[发明专利]高速滚动轴承机械和热载荷同步加载装置及方法

说明书

本发明提出了一种高速滚动轴承机械和热载荷同步加载装置及方法，包括：轴承主体系统、润滑系统、液压加载系统；所述的轴承主体系统包括耐高润腔体与常温腔体，试验轴承置于高温腔体，支撑轴承置于常温腔体，加载轴承采用脂润滑滚子轴承，置于两腔体之间；润滑系统常温油路连接常温腔体，润滑支撑轴承，高温油路连接高温腔体，润滑并加热载荷于试验轴承；液压加载系统轴向力加载端头向试验轴承外圈直接加载轴向载荷，径向加载端头向加载轴承加载径向载荷，径向载荷通过轴系传递于试验轴承；本发明装置通过液压加载系统和润滑系统实现试验轴承机械和热载荷的同步加载，可模拟高速轴承真实工况，为轴承运动状态监测及性能评估提供更加准确的条件。

技术领域

本发明属于轴承试验与测试领域，尤其涉及一种高速滚动轴承机械和热载荷同步加载装置及方法。

背景技术

在航空发动机领域，作为支撑转子系统转动的部件，轴承通常工作在高温、高转速、高载荷的恶劣工况下，承受着热载荷与机械载荷的双重作用。轴承失效是导致发动机故障、影响发动机使用寿命的重要因素，因此评估轴承在真实发动机中的工作状态具有重要的工程意义。目前对航空轴承进行试验评估，只能满足轴承高速与机械载荷的模拟，忽略了高温润滑条件对轴承运动状态的影响，其结果与轴承真实工作状态有较大的差距。为了更真实地模拟航空高速轴承的真实工况，发明了热载荷与机械载荷同步加载装置，模拟轴承在航空发动机中的真实工况，为其状态监控、寿命评估与失效分析提供更有效的试验评估手段。

发明内容

本发明目的在于提供一种高速滚动轴承机械和热载荷同步加载装置，解决现有轴承试验器中缺少热载荷与机械载荷同步加载的缺陷，更真实地模拟轴承工况。

为了解决上述问题，本发明的技术方案为：

一种高速滚动轴承机械和热载荷同步加载装置，包括具有高温腔体和常温腔体的轴承主体系统、具有同时独立供应高温滑油和常温滑油功能的润滑系统、具有同时加载轴向和径向载荷功能的液压加载系统。

优选的，所述的轴承主体系统包括安装壳体、旋转轴、加载轴承、试验轴承、支撑轴承；旋转轴采用短粗轴，目的是避免加载径向载荷时旋转轴产生弯曲形变，避免试验轴承加载径向载荷时加载弯矩。

优选的，所述的安装壳体分为两个腔体，分别为高温润滑腔体和常温润滑腔体，两个腔体互相隔离；旋转轴安装于安装壳体中；加载轴承安装于旋转轴中部；支撑轴承安装于旋转轴右端，并置于常温腔体中；试验轴承安装于旋转轴左端，并置于高温腔体中。采用这样的轴承支撑方式使旋转轴在高转速下稳定性更高，试验轴承置于左端是为了施加热载荷和轴向机械载荷时更为便利，同时减少了和其他部件之间的热传导，试验精度更高。

优选的，润滑系统包含常温和高温两套独立供、回油装置；常温润滑系统通过管路与轴承主体常温腔体连接，润滑支撑轴承；高温润滑系统通过管路与轴承主体高温腔体连接，加热并润滑试验轴承。常温滑油泵将滑油从常温油箱泵至支撑轴承，通过常温回油泵将滑油泵回常温滑油箱；内置于高温滑油箱的管道加热器将滑油加热至指定温度，由高温滑油泵泵至试验轴承，通过高温回油泵将滑油泵回高温油箱。采用两套独立的供回油系统是为了避免高温与常温滑油混合导致热损失，提高热载荷加载精度；两套独立的系统也更便于设置多种试验工况，更加灵活自主；独立供回油的方案避免了支撑轴承油路对滑油温度、滑油压力、磨损金属颗粒等参数的影响，测量的技术参数严格反映试验轴承的情况。

优选的，加载轴承采用脂润滑滚子轴承，目的是为了减少润滑油路，简化系统，易于更换与维护。

优选的，管道加热器安装于高温滑油箱内，将滑油加热至试验温度，加热温度可控。采用管道加热器进行加热的方式可以更快地对滑油进行加热，满足试验轴承热载荷加载的实时性。同时管道加热器采用电加热，具有安全系数高，控制精度高等优点。

优选的，液压加载系统通过管路和加载端头与轴承主体连接，分别向加载轴承外圈施加径向力和向试验轴承外圈施加轴向力。