本發明涉及水潤滑軸承動態特性參數測試領域，具體涉及一種水潤滑軸承的徑向剛度和阻尼的動態特性參數測試裝置。
背景技術：
滑動軸承因其結構簡單、在高速重載條件下有較好的動力學性能等優點而廣泛應用于現代工業機械中。而在船舶領域，由于其推進軸系工作環境的特殊性，使得采用海水作為直接潤滑介質的水潤滑軸承得到了廣泛應用。
人們對水潤滑軸承的潤滑機理和潤滑特性、軸承結構參數、材料配方、水膜壓力和摩擦特性等方面開展了大量的研究。如，華中科技大學(水潤滑徑向滑動軸承綜合性能試驗臺的研制[d])設計并研制了一種綜合性能試驗臺，主要實現了不同結構參數、潤滑方式、工作條件和軸承材料對軸承性能的影響試驗；中國船舶重工集團公司第七一九研究所(cn201096619y)建立了一套船舶水潤滑艉軸承試驗裝置，用于研究船用艉軸承材料特性、艉軸承結構和潤滑特性的綜合性試驗裝置；重慶大學(cn102269654a)設計了一種水潤滑軸承及傳動系統綜合性能試驗平臺，用于研究在復雜工況下水潤滑軸承的摩擦特性、水膜壓力分布、軸心軌跡、噪聲和動態特性等各項參數。
同時作為軸承的一個重要參數—動力特性參數，人們也進行了大量的理論與實驗研究工作。在眾多的滑動軸承分析模型中，含有八個動力特性系數的線性化模型由于方便轉子動力學特性分析、物理意義明確且在軸承偏心較小時有較高的精度，在工程中得到廣泛應用。在理論上分析滑動軸承的動力特性參數是將轉軸平衡位置的偏心率和偏位角代入到reynolds方程中，采用無限短軸承、無限長軸承假設或數值方法分析reynolds方程求得滑動軸承油膜壓力分布，積分求得兩個相互正交的油膜力，將油膜力對4個擾動項x、y、
在進行理論研究的同時，人們對滑動軸承的動力學特性也進行了試驗研究，專利cn103335843a公開了一種基于滑動軸承實驗臺的油膜剛度和阻尼的測試方法，主要針對油潤滑軸承進行測試。專利cn102889990a公開了一種滾子軸承徑向剛度和軸向剛度的動力學測試方法，該方法通過測試由滾子軸承支撐的軸段的固有頻率，從而反算軸承的支撐剛度，該方法為滾子軸承剛度的間接測試方法；專利cn103543012a也公開了一種滾動軸承剛度測試實驗裝置及其實驗方法，也是一種滾動軸承剛度的間接測試方法。專利cn205749135u公開了一種測試空氣靜壓軸承剛度的裝置，專利cn204514603u公開了一種測試靜壓軸承的實驗裝置，專利cn102331349a公開了一種永磁軸承剛度測量裝置，專利cn101685043a公開了一種異型軸承剛度的測量方法和裝置。
從已公開資料來看，對于滾動軸承及靜壓軸承的剛度測試裝置比較多，對于更為復雜的水潤滑軸承的剛度和阻尼測試裝置則比較少見。鑒于水潤滑軸系在船舶領域中的大量應用，其徑向剛度和阻尼是軸承徑向支撐特性當中兩個比較重要的參數，不僅會影響其自身的應力、應變、摩擦和磨損特性，還會對整個軸系的振動乃至船體尾部結構的振動產生巨大的影響，進而影響到軸系的推進效率、運轉可靠度和營運安全性。因此有必要研制一套試驗裝置，對水潤滑軸承動態特性參數進行測試，從而可以為水潤滑軸承設計和軸系振動計算分析中的輸入參數提供實驗依據。
技術實現要素：
鑒于此，本發明提供了一種水潤滑軸承動態特性參數測試裝置，實現對水潤滑軸承的徑向剛度和阻尼參數的測試，從而可以為水潤滑軸承設計和軸系振動計算分析中的輸入參數提供實驗依據。
本發明是通過以下的技術方案實現：
一種水潤滑軸承動態特性參數測試裝置，該測試裝置主要包括驅動裝置、加載與測量裝置、輔助裝置和水潤滑軸承組成。其中，所述的驅動裝置主要包括驅動電機、高彈聯軸器和聯接軸段；所述的加載與測量裝置主要包括靜態力加載裝置、動態力加載裝置和動態力及響應測量裝置，動態力及響應測量裝置可用于測量加速度以及動態力；所述的輔助裝置主要包括滾子軸承及支撐、動密封裝置、加載裝置支撐架以及水箱等。
本發明的技術方案中，所述的聯接軸段穿過水箱，該聯接軸段兩端安裝在水箱外側的滾子軸承及支撐上；水潤滑軸承套裝在聯接軸段與之相對應的位置，并通過安裝在加載裝置支撐架上的靜態力加載裝置控制其位置及姿態；聯接軸段與水箱之間采用動密封裝置用于防止漏水；驅動電機通過高彈聯軸器帶動聯接軸段旋轉，聯接軸段與水潤滑軸承之間會產生一定厚度的水膜，從而保障整個測試裝置的正常工作。
本發明的技術方案中，固定在加載裝置支撐架上的靜態力加載裝置包括兩組，安裝在水潤滑軸承兩端且可分別獨立控制，可用于施加相同或不同載荷的靜態力，從而模擬水潤滑軸承在各種工況下所受到的靜態載荷。
本發明的技術方案中，彈性安裝在加載裝置支撐架上的動態力加載裝置可以沿y向和z向同時施加相同或不同載荷的動態力，從而對水潤滑軸承進行兩個方向的動態加載。
本發明的技術方案中，通過動態力及響應測量裝置(7)同時測量得到的y向和z向的加速度和動態力，經過特定的關系式，可以直接得到水潤滑軸承的徑向剛度
本發明與現有技術相比所達到的有益效果：
1.建立一套與實船尾軸承運行狀況相似的試驗裝置：采用電機驅動聯接軸段，模擬軸系傳動，可在不同轉速下進行測試；通過靜態力加載裝置來控制水潤滑軸承的姿態，包括控制兩端的不同加載力以及軸承與軸的傾角；通過動態力加載裝置可以沿y向和z向同時施加相同或不同載荷的動態力，從而更全面真實的模擬艉軸承實際運行情況；
2.根據動力學理論，采用直接法測量水潤滑軸承的徑向剛度和阻尼參數，而現有技術中對軸承剛度多采用間接法，且對阻尼的測量甚少。
附圖說明
圖1水潤滑軸承動態特性參數測試裝置總體結構圖
圖中：1-驅動電機；2-高彈聯軸器；3-滾子軸承及支撐；4、動密封裝置；5-靜態力加載裝置；6-動態力加載裝置；7-動態力及響應測量裝置；8-加載裝置支撐架；9-水箱；10-水潤滑軸承；11-聯接軸段。
具體實施方式：
下面結合附圖，說明本發明的具體實施方式。
在試驗之前，首先需將測試裝置安裝到位，具體安裝方式為：如圖1所示，將聯接軸段11從水箱9一端穿入，同時吊裝水潤滑軸承10且保證其與聯接軸段11同心，使待測水潤滑軸承10套裝在聯接軸段11上與之相對應的位置，然后將聯接軸段11從水箱另一端穿出，并將該聯接軸段11兩端安裝在水箱9外側的滾子軸承及支撐3(3.1、3.2)上；通過安裝在加載裝置支撐8上的靜態力加載裝置5控制調節其位置與姿態；聯接軸段11與水箱9之間安裝動密封裝置4(包括動密封裝置4.1及4.2)用于防止漏水；通過高彈聯軸器2將驅動電機1輸出軸與聯接軸段11聯接；將動態力及響應測量裝置7安裝到測試水潤滑軸承10上，并將其做好水密處理；將動態力加載裝置6彈性安裝到加載裝置支架8上，并連接到動態力和響應測量裝置7上，從而保證可以對水潤滑軸承10施加動態載荷；最后將水箱9中加入適量的水，保證水潤滑軸承10的潤滑和冷卻。
在試驗時，首先通過驅動電機1按照試驗所需的轉速帶動聯接軸段11旋轉，使聯接軸段11與水潤滑軸承10之間形成水膜；然后根據實驗所需的加載力，通過靜態力加載裝置5(包括加載裝置5.1、5.2)對水潤滑軸承10施加靜態力，模擬水潤滑軸承10在實際運行中所受到的載荷；最后通過動態力加載裝置6，對水潤滑軸承10同時施加y和z向的動載荷，并通過動態力和響應測量裝置7測試所施加的動態力和水潤滑軸承10的加速度響應，并記錄相關數據。得到相應的測試數據之后，經過特定的關系式，可以直接得到水潤滑軸承的徑向剛度
以上所舉實施例為本發明的較佳實施方式，僅用來方便說明本發明，并非對本發明作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本發明所提技術特征的范圍內，利用本發明所揭示技術內容所作出局部改動或修飾的等效實施例，并且未脫離本發明的技術特征內容，均仍屬于本發明技術特征的范圍內。