[发明专利]低温环境下球轴承与弹性支承的轴向静摩擦力测试装置

说明书

本发明涉及一种低温环境下球轴承与弹性支承的轴向静摩擦力测试装置，适用于低温液体火箭发动机涡轮泵领域，也可用于其它低温旋转机械领域。加力器固定在支撑架上，两个位移传感器固定于支撑架上；保温盖包括筒盖保温层、筒盖、U型卡槽和筒盖把手，U型卡槽和筒盖把手焊接在筒盖上，筒盖保温层粘在筒盖上；保温筒包括筒把手、筒保温层、筒壁、筒底和T型槽支座，筒把手、筒壁、筒底和T型槽支座焊接为一体，筒壁上设有倒置的L型卡槽，筒保温层粘在筒壁和筒底上；支撑架上焊接有T型滑轨，T型滑轨与T型槽支座配合实现对保温筒的固定。本发明可实现在低温环境下对球轴承与弹性支承的静摩擦力进行测试，为两者间隙的合理选取提供数据依据。

技术领域

本发明涉及一种低温环境下球轴承与弹性支承的轴向静摩擦力测试装置，适用于低温液体火箭发动机涡轮泵领域，也可用于其它低温旋转机械领域。

背景技术

轴承与弹性支承为高速转子的支撑关键件，广泛应用于旋转机械领域的各个行业。轴承与弹性支承径向配合间隙的合理选取对于轴承的可靠工作至关重要，尤其是对于大功率低温液体火箭发动机涡轮泵。在此类涡轮泵中，工作时应尽可能使轴承外套圈与弹性支承周向方向不产生相对滑动摩擦，以避免摩擦过热而导致冷却介质汽化或轴承引导间隙的产生较大变化。同时，由于大功率涡轮泵轴向力较大，必须采用轴向力平衡系统，该系统工作时要求转子系统在轴向方向能自由移动，不然将导致轴承承受过大轴向力而造成轴承的破坏，这也就意味着轴承与弹性支承之间的轴向摩擦力又不能过大。因此，轴承与弹性支承的配合间隙合理选取就极其困难。

对于低温液体火箭发动机涡轮泵，为了便于轴承和弹性支承在常温下进行装配和分解，两者之间通常选用间隙配合，弹性支承选用线胀系数高于轴承外套圈的材料。在低温工作环境下，由于两者材料低温收缩量的差异，配合间隙转变为过盈配合，使两者之间具有一定的径向预紧力。因此，在设计初期就非常有必要对两者在工作环境下的轴向静摩擦力进行测量。目前现有的轴承测量装置集中于常温或低温环境下对轴承总体性能和周向静摩擦力矩的测量，尚缺乏低温环境下轴承与弹性支承的轴向静摩擦力测试装置。

发明内容

为了解决低温发动机轴承与弹性支承配合间隙选取困难的问题，本发明提供一种低温环境下球轴承与弹性支承的轴向静摩擦力测试装置，实现在低温环境下对球轴承与弹性支承的静摩擦力进行测试，为两者间隙的合理选取提供数据依据。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种低温环境下球轴承与弹性支承的轴向静摩擦力测试装置，包括加力器、位移传感器、支撑架、保温盖、保温筒、T型滑轨；加力器固定在支撑架上，两个位移传感器固定于支撑架上；保温盖包括筒盖保温层、筒盖、U型卡槽和筒盖把手，U型卡槽和筒盖把手焊接在筒盖上，筒盖保温层粘在筒盖上；保温筒包括筒把手、筒保温层、筒壁、筒底和T型槽支座，筒把手、筒壁、筒底和T型槽支座焊接为一体，筒壁上设有倒置的L型卡槽，筒保温层粘在筒壁和筒底上；支撑架上焊接有T型滑轨，T型滑轨与T型槽支座配合实现对保温筒的固定。

该装置工作过程如下：通过T型槽支座与T型滑轨的配合将保温筒固定在支撑架上；通过拧紧螺母将轴承固定在轴突肩处，然后对弹性支承与轴承进行装配，装配后将支撑杆穿过轴的孔上，并将调整垫置于保温筒内中心位置，最后通过支撑杆将测试对象悬挂于保温筒内倒置的L型卡槽的高点；缓慢往保温筒内倒入低温液体，使液体完全浸没被测的弹性支承与轴承后，盖上保温盖，使U型卡槽卡住支撑杆，静置一段时间，使弹性支承与轴承由常温环境降至低温环境；通过筒盖把手旋转保温盖，从而通过U型卡槽带动支撑杆旋转至L型卡槽低点上方，使得测试对象高度降低，此时弹性支承与调整垫由间隙转为贴合状态；在轴上添加垫块，并使用加力器或万能试验机通过垫块对轴上方进行缓慢加载，监测垫块的相对位移；当垫块的相对位移发生突变时，表明弹性支承与轴承之间发生相对滑动，此时记录测试力值变化曲线的拐点，得到轴系开始发生相对滑动的测试力值；分解测试对象，测量垫块、支撑杆、轴、轴承及拧紧螺母的总重量；则轴承与弹性支承的低温配合静摩擦力为上述所测总重量与上述发生相对滑动的测试力值之和。

所述的加力器通过螺栓固定在支撑架上。