[发明专利]水润滑尾轴承粘-滑现象测试系统

说明书

本发明涉及一种水润滑尾轴承粘‑滑现象测试系统，包括驱动单元、加载单元、加水单元、测量单元和图像单元，驱动单元包括的电机、同轴传动组件和玻璃套，加载单元包括支架、平衡杠杆、砝码和轴承试块，玻璃套与轴承试块接触形成摩擦副，加水单元包括水箱、泵和喷水管，测量单元包括转速转矩仪、三分量力传感器、振动传感器和声传感器，图形单元包括高速相机、硬杆镜和可调灯，喷水管、高速相机和硬杆镜均指向摩擦副，轴承试块工作面上设有标记点。该系统实现了水润滑尾轴承粘‑滑现象的可视化测试及噪声、振动和摩擦力的记录，实现了不同种润滑水和不同转速下的粘‑滑现象测试与研究，更加接近轴与轴承的实际运动规律。

技术领域

本发明属于舰船推进技术领域，具体涉及一种水润滑尾轴承粘-滑现象测试系统。

背景技术

水润滑尾轴承是舰船推进系统的重要组成部分，在舰船启动、停机和低速运转时，水润滑尾轴承接触区表面无法形成流体动压润滑膜，极易产生粘-滑现象，从而引起的摩擦振动与噪声。因此，水润滑尾轴承粘-滑现象的研究对提高舰船尤其是潜艇的隐蔽性意义重大。

粘-滑作为组成摩擦过程的基本单元，对理解界面摩擦行为十分重要。当一个以很低的速度在另一个表面滑动的时候，摩擦过程就会变得不连续，运动就呈现出粘着-滑动交替出现的规律，称之为粘-滑。看似平稳的摩擦过程往往包含了成千上万个微小的粘-滑单元，这些微小单元我们无法直观地看到，但是却存在于舰船水润滑尾轴承的摩擦副中，引发轴系振动噪声。因此，深入研究水润滑尾轴承粘-滑运动过程对舰艇水润滑尾轴承的减震降噪有重要的意义。目前，对水润滑尾轴承粘-滑运动过程的研究主要有三个方面：

1)对水润滑尾轴承的设计和加工工艺的研究：

BharatBhushan认为尖叫的频率则与橡胶的弹性模量、剪切模量、厚度有关。尖叫的强度及产生尖叫的可能性与橡胶表面摩擦系数有关。摩擦表面越粗糙，越干净，产生振鸣音的可能性越大。

陈明通过台架试验研究了不同硬度橡胶轴承材料对轴系振动的影响。结果表明：橡胶轴承材料的硬度对轴系振动影响较大，选择合适硬度的橡胶轴承材料可以有效抑制轴系的振动。

2)对水润滑尾轴承的数值和模态分析研究：

王家序等利用有限元复特征值分析方法，依据复特征值实部的正负判断轴承系统发生噪声的可能性，如果有实部为正的特征值，则可判断系统有发生噪声的可能性。

金勇、周新聪基于Pulse的测试结果，对其尾轴承试验台架进行了试验模态分析。结果表明，尾轴承采用橡胶轴承材料时，其低速下由自身特性导致的水平和垂直方向上的振动主要集中在2kHz以下，振鸣音产生的临界转速也是衡量材料能否在大比压下工作的重要因素之一。

3)水润滑尾轴承的模拟实验装置的研究现状：

对水润滑尾轴承的模拟实验装置的研究的实例有：专利号为CN201611089769.0的文献中提到了一种驱动刚度可控的粘-滑试验装置，该装置包括支撑底板、十字交叉轴承组件、平衡杠杆、测量单元、样品台组件和驱动组件。但是该实验装置并不能直观的将摩擦表面进行可视化展示，不能为水润滑橡胶尾轴承的粘-滑现象的存在和水囊的分布提供直接有力的依据。

发明内容

本发明的目的是提供一种水润滑尾轴承粘-滑现象测试系统，该系统实现了水润滑尾轴承粘-滑现象的可视化测试及噪声、振动和摩擦力的记录；实现了淡水、海水、水中含沙及冰多种不同种润滑水和不同转速及比压下的粘-滑现象测试与研究；更加接近轴与轴承的实际运动规律；采用旋转式的摩擦副配对方式，可实现长行程的持续观测。

本发明所采用的技术方案是：