摘 要

现代工业发展十分快速，旋转机械在工业设备中的应用十分广泛，作为旋转机械重要组成部分之一，轴承的性能要求不断提高。滑动轴承作为广泛使用的元件，他的安全使用也越来越收到关注，轴瓦作为滑动轴承的重要组成零件，其能够承受的压力也收到了关注，因此设计了一种滑动轴承试验台，研究测量受到径向力的滑动轴承轴瓦的压力，进而探究滑动轴承轴瓦能够承受的压力问题。

本论文主要进行的是滑动轴承试验台的结构设计，理论分析、三维建模和光纤光栅压力传感器压力测试的研究。本文研究设计了滑动轴承试验台的结构设计和控制体系。讲解了滑动轴承试验台的结构设计，包括机械结构设计，试验轴瓦和轴承座设计，主轴设计等。其中，轴承轴瓦和轴承座都采用剖分式结构，适合进行不同宽度轴瓦的安装和拆卸。同时介绍了滑动轴承试验台的采用的压力测试方法的研究，分析了压力测量的方法、测量系统方案的设计和光纤光栅传感器的铺设。

关键词：滑动轴承试验台；结构设计；三维建模

Abstract

The development of modern industry is very fast. The application of rotating machinery in industrial equipment is very extensive. As one of the important components of rotating machinery, the performance requirements of bearings have been continuously improved. As a widely used component, the sliding bearing has received more and more attention. As an important component of a sliding bearing, bearing bushes have received attention. Therefore, a sliding bearing test stand has been designed. Measure the pressure of the sliding bearing bush subjected to the radial force to investigate the pressure problem that the plain bearing bush can withstand.

This dissertation focuses on the structural design of the sliding bearing test bed, theoretical analysis, three-dimensional modeling and stress measurement of fiber grating pressure sensors. This paper studies and designs the structural design and control system of the sliding bearing test bench. Explained the structural design of the sliding bearing test stand, including the mechanical structure design, test bearing pad and bearing seat design, and spindle design. Among them, bearing bushes and bearing seats have a split-type structure and are suitable for mounting and dismounting of different width bearings. At the same time, the research on the pressure test method adopted by the sliding bearing test stand is introduced. The pressure measurement method, the design of the measurement system scheme and the laying of the fiber grating sensor are analyzed.

Key Words: Sliding bearing test-bed; Finite element analysis; Structural design; Three-dimensional mode

目录

第1章 绪论 1

1.1目的及意义 1

1.2滑动轴承试验台的研究现状 1

1.3论文主要工作内容 2

第2章试验台方案设计 4

2.1滑动轴承试验台的设计要求及实现的功能 4

2.1.1试验台的设计要求 4

2.1.2试验台将要实现的功能 4

2.2试验台的总体结构方案设计 4

2.3控制系统方案的设计 4

第3章试验台的机械结构设计 5

3.1试验台总体结构设计 6

3.2支撑轴承的选取 6

3.2.1支撑轴承的类型选择 6

3.2.2支撑轴承寿命计算 7

3.3主轴的设计 8

3.3.1轴材料的选取 8

3.3.2主轴的设计 9

3.3.3轴的校核 10

3.4测试轴承的设计 12

3.4.1试验台测试轴承选择 12

3.4.2滑动轴承的性能计算 12

3.4.3滑动轴承轴瓦的结构设计 12

3.5轴承座的设计 13

3.6箱体的结构设计 13

3.7加载方案的确定 15

3.8驱动系统设计 16

3.9试验台的整体装配 16

4测量方案的设计 17

4.1测量方法的选择： 17

4.2测量系统方案设计 19

4.3光纤光栅传感器的铺设 20

结论 21

参考文献 22

致谢 23

第1章 绪论

1.1目的及意义

现代工业发展快速，旋转机械在工业设备中的应用十分广泛，作为旋转机械重要组成部分之一，轴承的性能要求不断提高。滑动轴承作为支撑轴及轴上零件的，保持轴的安装精度并减少转轴与支撑之间的磨损的重要部件。具有承载能力强的、运行平稳的优点，因此应用很广泛。

轴承在机械结构中起到支撑回转部件的作用，实际生产应用广泛。我国作为最早的轴承使用国家，轴承一直被广泛的应用。现代滑动轴承的作用更加突出。不仅在高速、高精度、等场合上具有明显的优势。而且在汽轮机、粉磨机中都采用滑动轴承；在低速而具有冲击的机器中也经常采用滑动轴承。轴瓦是轴承的组成元件之一，是滑动轴承与轴进行接触的位置，滑动轴承的轴瓦的主要作用是承受与之接触的轴所产生的作用力并且保持轴瓦与轴之间的油膜的稳定、保证轴承平稳地工作。滑动轴承工作时，轴瓦与转轴间一般要求生成一层起润滑作用的油膜。但是润滑不良，会导致轴瓦与转轴之间产生摩擦，摩擦将会产生高温，由耐高温合金材料制成轴瓦也会因为直接摩擦产生的高温而被损坏。负荷过大、温度过高、润滑油存在杂质或润滑油黏度异常都是经常造成烧瓦的主要原因。烧瓦后滑动轴承就损坏了，所以除了控制温度和润滑油的质量外，轴瓦所承受的载荷即压力，是影响滑动轴承安全使用的最主要因素。可见滑动轴承轴瓦上压力的测量对滑动轴承的使用具有重要意义。

本课题的目的是进行滑动轴承轴瓦压力的测试方法及其系统的探究，为了进行轴瓦压力的测试，本文设计一台能实现测量滑动轴承在受到不同的径向力时，轴瓦的压力测量。

1.2滑动轴承试验台的研究现状

目前滑动轴承的试验研究主要是针对单向流体润滑开展的，试验台的结构也主要采用卧式结构。很多国内外的学者，都对滑动轴承的试验台进行了研究。

国内以前的滑动轴承测试系统使用机械刻度盘来显示变形并需要手工操作刻度盘指示器，读取数据会存在很大的误差，数据处理工作量也很大。

哈尔滨第73研究所的胡朝阳设计了大型滑动轴承试验[1]。结构如图1.1所示。试验台可以进行轴向和径向两种轴承受力的分析，通过在测试过程中更换测试组件和测试主轴，可以进行轴向和径向受力两种试验。径向和轴向测试均使用驱动电机，增速齿轮箱，联轴器和供油系统。该试验台的组成，如图1.1所示。

图1.1试验台结构示意图

孙美丽和张直明也设计了一种适用于对中、不对中及混合型旋转的轴承试验台[2]。如图1.2所示。

1.联轴器2.滚动轴承3.滚动轴承座4.主轴5.测量标准面6.透明轴承套

7.动轴心外圆8,动偏向内圆9.轴承套支座10.固定压板11.轴承套支座12.法兰盘

图1.2试验台结构示意图

滑动轴承试验台，国外也进行了大量的研究。Chris Della Corte设计了一种在高速高压条件下进行工作的轴承试验台[3]。试验台可以在测量出轴承的承载力和摩擦力矩，并能够进行可靠性分析。

Dimond Tim,Rockwell RD设计了既可以应用在油润滑和水润滑两种情况下的滑动轴承试验台[4]。该试验台通过测定润滑流体膜检验流体润滑的理论分析的正确。

1.3论文主要工作内容

本课题的首要工作包含对滑动轴承试验台机械部分布局构造的设计、理论分析、 三维建模、测试方法的研究。论文的主要内容如下：

试验台总体机械结构设计：包含试验台机械结构的搭建、整体的结构设计、测试轴承机构设计、主轴的设计、加载系统的设计；

测量方法的研究设计：包含测量方法的选择、测量系统方案设计、传感器的铺设。

2试验台方案设计

本文设计的滑动轴承试验台是由驱动装置、传动结构、加载系统、润滑系统、测试传感器等部分组成。

2.1滑动轴承试验台的设计要求及实现的功能

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