水润滑轴承水膜压力无线测试系统研究

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1、振动!测试与诊断第!"卷第#期/(-:!";(:#$%&"年&%月<=2:$%&"'()*+,-(./01*,20(+"34,5)*464+2780,9+(505水润滑轴承水膜压力无线测试系统研究!王"楠!"孟庆丰!"耿"涛#西安交通大学润滑理论与轴承研究所"西安">&%%"?$摘要"为了深入研究水润滑轴承特性"需要了解轴承真实的水膜压力分布"而传统的滑动轴承润滑膜压力测试无法获得轴承全周水膜压力的连续分布"且采用集流环作为信号传输媒介"其成本较高!对输出信号干扰较大%针对以上不足"研究并设计了一种无线测试系统"可测量水润滑轴承全周水膜压力"并实时监测水润滑轴系的运转情况

2、%介绍了测试系统组成"包括无线采集发射与接收装置!传感器与信号调理模块!测试软件及水润滑轴承试验台"最后应用此系统对八沟槽水润滑平面橡胶轴承的水膜压力进行测试"并与仿真结果对比分析%结果表明"该测试系统实用性良好"可用于测试其他材料和结构的水润滑轴承的水膜压力%关键词"水润滑轴承&水膜压力&无线测试系统&数值仿真中图分类号"@A!?的缺点是"由于轴承外壳上的测点不可能布置很多"引"言因此只能测得有限点处的润滑膜压力"无法获得轴承整周润滑膜压力的连续分布%1:在轴上打孔"将水膜压力是水润滑轴承的基本参数之一"通常压力传感器安装到转轴中&轴在旋转过程中压力传在水润滑轴承的性能

3、计算中采用求解雷诺方程的方感器可测得所在截面上的压力分布"传感器输出的法获取水膜压力分布%由于在计算中必须进行物理测试数据则通过电刷式集流环或水银集流环引'>(和数学上的近似"故计算所得的压力分布以及由压出%但由于集流环本身接触所产生的干扰信号对力分布决定的其他重要参数#如润滑膜刚度和润滑于传感器输出信号有较大干扰"并且在轴高速旋转膜阻尼等$不能完全反映实际情况%水润滑轴承材中集流环存在动平衡和可靠性问题"以及集流环产'&B"(料和结构有多种形式"按材料可分为橡胶!塑料!品本身的型号限制和成本较高%因此"以上这些因'#(陶瓷合金等&按结构可分为带沟槽#沟槽的数量和素限制了

4、其应用性%'#(形式也有多种$和一般的径向轴承%由于水的黏为了克服传统测试的不足"获得水润滑轴承水度较低"故与油润滑相比"水润滑轴承水膜形成较为膜压力的真实分布情况"结合无线测试技术优势#低困难"轴承特性复杂%因此"为了确定各种假设条件成本!高精度!无需复杂连线和操作简易$"笔者研究的影响!在新的运转工况和轴承结构下研究压力分并设计了针对水润滑轴承水膜压力测试的无线测试布以及通过试验解决润滑理论其他方面存在的问系统"以实现在不同工况下对水润滑轴承水膜压力题"需要研究并设计水润滑轴承水膜压力试验测试的实时测量%详细说明了测试系统的软!硬件及水系统%润滑轴承试验台设计"给出了

5、应用实例"将此系统用轴在轴承中回转时形成的动压力在轴承中的分于八沟槽水润滑平面橡胶轴承的水膜压力测试"并布不是均匀的"且由于滑动轴承润滑膜空间的封闭将试验结果与仿真结果进行了对比分析%性!轴承结构以及液膜形成机理等因素的制约"故滑动轴承旋转中的润滑膜压力测量和监测较为困难%!"无线测试系统传统的润滑膜压力测试通常有两种),:在轴承壳体上不同的位置处打孔"把压力水或油引出到压力表"水润滑轴承水膜压力无线测试系统主要包括)'C(或者在这些位置安装压力传感器测量%这种方法无线采集发射与接收装置!传感器与信号调理模块!!国家自然科学基金资助项目##&$>#!D%"#&&>#%"?

6、"#%D>#&?C$收稿日期)$%&$B&$B$>&修回日期)$%&!B%$B$#"第#期"王"楠"等)水润滑轴承水膜压力无线测试系统研究D&!上位机测试软件及水润滑轴承试验台"如图&所示%图&"水润滑轴承无线测试系统E09:&"F0*4-45564,5)*464+25G5246(.H,24*B-)1*0=,24I14,*0+9!"!"无线采集发射与接收装置图!"无线采集发射装置实物图E09:!"O6,94(.H0*4-455,=M)05020(+,+I2*,+560550(+图$为无线采集发射装置结构图%无线采集发4M)0N64+2射装置包括给压力传感器供电的前置处理器

7、恒流源模块!数字信号处理器8JK$D&$电路!单片机进行设置$%为了减少数据传输量以节省无线发射3JK"!%电路!LL&&%&射频发射*接收模块!时间控和接收装置的能量"信号在8JK$D&$中还将被压缩制器和供电电源%无线接收装置的组成除了不包括'DB?(和编码%恒流源模块!时间控制器和8JK电路之外"其余部分与无线采集发射装置相同%图!为将信号调理电!"#"传感器与信号调理模块路!数据采集和处理模块!发射模块及供电模块做成测量水膜压力的传感器#型号)$$%%P&"美国小部件加以集成并封装之后的无线采集发射装置实8G2*,+$