專利名稱：由彈簧和壓電致動器構成的徑向軸承靜動態激振裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于滑動軸承技術領域，特別涉及軸承試驗臺對軸承施加靜載及動態激振，亦及所謂的由彈簧和壓電致動器構成的徑向軸承靜動態激振裝置。
背景技術：
滑動軸承剛度阻尼動特性系數是表征軸承服役性能的重要參數。在傳統的軸承試驗中，通常采用波紋管對軸承施加靜載，以模擬軸承服役時的實際承載工況；采用激振器對軸承施加動態激振，以模擬軸承在服役運行工況下的擾動。傳統的軸承試驗中采用不同的裝置對試驗軸承施加靜載和動態激振，試驗中使用的眾多儀器以及試驗工況都有偶然的不穩定性以及試驗臺上各裝置的安裝都難免有誤差；由于油膜的線性要求，用激振器激起的位移擾動一般只能在 ο μ m左右，這樣小的信號難免信噪比低，這就使得測試精度難以保證(袁小陽，西安交通大學碩士學位論文，1985)。因此，采用一種軸承試驗中能同時施加靜載和動態激振的由彈簧和壓電致動器構成的徑向軸承靜動態激振裝置，以簡化軸承試驗臺結構和減少試驗設備，提高軸承剛度阻尼動特性系數識別精度，是滑動軸承動特性識別試驗技術的重要發展要求。

發明內容
本發明的目的是克服傳統軸承試驗臺需采用不同裝置分別對軸承施加靜載和動態激振的不足，提出一種由彈簧和壓電致動器構成的徑向軸承靜動態激振裝置。本發明的目的是這樣實現的，它由靜載加載裝置、動載激振裝置、柱面支撐塊組成，靜載加載裝置的上部沿徑向穿過徑向軸承的軸承下瓦體；動載激振裝置安裝于靜載加載裝置內部；柱面支撐塊位于靜載加載裝置上方，并與動載激振裝置接觸；柱面支撐塊同樣沿徑向穿過徑向軸承的軸承下瓦體；柱面支撐塊在靜載加載裝置和動載激振裝置的作用下支撐徑向軸承內的加力瓦。靜載加載裝置可對試驗軸承施加靜載荷，調節靜載螺釘使其壓縮靜載碟形彈簧， 通過柱面支撐塊將靜載力傳遞至加力瓦上；動載激振裝置可對試驗軸承施加動態激振，包括弦波激振、階躍激振、脈沖激振、隨機激振、偽隨機激振等，動載螺釘可調節壓電致動器的初始位置，壓電致動器在控制信號作用下產生相應的變形壓縮動載碟形彈簧，通過柱面支撐塊將動態激振力傳遞至加力瓦上。這種軸承加載激振裝置可同時對試驗軸承施加靜載和動態激振，因此稱之為由彈簧和壓電致動器構成的徑向軸承靜動態激振裝置。本發明的有益效果是可同時對試驗軸承施加靜載和動態激振，從而簡化軸承試驗臺結構和減少試驗設備，提高軸承動特性系數識別精度。


圖I是本發明提出的第一種實施例的結構示意圖。圖2是本發明提出的第二種實施例的結構示意圖。
圖3是本發明提出的第三種實施例的結構示意圖。其中1為加力瓦；2為軸承下瓦體；3為止旋鍵；4為柱面支撐塊；5為靜載蝶形彈簧；6為靜載止旋軸承盤；7為靜載止旋軸承；8為靜載螺釘；9為動載螺釘；10為動載止旋軸承；11為動載止旋軸承盤；12為壓電致動器；13為動載蝶形彈簧；14為動載蝶形彈簧槽； 15為導向鍵。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步的詳細描述參見附圖1，根據本發明提出的第一種由彈簧和壓電致動器構成的徑向軸承靜動態激振裝置的實施例為所謂的可傾瓦徑向軸承靜動態激振裝置。它由靜載加載裝置、動載激振裝置、軸承下瓦體、柱面支撐塊和加力瓦組成。加力瓦I為可傾瓦塊，其背部凹槽圓弧面和柱面支撐塊4的圓柱面頂桿的圓弧面保持線接觸，加力瓦I在軸承油膜力作用下可繞柱面支撐塊4的圓柱面頂桿支點自由擺動,通過設計加力瓦I背部凹槽圓弧面和柱面支撐塊4的圓柱面頂桿的圓弧面曲率半徑可以合理的支配接觸應力。柱面支撐塊4圓柱面頂桿對立面加工有外圈彈簧座和內圈彈簧座。靜載加載裝置可對試驗軸承施加靜載荷，它由軸承下瓦體2、止旋鍵3、靜載蝶形彈簧5、靜載止旋軸承盤6、靜載止旋軸承7和靜載螺釘8構成。靜載加載螺釘8可在軸承下瓦體2的螺紋孔中旋轉，通過調節靜載加載螺釘8使其壓縮靜載碟形彈簧5改變靜態加載力，靜載加載裝置可以施加的最大靜載荷為200KN。靜載止旋軸承7可采用推力軸承、向心軸承等，其安裝在靜載止旋軸承盤6和靜載螺釘8之間， 其作用為傳遞靜載彈簧力。靜載蝶形彈簧5安裝在柱面支撐塊4的外圈彈簧座和靜載止旋軸承盤6之間，通過旋轉靜載螺釘8使其壓縮產生的靜載彈簧力通過柱面支撐塊4傳遞至加力瓦I上。止旋鍵3分別裝配在柱面支撐塊4和靜載止旋軸承盤6的鍵槽中，其作用為防止柱面支撐塊4和靜載止旋軸承盤6的周向旋轉并對它們的軸向運動導向。動載激振裝置可對試驗軸承施加動態激振，包括弦波激振、階躍激振、脈沖激振、隨機激振、偽隨機激振等，它由動載螺釘9、動載止旋軸承10、動載止旋軸承盤11、壓電致動器12、動載蝶形彈簧 13、動載蝶形彈簧槽14構成，激振力的最大值大于等于2000N。動載加載螺釘9可在靜載螺釘8的螺紋孔中旋轉以調節壓電致動器12的初始壓縮量。動載止旋軸承10可采用推力軸承、向心軸承等，其安裝在動載止旋軸承盤11和動載螺釘9之間，動載螺釘9根部加工有相配合的軸承座。動載止旋軸承盤11的軸承座孔對立面加工有圓柱面，其過盈配合在壓電致動器12的圓柱孔中，壓電致動器12的圓柱孔對立面加工有圓柱面，其過盈配合在動載碟形彈簧槽14的內孔中。動載蝶形彈簧13安裝在柱面支撐塊4的內圈彈簧座和動載碟形彈簧槽14之間，壓電致動器12在控制信號作用下產生變形壓縮動載碟形彈簧13產生相應的動態激振力，動態激振力通過柱面支撐塊4傳遞在加力瓦I上。導向鍵15安裝在動載碟形彈簧槽外圓柱面鍵槽中，其作用為對壓電致動器軸向運動進行導向并防止其周向旋轉。為了消除結構剛度對軸承動特性測試的影響，靜載碟形彈簧5、動載蝶形彈簧13及壓電致動器 12的組合剛度需小于軸承油膜剛度的5%。這種可傾瓦徑向軸承靜動態激振裝置可同時對試驗軸承施加靜載和動態激振，并簡化軸承試驗臺結構，提高軸承動特性系數識別精度。其次，參考附圖2所示的結構示意圖。根據本發明提出的第二種由彈簧和壓電致動器構成的徑向軸承靜動態激振裝置的實施例為所謂的可傾瓦徑向軸承靜動態強激振裝置。它由靜載加載裝置、動載激振裝置、軸承下瓦體、柱面支撐塊和加力瓦組成。附圖2的靜載加載裝置、柱面支撐塊、軸承下瓦體及加力瓦和上述附圖I所示的靜載加載裝置、柱面支撐塊、軸承下瓦體及加力瓦結構相同，附圖2的動載激振裝置和上述附圖I所示的動載激振裝置結構相類似，區別在于附圖2的動載激振裝置取消了動載碟形彈簧、動載蝶形彈簧槽及導向鍵。壓電致動器11的圓柱銷頭過盈配合在柱面支撐塊4上。采用這種結構的動載激振裝置的特點在于增強了動態激振裝置的剛度，在相同的控制信號作用下其產生的動態激振力大于附圖I所示的動態激振裝置產生的激振力，因此稱為可傾瓦徑向軸承靜動態強激振裝置。最后，參考附圖3所示的結構示意圖。根據本發明提出的第三種由彈簧和壓電致動器構成的徑向軸承靜動態激振裝置的實施例為所謂的固定瓦徑向軸承靜動態激振裝置。 它由靜載加載裝置、動載激振裝置、軸承下瓦體、柱面支撐塊和加力瓦組成。附圖3所示的靜載加載裝置、動載激振裝置、軸承下瓦體、柱面支撐塊和上述附圖I所示的靜載加載裝置、動載激振裝置、軸承下瓦體、柱面支撐塊結構相類似，區別在于加力瓦I為固定瓦，加力瓦I在力矩作用下不能繞柱面支撐塊4圓柱面頂桿支點擺動，因此稱為固定瓦徑向軸承靜動態激振裝置。這種固定瓦徑向軸承靜動態激振裝置可用于圓軸承、橢圓軸承、錯位圓或橢圓軸承、三油葉軸承、階梯軸承以及一些具有復雜型線或結構的固定瓦軸承試驗的加載激振中，以簡化軸承試驗臺結構和減少試驗設備，提高軸承剛度阻尼動特性系數識別精度。
權利要求
1.由彈簧和壓電致動器構成的徑向軸承靜動態激振裝置，其特征在于它由靜載加載裝置、動載激振裝置、柱面支撐塊組成，靜載加載裝置的上部沿徑向穿過徑向軸承的軸承下瓦體；動載激振裝置安裝于靜載加載裝置內部；柱面支撐塊位于靜載加載裝置上方，并與動載激振裝置接觸；柱面支撐塊同樣沿徑向穿過徑向軸承的軸承下瓦體；柱面支撐塊在靜載加載裝置和動載激振裝置的作用下支撐徑向軸承內的加力瓦。
2.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于靜載加載裝置包括靜載螺釘、靜載止旋軸承、靜載止旋軸承盤、靜載碟形彈簧和止旋鍵，通過調節靜載加載螺釘使其壓縮靜載碟形彈簧改變靜態加載力。
3.根據權利要求I或2所述的裝置，其特征在于動載加載裝置包括動載螺釘、動載止旋軸承、動載止旋軸承盤、壓電致動器、動載碟形彈簧、動載碟形彈簧槽和導向鍵，動載螺釘可調節壓電致動器的初始壓縮量，通過壓電致動器在控制信號作用下產生變形壓縮動載碟形彈簧產生相應的動態激振力。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于靜載碟形彈簧、動載蝶形彈簧及壓電致動器的組合剛度需小于軸承油膜剛度的5%。
5.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于靜載加載裝置可以施加的最大靜載荷為 200KN。
6.根據權利要求3所述的裝置，其特征在于對試驗軸承施加動態激振包括弦波激振、階躍激振、脈沖激振、隨機激振、偽隨機激振等，激振力的最大值大于等于2000N。
7.根據權利要求I所述的裝置，其特征在于加力瓦的瓦塊類型可為可傾瓦、固定瓦或其它形式的瓦塊。
全文摘要
由彈簧和壓電致動器構成的徑向軸承靜動態激振裝置，它由靜載加載裝置、動載激振裝置、軸承下瓦體、柱面支撐塊和加力瓦組成。靜載加載裝置可對試驗軸承施加靜載荷，調節靜載螺釘使其壓縮靜載碟形彈簧，通過柱面支撐塊將靜載力傳遞至加力瓦上；動載激振裝置可對試驗軸承施加動態激振，包括弦波激振、階躍激振、脈沖激振、隨機激振、偽隨機激振等，動載螺釘可調節壓電制動器的初始位置，壓電制動器在控制信號作用下產生相應的變形壓縮動載碟形彈簧，通過柱面支撐塊將動態激振力傳遞至加力瓦上。由彈簧和壓電致動器構成的徑向軸承加載激振裝置可同時對試驗軸承施加靜載和動態激振，克服了傳統軸承試驗臺需采用不同裝置分別對軸承施加靜載和動態激振，可作為新型軸承試驗臺試驗軸承加載及激振裝置。
文檔編號G01M13/04GK102589882SQ20121000781
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月11日 優先權日2012年1月11日
發明者伊建輝, 彭林, 歐陽武, 袁小陽, 賈謙 申請人:西安交通大學