[发明专利]一种电磁辅助支承的水润滑轴承实验台

说明书

本发明公开了一种电磁辅助支承的水润滑轴承实验台，包括铸铁平台、实验轴、电磁铁单元和位移传感器系统；所述水润滑轴承的轴衬上部设置电磁铁安装槽；所述实验轴与磁性轴套为过盈装配；所述电磁铁单元安装在轴衬上部的电磁铁安装槽内；所述位移传感器系统安装在水润滑轴承的轴衬上。本发明的电磁铁单元可以通过改变不同电磁铁的电流从而改变每个电磁铁的磁吸力，以灵活应对轴颈受到不同大小、方向的负载，解决难以拆卸的问题，改善实验台中轴颈、轴瓦间的摩擦磨损状态。本发明的位移传感器可以实时监测轴颈、轴瓦间的相对倾斜角，电磁铁单元在现有磁力状态下进一步调整电流，以减小两者的相对倾斜角，满足磁力可调节的实验需求。

技术领域

本发明属于轴承设计技术领域，特别是涉及一种灵活调节磁力大小、方向的电磁辅助支承的水润滑轴承实验台。

背景技术

传统水润滑轴承的承载能力低，润滑状态复杂。在低速、重载以及启停的阶段，轴颈与轴瓦间存在较大的接触摩擦力，导致磨损加剧。磁力作为典型的非接触物理场，可以辅助支承实验轴，以降低轴颈、轴瓦间的接触摩擦力与磨损。

为了探究磁力支承对水润滑轴承的承载特性影响，以及为后续在水润滑轴承的实际应用中引入磁力做基础，需要建立磁力支承水润滑轴承实验台进行性能评估。现有的永磁辅助支承型水润滑轴承的实验设备，包括实验轴、磁性轴套和永磁体单元。其中，实验轴与磁性轴套为过盈装配，两者安装在水润滑轴承本体上，一起运动并承受负载。其中，水润滑轴承本体由轴瓦与轴衬构成，在轴衬上部设置永磁体安装槽，永磁体单元固定在永磁体安装槽上，永磁块与磁性轴套产生永磁吸力，对轴颈进行辅助支承。但是在实验条件下，负载的大小、方向随时变化，与轴瓦间的相对倾斜角也直接影响摩擦状态，所以对磁力的大小、方向的需求也随之改变。而永磁块的磁力无法调节，不仅影响轴颈、轴瓦间的摩擦磨损状态，甚至可能导致两者发生碰撞并失稳。同时当磁力过大时，永磁块难以拆卸。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能满足磁力可调节的实验需求，便于拆卸，并通过电磁力改善水润滑轴承的摩擦磨损特性的电磁辅助支承的水润滑轴承实验台。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种电磁辅助支承的水润滑轴承实验台，所述水润滑轴承包括轴承壳体、轴承端盖、磁性轴套、轴瓦与轴衬，所述磁性轴套、轴瓦与轴衬由内到外嵌套在轴承壳体内，轴承壳体两端分别通过螺栓与轴承端盖连接；

所述实验台包括铸铁平台、实验轴、电磁铁单元和位移传感器系统；所述水润滑轴承固定在铸铁平台上，所述水润滑轴承的轴衬上部设置电磁铁安装槽；所述实验轴与磁性轴套为过盈装配；所述电磁铁单元包括多个铁芯和线圈，安装在轴衬上部的电磁铁安装槽内；所述位移传感器系统包含四个位移传感器，均安装在水润滑轴承的轴衬上。

进一步，所述电磁铁单元的多个铁芯分别按照线性阵列安装在电磁铁安装槽内，每个铁芯上分别缠绕线圈构成电磁铁；电磁铁单元通过对磁性轴套产生磁吸力，对实验轴提供不同的辅助支承力。

进一步，所述的电磁铁安装槽的截面为扇形结构，所述电磁铁单元的铁芯的截面为扇形结构。

进一步，所述位移传感器系统的四个位移传感器分别通过外螺纹与贯穿螺纹孔固定于轴衬上，四个位移传感器分两个一组安装于轴衬轴向的两个横截面上，两个横截面分别靠近轴衬的两个端面，且同一个横截面上的两个位移传感器的轴线相互垂直；四个位移传感器的测头均朝向轴承，通过测量轴颈的位置确定轴颈与轴瓦的相对倾斜角。

与现有技术相比，本发明取得以下有益效果：

1、本发明适用于负载的大小、方向变化的实验环境。不同于永磁块，电磁铁单元可以通过改变不同电磁铁的电流从而改变每个电磁铁的磁吸力，以灵活应对轴颈受到不同大小、方向的负载，解决难以拆卸的问题，改善实验台中轴颈、轴瓦间的摩擦磨损状态。