專利名稱：船舶水潤滑艉軸承試驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種船舶軸系水潤滑軸承工作性能的試驗裝置。
技術(shù)背景艉軸承(即船舶艉軸水潤滑軸承，或稱船舶水潤滑艉軸承)是船舶軸系重要的支承設(shè)備， 用于支承艉部軸系及螺旋槳的重量，確保軸系在各種工況下正常工作。各種船舶水潤滑艉軸 承軸承材料在應(yīng)用前，必須進行相應(yīng)試驗，以評價其性能的優(yōu)劣。目前國內(nèi)的船舶水潤滑艉軸承試驗裝置不但軸徑小，而且只能進行水潤滑軸承潤滑機理 研究，不能真實模擬船舶水潤滑艉軸承、特別是大型船舶水潤滑艉軸承受力和潤滑情況。對于大型船舶水潤滑艉軸承而言，無法也沒有必要籌集大筆資金建立與實船一致的船舶 水潤滑艉軸承試驗裝置，而采用相似理論建立與實船艉軸承運行狀態(tài)相似的試驗裝置進行驗 證性試驗才是科學(xué)合理和經(jīng)濟的辦法。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種真實度高、測試性能多的船舶水潤滑艉軸承試驗裝置。 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)方案是船舶水潤滑艉軸承試驗裝置，其特征在于它包括變頻交流電機l、減速器4、中間軸9、中間軸承IO、前軸承支架14、前軸承15、 試驗軸18、艉軸承支架20、加載裝置23、底座24、冷卻潤滑系統(tǒng)、測試系統(tǒng)；變頻交流電 機1的輸出軸上的交流電機半聯(lián)軸節(jié)2由螺栓與減速器4的輸入軸上的減速器前半聯(lián)軸節(jié)3 固定連接，減速器4的輸出軸上的減速器后半聯(lián)軸節(jié)5由螺栓與測試系統(tǒng)的第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳 感器7的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速前半聯(lián)軸節(jié)6固定連接，第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器7的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速后半聯(lián)軸節(jié)8 由螺栓與中間軸9的輸入端固定連接，中間軸9穿過中間軸承10，中間軸承10由中間軸承 支架與底座24固定連接，變頻交流電機l、減速器4、第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器7分別與底座24 固定連接；中間軸9的輸出端的中間軸半聯(lián)軸節(jié)11由螺栓與試驗軸18的輸入端的試驗軸半聯(lián)軸節(jié) 12固定連接，試驗軸18依次穿過前軸承15、測試系統(tǒng)的第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器17、待測試的 艉軸承21，前軸承15由前軸承支架14與底座24固定連接，前軸承15的前側(cè)設(shè)有前軸承前 端密封裝置13，前軸承15的后側(cè)設(shè)有前軸承后端密封裝置16,前軸承前端密封裝置13、前 軸承后端密封裝置16分別與前軸承支架14固定連接；待測試的艉軸承21由艉軸承支架20 與底座24固定連接，待測試的艉軸承21的前側(cè)設(shè)有艉軸承前端密封裝置19，待測試的艉軸 承21的后側(cè)設(shè)有艉軸承后端密封裝置22，艉軸承前端密封裝置19、艉軸承后端密封裝置22 分別與艉軸承支架20固定連接；第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器17位于前軸承支架14與艉軸承支架 20之間，第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器17為套裝式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器17與底座 24固定連接；試驗軸18的后端部設(shè)一加載裝置23，加載裝置23位于艉軸承支架20的后方;冷卻潤滑系統(tǒng)包括水箱、水泵、水管、閥門、中間軸承進水接頭、中間軸承回水接頭、 前軸承進水接頭25、前軸承排泄水接頭、前軸承出水接頭26、前軸承回水接頭、艉軸承進 水接頭27、艉軸承排泄水接頭、艉軸承出水接頭28、艉軸承回水接頭；水泵的輸入端由水 管與水箱枏連通；中間軸承進水接頭設(shè)在中間軸承10的前端部，中間軸承回水接頭設(shè)在中間軸承10的后端部，中間軸承進水接頭由進水管與水泵的輸出端相連通，中間軸承回水接 頭由回水管與水箱相連通；前軸承進水接頭25、前軸承排泄水接頭分別設(shè)在前軸承前端密封 裝置13上，前軸承進水接頭25、前軸承排泄水接頭分別與前軸承前端密封裝置13上的水腔 相通，前軸承進水接頭25由進水管與水泵的輸出端相連通，前軸承排泄水接頭與排泄水管 相連(排泄水管與下水道相通)，前軸承出水接頭26、前軸承回水接頭分別設(shè)在前軸承后端 密封裝置16上，前軸承出水接頭26、前軸承回水接頭分別與前軸承后端密封裝置16上的水 腔相通(前軸承前端密封裝置13上的水腔與前軸承后端密封裝置16上的水腔由前軸承15 與試驗軸18之間的間隙相連通，構(gòu)成水潤滑，前軸承15處的試驗軸18上設(shè)有銅套與試驗 軸18為一體結(jié)構(gòu))，前軸承出水接頭26與出水管相連(出水管與下水道相通)，前軸承回水 接頭由回水管與水箱相連通；艉軸承進水接頭27、艉軸承排泄水接頭分別設(shè)在艉軸承前端密 封裝置19上，艉軸承進水接頭27、艉軸承排泄水接頭分別與艉軸承前端密封裝置19上的水 腔相通，艉軸承進水接頭27由進水管與水泵的輸出端相連通，艉軸承排泄水接頭與排泄水 管相連(排泄水管與下水道相通)，艉軸承出水接頭28、艉軸承回水接頭分別設(shè)在艉軸承后 端密封裝置22上，艉軸承出水接頭28、艉軸承回水接頭分別與艉軸承后端密封裝置22上的 水腔相通(艉軸承前端密封裝置19上的水腔與艉軸承后端密封裝置22上的水腔由待測試的 艉軸承21與試驗軸18之間的間隙相連通，構(gòu)成水潤滑，待測試的艉軸承21處的試驗軸18 上設(shè)有銅套與試驗軸18為一體結(jié)構(gòu))，艉軸承出水接頭28與出水管相連(出水管與下水道 相通)，艉軸承回水接頭由回水管與水箱相連通；進水管、排泄水管、回水管上分別設(shè)有閥 門；測試系統(tǒng)包括第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器7、第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器17、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀、流量傳感 器、溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、變送單元、微機、顯示屏、打印設(shè)備；第一轉(zhuǎn) 矩轉(zhuǎn)速傳感器7、第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器17的輸出信號線分別轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀的輸入端相連接，轉(zhuǎn) 矩轉(zhuǎn)速儀的輸出端由信號線與變送單元的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速變送器的輸入端相連接，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速變送器 的輸出端與微機的輸入端相連接；中間軸承進水接頭、前軸承進水接頭25、艉軸承進水接頭 27內(nèi)分別設(shè)有流量傳感器，流量傳感器的輸出端由信號線與變送單元的流量變送器的輸入端 相連接，流量變送器的輸出端與微機的輸入端相連接；前軸承前端密封裝置13上的水腔、 艉軸承前端密封裝置19上的水腔、艉軸承后端密封裝置22上的水腔內(nèi)分別設(shè)有溫度傳感器， 溫度傳感器的輸出端由信號線與變送單元的溫度變送器的輸入端相連接，溫度變送器的輸出 端與微機的輸入端相連接；待測試的艉軸承21外壁與艉軸承支架20之間沿軸向至少均勻設(shè) 置有2個(圖6中為5個)壓力傳感器(應(yīng)變片)，加載裝置23的液壓缸內(nèi)設(shè)有壓力傳感器， 所有壓力傳感器的輸出端由信號線與變送單元的壓力變送器的輸入端相連接，壓力變送器的 輸出端與微機的輸入端相連接；第一位移傳感器設(shè)在試驗軸18的上方并位于待測試的艉軸 承21的前方，第二位移傳感器設(shè)在試驗軸18的下方并位于待測試的艉軸承21的后方，第 一位移傳感器、第二位移傳感器的輸出端由信號線與變送單元的移傳變送器的輸入端相連 接，移傳變送器的輸出端與微機的輸入端相連接；微機的打印接口與打印設(shè)備相連，微機的 顯示接口與顯示屏相連。所述的加載裝置23包括左液壓缸29、左萬向十字聯(lián)軸節(jié)30、左緩沖機構(gòu)、加載盤35、 右液壓缸37、右緩沖機構(gòu)38、加載盤軸封墊41;左液壓缸29與底座24固定連接，左液壓 缸29的活塞桿由左萬向十字聯(lián)軸節(jié)30與左緩沖機構(gòu)的左下拉桿31的下端部鉸接，左緩沖機構(gòu)的左上拉桿34的上端部與加載盤35的左端部固定連接；右液壓缸37與底座24固定連 接，右液壓缸37的活塞桿由右萬向十字聯(lián)軸節(jié)與右緩沖機構(gòu)38的右下拉桿的下端部鉸接， 右緩沖機構(gòu)38的右上拉桿39的上端部與加載盤35的右端部固定連接；加載盤35的中部為 軸孔36，軸孔36內(nèi)設(shè)有加載盤軸封墊41,加載盤35由軸孔36緊套在試驗軸18的后端部。 該加載裝置23采用雙缸加載，考慮試驗軸旋轉(zhuǎn)，兩液壓缸加載力略有不等，因此在兩個液 壓缸上下端分別安裝壓力測量傳感器，測量信號傳遞到比例閥，與計算機輸入信號對比控制 液缸加載力。所述的左緩沖機構(gòu)包括左下拉桿31、緩沖箱體32、箱蓋、錐形彈簧33、左上拉桿34、 底板40;左下拉桿31的上端與緩沖箱體32的下端固定連接，左上拉桿34的下端與底板40 固定連接，底板40位于緩沖箱體32內(nèi)，錐形彈簧33套在左上拉桿34上，左上拉桿34的 上部穿過箱蓋上的左上拉桿孔，錐形彈簧33位于底板40與箱蓋之間，箱蓋與緩沖箱體32 的上端固定連接。所述的右緩沖機構(gòu)與左緩沖機構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同。本實用新型的有益效果是1、 采用相似理論建立與實船艉軸承運行狀態(tài)相似的試驗裝置即采用變頻交流電機l、 減速器4、中間軸9、中間軸承10等設(shè)備將電機功率傳遞到試驗軸上，模擬軸系轉(zhuǎn)動；由前 軸承支架14、前軸承15、試驗軸18、艉軸承支架20、待測試的艉軸承21等組成水潤滑軸 承模擬體；加載裝置23提供模擬所需載荷，加載裝置施加到試驗軸上；冷卻潤滑系統(tǒng)提供 試驗軸承、前軸承15和待測試的艉軸承21所需冷卻、潤滑介質(zhì)，并為中間軸承提供冷卻水； 待測試的艉軸承21的靜力相似、動力相似、冷卻潤滑狀態(tài)相似。通過本船舶水潤滑艉軸承 試驗裝置可較為真實地模擬實船艉軸承的工作狀況；采用了相似理論建立與實船艉軸承運行 狀態(tài)相似的試驗裝置，故真實度高。2、 測試系統(tǒng)采用第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器7、第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器17、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀、流量 傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器；第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器17測量試驗軸18對 待測試的艉軸承21的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速，通過第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器7與第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器17的轉(zhuǎn) 矩差測量試驗軸18對待測試的艉軸承21的摩擦扭矩，通過流量傳感器測量冷卻水量，通過 溫度傳感器測量冷卻介質(zhì)(水)進出口溫度，通過待測試的艉軸承21外壁與艉軸承支架20 之間的壓力傳感器測量待測試的艉軸承21的承載力，通過加載裝置23的左右液壓缸內(nèi)設(shè)有 的壓力傳感器測量加載力；通過位移傳感器測量試驗軸18的徑向位移，即測量出待測試的 艉軸承21的磨損量；通過在艉軸承支架20旁放置一臺噪聲測量儀可測量噪聲；由位移傳感 器測量靜態(tài)變形，壓力傳感器和位移傳感器測量振動；本實用新型測試性能多，能夠合理、 有效地全面試驗驗證待測試的艉軸承21的工作性能。


圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1的俯視圖；圖3為本實用新型加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖3沿A-A線的剖視圖；圖5為本實用新型的冷卻潤滑系統(tǒng)原理圖圖6為本實用新型的測試系統(tǒng)原理圖；圖7為本實用新型的前軸承15的放大示意圖；圖8為本實用新型的待測試的艉軸承21的放大示意圖；圖中l(wèi)-變頻交流電機，2 -交流電機半聯(lián)軸節(jié)，3-減速器前半聯(lián)軸節(jié)，4_減速 器，5-減速器后半聯(lián)軸節(jié)，6-轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速前半聯(lián)軸節(jié)，7-第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，8-轉(zhuǎn) 矩轉(zhuǎn)速后半聯(lián)軸節(jié)，9-中間軸，10-中間軸承，11-中間軸半聯(lián)軸節(jié)，12-試驗軸半聯(lián) 軸節(jié)，13-前軸承前端密封裝置，14 -前軸承支架，15 -前軸承，16-前軸承后端密封 裝置，17 -第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，18-試驗軸，19-艉軸承前端密封裝置，20-艉軸 承支架，21-待測試的艉軸承，22-艉軸承后端密封裝置，23-加載裝置，24-底座，25-前軸承進水接頭，26-前軸承出水接頭，27-艉軸承進水接頭，28-艉軸承出水接頭；29-左液 壓缸，30-左萬向十字聯(lián)軸節(jié)，31-左下拉桿，32-緩沖箱體，33-錐形彈簧，34-左上拉桿， 35-加載盤，36-軸孔，37-右液壓缸，38-右緩沖機構(gòu)，39-右上拉桿，40-底板，41-加載盤 軸封墊。
具體實施方式
如圖l、圖2、圖7、圖8所示，船舶水潤滑艉軸承試驗裝置，它包括變頻交流電機l、 減速器4、中間軸9、中間軸承IO、前軸承支架14、前軸承15、試驗軸18、艉軸承支架20、 加載裝置23、底座24、冷卻潤滑系統(tǒng)、測試系統(tǒng)；變頻交流電機1的輸出軸上的交流電機 半聯(lián)軸節(jié)2由螺栓與減速器4的輸入軸上的減速器前半聯(lián)軸節(jié)3固定連接，減速器4的輸出 軸上的減速器后半聯(lián)軸節(jié)5由螺栓與測試系統(tǒng)的第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器7的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速前半聯(lián)軸 節(jié)6固定連接，第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器7的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速后半聯(lián)軸節(jié)8由螺栓與中間軸9的輸入端 固定連接，中間軸9穿過中間軸承10，中間軸承10由中間軸承支架與底座24固定連接，變 頻交流電機l、減速器4、第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器7分別與底座24固定連接；中間軸9的輸出端的中間軸半聯(lián)軸節(jié)11由螺栓與試驗軸18的輸入端的試驗軸半聯(lián)軸節(jié) 12固定連接，試驗軸18依次穿過前軸承15、測試系統(tǒng)的第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器17、待測試的 艉軸承21，前軸承15由前軸承支架14與底座24固定連接，前軸承15的前側(cè)設(shè)有前軸承前 端密封裝置13，前軸承15的后側(cè)設(shè)有前軸承后端密封裝置16，前軸承前端密封裝置13、前 軸承后端密封裝置16分別與前軸承支架14固定連接；待測試的艉軸承21由艉軸承支架20 與底座24固定連接，待測試的艉軸承21的前側(cè)設(shè)有艉軸承前端密封裝置19，待測試的艉軸 承21的后側(cè)設(shè)有艉軸承后端密封裝置22，艉軸承前端密封裝置19、艉軸承后端密封裝置22 分別與艉軸承支架20固定連接；第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器17位于前軸承支架14與艉軸承支架 20之間，第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器17為套裝式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器17與底座 24固定連接；試驗軸18的后端部設(shè)一加載裝置23，加載裝置23位于艉軸承支架20的后方；如圖5所示，冷卻潤滑系統(tǒng)包括水箱、水泵、水管、閥門、中間軸承進水接頭、中間軸 承回水接頭、前軸承進水接頭25、前軸承排泄水接頭、前軸承出水接頭26、前軸承回水接 頭、艉軸承進水接頭27、艉軸承排泄水接頭、艉軸承出水接頭28、艉軸承回水接頭；水泵 的輸入端由水管與水箱相連通；中間軸承進水接頭設(shè)在中間軸承10的前端部，中間軸承回 水接頭設(shè)在中間軸承10的后端部，中間軸承進水接頭由進水管與水泵的輸出端相連通，中 間軸承回水接頭由回水管與水箱相連通；前軸承進水接頭25、前軸承排泄水接頭分別設(shè)在前 軸承前端密封裝置13上，前軸承進水接頭25、前軸承排泄水接頭分別與前軸承前端密封裝 置13上的水腔相通，前軸承進水接頭25由進水管與水泵的輸出端相連通，前軸承排泄水接 頭與排泄水管相連(排泄水管與下水道相通)，前軸承出水接頭26、前軸承回水接頭分別設(shè) 在前軸承后端密封裝置16上，前軸承出水接頭26、前軸承回水接頭分別與前軸承后端密封裝置16上的水腔相通(前軸承前端密封裝置13上的水腔與前軸承后端密封裝置16上的水 腔由前軸承15與試驗軸18之間的間隙相連通，構(gòu)成水潤滑，前軸承15處的試驗軸18上設(shè) 有銅套與試驗軸18為一體結(jié)構(gòu))，前軸承出水接頭26與出水管相連(出水管與下水道相通)， 前軸承回水接頭由回水管與水箱相連通；艉軸承進水接頭27、艉軸承排泄水接頭分別設(shè)在艉 軸承前端密封裝置19上，艉軸承進水接頭27、艉軸承排泄水接頭分別與艉軸承前端密封裝 置19上的水腔相通，艉軸承進水接頭27由進水管與水泵的輸出端相連通，艉軸承排泄水接 頭與排泄水管相連(排泄水管與下水道相通)，艉軸承出水接頭28、艉軸承回水接頭分別設(shè) 在艉軸承后端密封裝置22上，艉軸承出水接頭28、艉軸承回水接頭分別與艉軸承后端密封 裝置22上的水腔相通(艉軸承前端密封裝置19上的水腔與艉軸承后端密封裝置22上的水 腔由待測試的艉軸承21與試驗軸18之間的間隙相連通，構(gòu)成水潤滑，待測試的艉軸承21 處的試驗軸18上設(shè)有銅套與試驗軸18為一體結(jié)構(gòu))，艉軸承出水接頭28與出水管相連(出 水管與下水道相通)，艉軸承回水接頭由回水管與水箱相連通；進水管、排泄水管、回水管 上分別設(shè)有閥門；如圖6所示，測試系統(tǒng)包括第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器7、第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器17、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 儀、流量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、變送單元、微機、顯示屏、打印 設(shè)備；第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器7、第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器17的輸出信號線分別轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀的輸入 端相連接，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀的輸出端由信號線與變送單元的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速變送器的輸入端相連接，轉(zhuǎn) 矩轉(zhuǎn)速變送器的輸出端與微機的輸入端相連接；中間軸承進水接頭、前軸承進水接頭25、艉 軸承進水接頭27內(nèi)分別設(shè)有流量傳感器，流量傳感器的輸出端由信號線與變送單元的流量 變送器的輸入端相連接，流量變送器的輸出端與微機的輸入端相連接；前軸承前端密封裝置 13上的水腔、艉軸承前端密封裝置19上的水腔、艉軸承后端密封裝置22上的水腔內(nèi)分別設(shè) 有溫度傳感器，溫度傳感器的輸出端由信號線與變送單元的溫度變送器的輸入端相連接，溫 度變送器的輸出端與微機的輸入端相連接；待測試的艉軸承21外壁與艉軸承支架20之間沿 軸向至少均勻設(shè)置有2個(圖6中為5個)壓力傳感器(應(yīng)變片)，加載裝置23的液壓缸內(nèi) 設(shè)有壓力傳感器，所有壓力傳感器的輸出端由信號線與變送單元的壓力變送器的輸入端相連 接，壓力變送器的輸出端與微機的輸入端相連接；第一位移傳感器設(shè)在試驗軸18的上方并 位于待測試的艉軸承21的前方，第二位移傳感器設(shè)在試驗軸18的下方并位于待測試的艉軸 承21的后方，第一位移傳感器、第二位移傳感器的輸出端由信號線與變送單元的移傳變送 器的輸入端相連接，移傳變送器的輸出端與微機的輸入端相連接；微機的打印接口與打印設(shè) 備相連，微機的顯示接口與顯示屏相連。如圖3、圖4所示，所述的加載裝置23包括左液壓缸29、左萬向十字聯(lián)軸節(jié)30、左緩 沖機構(gòu)、加載盤35、右液壓缸37、右緩沖機構(gòu)38、加載盤軸封墊41;左液壓缸29與底座 24固定連接，左液壓缸29的活塞桿由左萬向十字聯(lián)軸節(jié)30與左緩沖機構(gòu)的左下拉桿31的 下端部鉸接，左緩沖機構(gòu)的左上拉桿34的上端部與加載盤35的左端部固定連接；右液壓缸 37與底座24固定連接，右液壓缸37的活塞桿由右萬向十字聯(lián)軸節(jié)與右緩沖機構(gòu)38的右下 拉桿的下端部鉸接，右緩沖機構(gòu)38的右上拉桿39的上端部與加載盤35的右端部固定連接； 加載盤35的中部為軸孔36，軸孔36內(nèi)設(shè)有加載盤軸封墊41，加載盤35由軸孔36緊套在 試驗軸18的后端部。該加載裝置23采用雙缸加載，考慮試驗軸旋轉(zhuǎn)，兩液壓缸加載力略有 不等，因此在兩個液壓缸上下端分別安裝壓力測量傳感器，測量信號傳遞到比例閥，與計算機輸入信號對比控制液缸加載力。所述的左緩沖機構(gòu)包括左下拉桿31、緩沖箱體32、箱蓋、錐形彈簧33、左上拉桿34、 底板40;左下拉桿31的上端與緩沖箱體32的下端固定連接，左上拉桿34的下端與底板40 固定連接，底板40位于緩沖箱體32內(nèi)，錐形彈簧33套在左上拉桿34上，左上拉桿34的 上部穿過箱蓋上的左上拉桿孔，錐形彈簧33位于底板40與箱蓋之間，箱蓋與緩沖箱體32 的上端固定連接。所述的右緩沖機構(gòu)與左緩沖機構(gòu)的結(jié)構(gòu)相同。通過變頻裝置改變交流電頻率，可實現(xiàn)無級調(diào)速，為了改善變頻交流電機1低轉(zhuǎn)速性能， 設(shè)置減速比為l: 4的減速器。加載裝置23的加載力方向垂直向下，加載力大小由液壓系統(tǒng) 控制，由此可模擬螺旋槳載荷。為保持壓力的穩(wěn)定，采用錐形彈簧(錐形彈簧起緩沖作用)， 即解決了加載力的穩(wěn)定性，又防止了艉軸運轉(zhuǎn)中跳動影響油壓的波動。本實用新型利用相似理論，通過改變幾何相似倍數(shù)，可比較真實地模擬不同軸徑船舶艉 軸承的工作和受力狀態(tài)，是研究船用艉軸承材料特性、艉軸承結(jié)構(gòu)和潤滑特性的綜合性試驗 裝置。本實用新型可通過綜合控制顯示臺對臺架進行集中監(jiān)控，測試系統(tǒng)采集的試驗數(shù)據(jù)還 可通過微機進行綜合處理，提高了數(shù)據(jù)測量精度和可靠性。通過對測試數(shù)據(jù)的整理和分析可 對實船艉軸承工作時的安全性、可靠性進行綜合評價。為了保證簡化模型與實際模型具有相似性，即保證待測試的艉軸承21的靜力相似、動 力相似、冷卻潤滑狀態(tài)相似，本實用新型根據(jù)相似三定律，利用方程分析法和量綱分析法導(dǎo) 出船舶水潤滑艉軸承試驗裝置相似準則，相似條件有(1) 模擬軸系的材料，要求泊松比和原型相同，但不要求彈性模量E相等。(2) 材料選定后，按照實際情況決定幾何相似倍數(shù)Cl。(3) 集中力的相似倍數(shù)Q =C〗C,,Q擔(dān)矩的相似倍數(shù)Cm =《(^^分布載荷的相似倍數(shù)C《=C w (其中Cl-幾何相似倍數(shù)、Cp-摩擦系數(shù)相似倍數(shù)、Cw-轉(zhuǎn)速相似倍數(shù)。)流量的相似倍數(shù)Cq=Cl3 Cn溫升的相似倍數(shù)CA產(chǎn)CN"。CpCv。 (CP。、 Cp、 Cv。為實際軸系與模擬軸系對應(yīng)參數(shù) 之比，"。是To溫度對應(yīng)的摩擦系數(shù)相似倍數(shù)，Cv。是溫度To時的比熱，kj/kg*°C， Cp-載 荷相似倍數(shù)。)(4)軸承的長徑比L/D、軸承的相對間隙V相等，實際軸承與模擬軸承厚度之比為Cu.在保證兩系統(tǒng)具有相似相象后，兩系統(tǒng)具有的相應(yīng)關(guān)系a. 原型與模型軸系的應(yīng)變，轉(zhuǎn)角自動保持一致。b. 原型與模型軸承的摩擦系數(shù)、軸承偏心率、軸頸偏位角和穩(wěn)定水膜的起始、終止角自動保持一致。Cli= Cl。C.兩系統(tǒng)潤滑膜內(nèi)對應(yīng)點處壓力之比為5 = ^^ = (^(^ (Pi表示實船潤滑膜壓力，P2試驗裝置內(nèi)潤滑模壓力，th海水的粘度，P2淡水的粘度，《2為試驗裝置的轉(zhuǎn)速，fi),為 實船軸系轉(zhuǎn)速)d. 兩系統(tǒng)摩擦阻力F存在關(guān)系^ =《(^(^ (R表示實船艉軸承的摩擦阻力，F(xiàn)2表示 試驗艉軸承的摩擦阻力)e. 兩系統(tǒng)摩擦系數(shù)fl=G (f,表示實船艉軸承與軸系間的摩擦系數(shù)，f2表示試驗裝置艉軸 承與軸系間的摩擦系數(shù))f. 兩系統(tǒng)摩擦力矩^-Cf(^C^。 (1Vh表示實船艉軸承與軸系間的摩擦產(chǎn)生的扭矩，M2表示試驗艉軸承與軸系間的摩擦產(chǎn)生的扭矩)按照相似理論， 一般工程設(shè)計幾何相似倍數(shù)為4 10可滿足工程要求，為了更好模擬實艇艉軸承工作狀況，本裝置設(shè)定幾何相似倍數(shù)Cf2。根據(jù)相似準則確定其余相似倍數(shù)，同時確定了實艇與試驗裝置的參數(shù)對應(yīng)關(guān)系，如表1所示。表1運動粘度相似倍數(shù)c,:1. 0050/0. 9810 = 1. 025彈性模量相似倍數(shù)CE =:2. 1/2. 05 = 1. 024密度相似倍數(shù)二7. 85/7. 82 = 1.004轉(zhuǎn)速相似倍數(shù)=1 F-丄嚴-0.505 C丄仏 2化004集中力相似倍數(shù)=CfCA =4X 1. 025 X 0. 505 ==2.071扭矩相似倍數(shù)=C^CW=8X1.025X0. 505 ==4. 142分布載荷相似倍數(shù)《CA:2XL 025X0. 505 =1.036流量相似系數(shù)Cq二CQ二 8X0.505 = 4.040阻力相似倍數(shù)-:權(quán)利要求1.船舶水潤滑艉軸承試驗裝置，其特征在于它包括變頻交流電機(1)、減速器(4)、中間軸(9)、中間軸承(10)、前軸承支架(14)、前軸承(15)、試驗軸(18)、艉軸承支架(20)、加載裝置(23)、底座(24)、冷卻潤滑系統(tǒng)、測試系統(tǒng)；變頻交流電機(1)的輸出軸上的交流電機半聯(lián)軸節(jié)(2)由螺栓與減速器(4)的輸入軸上的減速器前半聯(lián)軸節(jié)(3)固定連接，減速器(4)的輸出軸上的減速器后半聯(lián)軸節(jié)(5)由螺栓與測試系統(tǒng)的第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(7)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速前半聯(lián)軸節(jié)(6)固定連接，第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(7)的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速后半聯(lián)軸節(jié)(8)由螺栓與中間軸(9)的輸入端固定連接，中間軸(9)穿過中間軸承(10)，中間軸承(10)由中間軸承支架與底座(24)固定連接，變頻交流電機(1)、減速器(4)、第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(7)分別與底座(24)固定連接；中間軸(9)的輸出端的中間軸半聯(lián)軸節(jié)(11)由螺栓與試驗軸(18)的輸入端的試驗軸半聯(lián)軸節(jié)(12)固定連接，試驗軸(18)依次穿過前軸承(15)、測試系統(tǒng)的第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(17)、待測試的艉軸承(21)，前軸承(15)由前軸承支架(14)與底座(24)固定連接，前軸承(15)的前側(cè)設(shè)有前軸承前端密封裝置(13)，前軸承(15)的后側(cè)設(shè)有前軸承后端密封裝置(16)，前軸承前端密封裝置(13)、前軸承后端密封裝置(16)分別與前軸承支架(14)固定連接；待測試的艉軸承(21)由艉軸承支架(20)與底座(24)固定連接，待測試的艉軸承(21)的前側(cè)設(shè)有艉軸承前端密封裝置(19)，待測試的艉軸承(21)的后側(cè)設(shè)有艉軸承后端密封裝置(22)，艉軸承前端密封裝置(19)、艉軸承后端密封裝置(22)分別與艉軸承支架(20)固定連接；第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(17)位于前軸承支架(14)與艉軸承支架(20)之間，第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(17)為套裝式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(17)與底座(24)固定連接；試驗軸(18)的后端部設(shè)一加載裝置(23)，加載裝置(23)位于艉軸承支架(20)的后方；冷卻潤滑系統(tǒng)包括水箱、水泵、水管、閥門、中間軸承進水接頭、中間軸承回水接頭、前軸承進水接頭(25)、前軸承排泄水接頭、前軸承出水接頭(26)、前軸承回水接頭、艉軸承進水接頭(27)、艉軸承排泄水接頭、艉軸承出水接頭(28)、艉軸承回水接頭；水泵的輸入端由水管與水箱相連通；中間軸承進水接頭設(shè)在中間軸承(10)的前端部，中間軸承回水接頭設(shè)在中間軸承(10)的后端部，中間軸承進水接頭由進水管與水泵的輸出端相連通，中間軸承回水接頭由回水管與水箱相連通；前軸承進水接頭(25)、前軸承排泄水接頭分別設(shè)在前軸承前端密封裝置(13)上，前軸承進水接頭(25)、前軸承排泄水接頭分別與前軸承前端密封裝置(13)上的水腔相通，前軸承進水接頭(25)由進水管與水泵的輸出端相連通，前軸承排泄水接頭與排泄水管相連，前軸承出水接頭(26)、前軸承回水接頭分別設(shè)在前軸承后端密封裝置(16)上，前軸承出水接頭(26)、前軸承回水接頭分別與前軸承后端密封裝置(16)上的水腔相通，前軸承出水接頭(26)與出水管相連，前軸承回水接頭由回水管與水箱相連通；艉軸承進水接頭(27)、艉軸承排泄水接頭分別設(shè)在艉軸承前端密封裝置(19)上，艉軸承進水接頭(27)、艉軸承排泄水接頭分別與艉軸承前端密封裝置(19)上的水腔相通，艉軸承進水接頭(27)由進水管與水泵的輸出端相連通，艉軸承排泄水接頭與排泄水管相連，艉軸承出水接頭(28)、艉軸承回水接頭分別設(shè)在艉軸承后端密封裝置(22)上，艉軸承出水接頭(28)、艉軸承回水接頭分別與艉軸承后端密封裝置(22)上的水腔相通，艉軸承出水接頭(28)與出水管相連，艉軸承回水接頭由回水管與水箱相連通；進水管、排泄水管、回水管上分別設(shè)有閥門；測試系統(tǒng)包括第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(7)、第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(17)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀、流量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、變送單元、微機；第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(7)、第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(17)的輸出信號線分別轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀的輸入端相連接，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀的輸出端由信號線與變送單元的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速變送器的輸入端相連接，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速變送器的輸出端與微機的輸入端相連接；中間軸承進水接頭、前軸承進水接頭(25)、艉軸承進水接頭(27)內(nèi)分別設(shè)有流量傳感器，流量傳感器的輸出端由信號線與變送單元的流量變送器的輸入端相連接，流量變送器的輸出端與微機的輸入端相連接；前軸承前端密封裝置(13)上的水腔、艉軸承前端密封裝置(19)上的水腔、艉軸承后端密封裝置(22)上的水腔內(nèi)分別設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器的輸出端由信號線與變送單元的溫度變送器的輸入端相連接，溫度變送器的輸出端與微機的輸入端相連接；待測試的艉軸承(21)外壁與艉軸承支架(20)之間沿軸向至少均勻設(shè)置有2個壓力傳感器，加載裝置(23)的液壓缸內(nèi)設(shè)有壓力傳感器，所有壓力傳感器的輸出端由信號線與變送單元的壓力變送器的輸入端相連接，壓力變送器的輸出端與微機的輸入端相連接；第一位移傳感器設(shè)在試驗軸(18)的上方并位于待測試的艉軸承(21)的前方，第二位移傳感器設(shè)在試驗軸(18)的下方并位于待測試的艉軸承(21)的后方，第一位移傳感器、第二位移傳感器的輸出端由信號線與變送單元的移傳變送器的輸入端相連接，移傳變送器的輸出端與微機的輸入端相連接；微機的打印接口與打印設(shè)備相連，微機的顯示接口與顯示屏相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的船舶水潤滑艉軸承試驗裝置，其特征在于所述的加載裝置 (23)包括左液壓缸(29)、左萬向十字聯(lián)軸節(jié)(30)、左緩沖機構(gòu)、加載盤(35)、右液壓缸(37)、右緩沖機構(gòu)(38)、加載盤軸封墊(41);左液壓缸(29)與底座(24)固定連接， 左液壓缸(29)的活塞桿由左萬向十字聯(lián)軸節(jié)(30)與左緩沖機構(gòu)的左下拉桿(31)的下端 部鉸接，左緩沖機構(gòu)的左上拉桿(34)的上端部與加載盤(35)的左端部固定連接；右液壓 缸(37)與底座(24)固定連接，右液壓缸(37)的活塞桿由右萬向十字聯(lián)軸節(jié)與右緩沖機 構(gòu)(38)的右下拉桿的下端部鉸接，右緩沖機構(gòu)(38)的右上拉桿(39)的上端部與加載盤 (35)的右端部固定連接；加載盤(35)的中部為軸孔(36)，軸孔(36)內(nèi)設(shè)有加載盤軸 封墊(41)，加載盤(35)由軸孔(36)緊套在試驗軸(18)的后端部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的船舶水潤滑艉軸承試驗裝置，其特征在于所述的左緩沖機 構(gòu)包括左下拉桿(31)、緩沖箱體(32)、箱蓋、錐形彈簧(33)、左上拉桿(34)、底板(40); 左下拉桿(31)的上端與緩沖箱體(32)的下端固定連接，左上拉桿(34)的下端與底板(40) 固定連接，底板(40)位于緩沖箱體(32)內(nèi)，錐形彈簧(33)套在左上拉桿(34)上，左 上拉桿(34)的上部穿過箱蓋上的左上拉桿孔，錐形彈簧(33)位于底板(40)與箱蓋之間， 箱蓋與緩沖箱體(32)的上端固定連接。
專利摘要本實用新型涉及一種船舶艉部水潤滑軸承工作性能的試驗裝置。船舶水潤滑艉軸承試驗裝置，其特征在于它包括變頻交流電機(1)、減速器(4)、中間軸(9)、中間軸承(10)、前軸承支架(14)、前軸承(15)、試驗軸(18)、艉軸承支架(20)、加載裝置(23)、底座(24)、冷卻潤滑系統(tǒng)、測試系統(tǒng)；試驗軸(18)依次穿過前軸承(15)、測試系統(tǒng)的第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(17)、待測試的艉軸承(21)；試驗軸(18)的后端部設(shè)一加載裝置(23)；測試系統(tǒng)包括第一轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(7)、第二轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器(17)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀、流量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器、變送單元、微機。本實用新型具有真實度高、測試性能多的特點；能夠合理、有效地全面試驗驗證待測試的艉軸承(21)的工作性能。
文檔編號G01M13/04GK201096619SQ200720087638
公開日2008年8月6日 申請日期2007年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月22日
發(fā)明者周旭輝, 姚世衛(wèi), 常恩貴, 娟 王, 雋 王, 斌 馬 申請人:中國船舶重工集團公司第七一九研究所