高速大沖擊載荷軸承試驗(yàn)機(jī)的研究

李亞煜

（中國船舶重工集團(tuán)公司第七〇四研究所，200031）

高速大沖擊載荷軸承試驗(yàn)機(jī)的研究

李亞煜

（中國船舶重工集團(tuán)公司第七〇四研究所，200031）

針對某裝置上安裝的高速大載荷工況軸承研發(fā)了一臺試驗(yàn)機(jī)，能夠進(jìn)行各種極限工況下的性能試驗(yàn)及壽命試驗(yàn)，并可進(jìn)行可靠性增長試驗(yàn)。試驗(yàn)證明，該試驗(yàn)機(jī)能夠減小軸承正式使用后運(yùn)轉(zhuǎn)初期出現(xiàn)故障的可能性。

高速；沖擊；試驗(yàn)機(jī)；可靠性

0 引言

隨著各種新式軸承的發(fā)展，為了檢驗(yàn)軸承是否達(dá)到預(yù)期指標(biāo)，能夠模擬軸承各種極限工作條件的軸承試驗(yàn)臺也在不斷發(fā)展［1］。

某裝置上安裝的軸承工況如下：轉(zhuǎn)速和載荷在極短的時間內(nèi)由零增加到最大值（約1000 r/min、500kN），在最大載荷狀態(tài)下保持幾秒鐘后在短時間內(nèi)制動；軸承間歇工作；軸承外圈旋轉(zhuǎn)、內(nèi)圈不轉(zhuǎn)。

因?yàn)檩S承的工況非常惡劣，必須獲得其在各種極限情況下運(yùn)轉(zhuǎn)的性能參數(shù)后才能正式使用［2］。經(jīng)過對國內(nèi)外軸承試驗(yàn)機(jī)的調(diào)查與比較，并沒有對此種受高速、大沖擊載荷的軸承進(jìn)行試驗(yàn)的先例。為了完成該軸承各種極限工況下的性能試驗(yàn)及壽命試驗(yàn)，并可進(jìn)行可靠性增長試驗(yàn)，減小軸承正式使用后運(yùn)轉(zhuǎn)初期出現(xiàn)故障的可能性［3］，研發(fā)了一臺針對高速大沖擊載荷軸承的試驗(yàn)機(jī)。

1 試驗(yàn)機(jī)組成及原理

1.1 試驗(yàn)機(jī)組成

試驗(yàn)機(jī)由控制系統(tǒng)、軸承試驗(yàn)臺、監(jiān)測系統(tǒng)、信號測試系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成，可以測試軸承的性能狀態(tài)指標(biāo)。試驗(yàn)臺組成如圖1所示。

1.2 軸承試驗(yàn)機(jī)原理

軸承試驗(yàn)機(jī)包括動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、測試軸承臺架、加載系統(tǒng)、潤滑與冷卻系統(tǒng)等。動力系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)提供試驗(yàn)臺的載荷及速度的模擬，其功能是模擬被測軸承的工況。軸承試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 試驗(yàn)臺的組成

圖2 軸承試驗(yàn)機(jī)結(jié)構(gòu)三維視圖

圖3 軸承試驗(yàn)機(jī)原理圖

被測軸承安裝在剛性足夠并一側(cè)帶有外齒的模擬滑輪內(nèi)，如圖3所示。

由加速飛輪通過傳速軸帶動模擬滑輪產(chǎn)生軸承外圈旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，該運(yùn)動速度曲線靠調(diào)整飛輪的轉(zhuǎn)速保證，該運(yùn)動只需要克服被測軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩和模擬滑輪與推桿的摩擦轉(zhuǎn)矩，而推桿與模擬滑輪之間在半圓形的推桿上布置若干個小型軸承分擔(dān)推力并減小摩擦。

同時，蓄能飛輪通過傳動系統(tǒng)帶動凸輪旋轉(zhuǎn)，凸輪的形狀是根據(jù)載荷曲線設(shè)計(jì)的，凸輪通過模擬滑輪將載荷加載在被測軸承外圈上，符合實(shí)際的工況。此時，彈性壓力單元上反映出實(shí)際載荷的變化曲線，而通過調(diào)整彈簧的預(yù)壓縮量則可以產(chǎn)生不同的加載力。凸輪工作示意圖如圖4所示。

2 結(jié)論

通過對高速大沖擊載荷軸承試驗(yàn)機(jī)的研制，真實(shí)模擬了軸承的實(shí)際工況，可以在正式應(yīng)用軸承產(chǎn)品前進(jìn)行各種極限工況下的性能試驗(yàn)及壽命試驗(yàn)，減小了由于軸承出現(xiàn)問題而影響整個設(shè)備運(yùn)行的危險(xiǎn)。為了尋求影響某種特定工況下軸承使用性能的潛在缺陷和原因，利用試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行邊試驗(yàn)邊改進(jìn)的可靠性增長試驗(yàn)與模型分析，提出相應(yīng)的改進(jìn)措施，減小了軸承運(yùn)轉(zhuǎn)初期出現(xiàn)故障的可能性，提高了軸承的可靠性。

圖4 凸輪工作示意圖

[1] 劉蘇亞. 軸承試驗(yàn)機(jī)及試驗(yàn)技術(shù)[J]. 軸承, 2011(8):55-59.

[2] 遲成芳, 尹廷林, 尹芳芳, 趙國章. 軸承磨損試驗(yàn)機(jī)的研制[J]. 工程與試驗(yàn), 2008[9]:72-75.

[3] 李興林, 張燕遼, 曹茂來, 等. 滾動軸承壽命試驗(yàn)機(jī)及其試驗(yàn)技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 試驗(yàn)技術(shù)與試驗(yàn)機(jī), 2007(9): 1-6.

瓦錫蘭再獲LNG船雙燃料機(jī)大單

日前，瓦錫蘭集團(tuán)又接獲30臺50DF四沖程雙燃料發(fā)動機(jī)訂單。這批發(fā)動機(jī)將由瓦錫蘭在韓國的合資公司——瓦錫蘭現(xiàn)代發(fā)動機(jī)公司生產(chǎn)，并將為正在韓國大宇造船海洋建造的5艘172600立方米破冰型液化天然氣（LNG）船提供動力。據(jù)了解，瓦錫蘭將為每艘破冰型LNG船提供4臺12缸50DF發(fā)動機(jī)和2臺9缸50DF發(fā)動機(jī)。該型機(jī)主要利用LNG作為燃料，同時也能使用傳統(tǒng)的船用柴油。

據(jù)介紹，瓦錫蘭50DF雙燃料發(fā)動機(jī)系列有多種不同配置，包括從6缸直列到18缸V形配置在內(nèi)，總輸出功率最高可達(dá)17100千瓦，熱效率高于其他燃?xì)獍l(fā)動機(jī)。此外，當(dāng)以燃?xì)饽Ｊ竭\(yùn)行時，該型發(fā)動機(jī)的氮氧化物排放比國際海事組織現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)值至少低85%，而二氧化碳排放則比常規(guī)船用柴油發(fā)動機(jī)低約25%，硫氧化物與顆粒物排放幾乎為零。

（王孫）

Research on High-speed Heavy-impact-load Bearing Test-bed

LI Ya-yu
(SMERI, Shanghai 200031, China)

A test-bed for one type of high-speed heavy-impact-load bearing has been designed and used for capability experiment and life experiment under ultimate circumstances. The result shows that these experiments accomplished on this test-bed can be useful for reducing the possibility of bearing failure after this type of bearing truly put on use.

high-speed; impact; test-bed; reliability

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

10.16443/j.cnki.31-1420.2015.02.012

李亞煜（1983-），男，碩士，從事船舶特輔機(jī)電設(shè)備研究。