專利名稱：曲軸轉子－軸承動力學試驗臺的測試裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的測試裝置。
背景技術：
曲軸是柴油機、內燃機、蒸汽機等發動機中最重要的部件之一。活塞的往 復運動通過連桿轉變為曲軸的旋轉運動，柴油機、內燃機、蒸汽機的功率通過 曲軸輸出，并直接或間接地驅動配氣系統、噴油泵、機油泵、水泵等部件。隨 著現代動力裝備向大功率、高效率、高可靠性、低噪音等方向的發展，對曲軸 系統動力學性能的要求越來越高。
由于曲軸屬于典型的非對稱結構零件，具有各向異性及各向耦合的特點， 因此，曲柄的偏心質量不僅能激起彎曲振動，而且也可以激起扭轉振動、軸向 振動及三者的耦合振動。大型船用柴油機曲軸又具有其自身的特點，如轉速低、 曲柄半徑大、扭轉剛度和軸向剛度相對較小、固有頻率低等，在機械加工過程 中，特別是精加工過程中，不能采用高速加工方法，否則，將使曲軸轉速接近 或處于共振區，產生大幅振動，導致加工質量下降。為了掌握柴油機工作過程 中曲軸、或者曲軸轉子一軸承系統的振動規律和動力學特點，為了在使用過程 中較好地維護柴油機，為了在加工過程中，選擇合適的切削用量，以保證曲軸 加工精度，必須對曲軸轉子一軸承系統進行全面的動力學分析。然而，現有技 術中還沒有類似對曲軸進行振動規律和動力學研究的試驗臺，因此抑制了人們 對曲軸轉子一軸承系統的認識，使得我國船用曲軸的制造能力一直處于落后狀 態，嚴重制約了我國船舶工業的發展。
實用新型內容
本實用新型要解決的技術問題是針對上述現有技術存在的缺陷提供一種 能研究滑動軸承非線性油膜力、不平衡質量的分布、流固耦合、加工誤差、曲
軸結構、裝配誤差、材料性能、材料缺陷、載荷波動等因素對曲軸轉子一軸承 系統的影響因素的曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的測試裝置。
為解決上述技術問題，本實用新型采用一種曲軸轉子一軸承動力學試驗臺 的測試裝置，包括具有電動機和減速器的驅動裝置、支撐裝置、被測曲軸、加 載裝置、信號測量裝置，其中，所述被測曲軸由支撐裝置支撐并固定在試驗臺 上，所述驅動裝置驅動被測曲軸旋轉，所述加載裝置包括若干一端與被測曲軸 樞軸連接的連桿、分別與連桿另一端固定連接的活塞及其內腔與活塞可移動地 連接的氣缸，信號測量裝置包括數個渦流傳感器、若干壓力傳感器、所述渦流 傳感器的一端安裝在被測曲軸的軸頸上，另一端連接前置放大器用以測量曲軸 軸頸在水平及垂直方向上的振動位移，所述壓力傳感器的一端設在氣缸的進氣 管上，另一端連接前置放大器用以測量氣缸中的壓力，前置放大器的輸出端通
過A/D轉換器連接數據處理器。
上述的曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的測試裝置，其中，所述驅動裝置還 包括一聯軸器，所述電動機通過連軸器連接被測曲軸的一端。
上述的曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的測試裝置，其中，所述被測曲軸的 前后兩端還具有推力盤，中間依次設有六個曲拐和一個鏈輪，所述軸頸連接在 推力盤與六個曲拐及鏈輪之間。
上述的曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的測試裝置，其中，所述渦流傳感器
設在緊靠聯軸器或推力盤外圓的曲軸的軸頸上水平和垂直位置或45°和135°位置。
上述的曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的測試裝置，其中，所述支撐裝置包 括滑動軸承，所述滑動軸承固定在試驗臺上并支撐在被測曲軸的軸頸上。
上述的曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的測試裝置，其中，所述加載裝置還 包括控制氣缸氣路通斷的電磁換向閥。
本實用新型的優點是通過本實用新型的曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的 測試裝置，可以研究大功率低速半組合式船用柴油機曲軸轉子一軸承系統動力 學行為的耦合作用，可以研究曲軸單獨旋轉及加工時的振動問題，也可以研究 與連桿、活塞一起工作時的動力學問題；另外通過測試，揭示了徑向不平衡質 量激勵可以導致曲軸發生耦合振動的現象。有助于人們對曲軸轉子一軸承系統
有更完善的認識、有助于建立多缸柴油機各設計參數之間更加準確的相互依賴 關系，為柴油機性能的進一步提高提供理論上的指導。
圖1是本實用新型的曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的測試裝置的結構原理
圖2是本實用新型的曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的測試裝置的被測曲軸 結構示意圖。
具體實施方式
請參閱圖l及圖2，本實用新型的曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的測試裝 置，包括驅動裝置、支撐裝置、被測曲軸1、加載裝置、信號測量裝置。所述 被測曲軸1為前后兩端具有推力盤17、 18，中間依次設有六個曲拐11~16和一 個鏈輪10，連接在推力盤17、 18與六個曲拐11~16及鏈輪10之間的為軸頸 A H，它由支撐裝置支撐并固定在試驗臺上，所述支撐裝置包括滑動軸承(圖 中未示)，滑動軸承固定在試驗臺上并支撐在被測曲軸的軸頸A H上。所述驅 動裝置驅動被測曲軸1旋轉，所述驅動裝置包括電動機和減速器及連軸器21 電動機和減速器被制成一體，所述電動機20通過連軸器21連接被測曲軸1的 前端的推力盤18。所述加載裝置包括若干一端與被測曲軸1樞軸連接的連桿 31、分別與連桿31另一端固定連接的活塞32及其內腔與活塞32可移動地連 接的氣缸33，加載裝置還包括可控制氣缸33進排氣的電磁換向閥34。信號測 量裝置包括數個渦流傳感器51、若干壓力傳感器52，所述渦流傳感器51的一 端安裝在被測曲軸1的軸頸上，即設在緊靠聯軸器21或推力盤18外圓的曲軸 1的軸頸A上水平和垂直位置或45°和135°位置，另一端連接前置放大器6用 以測量曲軸軸頸在水平及垂直方向上的振動位移。所述壓力傳感器52的一端 設在氣缸33的進氣管上，另一端連接前置放大器6用以測量氣缸33中的壓力， 前置放大器6的輸出端通過A/D轉換器7連接數據處理器8。
本實用新型的曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的測試裝置，與計算機、測試 分析軟件配合，采用渦流傳感器51用以測量曲軸軸頸在相互垂直方向上的振 動位移，合成后，可以得到軸頸中心的運動軌跡，了解曲軸的運動規律，對渦
流傳感器51拾取得信號進行在線采集、分析、存儲后，可用于進一步動力學 分析，而對壓力傳感器拾取得壓力信號，進行載荷分析，用以分析施加在不同 活塞上的載荷大小及變化規律。
以上實施例僅供說明本實用新型之用，而非對本實用新型的限制，有關技 術領域的技術人員，在不脫離本實用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出 各種變換或變型，因此所有等同的技術方案也應該屬于本實用新型的范疇，應 由各權利要求所限定。
權利要求1.一種曲軸轉子-軸承動力學試驗臺的測試裝置，包括具有電動機和減速器的驅動裝置、支撐裝置、被測曲軸、加載裝置、信號測量裝置，其特征在于，所述被測曲軸由支撐裝置支撐并固定在試驗臺上，所述驅動裝置驅動被測曲軸旋轉，所述加載裝置包括若干一端與被測曲軸樞軸連接的連桿、分別與連桿另一端固定連接的活塞及其內腔與活塞可移動地連接的氣缸，信號測量裝置包括數個渦流傳感器、若干壓力傳感器、所述渦流傳感器的一端安裝在被測曲軸的軸頸上，另一端連接前置放大器用以測量曲軸軸頸在水平及垂直方向上的振動位移，所述壓力傳感器的一端設在氣缸的進氣管上，另一端連接前置放大器用以測量氣缸中的壓力，前置放大器的輸出端通過A/D轉換器連接數據處理器。
2. 根據權利要求1所述的曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的測試裝置，其 特征在于，所述驅動裝置還包括一聯軸器，所述電動機通過連軸器連接被測曲軸的--端。
3. 根據權利要求1所述的曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的測試裝置，其 特征在于，所述被測曲軸的前后兩端還具有推力盤，中間依次設有六個曲拐和 一個鏈輪，所述軸頸連接在推力盤與六個曲拐及鏈輪之間。
4. 根據權利要求2或3所述的曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的測試裝置， 其特征在于，所述渦流傳感器設在緊靠聯軸器或推力盤外圓的曲軸的軸頸上水 平和垂直位置或45。和135°位置。
5. 根據權利要求1所述的曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的測試裝置，其 特征在于，所述支撐裝置包括滑動軸承，所述滑動軸承固定在試驗臺上并支撐 在被測曲軸的軸頸上。
6. 根據權利要求1所述的曲軸轉子一軸承動力學試驗臺的測試裝置，其 特征在于，所述加載裝置還包括控制氣缸氣路通斷的電磁換向閥。
專利摘要本實用新型公開了一種曲軸轉子—軸承動力學試驗臺的測試裝置，包括具有電動機和減速器的驅動裝置、支撐裝置、被測曲軸、加載裝置、信號測量裝置。本實用新型的優點是通過該測試裝置可以研究大功率低速半組合式船用柴油機曲軸轉子—軸承系統動力學行為的耦合作用，可以研究曲軸單獨旋轉及加工時的振動問題，也可以研究與連桿、活塞一起工作時的動力學問題；另外通過測試，揭示了徑向不平衡質量激勵可以導致曲軸發生耦合振動的現象。有助于人們對曲軸轉子—軸承系統有更完善的認識、有助于建立多缸柴油機各設計參數之間更加準確的相互依賴關系，為柴油機性能的進一步提高提供理論上的指導。
文檔編號G01M99/00GK201060096SQ200620048558
公開日2008年5月14日 申請日期2006年12月5日 優先權日2006年12月5日
發明者張鎖懷, 張青雷, 林堯武 申請人:上海電氣集團股份有限公司;上海應用技術學院;上海船用曲軸有限公司