径向液体静压轴承可靠性试验台

摘要

本发明公开了一种径向液体静压轴承可靠性试验台，包括试验台支承、径向液体静压轴承辅助装置、Z正向加载装置、Z负向加载装置、Y正向加载装置、Y负向加载装置以及自动控制装置。本发明采用四套液压加载装置对径向液体静压轴承进行模拟动、静态压力载荷并能够实现对其径向360°范围内加载，对被测的径向液体静压轴承进行模拟真实工况的可靠性试验，并进行实时的故障数据采集。为后期的可靠性评估、可靠性建模和可靠性预测提供实用的基础数据，大大缩短了数据采集时间。

主权项

一种径向液体静压轴承可靠性试验台，其特征在于：其包括试验台支承、径向液体静压轴承辅助装置、Z正向加载装置、Z负向加载装置、Y正向加载装置、Y负向加载装置以及自动控制装置；所述的试验台支承为地平铁(5)，所述的地平铁(5)水平放置，T型槽沿着X方向分布，用于支承固定布置在X方向的径向液体静压轴承辅助装置(2)、布置在Y方向的Y正向加载装置(1)、布置在Y方向的Y负向加载装置(4)、布置在Z方向的Z正向加载装置(3)、布置在Z方向的Z负向加载右立柱(6)以及布置在Z方向的Z负向加载左立柱(8)；所述的径向液体静压轴承辅助装置(2)是由支承立柱(9)、滑动立柱(10)、轴承座支承板(11)、推力轴承底座(12)、后径向液体静压轴承底座(13)、主轴(14)、伺服电机(15)、伺服电机安装座(16)、前端支承板(17)、压力传感器(18)、千分表(19)、弹簧固定装置支承板(20)、弹簧固定装置(21)、加载单元(22)、前径向液体静压轴承底座(23)以及温度传感器(24)组成；所述的支承立柱(9)的上部分为长方体结构，其顶面有两个螺纹孔，支承立柱(9)的下部分为长方形平板结构，平板的前后两侧面各开有两个U形口，四个T型螺栓穿过U形口将其固定在地平铁(5)上；所述的滑动立柱(10)上部分为长方体结构，其顶面有两个螺纹孔，侧面即靠近加载单元(22)的一侧有两道平行的T型槽，滑动立柱(10)的下部分为长方形平板结构，平板的前后两侧面各开有两个U形口，四个T型螺栓穿过U形口将其固定在地平铁(5)上；所述的轴承座支承板(11)为长方形平板结构，上表面有两道平行的T型槽，两侧各开有两个沉头孔，通过螺栓穿过沉头孔将两侧分别固定在支承立柱(9)的顶面；推力轴承底座(12)底面两端各有两个通孔，四个T型螺栓穿过通孔将推力轴承底座(12)固定在轴承座支承板(11)上；所述的前端支承板(17)为长方形平板结构，上表面有两道平行的T型槽，上表面的两端各开有两个沉头孔，通过四个螺栓穿过沉头孔将两端分别固定在支承立柱(9)的顶面和滑动立柱(10)的顶面；所述的伺服电机安装座(16)整体为L形结构，四个螺栓穿过L形结构上部分平板的四个通孔将伺服电机(15)固定在伺服电机安装座(16)上,四个通孔中间有一个电机轴孔；伺服电机安装座(16)的上部分平板与底面平板连接处焊接有两个加强筋，伺服电机安装座(16)的底面平板的上表面的两端各有两个通孔，四个T型螺栓穿过通孔将伺服电机安装座(16)固定在前端支承板(17)上；伺服电机(15)通过联轴器与主轴(14)相连接，从而驱动主轴(14)转动；所述的压力传感器(18)通过三通阀连接到径向液体静压轴承的每个进油口处；所述的温度传感器(24)安装在前径向液体静压轴承底座(23)上，同理在后径向液体静压轴承底座(13)上安装温度传感器(24)；所述的千分表(19)分别安置于靠近前径向液体静压轴承底座(23)的后方和后径向液体静压轴承底座(13)的前方；所述的弹簧固定装置(21)由上平板、下平板和两个相同的弹簧组成，上平板与下平板的形状、大小尺寸相同且均为长方形结构件，上平板的下表面焊接有两个弯钩，下平板上表面同样焊接有两个弯钩，下平板两个弯钩的中间位置处有两个圆孔，将两个弹簧分别与上平板的一个弯钩和下平板相对应位置的一个弯钩相连接，即两个弹簧置于上、下平板中间，且垂直于平板表面；所述的弹簧固定装置支承板(20)整体成L形，上半部分为一长方形平板，平板的两侧各有两个圆孔，下半部分同样为一长方形平板，平板的两侧各有一个U形口，两个T型螺栓穿过U型口将弹簧固定支承板(20)固定于滑动立柱(10)有T型槽的侧面上；加载单元(22)两侧的长方形平板穿过弹簧固定装置(21)，即两套弹簧固定装置(21)的上平板分别与加载单元(22)两侧的长方形平板相接触，螺栓穿过弹簧固定装置(21)下平板的两个圆孔与弹簧固定装置支承板(20)上半部分一侧的两个圆孔从而将弹簧固定装置(21)固定在弹簧固定装置支承板(20)上，弹簧固定装置支承板(20)固定在滑动立柱(10)的T型槽上；所述的Z正向加载装置(3)由连接底座(25)、固定底座(26)、固定杆(27)、电液伺服阀(28)、伺服油缸(29)、弹性装置(30)、拉压力传感器(31)、加载接头(32)、连接杆(33)、关节轴承底座(34)、安装底座(35)、加载底座(36)以及位移传感器(37)组成；所述的伺服油缸(29)选用单活塞或双活塞杆式液压油缸，电液伺服阀(28)通过四个螺栓固定在伺服油缸(29)的上表面；所述的连接底座(25)为一长方形平板结构件，其上表面有两道平行的T型槽，两侧各有两个通孔，四个T型螺栓穿过通孔将连接底座(25)固定在地平铁(5)上；所述的固定底座(26)整体为L形结构，上部分为长方形平板结构，平板上有四个圆孔成两行两列分布，下部分同样为长方形平板结构，平板两侧各有两个U形口，通过T型螺栓穿过U型口将固定底座(26)固定在连接底座(25)上，固定底座(26)上部分长方形平板与下部分长方形平板连接处两侧各有两个加强筋；所述的安装底座(35)为一长方形平板结构，其上有两道平行的T型槽，两道T型槽中间部分有四个沉头孔成两行两列分布，通过四个螺栓穿过沉头孔将安装底座(35)固定在固定底座(26)上；所述的加载底座(36)是由四块长方形钢板采用焊接而成的后端敞开的箱体式结构件，加载底座(36)的底板上设置有四个通孔，通过四个T型螺栓将加载底座(36)固定在安装底座(35)上；所述的固定杆(27)是一个阶梯轴，固定杆(27)的两端布有螺纹，一端与伺服油缸(29)的下端面螺纹孔连接，一端穿过加载底座(36)的下壁板通孔，并通过螺母拧紧固定；所述的位移传感器(37)外壳通过螺钉固定在伺服油缸(29)的缸体上，其内芯与伺服油缸(29)的活塞杆上端连接；所述的弹性装置(30)由下端连接板、上端连接板、两个结构相同的套筒、两个规格相同的螺栓和两个规格相同的螺母组成；其中，上端连接板与下端连接板结构相同，均为一个长方形平板，其中心位置处设置有螺纹通孔，螺纹通孔的两侧各有一个通孔，两个结构相同的套筒的外径大于下端连接板与上端连接板上两侧通孔的直径；两个规格相同的螺栓插入下端连接板与上端连接板两侧的通孔中，两个结构相同的套筒套装在下端连接板与上端连接板之间的两个螺栓上，最后再通过螺母将上端连接板、两个结构相同的套筒与下端连接板固定连接在一起；下端连接板上的螺纹孔与伺服油缸(29)活塞杆的上端通过螺纹连接，上端连接板上的螺纹孔与双头螺柱的下端螺纹连接；双头螺柱的上端与拉压力传感器(31)螺纹连接，拉压力传感器(31)的上端与另一双头螺柱的下端螺纹连接，该双头螺柱的上端螺纹与关节轴承底座(34)下端螺纹连接；所述的关节轴承底座(34)为圆柱形结构件，其内腔同样为圆柱形结构并与外圆面同轴，且关节轴承底座(34)上表面开口、下表面闭合，下表面有一螺纹孔；关节轴承底座(34)的内腔与关节轴承外圈配合，关节轴承内圈与连接杆(33)下端过盈配合；所述的连接杆(33)为阶梯轴结构，即中间轴径大于两端轴径，下端轴肩处与关节轴承内圈相接触，上端布有螺纹并且与加载接头(32)螺纹连接；所述的加载接头(32)的上端面为一圆弧面，圆弧表面附有一层高阻尼耐磨材料，圆弧半径与加载单元(22)的加载单元外壳的半径相同，加载接头(32)的下端为长方体结构，其下表面中间处有一螺纹孔；所述的Y正向加载装置(1)与Y负向加载装置(4)的结构完全相同；Y正向加载装置(1)由Y正向左立柱、Y正向加载支承座、Y正向右立柱、Y正向固定杆、Y正向电液伺服阀、Y正向伺服油缸、Y正向弹性装置、Y正向拉压力传感器、Y正向加载接头、Y正向连接杆、Y正向关节轴承底座、Y正向安装底座、Y正向加载底座以及Y正向位移传感器组成；Y正向左立柱与Y负向加载装置(4)的Y负向左立柱(38)结构完全相同、Y正向加载支承座与Y负向加载装置(4)的Y负向加载支承座(39)结构完全相同、Y正向右立柱与Y负向加载装置(4)的Y负向右立柱(40)结构完全相同、Y正向固定杆与Y负向加载装置(4)的Y负向固定杆结构完全相同、Y正向电液伺服阀与Y负向加载装置(4)的Y负向电液伺服阀结构完全相同、Y正向伺服油缸与Y负向加载装置(4)的Y负向伺服油缸结构完全相同、Y正向弹性装置与Y负向加载装置(4)的Y负向弹性装置结构完全相同、Y正向拉压力传感器与Y负向加载装置(4)的Y负向拉压力传感器结构完全相同、Y正向加载接头与Y负向加载装置(4)的Y负向加载接头结构完全相同、Y正向连接杆与Y负向加载装置(4)的Y负向连接杆结构完全相同、Y正向关节轴承底座与Y负向加载装置(4)的Y负向关节轴承底座结构完全相同、Y正向安装底座与Y负向加载装置(4)的Y负向安装底座结构完全相同、Y正向加载底座与Y负向加载装置(4)的Y负向加载底座结构完全相同、Y正向位移传感器与Y负向加载装置(4)的Y负向位移传感器结构完全相同；所述的Y负向加载装置(4)由Y负向左立柱(38)、Y负向加载支承座(39)、Y负向右立柱(40)、Y负向固定杆、Y负向电液伺服阀、Y负向伺服油缸、Y负向弹性装置、Y负向拉压力传感器、Y负向加载接头、Y负向连接杆、Y负向关节轴承底座、Y负向安装底座、Y负向加载底座以及Y负向位移传感器组成；所述的Y负向左立柱(38)上部分为长方体结构，右侧表面有两道平行的T型槽，Y负向左立柱(38)下部分为一长方形平板，平板的左右两侧面各开有两个U形口，四个T型螺栓穿过U形口即可将其固定在地平铁(5)上；所述的Y负向右立柱(40)上部分为长方体结构，左侧表面有两道平行的T型槽，Y负向右立柱(40)下部分为长方形平板结构，平板的左右两侧面各开有两个U形口，四个T型螺栓穿过U形口将其固定在地平铁(5)上；所述的Y负向加载支承座(39)整体成工字形，其中间部分为长方形结构，且有四个圆孔成两行两列分布，Y负向安装底座固定在Y负向加载支承座(39)上，Y负向加载支承座(39)的左侧面和右侧面均是长方形结构且上下两侧各有两个U形口，T型螺栓穿过U型口将Y负向加载支承座(39)两侧分别固定在Y负向左立柱(38)和Y负向右立柱(40)有T型槽的表面上；Y负向固定杆与Z正向加载装置(3)的固定杆(27)结构完全相同、Y负向电液伺服阀与Z正向加载装置(3)的电液伺服阀(28)结构完全相同、Y负向伺服油缸与Z正向加载装置(3)的伺服油缸(29)结构完全相同、Y负向弹性装置与Z正向加载装置(3)的弹性装置(30)结构完全相同、Y负向拉压力传感器与Z正向加载装置(3)的拉压力传感器(31)结构完全相同、Y负向加载接头与Z正向加载装置(3)的加载接头(32)结构完全相同、Y负向连接杆与Z正向加载装置(3)的连接杆(33)结构完全相同、Y负向关节轴承底座与Z正向加载装置(3)的关节轴承底座(34)结构完全相同、Y负向安装底座与Z正向加载装置(3)的安装底座(35)结构完全相同、Y负向加载底座与Z正向加载装置(3)的加载底座(36)结构完全相同、Y负向位移传感器与Z正向加载装置(3)的位移传感器(37)结构完全相同；所述的Z负向加载装置是由Z负向加载右立柱(6)、Z负向加载横梁(7)、Z负向加载左立柱(8)、Z负向固定底座、Z负向固定杆、Z负向电液伺服阀、Z负向伺服油缸、Z负向弹性装置、Z负向拉压力传感器、Z负向加载接头、Z负向连接杆、Z负向关节轴承底座、Z负向安装底座、Z负向加载底座以及Z负向位移传感器组成；所述的Z负向加载右立柱(6)上部分为长方体结构，其顶面有两个螺纹孔，Z负向加载右立柱(6)的下部分为长方形平板结构，平板前后两侧各有两个U形口，四个T型螺栓穿过U形口即可将其固定在地平铁(5)上；所述的Z负向加载左立柱(8)的结构与Z负向加载右立柱(6)的结构完全相同；所述的Z负向加载横梁(7)为长方形平板结构，平板下方有两道平行的T型槽，通过T型螺栓将Z负向固定座固定在Z负向加载横梁(7)上，Z负向加载横梁(7)的两侧各有两个沉头孔，通过四个螺栓将Z负向加载横梁(7)的两端分别固定在Z负向加载右立柱(6)和Z负向加载左立柱(8)上；Z负向固定底座与Z正向加载装置(3)的固定底座(26)结构完全相同、Z负向固定杆与Z正向加载装置(3)的固定杆(27)结构完全相同、Z负向电液伺服阀与Z正向加载装置(3)的电液伺服阀(28)结构完全相同、Z负向伺服油缸与Z正向加载装置(3)的伺服油缸(29)结构完全相同、Z负向弹性装置与Z正向加载装置(3)的弹性装置(30)结构完全相同、Z负向拉压力传感器与Z正向加载装置(3)的拉压力传感器(31)结构完全相同、Z负向加载接头与Z正向加载装置(3)的加载接头(32)结构完全相同、Z负向连接杆与Z正向加载装置(3)的连接杆(33)结构完全相同、Z负向关节轴承底座与Z正向加载装置(3)的关节轴承底座(34)结构完全相同、Z负向安装底座与Z正向加载装置(3)的安装底座(35)结构完全相同、Z负向加载底座与Z正向加载装置(3)的加载底座(36)结构完全相同、Z负向位移传感器与Z正向加载装置(3)的位移传感器(37)结构完全相同；所述的自动控制装置包括上位工控机、下位可编程控制器PLC、下位Y向伺服控制器、下位Z向伺服控制器、下位电机伺服控制器；所述的下位可编程控制器PLC的RS‑232C端口与上位工控机的RS‑232C端口电线连接，下位可编程控制器PLC的输出端分别与冷却机和两个电磁换向阀连接；下位可编程控制器PLC的输入端口分别与温度传感器(24)、压力传感器(18)以及径向液体静压轴承供油系统的输出端口电线连接；所述的下位Y向伺服控制器的RS‑232C端口与上位工控机的RS‑232C端口电线连接，下位Y向伺服控制器的信号输出端与电液伺服阀即Y正向电液伺服阀和Y负向电液伺服阀的信号输入端电线连接，位移传感器即Y正向位移传感器和Y负向位移传感器的信号输出端与信号放大器的信号输入端电线连接，拉压力传感器即Y正向拉压力传感器和Y负向拉压力传感器的信号输出端与信号放大器的信号输入端电线连接，信号放大器的信号输出端与下位Y向伺服控制器的信号输入端电线连接；所述的下位Z向伺服控制器的RS‑232C端口与上位工控机的RS‑232C端口电线连接，下位Z向伺服控制器的信号输出端与电液伺服阀即Z负向电液伺服阀和Z正向加载装置(3)的电液伺服阀(28)输入端电线连接，位移传感器即Z负向位移传感器和Z正向加载装置(3)的位移传感器(37)的信号输出端与信号放大器的信号输入端电线连接，拉压力传感器即Z负向拉压力传感器和Z正向加载装置(3)的拉压力传感器(31)的信号输出端与信号放大器的信号输入端电线连接，信号放大器的信号输出端与下位Z向伺服控制器的信号输入端电线连接；所述的下位电机伺服控制器的RS‑232C端口与上位工控机的RS‑232C端口电线连接，下位电机伺服控制器的输出端与伺服电机(15)的信号输入端电线连接，伺服电机(15)内部的编码器的信号输出端与下位电机伺服控制器的信号输入端电线连接。