[发明专利]一种径向滑动轴承的空化定量测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种径向滑动轴承的空化定量测试装置及方法，所述测试装置包括变频器、电主轴、主轴、轴颈套圈、透明轴瓦、轴瓦装配部件、橡胶密封圈、水循环系统、空气压缩机、加载装置和高速相机；透明轴瓦套设于轴颈套圈上，其左右两侧设有轴瓦装配部件，并由密封圈密封；轴颈套圈安装在主轴上，主轴连接由变频器驱动的电主轴；加载装置在轴瓦上加载径向力，轴瓦装配部件上设有进出水口，空气压缩机向装置内注入空气；采用高速摄影机记录下轴瓦与轴颈套圈之间生成的气泡，分析计算两相流的空化率。本发明可以直观、定量、可靠地测试高速径向滑动轴承的空化率。

技术领域

本发明涉及空化定量测试装置及方法，特别是一种径向滑动轴承的空化定量测试装置及方法。

背景技术

传统的判断径向滑动轴承空化的测试方法包括振动技术和声发射技术。

1)振动技术：在时域中，振动量可以通过总均方根水平，峰值因数，概率密度和峰度等参数进行描述。可以通过滑动轴承在各个转速下的空化振动速率谱，标记滑动轴承所发生的空化，但是该方法也仅能对空化初生做定性的分析，气泡使如何产生的？分布规律如何？不得而知。

2)声发射技术：声发射是通过材料内部的局部源快速释放的能量而产生的瞬态波的一类瞬态应力/位移波的现象。因此，滑动轴承空化过程中，气泡爆炸产生的高冲击力的微射流，将冲击轴承的表面，从而产生短暂弹塑性波。该信号由声发射传感器测得，从而也能确定空化初生的频率大小，但是只能对空化定性分析，对于气泡在滑动轴承表面的分布不能判定。

衡量空蚀程度方法还包括失质法、失体法、面积法等，均是对轴承空蚀量的表征，未涉及空化过程的定量描述。

发明内容：

发明目的：本发明提供了一种径向滑动轴承的空化定量测试装置及方法，能够对径向滑动轴承的空话过程进行定量测试。

技术方案：一种径向滑动轴承的空化定量测试装置，其电主轴通过支撑架固定于底座的底板上，电主轴与主轴螺纹连接，驱动主轴转动；主轴上安装有轴颈套圈，轴颈套圈上套设有透明轴瓦，轴颈套圈与透明轴瓦间隙配合；轴颈套圈左侧的主轴上设有圆螺母用于压紧轴颈套圈；透明轴瓦两端分别设有轴瓦装配件左半部和轴瓦装配件右半部，轴瓦和轴瓦装配件之间设有密封圈，左右两部分轴瓦装配件通过紧固螺栓与螺母连接压紧；所述轴瓦装配件上开设有与透明轴瓦和轴颈套圈连通的进水口和出水口，外部设有与进水口和出水口连接的水循环系统；电主轴靠轴瓦装配件一侧的圆柱台阶侧面上通过六角头螺栓固设有右端支座，所述轴瓦装配件右半部与右端盖支座之间设有密封系统用于实现轴承的轴向非接触密封，以防止通水后，水滴溅入电主轴或从轴瓦装配部件侧面溢出；轴瓦装配部件上下两侧分别留有光孔，两根限位螺钉分别穿过该光孔连接在右端盖支座上；加载装置与轴瓦装配部件侧面的吊钩相连。

为了使得密封轴承右侧的轴向密封性能更好，所述密封系统采用气密封；在轴瓦装配件右半部与右端盖支座上各设有一进气口，在右端盖支座上设有出气口和回气槽。

利用本发明提供的径向滑动轴承的空化定量测试装置进行径向轴承空化定量测试的工作原理：将进、出水口与水循环系统连接通水之后，利用加载装置加载径向力；电主轴启动后，轴颈套圈与透明轴瓦之间形成动压水膜，模拟轴承与轴颈套圈之间的动压水润滑，在加载装置的作用下，轴瓦受到径向力产生偏心，轴瓦与轴颈套圈之间将出现空化气泡；在照明灯的辅助下，高速相机记录空化形成的过程。对高速相机拍摄图片进行数字图像处理，运用图像增强和边缘检测算法，突出气泡的轮廓，使气泡清晰化与可视化；根据图像的气泡面积，分析计算空化率(两相流中气泡体积占流体总体积的百分比)。采用位移传感器测得轴颈套圈的偏心率，进而建立偏心率与空化率之间的关系。

有益效果：本发明采用透明轴瓦与高速摄影技术，并借助于数字图像处理技术，可定量化测试滑动轴承在高速工况下的空化率。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图；