(10)申请公布号 CN 102937488 A
(43)申请公布日 2013.02.20C N 102937488 A
*CN102937488A*
(21)申请号 201210469777.3
(22)申请日 2012.11.19
G01K 7/18(2006.01)
G01L 9/06(2006.01)
(71)申请人上海交通大学
地址200240 上海市闵行区东川路800号
(72)发明人刘兴星 李明 孟再强 殷小涛
李鸿光 孟光
(74)专利代理机构上海精晟知识产权代理有限
公司 31253
代理人
杨军
(54)发明名称
度的实时测量装置及方法
(57)摘要
轴承油封
本发明涉及油膜压力和温度测量技术领域，
具体地说是一种可倾瓦滑动轴承动态油膜压力分
布和温度的实时测量装置及方法，包括电动机、传
动轮、主轴、键相轮、转盘、轴承座、基座及供油设
及至少两个可倾瓦滑动轴承，该压力传感器和温
度传感器用于将油膜压力和温度转换成电信号并
输出该电信号，结合油膜力的抛物线理论，将压力
上的油膜压力分布，并根据轴瓦的不同位置，得到
轴瓦不同点的周向温度分布情况；本发明的优点
为，能够准确可靠的测量出油膜压力的分布情况
和温度的变化情况，从而为后续的油膜力、油膜动
态特性、非线性的相关研究提供准确的实验数据。
(51)Int.Cl.
权利要求书1页 说明书5页 附图3页
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页
1/1页
1.一种可倾瓦滑动轴承动态油膜压力分布和温度的实时测量装置，其特征在于：包括电动机、传动轮、主轴、键相轮、转盘、轴承座、基座及供油设备，所述电动机与轴承座安装在基座上，所述电动机的输出端连接传动轮，所述主轴通过传动轮与电动机相连，所述主轴横穿于轴承座内，所述键相轮、转盘安装在主轴上，所述转盘安装在主轴的两端，所述供油设备连接轴承座的进油孔与出油孔，所述轴承座上装有可倾瓦滑动轴承，所述可倾瓦滑动轴承上装有压力传感器和温度传感器，所述可倾瓦滑动轴承上设有轴承进油孔与轴承出油孔，所述轴承进油孔、轴承出油孔分别与轴承座的进油孔、出油孔相通。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述可倾瓦滑动轴承包括径向轴承壳体、油封I 、油封II 及轴瓦，所述轴瓦安装在径向轴承壳体内，所述轴瓦设有至少两片，所述油封I 、油封II 分别安装在径向轴承壳体的两侧，所述轴瓦上与油封I 相邻的一侧开有压力传感器孔，所述压力传感器孔内装有压力传感器，所述轴瓦上与油封II 相邻的一侧开有温度传感器孔，所述温度传感器孔内装有温度传感器。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述油封I 上开有压力传感器引线孔，所述油封II 上开有温度传感器引线孔。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述轴瓦背面设有球面销定位孔，所述轴瓦通过球面销定位孔安装在径向轴承壳体上。
5.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述轴瓦上开有引流孔，所述引流孔均匀分布在轴瓦的中线位置处。
6.如权利要求1至5任一项所述的装置，其特征在于：所述压力传感器为压阻式压力传感器，所述压力传感器线路连接电荷放大器。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于：所述温度传感器为铂电阻温度传感器，所述温度传感器线路连接电荷放大器和数字显示器。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述供油设备包括输油泵，所述供油设备通过输油泵连接轴承座的进油孔与出油孔。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于：所述传动轮为皮带轮。
10.一种利用权利要求1的测量方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）首先，制作多个压力传感器和温度传感器；
2）制作至少两个可倾瓦滑动轴承，将压力传感器和温度传感器安装在可倾瓦滑动轴承上，该压力传感器和温度传感器均匀分布于可倾瓦滑动轴承的轴瓦上；
3）然后，将至少两个可倾瓦滑动轴承安装在如权利要求1所述装置的轴承座内；
4）压力传感器和温度传感器将可倾瓦滑动轴承所受到的油膜压力和温度转换成电信号，并输出该电信号；
5）结合油膜压力的抛物线理论，将压力传感器输出的离散的压力信号插值成整个轴瓦上的油膜压力分布；
6）根据可倾瓦滑动轴承轴瓦的不同位置，得到轴瓦不同点的周向温度分布情况。权 利 要 求 书CN 102937488 A
一种可倾瓦滑动轴承动态油膜压力分布和温度的实时测量
装置及方法
[技术领域]
[0001] 本发明涉及滑动轴承油膜压力和温度测量技术领域，具体地说是一种可倾瓦滑动轴承动态油膜压力分布和温度的实时测量装置及方法。
[背景技术]
[0002] 可倾瓦径向滑动轴承具有运转稳定性好、噪声低、径向尺寸小等许多优点，因此被广泛应用于高速旋转机械中。而可倾瓦滑动轴承应用在高速旋转机械中，其动态特性对于高速旋转机械的整体动态特性具有十分显著的影响。由于可倾瓦滑动轴承的结构和流体动力润滑的复杂性，油膜具有很强的非线性特征，至今仍然无法准确预测，理论与实验之间相差明显，轴承支撑特性的准确获得一直是本领域的难点之一。且可倾瓦滑动轴承在工作中轴瓦将伴随转子转动，传统应用在普通固定瓦滑动轴承中的径向油膜压力测量方法更是无法用来测量可倾瓦滑动轴承，这无疑更增加了可倾瓦滑动轴承实验测量的难度。目前，国内外油膜压力的获取，多依赖于理论计算和间接测量，无论在精度与实时性方面都存在较大的局限性。
[0003] 因此，传统的测量方法存在以下不足：一方面，由于油膜压力的获取多依赖于理论计算和间接测量，而可倾瓦滑动轴承的轴瓦薄且小，在工作中不停摆动，从而传统固定轴瓦油膜压力的测量方法不易运用到可倾瓦滑动轴承中；另一方面，可倾瓦滑动轴承在实际的工作中油膜本身流动、边界和压力分布的情况不同于普通固定瓦轴承，可倾瓦滑动轴承每个轴瓦上都存在油膜压力和温度变化，从而传统的测量方法无法实时地获取油膜压力的精确值。
[0004] 由于高速可倾瓦滑动轴承诱发的非线性振动与失稳问题仍未能很好地解决，其已严重制约了我国民用和国防关键旋转机械，如发动机、汽轮机、燃气轮机的研制水平。因此，深入研究可倾瓦滑动轴承动态油膜压力分布和温度的实时测量方法对于促进转子动力学的实验研究，提高可倾瓦滑动轴承
动特性预报精度，提升轴系振动设计水平，将具有重要的理论意义和实用价值。
[发明内容]
[0005] 本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种可倾瓦滑动轴承动态油膜压力分布和温度的实时测量装置及方法，能够在薄轴瓦、高速摆动的情况下，准确可靠的测量出油膜压力的分布情况和温度的变化情况，从而为后续的油膜力、油膜动态特性、非线性的相关研究提供准确的实验数据，且经济可靠，稳定性好。
[0006] 为实现上述目的设计一种可倾瓦滑动轴承动态油膜压力分布和温度的实时测量装置，包括电动机、传动轮、主轴、键相轮、转盘、轴承座、基座及供油设备，所述电动机与轴承座安装在基座上，所述电动机的输出端连接传动轮，所述主轴通过传动轮与电动机相连，所述主轴横穿于轴承座内，所述键相轮、转盘安装在主轴上，所述转盘安装在主轴的两端，
所述供油设备连接轴承座的进油孔与出油孔，所述轴承座上装有可倾瓦滑动轴承，所述可倾瓦滑动轴承上装有压力传感器和温度传感器，所述可倾瓦滑动轴承上设有轴承进油孔与轴承出油孔，所述轴承进油孔、轴承出油孔分别与轴承座的进油孔、出油孔相通。
[0007] 所述可倾瓦滑动轴承包括径向轴承壳体、油封I、油封II及轴瓦，所述轴瓦安装在径向轴承壳体
内，所述轴瓦设有至少两片，所述油封I、油封II分别安装在径向轴承壳体的两侧，所述轴瓦上与油封I相邻的一侧开有压力传感器孔，所述压力传感器孔内装有压力传感器，所述轴瓦上与油封II相邻的一侧开有温度传感器孔，所述温度传感器孔内装有温度传感器。
[0008] 所述油封I上开有压力传感器引线孔，所述油封II上开有温度传感器引线孔。[0009] 所述轴瓦背面设有球面销定位孔，所述轴瓦通过球面销定位孔安装在径向轴承壳体上。
[0010] 所述轴瓦上开有引流孔，所述引流孔均匀分布在轴瓦的中线位置处。
[0011] 所述压力传感器为压阻式压力传感器，所述压力传感器线路连接电荷放大器。[0012] 所述温度传感器为铂电阻温度传感器，所述温度传感器线路连接电荷放大器和数字显示器。
[0013] 所述供油设备包括输油泵，所述供油设备通过输油泵连接轴承座的进油孔与出油孔。
[0014] 所述传动轮为皮带轮。
[0015] 一种可倾瓦滑动轴承动态油膜压力分布和温度的实时测量方法，包括以下步骤：[0016] 1）首先，制作多个压力传感器和温度传感器；
[0017] 2）制作至少两个可倾瓦滑动轴承，将压力传感器和温度传感器安装在可倾瓦滑动轴承上，该压力传感器和温度传感器均匀分布于可倾瓦滑动轴承的轴瓦上；
[0018] 3）然后，将至少两个可倾瓦滑动轴承安装在如权利要求1所述装置的轴承座内；[0019] 4）压力传感器和温度传感器将可倾瓦滑动轴承所受到的油膜压力和温度转换成电信号，并输出该电信号；
[0020] 5）结合油膜压力的抛物线理论，将压力传感器输出的离散的压力信号插值成整个轴瓦上的油膜压力分布；
[0021] 6）根据可倾瓦滑动轴承轴瓦的不同位置，得到轴瓦不同点的周向温度分布情况。[0022] 本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0023] 1.提供了一种可倾瓦滑动轴承动态油膜压力分布和温度的实时测量装置及方法，能够在几乎不破坏油膜本身流动、边界和压力分布的情况下，可靠的测量并推导出油膜压力的分布情况，从而为后续的油膜力、油膜动态特性、非线性的相关研究提供准确的实验数据；
[0024] 2.可倾瓦滑动轴承动态油膜压力的测量需在转子旋转状态下进行，同时轴瓦在转子实际选择状态下不停摆动，压力传感器和温度传感器的安装能保证可倾瓦滑动轴承的正常工作，不影响转子与轴承系统的动力学特性；
[0025] 3.压力传感器和温度传感器的加工性能好，稳定性可靠，在可实现的范围内，成本较低；
[0026] 综上，本发明不仅经济有效，迎合了现今转子与可倾瓦滑动轴承研究领域的迫切
需求，此装置与方法的研究在学术领域上具有很大的首创性和应用价值，值得推广应用。
[附图说明]
[0027] 图1是本发明的结构示意图；
[0028] 图2是本发明中可倾瓦滑动轴承正侧的分解示意图；
[0029] 图3是本发明中可倾瓦滑动轴承背侧的分解示意图；
[0030] 图4是本发明中可倾瓦滑动轴承的俯视图；
[0031] 图5是本发明中压力传感器的结构示意图；
[0032] 图6是本发明中温度传感器的结构示意图；
[0033] 图中：1电动机、2主轴、3皮带轮、4键相轮、5轴承座、6基座、7转盘、8进油孔、9可倾瓦滑动轴承、91径向轴承壳体、92油封II、93油封I、94轴瓦、95内六角螺钉、96球面销定位、97温度传感器孔、98温度传感器引线孔、99球面销定位孔、910压力传感器孔、911引流孔、912压力传感器引线孔、913压线板螺纹孔、914轴承进油孔、915轴承定位销、10压力传感器、101探头、102螺纹、103滚花、104引出线、11温度传感器、111铂电阻封装、112引线。
[具体实施方式]
[0034] 下面结合附图对本发明作以下进一步说明：
[0035] 如附图1至附图6所示，本发明包括：电动机1、传动轮、主轴2、键相轮4、转盘7、轴承座5、基座6及至少一台供油设备，电动机与轴承座安装在基座上，电动机用于提供测量设备所需动力，电动机的输出端连接传动轮，传动轮用于将电动机的动力传递给主轴，主轴通过传动轮与电动机相连，该传动轮为皮带轮3，轴承座设有至少两个，主轴横穿于轴承座内，键相轮、转盘安装在主轴上，键相轮用于监测主轴的相位和转速，转盘安装在主轴的两端，该两个转盘用于降低主轴的临界转速，同时通过改变转盘的重心可以对可倾瓦滑动轴承进行不平衡力的方法验证，供油设备包括输油泵，用于持续提供油压，降低油温，帮助形成油膜，并防止主轴在高速旋转中与轴瓦进行干摩擦导致可倾瓦滑动轴承的使用寿命减短，供油设备通过输油泵连接轴承座的进油孔8与出油孔，轴承座上装有可倾瓦滑动轴承9，可倾瓦滑动轴承上装有压力传感器10和温度传感器11，可倾瓦滑动轴承上设有轴承进油孔914与轴承出油孔，轴承进油孔、轴承出油孔分别与轴承座的进油孔、出油孔相通。[0036] 可倾瓦滑动轴承包括径向轴承壳体91、油封I93、油封II92及轴瓦94，轴瓦背面设有球面销定位孔99，轴瓦通过球面销定位孔和球面销定位96安装在径向轴承壳体上，径向轴承壳体顶端设有轴承定位销915，轴瓦设有至少两片，轴瓦上开有引流孔911，该引流孔将油膜压力引到压力传感器前端进行测量，引流孔可设置在轴瓦轴向的中间位置处，即引流孔均匀分布在轴瓦的中线位置处，便于测出最大油膜压力，而温度传
感器由于和巴氏合金接近，则不需要开孔；油封I、油封II通过内六角螺钉95安装在径向轴承壳体的两侧，为了便于排布，且由于轴瓦的厚度较薄和其特殊构造，以及传感器尺寸的限制，从而将压力传感器和温度传感器均匀的分布在轴瓦的两侧，其中，轴瓦上与油封I相邻的一侧开有压力传感器孔910，压力传感器孔内装有压力传感器，压力传感器线路连接电荷放大器，该压力传感器为压阻式压力传感器，轴瓦上与油封II相邻的一侧开有温度传感器孔97，温度传感
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议