微型推力轴承试验台的研制

　　1　问题的提出

　　推力轴承是水轮发电机的心脏,它的优劣直接影响水轮发电机的效率.随着材料科学的发展,新材料逐渐被应用在轴承中,需要对轴承的参数进行测试分析.

　　为了对推力轴承的性能与结构进行深入研究,逐渐形成一套完整的理论,只靠实测真机是不可能的,所以需建立高精度、多功能的推力轴承试验台.目前国内仅有几台推力轴承试验台,如哈尔滨理工大学的40t试验台,东方电机厂的1 000t试验台,哈尔滨电机厂的3000t试验台等.这些试验台不仅可用于生产服务,又可从事理论研究.但由于测试手段的限制,只能对轴瓦上有限的几个点进行参数测定,而不能准确地测出整个轴瓦上的参数分布场.

　　随着计算机的广泛应用及测试技术的发展,以模拟的方法,用微型推力轴承试验台对真机推力轴承进行研究,分析整个轴瓦上的油膜状态及轴瓦变形,已成为可能.由于微型机实验轴瓦尺寸的缩小,为应用光干涉法测量油膜厚度及轴瓦变形提供了条件.

　　微型推力轴承试验台具有可视性,可直接观察轴承在过载时油膜破裂的过程,这是现有试验台不能做到的.因此,建立用光干涉法测量推力轴承油膜厚度及轴瓦变形的微型推力轴承试验台,既是必要的也是可行的.

　　2　微型推力轴承试验台

　　2·1　测试手段

　　到目前为止,用于测量弹流膜厚的主要方法有电容法、X射线法、磁阻法、应变法、光干涉法等.这些方法各有不同的特点,适用于不同的试验条件.目前,国内应用于推力轴承的测试方法有电容法和磁阻法,这两种方法只能用于有限个点的测试,不能反映出整个轴瓦上的油膜状态及轴瓦变形.采用光干涉法,可直观地得到整个轴瓦上的油膜形状及轴瓦变形,包括机械变形及热变形.这是其它测试方法所不及的,也是理论研究所需要的.尽管光干涉法使用的光学玻璃使载荷受到限制.但由于轴瓦尺寸小,要达到所要求的比压,载荷并不很大,所以光干涉法应用于微型推力轴承试验台是可行的.

　　2·2　实验设备及工作原理

　　微型推力轴承试验台示意图如图1所示.

　　光源放在一个带有摄像装置的显微镜的一侧,发出平行光束,由45o角放置的半反射镜反射,垂直入射到镜板与轴瓦的接触区.变速电机通过同步齿形带带动玻璃镜板转动.加载装置通过主轴及镜板将载荷加到轴瓦上,轴瓦由支承螺柱支承.主轴由导轴承支承保证其旋转精度.这样就可在油箱内放入各种润滑油,进行不同转速、不同载荷下的试验.

　　2·3　主要参数确定

　　试验台应按适应高转速和高比压的原则设计.

　　1)转速范围　1000~6000r/min·