【正文】 尚需完善和應(yīng)進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)計圖紙； (3)制作試驗臺樣機； (4)對試驗臺進行綜合性能評估和可靠性分析。 (2)分別 設(shè)計了試驗臺 主體 的 機械結(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) 。 圖 測速機構(gòu)原理圖 44 總 結(jié) 本畢業(yè)設(shè)計論文以流體動壓潤滑理論為基礎(chǔ)，結(jié)合當(dāng)今滑動軸承試驗臺的研究狀況和設(shè)計需求，設(shè)計 了 滑動軸承試驗臺的機械部分。根據(jù)設(shè)計需要，本試驗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。、 135176。 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。 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。 位移傳感器支座的設(shè)計： 為了固定位移傳感器，需要設(shè)計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。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。 形狀如圖 所示。溫度的測量對軸承試驗臺十分重要，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。 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，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。其結(jié)構(gòu)形式如圖 所示，技術(shù)指標(biāo)如表 328 所示。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，可測試 100MPa以下的壓力， 合理設(shè)計有較強的抗干擾能力 。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。還有一種方法，就是在軸上安裝壓力傳感器，當(dāng)軸轉(zhuǎn)動時就能獲得連續(xù)的油膜壓力分 布。 本設(shè)計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。軸承座的外形結(jié)構(gòu)如圖 ，尺寸如表 327 所示。雙螺母放松可靠， 套筒可防止螺母將軸承壓斜。 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) 機構(gòu)的設(shè)計 本試驗臺設(shè)計為加載系統(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。 圖 Y160M6型電機 表 322 Y160M6型電機的尺寸 機座號 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)計用到的液壓閥主要有比例溢流閥、電磁換向閥和單向閥。 （ 1） 根據(jù)設(shè)計要求，選擇 YB150 型葉片泵，具體參數(shù)如 表 319 所示。 圖 FB底側(cè)長方法蘭液壓缸 表 318 FB底側(cè)法蘭拉桿液壓缸的尺寸 FB底 側(cè) 長 方法蘭型尺寸（ mm） 缸徑 80 B型桿 A 60 KK M39179。 圖 調(diào)壓回路原理圖 液壓 系統(tǒng) 主要 元件的 設(shè)計 根據(jù)加載系統(tǒng)的設(shè)計要求，為了 對 元件進行正確選型， 必須進行液壓系統(tǒng)設(shè)計計算，然后根據(jù)計算結(jié)果選擇出合適的液壓元件，以確保液壓系統(tǒng)運行穩(wěn)定且有良好的經(jīng)濟性。當(dāng)需要對一個動作復(fù)雜的液壓系統(tǒng)進行更多級壓力控制甚至是無級調(diào)壓時，可采用電液比例溢流閥來實現(xiàn)。壓 力表 5 和 7 可準(zhǔn)確測量液壓缸內(nèi)的壓力大小，從而根據(jù)活塞面積計算出加載力的實際大小。 液壓 系統(tǒng)原理： 液壓系統(tǒng)的原理如圖 所示。 選擇 液壓 加載系統(tǒng)的 形式 ： 根據(jù)設(shè)計要求， 選擇開式液壓系統(tǒng)。為了達(dá)到設(shè)計要求，經(jīng)綜合考慮，選擇液壓缸加載方式。加載行程很小，加載過程要求 低速穩(wěn)定性好。在實際工作時，滑動軸承的載荷形式是非常復(fù)雜的，不僅受到來著機器本身工況和振動情況及脈動的影響，還往往受到外界環(huán)境的影響，因此很難在試驗臺上完全再現(xiàn)出滑動軸承實際的載荷形式。 表 314 YD(E)F310B型電磁比例溢流閥的參數(shù) 型號 YD(E)F310B 通徑 (mm) 10 額定流量 (L/min) 63 調(diào)壓范圍 (MPa) ～ 額定電壓（ V/交流） 220 重量 (kg) （ 2） 電磁閥的 外形和 安裝形式 如圖 ，其尺寸如表 315所示。 表 310 液壓泵的參數(shù) YB163 型 葉片泵 額定壓力 (MPa) 排量 (L/min) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 960 容積效率 ≥ 總效率 ≥ 驅(qū)動功率 (kW) 10 （ 2） YB163 型葉片泵 的外形及 安裝形式 如圖 ，其中的尺寸如表 311所示。 單作用 葉片泵 有一個排油口和一個吸油口， 轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周， 每兩片間的容積各吸、排油一次。 （ 3） 溫 度的控制：通過溫度傳感器測得的溫度值，調(diào)節(jié)加熱器和水冷卻器，可改變潤滑油的溫度。 潤滑系統(tǒng)控制部分設(shè)計 （ 1） 壓力控制： 電 液比例溢流閥預(yù)先設(shè)定壓力值， 通過與壓力傳感器準(zhǔn)確測量的壓力值進行比較， 可以穩(wěn)定潤滑系統(tǒng)中的壓力。 本設(shè)計的潤滑系統(tǒng)如圖 ，其中的原件如表 39 所示。同樣道理，吸油潤滑時利用閉死容積的吸空現(xiàn)象。 一是潤滑劑不同 ： 普通軸承的潤滑劑為專用潤滑劑，而燃油泵上的滑動軸承使用燃油進行潤滑； 二是潤滑方式不同： 普通滑動軸承采用裝用潤滑系統(tǒng)進行潤滑，而燃油泵上的滑動軸承為避免污染 燃油 ，利用軸承兩端的壓力差和 軸承自身的特殊結(jié)構(gòu)進行自吸式潤滑。因此，滑動軸承試驗臺上潤滑系統(tǒng)的設(shè)計不同于一般機器上潤滑系統(tǒng) 的設(shè)計。因此選用套筒式剛性聯(lián)軸器可滿足設(shè)計要求。設(shè)計的齒輪采用閉式漸開線圓柱齒輪， 現(xiàn)摘要 設(shè)計報告 的設(shè)計參數(shù)、布置形式、材料及熱處理和齒輪基本參數(shù)如下： （ 1） 設(shè)計參數(shù) 傳遞功率 P=(kW) 傳遞轉(zhuǎn)矩 T=(N178。 綜上所述， 所選 電機的最小轉(zhuǎn)速為 min/292r ，最大轉(zhuǎn)速為 min/5840r ，最小轉(zhuǎn)矩為 mN?9 。 所選 ABB 變頻電機的參數(shù) 如表 36所示 ： 表 36 ABB變頻電機參數(shù) 19 所選電機的外形及安裝形式 如圖 ，相關(guān)尺寸如表 37 所示。 通過改變電源頻率 f 來調(diào)節(jié)電機的轉(zhuǎn)速。油封的結(jié)構(gòu)如圖 ，尺寸如35 所示。其 結(jié)構(gòu)形式如圖 ，相關(guān)尺寸如表 33 所示。 軸是本試驗臺一個非常重要的零件，不僅要高速旋轉(zhuǎn)，還要承受較大載荷，所以在對軸的尺寸設(shè)計完了之后，還要對軸進行校核。 13 圖 試驗臺主體結(jié)構(gòu)圖 表 32 試驗臺主體零件表 1 主軸 2 液體密封端蓋 3 試驗臺主體蓋 4 滑動軸承座（支撐軸承） 5 滾動軸承座 6 進油管孔 7 滑動軸承座（測試軸承） 8 位移傳感器支座 9 位移傳感器 10 傳感器接線孔 11 液體密封端蓋 12 加載力傳遞裝置 13 液壓缸 14 試驗臺主體 臺架 15 排油孔 16 底座 支撐軸承座的設(shè)計 根據(jù) 被測 滑動軸承的 形式和 相關(guān)尺寸，同時考慮到方便測試傳感器的安裝， 14 選擇整體 式 滑動軸承座。因為試驗臺右邊的滑動軸承既是支撐軸承又是試驗軸承，因此滑動軸承座必須保證一定的性能。集流器 10自帶測速機構(gòu)，可測量主軸的轉(zhuǎn)速。這樣設(shè)計的加載系統(tǒng)可實現(xiàn)較大的加載力，且在規(guī)定范圍內(nèi)載荷大小可無級變化，滑動軸承受載方式與實際工作時比較接近。 加載 系統(tǒng) 采用液壓加載，液壓系統(tǒng)由液壓缸、液壓泵和控制閥組成。滾動軸承可采用脂潤滑形式潤滑，滑動軸承既是試驗臺主軸的支撐軸承，也是被測試的對象，因此潤滑系統(tǒng)既要為其提供潤滑，也要能根據(jù)要求改變潤滑條件。 11 圖 滑動軸承試驗臺總體布局 表 31 滑動軸承試驗臺零件名稱 1 變頻 電機 2 聯(lián)軸器 3 增速齒輪箱 4 聯(lián)軸器 5 應(yīng)變片 6 滑動軸承座（支撐軸承） 7 滾動 軸承座 8 滑 動軸承座（ 測試軸承 ） 9 位移傳感器支座 10 集流器 11 底座 12 驅(qū)動系統(tǒng)支座 13 液體密封端蓋 14 試驗臺主體 15 液壓缸 16 集流器支座 驅(qū)動系統(tǒng) 驅(qū)動系統(tǒng)是試驗臺的動力部分，既要為試驗臺提供動力，也要根據(jù)需要改變輸出轉(zhuǎn)速。在作為支撐的一對滑動軸承中，選取一個作為被測試驗對象，加裝相關(guān)傳 感器，對其油膜壓力分布、溫度分布、軸心軌跡和摩擦力矩進行測量 。 試驗臺總體 布局 及 設(shè)計 試驗臺的總體設(shè)計應(yīng)根據(jù)被測滑動 軸承的基本尺寸、基本功能需求、 需要測量的參數(shù)以及試驗臺本身各部分的結(jié)構(gòu)和功能等因素，合理設(shè)計和 布局 滑動軸承試驗臺，并使各個部分 相互配合、相互協(xié)調(diào)。 （ 1） 滑動軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩估算： 摩擦力 NfFF 0 7 ???摩擦 摩擦轉(zhuǎn)矩 mmNdFM ????? 1 5 6211 摩擦 （ 2） 滾動軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩估算： 摩擦力 NfFF 30???摩擦 摩擦轉(zhuǎn)矩 mmNdFM ???? 165022 摩擦 （ 3） 試驗臺主題的總摩擦力矩為： mmNMMM ???? 10 3 滑動軸承試驗臺的設(shè)計 滑動軸承試驗臺是一 個比較復(fù)雜的機械裝置，對于不同的 試 驗條件和 試 驗要求， 試驗臺也有所不同。 （ 1） 寬徑比： 3 1 2 ?? mmmmdB （ 2） 軸頸的圓周速度： ??? dn?? min/r （ 3） 軸承的 最大 工作壓力： ?? dBFp Pa ? （ 4） 查得 航空煤油 40 ℃時 ： 動力粘度 340 ???? sPa? , 密 度 3/808 mkg?? （ 5） 計算相對間隙 : 0 0 4 1 )60/( 39/319/4 ???? ?n? （ 6） 計算直徑間隙： mmd ??? ? （ 7） 計算承載量系數(shù)； 1 42 2 ?? BFC P ??? （ 8） 軸承偏心率 ?? （ 9） 計算軸承與軸頸的摩擦系數(shù)： ?????? ?? pf 02 3 ??? （ 10） 潤滑油流量系數(shù) ?Bdq?? （ 11） 計算潤滑油溫升： 查得航空煤油 40 ℃時： 密度 3/808 mkg?? ， 比熱 )/(2090 KkgJc ?? 假設(shè) 軸承的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù) )/(50 2 KmWS ??? 9 則有： 0 )()/( ????????????sBdqcPft ℃ （ 12） 計算潤滑油入口溫度： 9 7 ???? ttt mi ℃ 試驗臺 摩擦轉(zhuǎn)矩的估算 在 設(shè)計滑動軸承試驗臺時的驅(qū)動系統(tǒng) 時，所選則 的 電機必須滿足 能夠拖動試驗臺進行試驗，且具有良好的功能性和經(jīng)濟性。如果潤滑膜中沒有壓力，則無論在間隙大端 1 和間隙小端 2 處，流體的速度沿膜厚的分布都將成為虛線所示的三角分布，于是單位時間內(nèi)流體經(jīng)過截面1(設(shè)固體垂直圖面的寬度為 1)，流入截面 2 之間所包圍的質(zhì)量為 2/1??h ，由該空間經(jīng)截面 2 流出的質(zhì)量為 2/2??h 。 被測軸承的尺寸 軸承內(nèi)徑 mmd 32? 、 軸承外徑 mmD 41? 、軸承寬度 mmB 42? ； 測試條件 最大載荷 NF 15000? 、最大轉(zhuǎn)速 min/15000rn ? ； 測試對象 （ 1） 油膜壓力分布 ； （ 2） 溫度分布； （ 3） 軸心軌跡； （ 4） 摩擦力矩。而對其動特性的試驗，目前均采用二維數(shù)學(xué)模型，由于其油膜是典型的三維油膜，因此應(yīng)用二維型顯然是有誤差的。即當(dāng)試驗推力軸承時，使用推力試驗軸承組件與帶推力盤的試驗主軸；當(dāng)試驗徑向軸承時，改用徑向試驗軸承組件和徑向試驗主軸。 圖 新型滑動軸承試驗臺 滑動軸承試驗臺用于機械計課程中的液體動壓軸承實驗時，主要利用它來觀察滑動軸承的結(jié)構(gòu)，測量其徑向和軸向油膜壓力分布和摩擦特性曲線。 現(xiàn)在的新型滑動軸承試驗臺一般用液壓加載，集成控制系統(tǒng)，采用計算機輔助試驗 (CAT)技術(shù)，具有友好的人機界面，能從試驗中直接提取信息并進行數(shù)據(jù)處理的。在此背景下，本文將根據(jù)航空發(fā)動機燃油泵工作的實際情況，設(shè)計出能滿足其測試要求 4 的滑動軸承試驗臺的機械部分。航空發(fā)動機燃油泵上的滑動軸承支撐著一對泵油齒輪，齒輪轉(zhuǎn)速非常快，受到的載荷非常大，潤滑條件比較惡劣，如果一