拉壓油膜噪聲測量試驗機的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種拉壓油膜噪聲測量試驗機。包括機座和試驗部件，所述機座上固定連接一個靜支架，靜支架上固定連接一個支撐板；在支撐板上固定安裝一個電機，電機經傳動機構和偏心機構驅動一個動支架做上下往復運動；所述試驗部件固定在靜支架內，上端固定連接動支架，由動支架的上下往復運動產生拉壓油膜；有一個高精度平行板可調驅動機構位于靜支架內，保持動支架水平；有一個拍攝系統安裝在機座側邊上，對拉壓油膜進行拍攝。本發明可模擬滑動軸承拉壓油膜噪聲實驗，試驗兩平行板之間間隙范圍0~100mm，可形成連續拉壓運動，可在溫度為25。C~100。C工況下試驗，更接近實際的工況條件；可實現兩平行板之間間隙連續可調，可測得不同間隙、不同拉壓頻率、不同潤滑油溫度、不同材料的拉壓油膜噪聲。
【專利說明】
拉壓油膜噪聲測量試驗機
技術領域
[0001]本發明涉及一種拉壓油膜噪聲測量試驗機，特別涉及油膜中空穴的形成以及破裂產生噪聲的試驗機，其核心是實現在平行平板間產生隨振幅和頻率變化的拉壓油膜噪聲并可同時采集相關區域發生油膜空穴變化圖像的功能。
【背景技術】
[0002]動載滑動軸承所承受的壓力是隨時間變化的，使滑動軸承中的油膜不僅受到擠壓力，而且受到拉應力的作用。動載滑動軸承廣泛應用于機械行業的各個領域，如燃氣輪機、柴油機等。隨著現代工業技術的高速發展，對動載滑動軸承拉壓油膜的要求也越來越高。由于綜合考慮最小油膜厚度、所能承受的最大拉壓力、空穴的動態變化等因素的油膜拉壓理論已經成熟，并在向更加接近實際工況的方向發展。但是軸承在工作時由于拉壓的作用，油膜在工作時會產生滴答滴答的噪聲，聲音很大，令人困擾。為了能如實地探究油膜工作時的實際工況，提高軸承的性能、減小噪聲的影響、解決工作人員的困擾，需要開展對拉壓油膜噪聲測量的實驗研究，以驗證噪聲產生的原因及油膜中空穴的動態變化，從而有助于加深對這一問題的認知和理解，正確分析其影響因素和潤滑機理。
[0003]拉壓油膜噪聲測量實驗的關鍵是保證兩平行板的絕對平行和間隙的連續可調。噪聲是因為拉壓油膜生成空穴，進而空穴破裂產生的，所以在試驗中必須保證兩平行板的絕對拉壓運動，而無剪切運動。傳統的拉壓運動的振幅是固定無法調節的，只能模擬一種滑動軸承的油膜厚度，給為查找油膜空穴產生的因素帶來了困難。目前對拉壓油膜產生的應力和空穴的動態變化已經做了相當大的研究，而對空穴破裂產生噪聲的研究很少，且僅停留在理論階段，為了清楚的了解噪聲產生的機理和拉壓油膜實際的工作狀態，對拉壓油膜噪音分析進行試驗研究是很有必要的。

【發明內容】

[0004]本發明的目的是為了彌補目前對拉壓油膜空穴破裂產生噪聲研究的不足，提供了一種拉壓油膜噪聲測量試驗機，實現在不同工況條件下兩平行板之間的拉壓油膜噪聲的測量。
[0005]為了達到上述目的，本發明的構思是:利用凸輪機構的原理實現拉壓運動，為了使振幅連續可調，采用偏心軸和偏心軸套相配合的方法，通過調節偏心軸與偏心軸套的配合角度來調節總的偏心，進而調節振幅，可實現振幅的大范圍調節;為了保證拉壓運動，而無剪切運動，采用六根鋼絲分上下兩面牽引動支架，以保證動支架垂直運動;為了觀察拉壓油膜內部動態變化，拉壓板使用高強度的透明玻璃，使用高速CCD系統通過安放在動支架內的反光鏡進行觀察，且反光鏡可實現三維位置可調。
[0006]根據上述發明構思，本發明采用如下技術方案:
拉壓油膜噪聲測量試驗機，包括機座和試驗部件，所述機座上固定連接一個靜支架，靜支架上固定連接一個支撐板;在支撐板上固定安裝一個電機，電機經傳動機構和偏心機構驅動一個動支架做上下往復運動;所述試驗部件固定在靜支架內，上端固定連接動支架，由動支架的上下往復運動產生拉壓油膜;有一個高精度平行板可調驅動機構位于靜支架內，保持動支架水平;有一個拍攝系統安裝在機座側邊上，對拉壓油膜進行拍攝。
[0007]所述反光鏡支撐機構包括支撐座、齒輪、齒條、水平連桿、彈簧;所述支撐座連接在靜支架內臺階上;所述齒輪、齒條連接在支撐座內，通過旋轉齒輪調節齒條上下運動;所述水平連桿連接在齒條的上方槽內；所述彈簧連接在水平連桿的側面，用于控制水平連桿的左右運動。
[0008]所述拍攝系統包括單色光源、窄帶濾光片、高速CCD、顯微鏡、顯微鏡支架;所述光源及窄帶濾光片分別與顯微鏡的鏡筒連接，并位于高速CCD的前方;所述高速CCD連接于顯微鏡后方，顯微鏡支架安裝于底座側邊，高速CCD和顯微鏡通過顯微鏡支架定位支撐。
[0009]所述傳動機構及偏心機構包括變頻電機、聯軸器、偏心軸、一對角接觸球軸承、軸承座、偏心軸套、鎖緊螺母、底板、連接桿、彈簧、彈簧套筒;所述電機位于支撐板的最左側，通過聯軸器將旋轉運動傳給偏心軸;所述一對角接觸球軸承位于偏心軸的兩端，安放在軸承座內；所述軸承座通過螺釘連接在支撐板上;所述偏心軸套通過鎖緊螺母固定在軸的偏心軸段上;所述底板位于偏心軸套的下方，上平面與偏心軸套母線緊密接觸;所述連接桿與底板連接;所述彈簧套在連接桿的外面，用于底板的回位;所述彈簧套筒連接在支撐板上，用于連接彈簧和約束連接桿，連接桿的下方與動支架相連。
[0010]本發明與現有技術比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點:
本發明可模擬滑動軸承油膜拉壓實驗，實驗的軸承直徑間隙為50-60_，通過偏心軸與偏心軸套的配合角度調節，可實現0-200_振幅的連續調節，拉壓運動可以在任何頻率下進行，潤滑油的溫度可在25°C -100° C范圍內任意控制，利用高速CCD系統對拉壓油膜進行實時拍攝，可以看到拉壓油膜內空穴的產生、聚集、破裂的動態過程;可實現兩平行板的恒軌跡拉壓運動，可測得不同拉壓振幅、不同拉壓頻率、不同潤滑油溫度、不同潤滑油類型(分別模擬了滑動軸承的最小油膜厚度、主軸旋轉速度、潤滑油溫度、潤滑油類型)的拉壓油膜噪聲，容易對其實時控制，增加了測量的可靠性。
[0011]形成拉壓油膜的關鍵是保證兩平行圓板的絕對平行，為了達到此目的，動支架通過鋼絲牽引確保水平，鋼絲分為上下兩層，每層有等間距的三根牽引，通過調節鋼絲的長度來調節動支架的位置。下層鋼絲調節動支架的位置，上層鋼絲調節動支架的水平，確保動支架在正確的位置和絕對的水平。
[0012]為了實現拉壓運動在不同振幅下均可進行，設計了專門的傳動機構。該傳動機構采用凸輪機構的原理，凸輪部分是將帶有偏心的軸和偏心軸套配合，通過調節偏心軸和偏心軸套的配合角度來調節總偏心，傳動機構與動支架通過連接桿相連，傳動機構實現的偏心由連接桿傳遞給動支架，進而實現不同振幅下的拉壓運動。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的結構示意圖。
[0014]圖2為本發明中實驗部分的結構示意圖。
[0015]圖3為本發明中實驗部分的結構剖面圖。
[0016]圖4為本發明中反光鏡支架的結構示意圖。
[0017]圖5為本發明中傳動機構的結構剖面圖。
【具體實施方式】
[0018]本發明的優選實施方案結合附圖詳述如下:
實施例一:
參考圖1?圖5，本拉壓油膜噪聲測量試驗機。包括機座I和試驗部件，所述機座I上固定連接一個靜支架2，靜支架2上固定連接一個支撐板7 ；在支撐板7上固定安裝一個電機16，電機16經傳動機構和偏心機構驅動一個動支架6做上下往復運動;所述試驗部件固定在靜支架2內，上端固定連接動支架6，由動支架6的上下往復運動產生拉壓油膜;有一個高精度平行板可調驅動機構位于靜支架2內，保持動支架6水平;有一個拍攝系統安裝在機座I側邊上，對拉壓油膜進行拍攝。
[0019]實施例二:
如圖1所示，本拉壓油膜噪聲測量試驗機，包括:機座1、靜支架2、動支架6、支撐板7、實驗部件、反光鏡支架機構、傳動機構和偏心機構、拍攝系統和內嵌式測量光路;所述機座I位于最下方;所述靜支架2螺紋連接在機座I上;所述動支架6由鋼絲5牽引在靜支架2的外面；所述支撐板7位于靜支架2的上方;所述實驗部件固定在靜支架2的內部;所述反光鏡支架機構由螺紋連接于靜支架2的內臺階上;所述傳動機構和偏心機構位于靜支架2的上方，中間通過支撐板7支撐。
[0020]如圖1所示，所述拍攝系統包括單色光源20、窄帶濾光片21、高速CCD22、顯微鏡23、顯微鏡支架24;所述光源20及窄帶濾光片21分別與顯微鏡23的鏡筒連接，并位于高速CCD22的前方;所述高速CCD22連接于顯微鏡23后方，顯微鏡支架24安裝于機座I側邊，高速CCD22和顯微鏡23通過顯微鏡支架24定位支撐。
[0021 ] 如圖2和圖3所示，所述實驗部件包括:托板25、擋油環26、擋油環蓋27、玻璃板29、實驗板30、加熱管31、噪聲傳感器安放位置28、溫度傳感器安放位置32;所述托板25由螺紋固定在靜支架2內；所述擋油環26位于托板25的上方，擋油環26是用于盛放潤滑油的；所述擋油環蓋27扣在擋油環26的上方，實驗時防止潤滑油飛濺;所述玻璃板29由斜坡固定在動支架6的下面，透明玻璃板29方便觀察拉壓油膜的動態變化;所述實驗板30固定在托板25的中央上方，潤滑油覆蓋實驗板30，靠玻璃板29對實驗板30的上下振動拉壓形成拉壓油膜;所述加熱管31固定在擋油環26的外圍，圓環部分懸空在擋油環26的內部，懸空是為了利用全部的熱量對潤滑油加熱;所述噪聲傳感器安放位置28用于安放噪聲傳感器，測量拉壓油膜產生的噪聲信號;所述溫度傳感器安放位置32用于安放溫度傳感器，測量油膜的實時溫度。
[0022]如圖4所示，所述反光鏡支架機構包括:底座33、齒輪34、齒條35、齒輪旋鈕36、螺釘37、水平連桿38、傳動螺釘39、彈簧40、支撐桿41、反光鏡42;所述底座33位于該機構的最下方，下端與靜支架2的內臺階相連;所述齒輪34安放在底座33內，通過齒輪旋鈕36可以旋齒輪34，帶動齒條35在底座33內上下運動;所述螺釘37位于底座33的一側，當調節好上下位置后，螺釘37用于固定齒條35的位置，防止其下滑;所述水平連桿38位于齒條34的上槽內，通過一側的傳動螺釘39和另一側的彈簧40固定其位置，通過旋轉傳動螺釘39可調節其水平運動;所述支撐桿41 一側固定在水平連桿38上，另一側連接反光鏡42，靠齒條34的上下運動和水平連桿38的水平運動可使反光鏡42實現二維位置調節。
[0023]如圖1和圖5所示，所述傳動機構和偏心機構包括:端蓋外套9、軸承端蓋8、軸承座10、鎖緊螺母11、偏心軸套12、軸13、角接觸球軸承14、聯軸器15、電機16、壓板17、彈簧18、支撐桿19;所述電機16位于該機構的一側，其輸出軸通過鍵連接在聯軸器15上，聯軸器15的另一端亦通過鍵連接軸13;所述軸承外套9套由螺紋連接在軸承端蓋8的外面，用于消除軸13上角接觸球軸承14的游隙;所述軸承座10與軸承外套9連接，底部由螺釘固定在支撐板7上，用于支撐整個傳動機構;所述帶有錐度偏心軸套12與軸13帶有錐度的軸段配合，該軸12的軸段也帶有偏心，通過調節配合角度能調節總偏心的大小;所述壓板17的上表面與偏心軸套12實現線接觸，下表面與彈簧18連接，并且支撐桿19與其通過螺紋連接在一起，實驗中由于偏心的影響，壓板17可上下運動，進而將運動傳遞給支撐桿19，彈簧18用于壓板17的回位;支撐桿19的低端與動支架6相連接，進而將托板17的上下往復運動傳遞給動支架6，帶動玻璃板29，與實驗板30形成拉壓動作。
[0024]如圖1、圖2、圖3和圖4所示，所述內嵌式測量光路包括:高速CXD系統、反光鏡42、動支架6、玻璃板29;所述反光鏡42由反光鏡支架機構支撐在動支架6內呈45°角放置;所述高速CCD位于進光孔43的一側，高速CCD照射出來的光通過進光孔43平行照射到反光鏡42上，反光鏡42將光沿垂直向下反射，反射到玻璃板29上，于此相反，玻璃板29上的成像沿反方向反射到高速CCD系統，呈現出清晰圖像，所有的光路及成像均在試驗機內部完成。
【主權項】
1.一種拉壓油膜噪聲測量試驗機，包括機座(I)和試驗部件，其特征在于: 1)、所述機座(I)上固定連接一個靜支架(2)，靜支架(2 )上固定連接一個支撐板(7 ); 2)、在支撐板(7)上固定安裝一個電機(16)，電機(16)經傳動機構和偏心機構驅動一個動支架(6)做上下往復運動； 3)、所述試驗部件固定在靜支架(2)內，上端固定連接動支架(6)，由動支架(6)的上下往復運動產生拉壓油膜； 4)、有一個高精度平行板可調驅動機構位于靜支架(2)內，保持動支架(6)水平； 5)、有一個拍攝系統安裝在機座(I)側邊上，對拉壓油膜進行拍攝。2.根據權利要求1所述的拉壓油膜噪聲測量試驗機，其特征在于:所述傳動機構和偏心機構包括:端蓋外套(9 )、軸承端蓋(8 )、軸承座(1 )、鎖緊螺母(11)、偏心軸套(12 )、軸(13 )、角接觸球軸承(14)、聯軸器(15)、壓板(17)、彈簧(18)、支撐桿(19);所述電機(16)的輸出軸通過鍵連接在聯軸器(15)上，聯軸器(15)的另一端亦通過鍵連接軸(13);所述軸承外套(9)套由螺紋連接在軸承端蓋(8)的外面，用于消除軸(13)上角接觸球軸承(14)的游隙;所述軸承座(10)與軸承外套(9)連接，底部由螺釘固定在支撐板(7)上，用于支撐整個傳動機構;所述帶有錐度偏心軸套(12)與軸(13)帶有錐度的軸段配合，該軸(12)的軸段也帶有偏心，通過調節配合角度能調節總偏心的大小;所述壓板(17)的上表面與偏心軸套(12)實現線接觸，下表面與彈簧(18)連接，并且支撐桿(19)與其通過螺紋連接在一起，實驗中由于偏心的影響，壓板(17)可上下運動，進而將運動傳遞給支撐桿(19)，彈簧(18)用于壓板(17)的回位;支撐桿(19)的低端與動支架(6)相連接，進而將托板(17)的上下往復運動傳遞給動支架(6)，帶動試驗部件中的一個玻璃板(29)，與一個實驗板(30)形成拉壓動作。3.根據權利要求2所述的拉壓油膜噪聲測量試驗機，其特征在于，所述偏心軸(13)和偏心軸套(12)配合在一起;通過改變其配合的相對角度，可改變總偏心;更換不同偏心量的偏心軸套(12)，可改變偏心的范圍大小;偏心軸套與一個壓板(17)相連，通過壓板(17)帶動動支架(6)上下運動，改變偏心可改變動支架(6)振幅的大小。4.根據權利要求3所述的拉壓油膜噪聲測量試驗機，其特征在于，所述壓板(17)置于偏心軸套(12)的下端，兩者通過線接觸，去除一部分橫向擺動;連接壓板(17)下部的支撐桿(19)，滑套于一個支撐板(7)的一個孔內，約束其橫向擺動，進而去除余下的全部橫向擺動，將運動全部以上下往復拉壓的運動形式傳遞到動支架(6)，消除傳動機構的橫向擺動，留下需要的上下往復拉壓運動。5.根據權利要求1所述的拉壓油膜噪聲測量試驗機，其特征在于:有一個反光鏡支架三維可調，其上下運動是通過齒輪齒條機構;一個旋轉齒輪(34)帶動一個齒條(35)上下運動，一個齒輪旋鈕(36)固定齒條(35)的位置;其左右運動是通過調節一個水平連桿(38)的運動完成的，轉動一個螺釘(37)可調節其左右運動，右端一個彈簧(40)便于水平連桿的復位;其前后運動是直接調節一個支撐桿(41)的位置完成的。6.根據權利要求1，5所述的拉壓油膜噪聲測量試驗機，其特征在于:有一個反光鏡支架機構包括:底座(33 )、齒輪(34 )、齒條(35 )、齒輪旋鈕(36 )、螺釘(37 )、水平連桿(38 )、傳動螺釘(39)、彈簧(40)、支撐桿(41)、反光鏡(42);所述底座(33)位于該機構的最下方，下端與靜支架(2)的內臺階相連;所述齒輪(34)安放在底座(33)內，通過齒輪旋鈕(36)可以旋齒輪(34)，帶動齒條(35)在底座(33)內上下運動;所述螺釘(37)位于底座(33)的一側，當調節好上下位置后，螺釘(37)用于固定齒條(35)的位置，防止其下滑;所述水平連桿(38)位于齒條(34)的上槽內，通過一側的傳動螺釘(39)和另一側的彈簧(40)固定其位置，通過旋轉傳動螺釘(39)可調節其水平運動;所述支撐桿(41) 一側固定在水平連桿(38)上，另一側連接反光鏡(42)，靠齒條(34)的上下運動和水平連桿(38)的水平運動可使反光鏡(42)實現三維位置調節。7.根據權利要求1所述的拉壓油膜噪聲測量試驗機，其特征在于:有一個高精度平行平板可調驅動機構:由一個鋼絲(5)牽引動支架(6)確保其水平，鋼絲(5)分為兩層，每層三根鋼絲(5)等間距排列，鋼絲(5)松緊程度可通過旋轉三個旋鈕(4)進行調節，進而調節動支架(6)的水平。8.根據權利要求1所述的拉壓油膜噪聲測量試驗機，其特征在于:有一個運用聲音傳感器和振動傳感器同時采集噪聲信號的噪聲采集系統:聲音傳感器安放在聲音聲傳感器孔(29)中，近距離測量噪聲，振動傳感器貼在一個實驗板(30)的下端的一個振動傳感器安放位置(44)，檢測振動信號。9.根據權利要求1所述的拉壓油膜噪聲測量試驗機，其特征在于:所述實驗部件包括:托板(25)、擋油環(26)、擋油環蓋(27)、玻璃板(29)、實驗板(30)、加熱管(31)、噪聲傳感器安放位置(28)、溫度傳感器安放位置(32);所述托板(25)由螺紋固定在靜支架(2)內；所述擋油環(26)位于托板(25)的上方，擋油環(26)是用于盛放潤滑油的；所述擋油環蓋(27)扣在擋油環(26)的上方，實驗時防止潤滑油飛濺;所述玻璃板(29)由斜坡固定在動支架(6)的下面，透明玻璃板(29)方便觀察拉壓油膜的動態變化;所述實驗板(30)固定在托板(25)的中央上方，潤滑油覆蓋實驗板(30)，靠玻璃板(29)與實驗板(30)的拉壓形成拉壓油膜;所述加熱管(31)固定在擋油環(26)的外圍，圓環部分懸空在擋油環(26)的內部，懸空是為了利用全部的熱量對潤滑油加熱。10.根據權利要求1所述的拉壓油膜噪聲測量試驗機，其特征在于:所述拍攝系統包括單色光源(20)、窄帶濾光片(21)、高速CCD( 22)、顯微鏡(23)和顯微鏡支架(24)，所述光源(20)及窄帶濾光片(21)分別于顯微鏡(23)和鏡筒連接，并位于高速(XD(22)的前方，所述高速CCD(22)連接于顯微鏡(23)后方，顯微鏡支架(24)安裝于機座(I)的側邊，高速CCD(22)和顯微鏡(23)通過顯微鏡支架(24)定位支撐。11.根據權利要求10所述的拉壓油膜噪聲測量試驗機，其特征在于:有一個內嵌式測量光路包括:拍攝系統、反光鏡(42)、動支架(6)和玻璃板(29);所述反光鏡(42)由反光鏡支架機構支撐在動支架(6)內呈45°角放置;所述高速CCD(22)位于進光孔(43)的一側，高速CCD(22)照射出來的光通過進光孔(43)平行照射到反光鏡(42)上，反光鏡(42)將光沿垂直向下反射，反射到玻璃板(29)上，于此相反，玻璃板(29)上的成像沿反方向反射到拍攝系統，呈現出清晰圖像，所有的光路及成像均在試驗機內部完成。
【文檔編號】G01M13/04GK105865786SQ201610199565
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月4日
【發明人】陳曉陽, 王朋, 朱禮進, 劉旭
【申請人】上海大學, 上海博高科技有限公司