【導(dǎo)讀】參數(shù)，為分析影響滑動軸承潤滑性能的因素，改善滑動軸承的潤滑條件，優(yōu)化軸承設(shè)計(jì)和延長軸承壽命等有重要作用?；瑒虞S承試驗(yàn)臺大體上可分為機(jī)械部分、控制部分和信號采集及處理部分。要求也不一樣，因此很多滑動軸承的測試，需要設(shè)計(jì)專門的軸承試驗(yàn)臺。本文以燃油泵中的滑動軸承為測試對象，通過對滑動軸承潤滑機(jī)理的認(rèn)識，機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)行較為完整的設(shè)計(jì)。

　　

【正文】 320 所示。 圖 YB150型葉片泵 表 320 YB150型葉片泵的尺寸 YB150 型單級葉片泵 (mm) L 210 D1 φ 90f7 L1 110 D2 φ 150 L2 45 d φ 25h6 B 50 d1 φ 13 B1 25 c 5 H 170 t 28 S 130 b 8 Z1 Z1 Z2 Z1 電機(jī)的選擇： （ 1）選取電機(jī)： 本液壓系統(tǒng)采用的是驅(qū)動功率為 ，轉(zhuǎn)速為min/960r 的單作用式葉片泵，選取 Y160M6 型電機(jī)可滿足設(shè)計(jì)要求，具體 35 參數(shù)如 表 321 所示。 表 321 Y160M6型電機(jī)的參數(shù) 型號 功率 kW 電流 A 轉(zhuǎn)速 r/min 額定電流堵轉(zhuǎn)電流 額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 重量 kg Y160M6 17 970 116 （ 2）電機(jī)的 外形和 安裝尺寸 如圖 ，尺寸如表 322 所示。 圖 Y160M6型電機(jī) 表 322 Y160M6型電機(jī)的尺寸 機(jī)座號 安裝尺寸（ mm） 外形尺寸 (mm) A B C D E K AB AC AD HD L 160M 254 210 108 42 120 15 330 335 265 385 605 液壓閥的選擇：本設(shè)計(jì)用到的液壓閥主要有比例溢流閥、電磁換向閥和單向閥。 液壓系統(tǒng)所用的液壓缸的最大工作壓力為 5MPa，液壓泵的額定壓力為 ，額定流量為 m in/481 0 0 0 LQ ??? 轉(zhuǎn)速排量 ，根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，選擇液壓閥如下表所示： （ 1） 單向閥 的參數(shù)如表 323 所示。 表 323 AD10B型單向閥的參數(shù) 型號 流量 （ L/min） 最高壓力 (MPa) 開啟壓力 (MPa） 安裝螺釘 密封圈 規(guī)格 數(shù)量 規(guī)格 數(shù)量 AD10B 63 10 4010?M 4 .4222? 2 （ 2）電磁換 向閥 的參數(shù)如表 324 所示。 表 324 34DF3型電磁換向閥的參數(shù) 36 型號 通徑 (mm) 額定壓力 (MPa) 最高使用壓力 (MPa) 流量 (L/min) 油溫 (℃ ) P、 A、 B T 34DF3 10 16 20 60 60~10 （ 3） 電液 比例溢流閥 的參數(shù)如表 325 所示。 表 325 BYY－※ 16A型電液比例溢流閥的參數(shù) 型號 公稱通徑 (mm) 額定壓力 (MPa) 額定流量 (L/min) 線性度 重復(fù)精度 卸荷壓力 (MPa) BYY－※ 16A 16 70 % 1% 加載系統(tǒng) 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 本試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)為加載系統(tǒng)對旋轉(zhuǎn)主軸由下往上施加加載力，采用液壓系統(tǒng)為加載的動力，加載系統(tǒng)通過滾動軸承與主軸想連接，加載系統(tǒng)對滾動軸承外圈施加壓力，滾動軸承內(nèi)圈對主軸施加壓力， 然后主軸將受到的力傳遞到兩個滑動軸承上，完成加載工作。 滾動軸承的選擇 :滾動軸承所受的最大載荷為 N15000 ，最大轉(zhuǎn)速為 min/15000r ，小徑大于等于 mm32 。選擇 61911 型深溝球軸承可滿足要求， 軸承外形如圖 ，尺寸如表 326 所示。 圖 6007型深溝球軸承 表 326 6007型深溝球軸承的參數(shù) 代號 基本尺寸 (mm) 安裝尺寸 (mm) 額定載荷（ kN） 極限轉(zhuǎn)速 (r/min) d D B da Da ras Cr Cor 油潤滑 脂潤滑 61911 55 80 13 65 70 1 7500 9000 軸承的固定方式： 軸承左邊用軸肩固定，右邊用兩個螺母和一個套筒緊固內(nèi)圈。雙螺母放松可靠， 套筒可防止螺母將軸承壓斜。軸承固定方式如下圖 所示。 37 圖 軸承內(nèi)圈緊固方式 軸承座的 選擇：軸承外圈固定在軸承座上，并通過軸承座與液壓系統(tǒng)的活塞桿相連 。選擇帶 等孔徑二螺柱軸承座可滿足設(shè)計(jì)要求。軸承座的外形結(jié)構(gòu)如圖 ，尺寸如表 327 所示。 圖 SN208型等孔徑二螺柱軸承座 表 327 SN208型軸承座的尺寸 軸承座代號 d d2 D g A max A1 H H1 max L J S N1 N SN 211 55 65 100 33 105 70 70 28 255 210 M16 18 23 測量系統(tǒng)設(shè)計(jì) 測量系統(tǒng)是滑動軸承試驗(yàn)臺最為關(guān)鍵的一個系統(tǒng)， 直接決定著所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)臺的性能和測試的精度。測量系統(tǒng)的設(shè)計(jì)一般包括 測量方式 設(shè)計(jì) 、測量位置 分布 ， 測量器材選擇、信號采集以及數(shù)據(jù)處理和分析。一般情況下信號采集和數(shù)據(jù)處理分析是可以通用的，而測量方式設(shè)計(jì)、測量的位置分布和測量 儀器 選擇需要根據(jù)試驗(yàn)臺的不同形式和功能專門設(shè)計(jì)。 本設(shè)計(jì)要求測試燃油泵滑動軸承的 油膜壓力分布、溫度分布、軸心軌跡和摩擦力矩。 因此需根據(jù)滑動軸承試驗(yàn)臺的形式和功能，設(shè)計(jì)出測量系統(tǒng)的測量方式、測量位置分布，并選出合適的測量 儀器 。 油膜壓力分布的測量 滑動軸承的油膜壓力分布，是滑動軸承的基本參數(shù)之一。為了確定各種假設(shè)條件的影響，為了在新的運(yùn)轉(zhuǎn)工況和軸承結(jié)構(gòu)下研究壓力分布，以 38 及通過實(shí)驗(yàn)解決潤滑理論其它方面存在的問題，包括壓力邊界條件的問題，都需要研究壓力分布的測量方法 測試油膜壓力最簡單的方式是在滑動軸承表面上鉆一些小孔，用細(xì)管道與壓力表相連，即可測得油膜壓力，但是這種方法不能獲得連續(xù)的油膜壓力分布。還有一種方法，就是在軸上安裝壓力傳感器，當(dāng)軸轉(zhuǎn)動時(shí)就能獲得連續(xù)的油膜壓力分 布。這種方法相對復(fù)雜，在采集傳感器的信息時(shí)需要加裝集流環(huán)。 本設(shè)計(jì)采用的是在軸上裝傳感器的方法來測試油膜壓力。 軸承寬度為mm42 ，因?yàn)檩S承上各點(diǎn)的壓力有所不同，因此壓力傳感器布置越多，測試就越準(zhǔn)確。但是傳感器的布置數(shù)量要受到尺寸大小和軸承承載能力的限制，因此應(yīng)該在選擇重要位置安裝壓力傳感器。為了方便傳感器布置位置的設(shè)計(jì)，應(yīng)先選擇傳感器，再根據(jù)所選傳感器的外形尺寸設(shè)計(jì)其安裝的位置分布。 傳感器的設(shè)計(jì)與選型：測量壓力的傳感器有電阻式應(yīng)變壓力傳感器、壓電式傳感 器、電感式壓力傳感器、霍爾效應(yīng)壓力計(jì)、壓差力計(jì)等。本文根據(jù)設(shè)計(jì)要求選擇壓電式壓力傳感器。壓電式壓力傳感器 體積小、重量輕、頻帶寬、響應(yīng)速度快、精確度及靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，可測試 100MPa以下的壓力， 合理設(shè)計(jì)有較強(qiáng)的抗干擾能力 。本設(shè)計(jì)采用的可消除振動加速度影響的壓力傳感器 ，其結(jié)構(gòu)如圖 所示。它采用兩個相同的膜片對晶片施加預(yù)載力，從而可以消除由于振動加速度引起的附加輸出。 圖 消除振動加速度影響的壓力傳感器結(jié)構(gòu) 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，選擇 MYD5215 型壓力傳感器，其 工作溫度范圍寬，壓力測試量程大， 前 端采用特殊設(shè)計(jì)，頻響寬、剛度大、便于安裝 。其結(jié)構(gòu)形式如圖 所示，技術(shù)指標(biāo)如表 328 所示。 39 圖 MYD5215型壓力傳感器 表 328 MYD5215型壓力傳感器的技術(shù)指標(biāo) 型號 MYD5125 量程 (MPa) 0～ 50 靈敏度 (pC/MPa) 40～ 60 固有頻率 (kHZ) ≥ 150 溫度范圍 (℃ ) 25～ 150 安裝形式 螺紋 M6179。 1 前段尺寸 ?? 壓力傳感器的布置： 壓力傳感器在軸上的布置形式如圖 所示。在軸上與滑動軸承接觸的地方開設(shè)置一個安裝壓力傳感器的安裝塊，該安裝塊用用螺栓與軸相連，兩壓力傳感器中心的間距為 mm32 ,可測出滑動軸承靠近兩端處得油膜壓力分布。 圖 壓力傳感器的布置形式 40 油膜 溫度分 布 的測量 液體摩擦潤滑軸承工作時(shí)，油液摩擦產(chǎn)生熱量，一部分被流動的潤滑油帶走；另一部分將導(dǎo)致滑動軸承溫度上升。由于溫升使滑動軸承產(chǎn)生熱應(yīng)力，因此求解其溫度是計(jì)算熱應(yīng)力的先決條件。同時(shí)通過分析溫度分布可限制溫度過高，以免造成軸承材料軟化及 油膜破壞，降低軸承的承載能力。 本設(shè)計(jì)的溫度分布用一組裝在軸承座上的溫度傳感器來測量。溫度的測量對軸承試驗(yàn)臺十分重要，為使獲得的溫度曲線更加平滑，應(yīng)盡量多的布置溫度傳感器。溫度傳感器的布置要根據(jù)其自身 大小 和 滑動 軸承座的尺寸來設(shè)計(jì)，因此 應(yīng)選擇溫度傳感器，再根據(jù)其尺寸設(shè)計(jì)相應(yīng)的布置形式。 溫度傳感器的選擇：為盡量多的布置傳感器，因此在選型時(shí)應(yīng)選擇尺寸小、精度高、響應(yīng)速度快、準(zhǔn)確度和靈敏度高的溫度傳感器。本設(shè)計(jì)采用北京昆侖海岸生產(chǎn)制造型號為 JWBKPA 型 溫 度傳感器。 形狀如圖 所示。 圖 JWBKPA型溫度傳感器 JWBKPA 型溫度傳感器壽命長、工作可靠、測量精確，非常適合各種環(huán)境現(xiàn)場的溫度測量。 溫度傳感器的布置形式： 溫度傳感器的布置如圖 所示。其中 1 為滑動軸承座， 2 為溫度傳感器安裝孔， 3 為滑動軸承。布置四個溫度傳感器，可是測得的溫度分布曲線更加平滑，測得的數(shù)據(jù)也更加有效。 41 圖 溫度傳感器的布置形式 軸心軌跡測量 軸心軌跡利用四個對稱布置的位移傳感器 電渦流傳感器 進(jìn)行測量。位移傳感器不能與轉(zhuǎn)軸接觸，因此選用非接觸式的電 渦流位移傳感器進(jìn)行測量。在滑動軸承座的附近安裝一個位移傳感器支座，支座上下左右各有一個安裝位移傳感器的螺紋孔 。 位移傳感器支座的設(shè)計(jì)： 為了固定位移傳感器，需要設(shè)計(jì)一個位移傳感器支座，如圖 ， 1 是位移傳感器支座， 2 是安裝位移傳感器的螺紋孔。支座可通過螺栓固定在試驗(yàn)臺主體支座上。共有 4 個螺紋孔，安裝 4 個位移傳感器，可測出主軸在 X 方向和 Y 方向的徑向位移，從而測量出軸的轉(zhuǎn)動時(shí)的軸心軌跡 。 圖 位移傳感器支座 42 位移傳感器的選型： 位移傳感器 選擇 S2200 型位移傳感器，其外形如圖 ，技術(shù)指標(biāo)如表 329 所示。 圖 S2200型位移傳感器 表 329 S2200型位移傳感器技術(shù)指標(biāo) 型號 探頭直徑 (mm) 線性范圍 (mm) 線性度 靈敏度 靈敏度精度 S2200 5 ～ 177。 % 177。 % 摩擦力矩測量 摩擦力矩可用 貼在軸上的一組 電阻應(yīng)變片來測量。它是利用 應(yīng)變片將扭矩產(chǎn)生的剪應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電量而進(jìn)行測量的，因此需要通過集流器將電信號傳遞給分析儀器。 電阻應(yīng)變片選擇箔式應(yīng)變片，其表面柔軟，可方便的貼 在軸上，且成本低，性能好，可以 滿足測試需要。本設(shè)計(jì)共采用 4 個應(yīng)變片，沿軸的周向分布（見試驗(yàn)臺布局總圖） ，應(yīng)變片安裝的角度依次為 45176。、 135176。、 45176。、 135176。 。 集流器 的設(shè)計(jì) 集流器在本試驗(yàn)臺的測試系統(tǒng)中有重要的作用，因?yàn)楸驹囼?yàn)臺的摩擦力矩和壓力分布都是在軸上測得的，其信號必須依靠集流器引出。同時(shí)，集流器還自帶測速機(jī)構(gòu)，可測得試驗(yàn)臺主軸的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速。根據(jù)設(shè)計(jì)需要，本試驗(yàn)臺選用長沙湘儀動力測試儀器有限公司生產(chǎn)的周通型集流器 ，其結(jié)構(gòu)如圖 所示。 43 圖 軸通型集流器 軸 通型 集流器 結(jié)構(gòu)形式 及相關(guān)尺寸 ： 軸通型集流器的外形簡圖如圖 ，尺寸如表 330所示 圖 軸通型集流器的外形簡圖 表 330 軸通型集流器的尺寸 型號 Φ 1 Φ L長 L寬 H J305 31 108 167 156 128 軸 通型集流器的原理：軸套隨被測軸一起旋轉(zhuǎn)，軸上所裝傳感器的信號線焊接在集流器 接線盤的焊點(diǎn)上，然后通過滑環(huán)和電刷將信號引出，送至信號放大器內(nèi)放大后，最后信號送至信號處理儀器中進(jìn)行處理。 軸通型集流器測速機(jī)構(gòu)的形式和原理：集流器的 測速盤上裝有三個檢測體，如圖 所示。軸沒轉(zhuǎn)一周，軸套也隨之旋轉(zhuǎn)一周，三個檢測體分別經(jīng)過測頭一次，即可根據(jù)檢測體在單位時(shí)間內(nèi)進(jìn)過測頭的次數(shù)來推測出主軸的轉(zhuǎn)速。 圖 測速機(jī)構(gòu)原理圖 44 總 結(jié) 本畢業(yè)設(shè)計(jì)論文以流體動壓潤滑理論為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)今滑動軸承試驗(yàn)臺的研究狀況和設(shè)計(jì)需求，設(shè)計(jì) 了 滑動軸承試驗(yàn)臺的機(jī)械部分。 對總體結(jié)構(gòu)、尺寸和安裝形式進(jìn)行了設(shè)計(jì)，初步驗(yàn)證了設(shè)計(jì)方案的可行性，并對關(guān)鍵的零件進(jìn)行選型。 論文主要完成了以下幾個方面的工作： (1)確定了滑動軸承試驗(yàn)臺總體方案。 對 滑動軸承 主體 臺架、 驅(qū)動系統(tǒng) 電機(jī) 、加 載系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、 測試系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì) 。 (2)分別 設(shè)計(jì)了試驗(yàn)臺 主體 的 機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動系統(tǒng)、加載系統(tǒng) 、 潤滑系統(tǒng)和測量系統(tǒng) 。 每個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)均按照實(shí)驗(yàn)要求進(jìn)行，保證了設(shè)計(jì)方案的實(shí)用性。 每個方案在設(shè)計(jì)時(shí)都對重要零件進(jìn)行選型，保證設(shè)計(jì)方案的現(xiàn)實(shí)性。 本文 比較圓滿的完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，但是仍有不足之處。 尚需完善和應(yīng)進(jìn)一步開展的研究工作如下： (1)完成整個系統(tǒng)各個零件的選型和校核工作； (2)完成設(shè)計(jì)圖紙； (3)制作試驗(yàn)臺樣機(jī)； (4)對試驗(yàn)臺進(jìn)行綜合性能評估和可靠性分析。 經(jīng)歷了幾個月以來的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我比較 順利 的 完成了設(shè)計(jì) 工作 。 在設(shè)計(jì)初期遇到了較大困難，但隨著工作的逐步深入，慢慢掌握了設(shè)計(jì)方法和技巧，最終通過