本發(fā)明涉及推力軸承的空化觀測(cè)裝置及方法，特別是一種水潤滑動(dòng)壓螺旋槽推力軸承的空化觀測(cè)裝置及方法。

背景技術(shù)：

空化空蝕是存在于高速水潤滑螺旋槽軸承中較為棘手的問題。為研究高速水潤滑螺旋槽軸承空化氣泡的產(chǎn)生機(jī)理，有必要對(duì)其氣泡形成過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

目前圍繞高速水潤滑軸承試驗(yàn)研究工作主要包括：1)依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，對(duì)空蝕的程度采用包括失質(zhì)法、失體法、面積法等進(jìn)行定量分析，但以上方法均是針對(duì)空蝕結(jié)果進(jìn)行表征，并未涉及空化過程的監(jiān)測(cè)；2)采用聲發(fā)射技術(shù)、振動(dòng)技術(shù)等對(duì)空化發(fā)生過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但屬于定性測(cè)量，無法對(duì)水潤滑軸承工作區(qū)的空化程度進(jìn)行可視化觀察和定量化表征。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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發(fā)明目的：本發(fā)明提供了一種水潤滑動(dòng)壓螺旋槽推力軸承的空化觀測(cè)裝置，利用該裝置可以對(duì)螺旋槽推力軸承工作區(qū)的空化程度進(jìn)行可視化觀察和定量化表征。

發(fā)明內(nèi)容：一種水潤滑動(dòng)壓螺旋槽推力軸承的空化觀測(cè)裝置，其變壓器與電主軸連接，電主軸與主軸螺紋連接；主軸左側(cè)端部加工有螺旋槽，螺旋槽左側(cè)設(shè)有透明軸瓦；透明軸瓦安裝在軸瓦裝配部件左半部上，左側(cè)的壓緊端蓋通過螺釘與軸瓦裝配部件左半部連接并壓緊透明軸瓦，透明軸瓦與壓緊端蓋之間通過橡膠密封圈密封；軸瓦裝配部件右半部緊貼于軸瓦裝配部件的左半部的左側(cè)并通過六角頭螺栓和螺母配合連接并壓緊，中間設(shè)有橡膠密封圈進(jìn)行密封；軸瓦裝配部件上、下兩側(cè)均留有光孔，兩根限位螺柱穿過光孔連接在右端蓋支座上，軸瓦裝配部件與右端蓋支座之間留有軸向間隙，右端蓋支座通過六角頭螺栓固定連接在電主軸的圓柱臺(tái)階的左側(cè)面；

軸瓦裝配部件左半部上設(shè)有進(jìn)水口，右半部上設(shè)有出水口，所述進(jìn)、出水口與外部水循環(huán)系統(tǒng)連接；軸瓦裝配部件與右端蓋支座之間設(shè)有密封系統(tǒng)；

加載裝置與軸瓦裝配部件左半部通過軸瓦裝配部件左半部水平兩側(cè)的拉耳連接，為其提供軸向加載力；高速相機(jī)位于空心壓緊端蓋左側(cè)主軸的中心軸線上。

利用上述水潤滑動(dòng)壓螺旋槽推力軸承的空化觀測(cè)裝置進(jìn)行空化觀測(cè)的工作原理：

(1)軸瓦裝配部件上的進(jìn)、出水口與外部水循環(huán)系統(tǒng)連接為試驗(yàn)軸承供水。

(2)供水穩(wěn)定之后，通過軸向加載裝置為軸瓦裝配部件左半部加載軸向力，此時(shí)啟動(dòng)電主軸，使用變頻器驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)大線速度范圍內(nèi)無級(jí)變速。

(3)電機(jī)到高速狀態(tài)時(shí)，軸瓦與推力盤之間形成動(dòng)壓水膜，軸瓦裝配部件在限位導(dǎo)柱的導(dǎo)向和定位的作用下水平移動(dòng)，而在另外一側(cè)采用氙氣燈對(duì)空化區(qū)域進(jìn)行照明，并使用高速相機(jī)進(jìn)行空化區(qū)域的拍攝。

有益效果：本發(fā)明提供一種水潤滑動(dòng)壓螺旋槽推力軸承的空化觀測(cè)裝置，采用高速相機(jī)和透明軸瓦，可以直接拍攝并記錄水潤滑螺旋槽推力軸承空化全過程,為后續(xù)的數(shù)字圖像處理奠定基礎(chǔ)。

本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，易于加工制造；透明軸瓦拆卸簡(jiǎn)便；采用電主軸直接驅(qū)動(dòng)與非接觸注氣密封，確保高速水潤滑推力螺旋槽軸承高速化運(yùn)行。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的局部放大圖；

圖3為本發(fā)明的向視圖。

1.工作臺(tái)2.底板3.水循環(huán)系統(tǒng)4.高速相機(jī)5.空氣壓縮機(jī)6.支撐7.電主軸8.變頻器9.加載裝置10.軸瓦裝配部件左半部11.壓緊端蓋12.橡膠密封圈113.橡膠密封圈214.回水腔15.透明軸瓦16.內(nèi)六角螺釘17.六角頭螺栓18.壓緊螺母19.墊圈20.限位導(dǎo)柱21.軸瓦裝配部件右半部22.進(jìn)氣口123.進(jìn)氣口224.右端蓋支座25.六角頭螺栓26.拉耳27.小內(nèi)六角螺釘28.出水口29.回氣槽30.出氣口31.主軸32.水氣出口33.進(jìn)水口

具體實(shí)施方式

如圖1所示：本發(fā)明提供的水潤滑動(dòng)壓螺旋槽推力軸承的空化觀測(cè)裝置，其電主軸7通過支撐6固定安裝于底座1的底板2上，變頻器8與電主軸7連接，電主軸7另一端與主軸31螺紋連接；主軸31左側(cè)端面上機(jī)械加工有螺旋槽，螺旋槽左側(cè)設(shè)有透明軸瓦15，透明軸瓦15安裝于軸瓦裝配部件左半部10的中間位置，軸瓦裝配部件左半部10左側(cè)設(shè)有壓緊端蓋11，壓緊端蓋11通過內(nèi)六角螺釘16與軸瓦裝配部件左半部連接，并將透明軸瓦15壓緊，壓緊端蓋11與透明軸瓦15之間采用橡膠密封圈13進(jìn)行密封；軸瓦裝配部件右半部21緊貼左半部10設(shè)置并通過螺栓17與螺母18將軸瓦裝配部件左、右半部連接并壓緊，螺母18下方設(shè)置有墊圈19，軸瓦裝配部件左、右半部之間設(shè)有橡膠密封圈12用于密封；軸瓦裝配部件上下兩側(cè)均設(shè)有光孔，限位導(dǎo)柱20穿過所述光孔將軸瓦裝配部件與右端蓋支座24連接，限定軸瓦裝配部件的轉(zhuǎn)動(dòng)，右端蓋支座24通過六角頭螺栓25固定安裝于電主軸7左側(cè)圓柱臺(tái)階的側(cè)面上，右端蓋支座與軸瓦裝配部件之間留有軸向間隙；加載裝置9通過鋼絲繩與軸瓦裝配部件左半部10水平兩側(cè)的拉耳26相連接，為軸瓦裝配部件提供軸向加載力；高速相機(jī)4位于空心壓緊端蓋11左側(cè)主軸31的中心軸線上。

如圖2所示，軸瓦裝配部件上設(shè)有進(jìn)、出水口，進(jìn)水口(33)為軸瓦裝配部件左半部上的徑向通孔，出水口(28)、(32)分別為設(shè)置在軸瓦裝配部件左半部和右半部上的徑向通孔。進(jìn)、出水口與外部水循環(huán)系統(tǒng)(3)連接，進(jìn)、出水口與透明軸瓦15和螺旋槽連通。

如圖2所示，軸瓦裝配部件與右端蓋支座之間設(shè)有氣密封系統(tǒng)，包括進(jìn)氣口22、23，出氣口30和回氣槽29；所述進(jìn)氣口22設(shè)于軸瓦裝配部件右半部21上，進(jìn)氣口23設(shè)于右端蓋支座24上；進(jìn)氣口22與23均為通孔且與空氣壓縮機(jī)5連接，回氣槽29設(shè)于右端蓋支座24右端面上并與出氣口30連通。

一種利用上述水潤滑動(dòng)壓螺旋槽推力軸承的空化觀測(cè)裝置實(shí)現(xiàn)的空化觀測(cè)方法，具體步驟如下：

(1)按照部件連接關(guān)系組裝好實(shí)驗(yàn)裝置，將進(jìn)氣口22、23與外部供氣系統(tǒng)空氣壓縮機(jī)相連，進(jìn)水口33、出水口28、32與外部水循環(huán)裝置相連接；

(2)先在進(jìn)氣口22、23采用注氣密封實(shí)現(xiàn)軸承的軸向非接觸密封，以防止通水后，水滴濺入電主軸或從軸瓦裝配部件側(cè)面溢出；

(3)從軸瓦裝配部件的左側(cè)的進(jìn)水口33向試驗(yàn)軸承供水，出水口28、32將水氣傳輸回水循環(huán)系統(tǒng)，待通水穩(wěn)定后，通過加載裝置9在軸瓦裝配部件的軸向施加載荷，啟動(dòng)電主軸7，使用變頻器8驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)大線速度范圍內(nèi)無級(jí)變速；

(4)電機(jī)到高速狀態(tài)時(shí)，透明軸瓦15與螺旋槽推力盤之間形成動(dòng)壓水膜，軸瓦裝配部件在限位導(dǎo)柱的導(dǎo)向和定位的作用下水平移動(dòng)，而在另外一側(cè)采用氙氣燈對(duì)空化區(qū)域進(jìn)行照明，并使用高速相機(jī)4進(jìn)行空化區(qū)域的拍攝。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種水潤滑動(dòng)壓螺旋槽推力軸承的空化觀測(cè)裝置及方法，所述觀測(cè)裝置的電主軸與主軸螺紋連接，通過在主軸的左端面上機(jī)械加工形成推力軸承的螺旋槽，螺旋槽左端設(shè)有透明軸瓦，透明軸瓦安裝在軸瓦裝配部件左半部上，并用橡膠密封圈密封，最后用壓緊蓋壓緊；軸瓦裝配部件左半部與右半部通過六角頭螺栓壓緊，中間通過橡膠密封圈密封，限位導(dǎo)柱將軸瓦裝配件左半部與右半部和右端蓋支座連接并壓緊，用于限制軸瓦裝配部件的轉(zhuǎn)動(dòng)；軸承的軸向力由加載裝置施加。推力軸承高速運(yùn)行時(shí)，在螺旋槽表面將形成氣泡，采用高速相機(jī)，透過透明軸瓦，就可以拍攝并記錄空化全過程,以便采用數(shù)字圖像處理技術(shù)，進(jìn)行定量化的后續(xù)分析。

技術(shù)研發(fā)人員：蔣書運(yùn);張赤斌;林曉輝;劉鑫
受保護(hù)的技術(shù)使用者：東南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.04.28
技術(shù)公布日：2017.10.17