入，從機(jī)架部件4的試驗(yàn)腔體上部側(cè)面靠離心力甩出，形成潤(rùn)滑液體的循環(huán)與冷卻。

直線軸承12安裝于推力盤11與轉(zhuǎn)軸9之間，保證了推力盤11的對(duì)中性及軸向可浮動(dòng)，提高了試驗(yàn)軸承運(yùn)行的穩(wěn)定性；轉(zhuǎn)軸9轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，推力盤11與試驗(yàn)軸承部件5之間形成流體潤(rùn)滑膜，推力盤11微微抬升，同時(shí)可利用試驗(yàn)軸承部件5中的傳感器測(cè)量帶載啟動(dòng)及高速運(yùn)行工況下相關(guān)溫度、壓力等物理參數(shù)。

增矩帶輪及推力球軸承的組合提高了電機(jī)的啟動(dòng)能力、減小了系統(tǒng)的啟動(dòng)扭矩；增速帶輪及滑動(dòng)推力軸承的組合提高了系統(tǒng)的極限轉(zhuǎn)速，兩種工況 在同一種試驗(yàn)裝置得到實(shí)現(xiàn)。

以上給出的實(shí)施例是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型較優(yōu)的例子，本實(shí)用新型不限于上述實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型技術(shù)方案的技術(shù)特征所做出的任何非本質(zhì)的添加、替換，均屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。