Способ испытания гидродинамического подшипника скольжения

 

Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить точность и расширить диапазон режимов испытаний. Изменение амплитуды внешней динамической нагрузки на подшипник осуществляют одновременно с изменением продолжительности ее действия по углу поворота вала, сопряженного с подшипником, путем регулирования величины щели в гидрораспределителе. Через щель проходит рабочая жидкость в гидроцилиндр. 7 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Ю

А2 (51) 4 G 01 М 13/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (61) 868413 (21) 4302446/31-27 (22) 31.,08.87 (46) 23.12.89. Бюл.!(47 (71) Институт проблем машиностроения

АН УССР (72) В.А.Логвин, А.Г1,Кудряш и А.Н ° Гоц (53) 621.822(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 868413, кл. G Ol М 13/04, 1981.

Изобретение относится к машиностроению, может быть использовано при проведении испытаний гидродинамических подшипников скольжения и является усовершенствованием изобретения по авт. св. М 8684!3.

Цель изобретения — повышение точности и расширение диапазона режимов испытания.

На фиг.! изображена схема машины, для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 — функциональная схема управления испытательной машины, на фиг.3 — регулируемый гидрораспределитель, продольный разрез; на фиг.4 — сечение А-А на фиг.3 на фиг. 5 — диаграмма нагружения испытуемого подшипника по углу поворота сопряженного с ним вала на известной (штриховая линия) и предлагаемой (сплошная) машинах; на фиг.6 — гра-, фики регулирования амплитуды N u

2 (54) СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ПОДШИПНИКА СКОЛЬЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к машиностроению и позволяет повысить точность и расширить диапазон режимов испытаний. Изменение амплитуды внешней динамической нагрузки на подшипник осуществляют одновременно с изменением продолжительности ее действия по углу поворота вала, сопряженного с подшипником, путем регулирования величины щели в гидрораспределителе. Через щель проходит рабочая жидкость в гидроцилиндр. 7 ил. продолжительности действия нагрузки по углу 4 поворота вала испытуемого подшипника, где t — время регулировки; на фиг.7 — упрощенные графики изменения (корректировки) в процессе испытаний максимальных гидродинамических давлений: Р„ „ — в масляном слое подшипника (штриховая линия по известному способу, сплошная — по предлагаемому, где L — количество циклов нагружения); Р д, Р. „— заданное и текущие максимальные"гидродинамические давления.

Иашина (фиг.1) содержит станину 1, жестко закрепленное на ней устройство

2 для фиксации испытуемого подшипника 3, привод 4 вала 5 подшипника 3, механизм нагружения, состоящий из гидропульсатора 6 прямого возбуждения с установленным на нем регули1 рующим устройством 7, а также механизм

8 проворота вала 9 механизма нагружения относительно вала 5 подшипника 3

1530970

55 и электронный блок 10 для контроля и поддержания в масляном слое подшипника 3 заданной максимальной величины гидродинамического давления, вход которого соединен посредством токосъемника (не указан) с установленным в валу 5 датчиком 11 давления, а выход — с регулирующим устройством 7 механизма нагружения. Механизм нагружения содержит также гидроцилиндр 12, жестко закрепленный на станине I шток 13 и шарнирно связанный с ним шатун 14.

Кроме того, машина содержит жестко закрепленный на станине 1 регулируемый гидрораспределитель 15, который кинематически связан через гидропульсатор 6 с механизмом 8 проворота валов и гидравлически при помощи трубопроводов 16 и 17 напорной магистрали соединен с гидропульсатором 6 и гидроцилиндром 12, а трубопроводом

18 разгрузочной магистрали — с емкостью 19 для рабочей жидкости. Выход электронного блока 10 управления дополнительно соединен с регулирующим устройством 20 гидрораспределите,ля 15. Электронный блок 10 является составной частью автоматизированной системы управления, функциональная схема которой изображена на фиг.2, где ИПУ вЂ” испытуемый подшипниковый узел, ДД вЂ” датчик 11 давления, РУ-1 и РУ2 регулирующие устройства гидропульсатора 6 и гидрораспределителя

15. Электронный блок !0 обведен штриховой линией и включает: У вЂ” усилитель сигнала, например, напряжения U подаваемого датчиком 11 (ДД), ПДпиковый детектор для выделения максимального значения гидродинамического давления в масляном слое подшипника 3 выраженного в напряжении

БУ вЂ” блок установки опорного значения давления или U с которым должно производиться сравнение U д„

БС вЂ” блок сравнения напряжений U u оп для выработки управляющих сигналов на регулирующие устройства

7 и 20 (РУ-1 и РУ-2), Гидрораспределитель 15 (фиг.l, 3 и 4) содержит корпус ?1 с крышкой

22, в которых выполнены впускное 23, рабочее 24 и выпускное 25 окна. В корпусе 21 установлен с возможностью вращения золотник 26, кинематически через гидропульсатор 6, связанный с механизмом 8 проворота валов и име10

50 ющий осевой 27 и радиальный распреде лительный 28 каналы. Между корпусом

21 и золотником 26 установлены контактирующие торцами гильза 29, закрепленная неподвижно, и втулка 30, имеющая возможность поворота вокруг своей оси. Па контактирующих торцах гильзы 29 и втулки 30 выполнены высту-. пы 31 и 32, образующие регулируемые щели 33 и 34. Регулирующее устройство

20 гидрораспределителя 15 включает червячную передачу, червяк 35 которой зафиксирован на валу 36 привода регулирующего устройства 20 (фиг.l), закрепленного на корпусе 2!, а червячное колесо 37 выполнено заодно с втулкой

30. Регулирующее устройство гидрораспределителя 15 имеет также два конечных выключателя 38, закрепленных на корпусе 21 и электрически связанных с приводом регулирующего устройства

20. Конечные выключатели 38 могут быть установлены .в различных положениях по периметру втулки 30 и имеют возможность контактирования с ее выступом (не указан), а следовательно, включения привода регулирующего устройства 20 (беэ отключения его реверса), ограничивая, таким образом, в процессе испытаний подшипника 3 диапазон регулирования продолжительности действия нагрузки по углу поворота вала 5 °

Машина работает следующим образом.

Включают привод 4, вращение от которого передается на вал 5 и через механизм 8 на вал 9 гидропульсатора 6 и золотник 26 гидрораспределителя 15.

Давление рабочей жидкости, создаваемое с определенной амплитудой пульсаций в гидропульсаторе 6, передается по напорному трубопроводу 16 в гидрораспределитель 15, где рабочая жидкость через впускное окно 23 поступает в щель 33, которая при каждом обороте золотника 26 совмещается с распределительным окном 28 указанного золотника 26, тем самым обеспечивая прохождение импульса рабочей жидкости через канал 27 и рабочее окно 24 в напорный трубопровод 17 и гидроцилиндр 12. Далее нагрузка через шток

13 и шатун 14 передается на испытуемья подшипник 3 ° При совмещении распределительного окна 28 золотника 26 с щелью 34 также периодически обеспечивается прохождение импульса рабочей жидкости в обратном направлении через

15309

40 рабочее окно 24 и канал 27, но уже в выпускное окно 25 и по разгрузочному трубопроводу 18 в емкость 19. Период

Т (фиг ° 5) следования импульсов создаваемой таким образом нагрузки N зависит от частоты вращения вала привода

4, а продолжительность по углу поворота вала 5 — от размера щели 33.

Для получения нагрузки с другим значением изменяют размер щели 33 поворотом с помощью устройства 20 втулки 30 относительно неподвижной гильзы 29.

Механизм 8 проворота вала 9 (золотника 26) относительно вала 5 служит для смещения вращающегося датчика ll относительно момента начала действия внешней динамической нагрузки. Следовательно, датчик 11 будет 20 регистрировать полную эпюру распределения гидродинамических давлений в масляном слое подшипника 3. Сигнал с датчика 11 подается на ртутный токосъемник, а затем на вход электронного 25 блока 10 управления, где производится сравнение величины максимального гидродинамическоro давления в подшипнике

3 с заданным (опорным) значениеМ этого давления. В случае неравенства указанных давлений с выхода электронного блока 10 подается сигнал на регулирующие устройства 7 и 20 гидропульсатора

6 и гидрораспределителя 15, которыми обеспечивается синхронное изменение

35 в ту или другую сторону амплитуды и продолжительности действия внешней нагрузки, поддерживая таким образом величину максимального гидродинамического давления в подшипнике 3 на заданном уровне.

При помощи конечных выключателей

38 регулировку продолжительности действия нагрузки ограничивают в пределах эксплуатационного диапазона данного агрегата, в котором используется подшипник 3. Вне указанных пределов корректировку гидродинамического давления в масляном слое подшипника 3 производят по-прежнему за счет измене- 50 ния производительности только гидропульсатора 6. Для этого перед испытанием определяют эксплуатационный диапазон изменения продолжительности действия нагрузки путем пос-роения

55 развернутых индикаторных диаграмм, в которых функцией угла Ч поворота вала подшипника является давление газа в цилиндре двигателя внутреннего

70 6 сгорания, давление жидкости (газа) в неплунжерном пространстве наносного устройства и т.д. Затем при испытании, в частности подшипников скольжения поршневых двигателей внутреннего сгорания, задают исходный размер щели 33, соответствующий, например, среднему значению диапазона изменения продолжительности действия нагрузки (диапазон действия газовой силы 30 — 80 ), равного 55О; при испытании подшипников комбинированных двигателей внутреннего сгорания (диапазон 80 — 180 ) — 130 ; подшипников> воспринимающих нагрузку от дисбаланса.

180 ; подшипников плунжерных насосов и других машин с динамически нагруженными подшипниковыми узлами 180 — 360

Далее, в каждом конкретном случае, конечные выключатели 38 устанавливают в положения по окружности втулки

30, соответствующие крайним значениям эксплуатационного диапазона изменения продолжительности действия нагрузки и начинают проводить испытания аналогично указанному.

Пример испытания подшипников. В головку шатуна 14 устанавливают подшипник 3 с К = f R S = 10 м, на который в эксплуатации действует на-. грузка с продолжительностью по углу 7 поворота его вала, изменяющемуся в диапазоне 4 = 250 — 360 . Фиксируют конечные выключатели 38 в положениях по окружности втулки 30, соответствующих 250-му и 360-му градусам относительно кулачка 31, а размер щели 33 задают соответствующим 360 . Включают привод 4, число оборотов вала з которого и = 3 10 об/мин, и создают с помощью гидропульсатора 6 и гидрораспределителя l 5 на груз ку, равную по амплитуде N = 20 10 кГс и продол3 жительности ч", = 360, что должно соответствовать заданному значению гидродинамического давления Р в масляном слое подшипника 3. Количество выделившегося при этом тепла В„ за один оборот вала 5 подшипника равно

8,=KN, „=72Пж, Затем регистрируют текущее значение гидродинамического давления Р при тек помощи датчика ll, подающего электрический сигнал на электронно-лучевой осциллограф и систему автоматики (фиг.2). В случае неравенства P к и Р д проводят корректировку тек

1530970 путем одновременного (синхронного) изменения N и Ч, графики регулирования которых аналогичны и имеют вид, представленный на фиг.6. Например

5 если при корректировке P необходимо тек уменьшить 6» в два раза, то по предлагаемому способу для этого понадобится t 6 с или L u t

1 1 1

300 циклов нагружения, после чего

N и (будут соответственно равны

N< 14,2 10 кГс и 4 = 254

9 = К N f 36 Дж. По известному же способу для этого было бы затрачено t - 10 с или Li 500 циклов, так как 1 имеет строго фиксированное значение Ч = 360, а N необходимо уменьшать уже до значения N

10 кГс (фиг. 6) . Следовательно, время корректировки гидродинамического давления по предлагаемому спосо бу почти в два раза меньше, чем по известному.

В процессе испытаний гидродинамические давления в масляном слое подшипника изменяются (корректируются) стахостически, однако для наглядности упрощают закон этого изменения, до гармонического, изображенного на фиг.7, где штриховой линией обозначен 30 график корректировки Р „ по известному способу, а сплошнои — по предлагаемому. Иэ графиков (фиг.7) видно, что корректировка по предлагаемому способу обеспечивает более точное поддержание гидродинамического давления в масляном слое подшипника по отношению к заранее заданному, так как она эа все время испытаний осуществляется почти в два раза чаще, т.е. исследуемый подшипник испытывает разрушающее воздействие гидродинамических давлений, равных или очень близких заданному, при почти в два раза большем количестве циклов нагружения иэ общего количества циклов до разрушения антифрикционного слоя этого подшипника.

Таким образом, применение предлагаемых способа и устройства позволит расширить диапазон режимов испытаний и повысить их точность, а значит, увеличить достоверность информации о служебных свойствах материалов подшипников.

Формул а изобретения

Способ испытания гидродинамического подшипника скольжения по авт. св. М 868413, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона режимов испытаний, изменение амплитуды внешней динамической нагрузки на подшипник осуществляют одновременно с изменением продолжительности ее действия по углу поворота вала, сопряженного с подшипником.

1В

26

37

77

35 30!

530970

pue Z

1530970 Р h .Ю кГс

221 фиг. 6

Л.(Ц) Фиг. 7

Составитель Т. Хромова

Техред M.Õîäàíè÷

Корректор С.Черни

Редактор А.Козориз

Заказ 794Ь/44 Тираж 789 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101