李亞煜

（中國船舶重工集團公司第七〇四研究所，200031）

高速大沖擊載荷軸承試驗機的研究

李亞煜

（中國船舶重工集團公司第七〇四研究所，200031）

針對某裝置上安裝的高速大載荷工況軸承研發(fā)了一臺試驗機，能夠進行各種極限工況下的性能試驗及壽命試驗，并可進行可靠性增長試驗。試驗證明，該試驗機能夠減小軸承正式使用后運轉(zhuǎn)初期出現(xiàn)故障的可能性。

高速；沖擊；試驗機；可靠性

0 引言

隨著各種新式軸承的發(fā)展，為了檢驗軸承是否達到預(yù)期指標，能夠模擬軸承各種極限工作條件的軸承試驗臺也在不斷發(fā)展［1］。

某裝置上安裝的軸承工況如下：轉(zhuǎn)速和載荷在極短的時間內(nèi)由零增加到最大值（約1000 r/min、500kN），在最大載荷狀態(tài)下保持幾秒鐘后在短時間內(nèi)制動；軸承間歇工作；軸承外圈旋轉(zhuǎn)、內(nèi)圈不轉(zhuǎn)。

因為軸承的工況非常惡劣，必須獲得其在各種極限情況下運轉(zhuǎn)的性能參數(shù)后才能正式使用［2］。經(jīng)過對國內(nèi)外軸承試驗機的調(diào)查與比較，并沒有對此種受高速、大沖擊載荷的軸承進行試驗的先例。為了完成該軸承各種極限工況下的性能試驗及壽命試驗，并可進行可靠性增長試驗，減小軸承正式使用后運轉(zhuǎn)初期出現(xiàn)故障的可能性［3］，研發(fā)了一臺針對高速大沖擊載荷軸承的試驗機。

1 試驗機組成及原理

1.1 試驗機組成

試驗機由控制系統(tǒng)、軸承試驗臺、監(jiān)測系統(tǒng)、信號測試系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等組成，可以測試軸承的性能狀態(tài)指標。試驗臺組成如圖1所示。

1.2 軸承試驗機原理

軸承試驗機包括動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、測試軸承臺架、加載系統(tǒng)、潤滑與冷卻系統(tǒng)等。動力系統(tǒng)、加載系統(tǒng)和傳動系統(tǒng)提供試驗臺的載荷及速度的模擬，其功能是模擬被測軸承的工況。軸承試驗機結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖1 試驗臺的組成

圖2 軸承試驗機結(jié)構(gòu)三維視圖

圖3 軸承試驗機原理圖

被測軸承安裝在剛性足夠并一側(cè)帶有外齒的模擬滑輪內(nèi)，如圖3所示。

由加速飛輪通過傳速軸帶動模擬滑輪產(chǎn)生軸承外圈旋轉(zhuǎn)運動，該運動速度曲線靠調(diào)整飛輪的轉(zhuǎn)速保證，該運動只需要克服被測軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩和模擬滑輪與推桿的摩擦轉(zhuǎn)矩，而推桿與模擬滑輪之間在半圓形的推桿上布置若干個小型軸承分擔推力并減小摩擦。

同時，蓄能飛輪通過傳動系統(tǒng)帶動凸輪旋轉(zhuǎn)，凸輪的形狀是根據(jù)載荷曲線設(shè)計的，凸輪通過模擬滑輪將載荷加載在被測軸承外圈上，符合實際的工況。此時，彈性壓力單元上反映出實際載荷的變化曲線，而通過調(diào)整彈簧的預(yù)壓縮量則可以產(chǎn)生不同的加載力。凸輪工作示意圖如圖4所示。

2 結(jié)論

通過對高速大沖擊載荷軸承試驗機的研制，真實模擬了軸承的實際工況，可以在正式應(yīng)用軸承產(chǎn)品前進行各種極限工況下的性能試驗及壽命試驗，減小了由于軸承出現(xiàn)問題而影響整個設(shè)備運行的危險。為了尋求影響某種特定工況下軸承使用性能的潛在缺陷和原因，利用試驗機進行邊試驗邊改進的可靠性增長試驗與模型分析，提出相應(yīng)的改進措施，減小了軸承運轉(zhuǎn)初期出現(xiàn)故障的可能性，提高了軸承的可靠性。

圖4 凸輪工作示意圖

[1] 劉蘇亞. 軸承試驗機及試驗技術(shù)[J]. 軸承, 2011(8):55-59.

[2] 遲成芳, 尹廷林, 尹芳芳, 趙國章. 軸承磨損試驗機的研制[J]. 工程與試驗, 2008[9]:72-75.

[3] 李興林, 張燕遼, 曹茂來, 等. 滾動軸承壽命試驗機及其試驗技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J]. 試驗技術(shù)與試驗機, 2007(9): 1-6.

瓦錫蘭再獲LNG船雙燃料機大單

日前，瓦錫蘭集團又接獲30臺50DF四沖程雙燃料發(fā)動機訂單。這批發(fā)動機將由瓦錫蘭在韓國的合資公司——瓦錫蘭現(xiàn)代發(fā)動機公司生產(chǎn)，并將為正在韓國大宇造船海洋建造的5艘172600立方米破冰型液化天然氣（LNG）船提供動力。據(jù)了解，瓦錫蘭將為每艘破冰型LNG船提供4臺12缸50DF發(fā)動機和2臺9缸50DF發(fā)動機。該型機主要利用LNG作為燃料，同時也能使用傳統(tǒng)的船用柴油。

據(jù)介紹，瓦錫蘭50DF雙燃料發(fā)動機系列有多種不同配置，包括從6缸直列到18缸V形配置在內(nèi)，總輸出功率最高可達17100千瓦，熱效率高于其他燃氣發(fā)動機。此外，當以燃氣模式運行時，該型發(fā)動機的氮氧化物排放比國際海事組織現(xiàn)行標準值至少低85%，而二氧化碳排放則比常規(guī)船用柴油發(fā)動機低約25%，硫氧化物與顆粒物排放幾乎為零。

（王孫）

Research on High-speed Heavy-impact-load Bearing Test-bed

LI Ya-yu
(SMERI, Shanghai 200031, China)

A test-bed for one type of high-speed heavy-impact-load bearing has been designed and used for capability experiment and life experiment under ultimate circumstances. The result shows that these experiments accomplished on this test-bed can be useful for reducing the possibility of bearing failure after this type of bearing truly put on use.

high-speed; impact; test-bed; reliability

文獻標志碼：A

10.16443/j.cnki.31-1420.2015.02.012

李亞煜（1983-），男，碩士，從事船舶特輔機電設(shè)備研究。