摘 要

水润滑径向/推力动压联合动压轴承是新型工程复合材料代替传统金属材料，用水代替矿物油进行润滑，具有高可靠，高效率，易维护和保养的一系列优势，但当前对于此轴承的实验设备与测试手段并不够完善，所以本文研究了一种针对此轴承的试验台，能模拟起复杂工作的不同情况和功率传动条件，可测量其多项性能参数，本文研究如下：

研究了针对该轴承的试验台方案，计算了关键技术参数，对电机型号进行了选取，介绍了试验台动力传递过程。

试验中需要对轴承径向与轴向加载，研究了其加载方案，并介绍了加载系统组成和主要功能指标，并介绍了实验轴承的安装方式以满足液压缸的加载需要，实验轴承与主轴之间的连接方式，与轴承具体结构设计。

关键词：水润滑径向/推力动压联合动压轴承；试验台；关键技术参数；加载系统

Abstract

Radial water lubricated and thrust dynamic pressure and dynamic pressure bearing is new engineering composite materials instead of the traditional metal materials, water instead of mineral oil for lubrication, high reliability, high efficiency and easy maintenance and maintenance of a series of advantages, but the current for the bearing of the experimental equipment and testing means and inadequate, so in this paper, we study the a needle of this bearing test rig with, simulation complex, different situation and power transmission conditions, many of the performance parameter measurement, in this paper are as follows:

In this paper, the scheme of the test bench is studied, the key technical parameters are calculated, and the model of the motor is selected, and the dynamic transfer process of the test bed is introduced.

Test need to radial and axial load of the loading scheme, and introduces the loading system composition and main function, and introduces the experimental bearing installation to meet the needs of the loading hydraulic cylinder and the connection between the bearing and the main shaft, and the shaft bearing concrete structure design.

Key Words: Composite material; Lubricated bearing; Working condition; Experiment platform

目 录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 国内外研究概况 2

1.2.1 水润滑轴承的研究现状 2

1.2.2 轴承测试实验的发展现状 2

1.2.3 轴承测试实验台的发展状况 3

1.3 论文主要研究内容 5

1.4 本章小结 5

第二章 试验台的整体设计方案 6

2.1 测试对象的概述 6

2.2 试验台设计需求及关键技术参数 7

2.3 试验台的总体方案设计 10

2.3.1 三种试验台方案及优选 10

2.3.2试验台各模块设计要求 12

2.4 本章小结 13

第三章 联合轴承试验台各模块设计 14

3.1 驱动模块设计 14

3.2 实验模块设计 15

3.2.1 主轴的设计 15

3.2.2 支撑轴承的选取 17

3.3 加载模块设计 18

3.4 润滑模块设计 19

3.5 本章小结 20

第四章 试验台测试系统设计 21

4.1 测试参数确定 21

4.2 测试方案 22

4.3 传感器选择 23

4.4 本章小结 27

第五章 结论与展望 28

5.1 结论 28

5.2 展望 28

参考文献 29

致 谢 30

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

水润滑轴承，水无轴轮缘推进器是一种先进的新型电力推进器，它具有解放机舱空间、高效节能和减振降噪等显著优点。由于空间限制，本项目提出采用水润滑径向/推力联合动压轴承，例如锥面轴承或球面轴承，但目前暂未发现这种轴承在船舶推进设备中使用.水润滑联合轴承具有重量轻，高效率，耐腐蚀，耐磨损，传递效率高的特点，由于其水润滑特性代替传统矿物油润滑特性能够减少大量水污染的程度，符合联合国及世界环境组织的要求，在未来社会中这种新型轴承必将取代传统轴承，目前各国的航海，航天等高科技轴承领域正在对这个新型轴承加大力度研究，力求突破它的应用限制和不确定的试验参数限制，新的事物的出现总是要经过实践的了解和改进，才能让其在现代及以后的发展中实现它的先进之处，才能让其在未来社会发展领域真正的实现它的理论价值。

润滑联轴器及动密封装置现在已经广泛运用于舰船，水轮机，涡轮机，发电机等装置。随着科技的进步对水润滑轴承的及其传动系统要求也越来越高，如现在高先进设备中如船舶等海洋设备对水润滑系统要求越来越高，目前这种新型轴承正在被各个轴承领域所研究与接受，大家都有对这种新型轴承优于传统轴承的普遍认知，然而这种新型轴承目前存在很多问题，首先是其结构多样化的问题，有筒形，球面型，锥形等这是与传统轴承研究有很大区别的，再者就是其润滑特性，自安睡代替矿物油润滑必然带来其摩擦特性，压力特性等参数的变化，不止这些还存在其他技术性问题，所以如果想对这种新型轴承加以利用实现其理论价值，就需要对其各项性能加以检测，以准确了解其服务性能，如水膜厚度，承载压力，轴承变形压力等要素。就目前而言，国内外对这种新型轴承研究范围小而又小，对其参数特性了解也是九牛一毛，这主要是对其性能的测试设备及测试方法和理念并不成熟，尤其对水膜压力测量更是难题，这也使水润滑轴承的广泛使用有了很大的阻碍，因而需要设计一种全新的试验台能够全面的，能模拟水润滑系统及其传动系统运动的综合性能试验台，以便于评价水润滑系统及其传动系统综合性能，掌握水润滑系统摩擦副承载，失效机理，与演化规律，摩擦学性能与动态服役性能，未开发高效节能，清洁环保，可靠长寿命的水润滑系统及其传动系统提供关键科学性依据。这也是符合科技强国的国策，如果对这个水润滑联合轴承实验台领域研究有所突破，也将必然提高国家的轴承理轮与轴承制造的国际地位。综上而言，对水润滑联合轴承实验台的研究也就顺应时代，科技发展，必须为之，否则将失去未来轴承领域的竞争性。

1.2 国内外研究概况

1.2.1 水润滑轴承的研究现状

从20世纪40年代末开始，前苏联对采用水作为润滑液的流体静力轴承和流体动力轴承的特性和材料进行了深入研究。英国、德国和日本以及其他许多国家在随后的五、六十年代也在水润滑轴承方面做了大量的研究工作。如日本在海水液压传动技术上处于领先地位，制成了在12km深水下的成套液压系统。德国汉堡工业大学研究了陶瓷摩擦副，试制的轴向柱塞泵中的滑靴、缸体和支承盘均采用了陶瓷材料，润滑介质和工作介质都采用了水。又如英国的海沃德-泰勒公司、德国的维克斯（Vickers）和米契尔（Michell）公司、丹麦丹佛斯（Danfoss）公司、芬兰坦佩雷（Tampere）、加拿大的汤姆逊-戈尔登公司、日本的东芝公司等在水泵、液压元件和船舶尾轴中均应用了水润滑轴承。

我国从20世纪50年代中期开始，在船用离心泵和轴流泵中采用水润滑轴承，然后在60年代初期，开始进行理论探索和试验研究工作。目前国内应用的水润滑轴承仍较少。例如在泵上应用的水润滑橡胶轴承大多是从德国引进技术，再通过模型试验、对比评价，总结出经验参数，进而加工制造。沈阳滑动轴承研究所与西安交通大学润滑理论及轴承研究所组成的联合体在这方面作了有益的探索；重庆大学机械传动国家重点实验室和重庆奔腾科技发展有限公司合作研究开发了170多种规格的RTG水润滑复合橡胶轴承和塑料轴承。

1.2.2 轴承测试实验的发展现状

早在20世纪40年代，美国就对产品的设计开始采用单因素环境模拟的研制试验与鉴定试验，用来检验设计的质量和可靠性。20世纪70年代，则开始采用综合环境模拟可靠性试验、任务剖面试验和验收模拟试验。在此后的很长时间内这些试验方法成为保障产品可靠性的主要手段。但由于环境模拟耦合作用的复杂性、高成本以及试验结果的滞后性，使得该类模拟试验技术丧失了一定的优势。