小型滑動軸承綜合性能試驗機主傳動及測試系統(tǒng)設計

1、-范文最新推薦- 小型滑動軸承綜合性能試驗機主傳動及測試系統(tǒng)設計 摘要：滑動軸承，在滑動摩擦下工作的軸承?；瑒虞S承工作平穩(wěn)、可靠、無噪聲。在液體潤滑條件下，滑動表面被潤滑油分開而不發(fā)生直接接觸，還可以大大減小摩擦損失和表面磨損，油膜還具有一定的吸振能力。小型滑動軸承綜合性能試驗機就是通過力傳感器測試對軸滑動承施加的負載力和扭矩傳感器測試滑動軸承的輸入輸出的前后扭矩之差的數據來來分析滑動軸承的性能。該滑動軸承試驗機可以同時進行不同軸瓦材料的對比測試，或者同種軸瓦材料之間不同的潤滑情況的對比測試。為了保證整個傳動系統(tǒng)的中心高，需要可調的底座來保證扭矩傳感器的中心高能夠和傳動系統(tǒng)保持在同一中心高度，

2、為了測試滑動軸承的工作溫度，需要可調支架來調整測量的高度和角度，保證溫度傳感器能夠測量到滑動軸承的不同的點的工作溫度。5918關鍵詞：傳動系統(tǒng)、測試、傳感器、調整支架Design of main transmission and test system of the test sliding bearings comprehensive properties of machineAbstract: sliding bearings, sliding friction in the work of bearing. sliding bearings smooth, reliable, no no

3、ise. Lubrication conditions in the liquid, separated from the sliding surface is not in direct contact with oil, but also can greatly reduce the friction loss and surface wear, the film also has a vibration absorbing capability. A small sliding bearings comprehensive performance test machine is thro

4、ugh the sliding axis force sensor test order of the load applied force and torque sensor test slide bearing around the input and output data of the difference between the torque to analyze the performance of the sliding bearing. The slide bearing testing machine can be performed simultaneously compa

5、rison test different bearing materials, or the same type of bearing lubrication between the materials of the comparison test. In order to ensure a high center of the whole drive system is required to ensure that the base of the adjustable center height of the torque sensor and the drive can stay on

6、the same center height, in order to test the operating temperature of the sliding bearing is required to adjust the adjustable bracket height and angle measurement , ensure that the temperature sensor is able to measure different points sliding bearings operating temperature. 2 設計的意義及應用2.1 小型滑動軸承綜合性

7、能試驗機主傳動及測試系統(tǒng)的意義。主傳動是為實驗機傳動動力的，是小型滑動軸承綜合性能試驗機必不可少的部分。測試系統(tǒng)是為實時測試實驗數據的，這樣就能夠保證滿足測試系統(tǒng)的所需的力的要求以及軸在傳動時的扭矩，這樣就能夠得到不同的實驗數據，能夠更好的測試出滑動軸承的性能?；瑒虞S承的軸瓦分為剖分式和整體式結構。為了改善軸瓦表面的摩擦性質，常在其內徑面上澆鑄一層或兩層減摩材料，通常稱為軸承襯，所以軸瓦又有雙金屬軸瓦和三金屬軸瓦。軸瓦或軸承襯是滑動軸承的重要零件，軸瓦和軸承襯的材料統(tǒng)稱為軸承材料。由于軸瓦或軸承襯與軸頸直接接觸，一般軸頸部分比較耐磨，因此軸瓦的主要失效形式是磨損。軸瓦的磨損與軸頸的材料、軸瓦自

8、身材料、潤滑劑和潤滑狀態(tài)直接相關，選擇軸瓦材料應綜合考慮這些因素，以提高滑動軸承的使用壽命和工作性能。滑動軸承比同樣體積的滾動軸承承受負載的能力強，故在承受大負荷的場合和要求徑向尺寸小、結構要求緊湊的場合多采用滑動軸承。列如：內燃機曲軸軸承、軋鋼機扎輥軸承，對精密度要求很高、又不允許有振動的場合，常選用滑動軸承。滑動軸承中軸瓦與內襯直接與軸頸配合使用，相互間有摩擦，而且還要承受交變載荷和沖擊載荷的作用。由于軸是機器上的重要零件，其制造工藝復雜，成本高所以對滑動軸承軸瓦等材料選擇具有 應具有足夠的抗壓強度、抗疲勞強度和承受沖擊的能力、抗粘著性好、具有適應性和容納異物的能力、抗腐蝕性好，價格低，來

9、源足。只有當滑動軸承的潤滑好、磨損小，其工作效率才能得到有效地保證，這樣有利于減少能源的損耗，同時也能減少材料資源的消耗，降低經濟損失。這次設計主要是設計滑動軸承試驗機來測試不同滑動軸承的工作性能、滑動軸承的軸瓦、軸承襯等材料的性能。要求測試出不同材料是滑動軸承在同一載荷下的工作時間、溫度變化、軸瓦的型變量、以及軸的扭矩，得到滑動軸承材料的性能圖，對比不同材料的不同潤滑狀態(tài)下實驗前后軸瓦的型變量的大小。得到能夠各方面性能都比較平衡的滑動軸承。 圖2-1隨著傳感技術的發(fā)展，對實驗性能數據的要求不斷提高，傳統(tǒng)的數據采集已經難以解決對某些實驗關鍵數據的有關的問題，而被傳感器的感應采集代替。傳感器的作

10、用就是根據規(guī)定的被測量的大小，定量提供有用的電輸出信號的部件，亦即傳感器把光、時間、電、溫度、壓力及氣體等的物理、化學量轉換成電量信號的變換器。綜上所述在小型滑動軸承綜合性能試驗機上擬采用扭矩傳感器、力傳感器、位移傳感器、溫度傳感器為主要測試元器件。力傳感器：其作用是將加載力這一非電量的物理量轉換成電量。在幾何變形試驗機上即將模擬載荷轉換成電量信號。位移傳感器：又稱為線性傳感器，是一種屬于金屬感應的線性器件，傳感器的作用是把各種被測物理量轉換為電量。溫度傳感器：是指能感受溫度并轉換成可用輸出信號的傳感器。扭矩傳感器：扭矩傳感器是對各種旋轉或非旋轉機械部件上對扭轉力矩感知的檢測。扭矩傳感器將扭力

11、的物理變化轉換成精確的電信號。同時作為傳感器應具有一下特點：（1）靈敏度高（ 輸出增量與所加的負荷增量之比）、電壓輸出信號與負荷之間對應關系的精確程度高的參數成線性（輸出與輸入的對應關系）、重復性好（在同一負荷在同樣條件下反復施加時，其輸出值能重復一致）。幾何測試傳感器的精度直接影響測試精度及實驗數據分析結果。(2) 穩(wěn)定性好，可靠性高。幾何測試傳感器可以準確完成試驗要求動作保證其工作過程穩(wěn)定可靠。(3) 抗干擾能力強。幾何測試傳感器對環(huán)境要求不高，可以在任何惡劣環(huán)境中工作，保證試驗安全進行。 由于未了能夠更好的得到滑動軸承的性能試驗數據，要求試驗機的試驗軸的轉速是可調的，因此所選的動力源設備

12、要具有可調速的功能，且能滿足試驗機的速度范圍。3.1.1 氣動動力源：利用撞擊作用或轉動作用產生的空氣壓力使其運動或作功，氣動就是以壓縮空氣為動力源，帶動機械完成伸縮或旋轉動作。3.1.2 液動動力源：通過液壓油等壓力油液體在泵的作用下產生的壓力來帶動機械完成伸縮或旋轉動作。電動機（Motors）是把電能轉換成機械能的一種設備。3.1.3 電動動力源：電動動力源一般分為交流電機與直流電機。電動機的使用和控制非常方便，具有自起動 、加速、制動、反轉、掣住等能力，能滿足各種運行要求；電動機的工作效率較高，又沒有煙塵、氣味，不污染環(huán)境，噪聲也較小。通過對比以及為了滿足實驗的要求，傳動系統(tǒng)的動力源選擇

13、電動機。3.1.3.1 交流電機:交流電機是用于實現機械能和交流電能相互轉換的機械。交流電機按品種分有同步電機、異步電機兩大類。同步電機轉子的轉速ns與旋轉磁場的轉速相同，稱為同步轉速。ns與所接交流電的頻率（f）、電機的磁極對數（P）之間有嚴格的關系。ns=60f/P（公式3-1）轉差率S=（n0-n）/n0 (n0為同步轉速，n為空載轉速）由此可知，交流電機（不管是同步還是異步）的轉速都受電源頻率的制約。因此，交流電機的調速比較困難，最好的辦法是改變電源的頻率。3.1.3.2 直流電機:將直流電能轉換為機械能的轉動裝置。電動機定子提供磁場，直流電源向轉子的繞組提供電流，換向器使轉子電流與磁

14、場產生的轉矩保持方向不變。直流電機的特點：（1） 調速性能好。直流電動機可以在重負載的條件下實現均力、平滑的無極調速，而且調速范圍寬。 MB無極變速機的特點：（1）高強度：在加沖擊負載或機器逆轉時，本機性能可靠，能精確轉動。（2）變速范圍大：變速比均為1：5，即輸出轉速可在1：45至1：7.25之間任意變化。（3）調速精度高：調速精度為1-0.5轉。（4）性能穩(wěn)定：本機的傳動部件都經過特殊的熱處理，精密度加工摩檫部位，潤滑良好，運行平穩(wěn)、噪音低、壽命長。（5）同軸結構：輸入軸、輸出軸同向旋轉，體積小、重量輕。（6）組合能力強：本機可與各種類型減速機組合，實現低轉速，大扭規(guī)的變速效果。（7）在允

15、許負載的情況下，調定的轉速恒定。（8）全機密封，可適用于潮濕、多塵、有輕度腐蝕性的工作環(huán)境。MB無極變速機的技術參數：（1）功 率：0.18KW7.5KW。（2）轉 矩：1.5N•m2062N•m 。MB無極變速機的變速范圍：（1）基本型：200-1000r/min 。（2）變速機帶一級齒輪減速（i=2.5-5）：40-200r/min 。（3）變速機帶二級齒輪減速（i=7.1-25）：8-140r/min 。（4）變速機帶三級齒輪減速（i=42-100）：2-23.5r/min 。根據小型滑動軸承綜合性能試驗機的一些測試要求，要保證電機的安全，所傳遞出的扭矩要保證滿足要求

16、，以及試驗軸的轉速要是可調的。減速器輸出后的轉速不大于100 r/min ，實驗軸的最大扭矩為150 N•m 。由于傳動效率以及電機、減速器、聯(lián)軸器本身的效率所選的效率應大于實際的計算出的效率。假設減速器的減速比為 i=5 ；（公式3-3）電最機的輸出額定轉速應該大于：（公式3-4）由于電機可以調速，可初選轉速為1000r/min的直流電機。電機功率的選擇：（公式3-5） 3-2圖 直軸根據試驗的要求，軸只是傳遞扭矩而不承受彎矩，所以選擇傳動軸。3-3圖 試驗一號軸（公式3-10）式中 -軸的扭轉切應力，單位MPa；T-軸傳遞的轉矩，單位為 ；P-軸傳遞的功率，單位為kw;n-軸的轉

17、速，單位r/min;-軸的抗扭截面系數，單位為-許用扭轉切應力，單位MPa。查找機械設計手冊 =15-25MPa，P=1.72kw ,n=100r/min,d=100mm<合格3.2.2聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機構中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉以傳遞扭矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動軸和從動軸聯(lián)接。一般動力機大都借助于聯(lián)軸器與工作機相聯(lián)接。聯(lián)軸器種類繁多，按照被連接兩軸的相對位置和位置的變動情況，可以分為：固定式聯(lián)軸器。主要用于兩軸要求嚴格對中并在工作中不發(fā)生相對位移的地方，結構一般

18、較簡單，容易制造，且兩軸瞬時轉速相同，主要有凸緣聯(lián)軸器、套筒聯(lián)軸器、夾殼聯(lián)軸器等。可移式聯(lián)軸器。主要用于兩軸有偏斜或在工作中有相對位移的地方，根據補償位移的方法又可分為剛性可移式聯(lián)軸器和彈性可移式聯(lián)軸器。 圖3-4 聯(lián)軸器圖3-5聯(lián)軸器3.2.3鍵的選擇與校核MB變速機左端聯(lián)接彈性柱銷聯(lián)軸器，選擇雙圓頭普通平鍵（A型）鍵A1 ：b=8mm，h=7mm，L=20mm。彈性柱銷聯(lián)軸器與軸徑為70mm的鍵槽部分的。所以選擇雙圓頭普通平鍵（A型）鍵A2：b=10mm，h=8mm，L=110mm。彈性柱銷聯(lián)軸器與軸徑為100mm的鍵槽部分的。所以選擇雙圓頭普通平鍵（A型）鍵A3：b=16mm，h=10m

19、m，L=120mm。鍵材料為45號鋼，其許用擠壓應力δP=600MPa，τ=360MPa。鍵的擠壓強度校核公式為：（公式3-11）鍵的剪切強度校核公式為：（公式3-12）鍵的剪切力為：（公式3-13）鍵A1：受到扭矩為T=150N•m，δP=600MPa，則擠壓強度足夠。受到剪切力為 ,τ=360MPa，則剪切強度足夠。鍵A2：受到扭矩為T=36.48N•m，δP=600MPa， 則擠壓強度足夠。受到剪切力為 ,τ=360MPa，則剪切強度足夠。鍵A3：受到扭矩為T=36.48N•m，δP=6

20、00MPa，則擠壓強度足夠。受到剪切力為 ,τ=360MPa，則剪切強度足夠。3.2.4傳動方案由于傳動系統(tǒng)的連接特性，且試驗機的主傳動系統(tǒng)的需要，要在橫向的傳動中連接，為了便于安裝，保證安裝的精度，且在測試時不會對實驗軸產生大的軸向力，根據要求，選擇彈性柱銷聯(lián)軸器。 由于溫度傳感器是紅外非接觸的，紅外探頭是螺紋旋合的，所以連接處的安裝橫梁也是螺紋孔連接，由于紅外探頭的的探頭位置是可調的，故將安裝橫梁與橫梁的連接處設置為圓柱形然后用螺釘固定安裝橫梁，由于測試位置的不同橫梁的位置也不同，所以橫梁的位置是可調的故將橫梁設置成可前后可滑動的，調定好橫梁的位置后用螺釘在固定好橫梁的位置。由于高

21、度要可調，所以將橫梁安裝到可以上下滑動的滑塊上，將滑塊固定安裝在在滑軌上，這樣就可以調整滑塊的高度。圖3-9可調支架3.5測試系統(tǒng)的設計3.5.1傳感器的選擇根據小型滑動軸承綜合性能試驗要求在試驗機中的傳感器主要為力傳感器和扭矩傳感器、位移傳感器、溫度傳感器作為測量元器件，力傳感器主要用來對試驗載荷在試驗過程中的加載值進行檢測與控制，測量試驗機對滑動軸承所加載的負載力的大小，來測試滑動軸承的負載承受壓力。扭矩傳感器主要用來對試驗載荷在軸上的扭矩測試，測量在對軸施加相應的負載力時傳動軸所受到扭矩力的大小，以實時確定所設計的軸的性能在實驗的范圍內工作。溫度傳感器主要用來對滑動軸承工作溫度的測試，通

22、過對溫度的測試，選擇能滿足滑動軸承潤滑脂。位移傳感器主要測試在長時間的實驗后滑動軸承軸瓦的微小型變量。3.5.1.1扭矩傳感器的選擇扭矩傳感器主要用來對試驗載荷在軸上的扭矩測試，測量在對軸施加相應的負載力時傳動軸所受到扭矩力的大小，以實時確定所設計的軸的性能在實驗的范圍內工作。扭轉角相位差式傳感器：扭矩傳感器主要是用來測量實驗軸的扭矩，在實驗的過程中要保證輸出的扭矩，故要一個扭矩傳感器來實時測量實驗軸的扭矩，以保證實驗的準確性。由于電機的輸出轉速是可調的，故所選 的扭矩傳感器最好是帶有測量轉速的轉速傳感器，這樣可以同時測量出當電機的轉速在某一輸出轉速時的實驗軸所受的扭矩。由于扭矩的測試要測量實驗總的扭矩以及下一個實驗的扭矩同時測量，則扭矩傳感器最好是選用軸式的便于用聯(lián)軸器連接，這樣也便于實驗軸的大小的變化測量。 (3) 不需反復調零即