智能化液体动压轴承试验台设计开题报告

智能化液体动压轴承试验台设计开题报告本文简介：智能化液体动压轴承试验台设计1、课题研究的目的意义及国内外研究概况1.1研究背景及现状液体动压轴承是用来支撑轴及其他回转零件的一种重要部件，因其本身具有一些独特的优点：轴颈轴瓦间所特有的润滑油膜具有缓冲吸振作用，使用寿命长，结构紧凑，回转速度高等，这些优点使它在某些场合占有重要地位。因此滑动轴承在金

智能化液体动压轴承试验台设计开题报告本文内容：

智能化液体动压轴承试验台设计

1、课题研究的目的意义及国内外研究概况

1.1研究背景及现状

液体动压轴承是用来支撑轴及其他回转零件的一种重要部件，因其本身具有一些独特的优点：轴颈轴瓦间所特有的润滑油膜具有缓冲吸振作用，使用寿命长，结构紧凑，回转速度高等，这些优点使它在某些场合占有重要地位。因此滑动轴承在金属切削机床、内燃机、铁路及车辆，雷达、卫星通信地面站及天文望远镜等方面的应用十分广泛[1]。为了帮助大学学生更加深入、细致地了解和研究滑动轴承，各种滑动轴承试验台应运而生。图1.1与1.2是现在广泛应用的实验台，但都存在实验的效率低、实验数据精度不高等缺点。

图1.1

机械式加载液体动压轴承试验台

图1.2

机械式滑动摩擦试验机原理图

1.2研究意义

基于目前的液体动压轴承试验台普遍存在功能单一、测试数据精度低、实验数据稳定性差等问题。近些年计算机技术的发展与应用，使教与学的形式与内容发生了变化，也改变了实验教学的模式，使实现教学改革成为可能。将计算机辅助教学、计算机仿真等先进教学手段与技术应用于实践教学环节，科学地应用新技术，充分发挥高科技的特长，使实验室在现代化管理体制下高效运行，成为一个新课题[2]。本课题研究的意义在于：用现代化的技术手段改造原有教学实验设备，提高试验台测试度、实验数据的可靠性及实验性能，满足教学要求。同时也可以验证实际轴承的性能是否和设计的性能相符合；检验轴承的设计、制造和装配是否合理。新型试验台开发完成后，可向全国高等工科院校相关专业实验室推广使用[3]。

2、课题研究的主要内容

2.1基本内容

由于目前广泛使用的实验台存在的诸多缺点，经过对比总结，提出了如下设计方案。本课题重点完成实验台传动电机及调速方法选择、相应传感器的选择，其主要内容有：

（1）了解液体动压轴承试验台设计研究目的，理解动压轴承的结构特点[4][5]。确定出完整的试验系统总体方案。

（2）相关测试用传感器和电机的选定。

（3）进行油温测试，对油膜进行加热，测得油温与压力的关系。

（4）对油膜形成过程进行三维仿真。

（5）具体参数要求如下：

电机额定功率：400w

调速范围：0-500rpm

加载范围：0-2000N

轴瓦内直径：60mm

有效长度：125mm

油压表精度:2.5级

量程:0-1MPa

加载传感器量程：0-2000N

精度：0.05%

摩擦力传感器量程：0-60N

精度：0.03%

2.2、拟解决的主要问题

（1）设计一种新的数据检测采集方式[6]，以解决传统加载方式和数据采集方式精度不高的缺点。

（2）改变传统的杠杆砝码加载方式为机械式螺旋加载装置[7]。

（3）解决油温变化与油膜压力、黏度变化的关系[8]。

油温过高，轴承冷却效果不好的情况下，会造成轴承温度升高；此外，油温升高还会使润滑油的黏度下降，容易造成局部油膜破坏，润滑失效，降低轴承的承载能力。油温过低，会使油的黏度增加，从而使油膜润滑摩擦力增大，轴承功率损耗增加。此外还会使油膜变厚，产生因油膜振动引起的机器振动进而缩短寿命[9]。因此，现在设计的试验台可以得出油温变化跟油膜压力的关系。

3、课题的关键问题及解决的思路

本设计采用理论设计与仿真实验相结合的方法，根据课题要求进行设计计算，选择传感器、电机等，使得整个试验台都能在仿真模拟下运行。

3.1课题的设计方案

滑动轴承实验台系统框图如图3.1所示，总体结构示意图如图3.2所示：

图3.1

试验台系统框图

图3.2

总体结构示意图

1、电机

2、皮带

3、摩擦力传感器

4、压力传感器（F1-F7）

5、轴瓦

6、加载传感器

7、主轴

8、油槽

9、底板

10、控制面板

F0

黏度传感器

试验台启动后，由电机1带动皮带带动主轴7在油槽9中转动，在油膜粘力作用下通过摩擦力传感器3测出主轴旋转时受到的摩擦力矩[10]；当润滑油充满整个轴瓦内壁后轴瓦上的7个压力传感器可分别测出分布在其上的油膜压力值；稳定工作后由温度传感器T1测出入油口的油温，T2测出出油口的油温。

由于在刚开始启动时，转速较低，主轴在油槽里是干摩擦，会对主轴等各个零件造成破坏。等主轴上附着不少油时是混合摩擦。此时的摩擦力较大，油温开始升高。等油膜完全包裹主轴时是液体摩擦。此时，油膜压力最大，油膜黏度也在变化。为了得出这三者的关系在设计时在油槽上装有加温装置和油膜黏度传感器。

在电机选择上，本设计打算选择变频电机[11]，因为这种电机在满足设计要求的情况下，可进行无极调速。因此，通过变频器可以对电机进行调速，得到所需转速。

3.2可行性分析

关于智能化液体动压轴承试验台的设计，依托学院的创新基地实验室资源，可以达到设计要求。

对智能化液体动压轴承实验台数据处理和检测系统的研制涉及到机械原理、机械设计、机电传动基础及传感器方面的知识。本人对这方面知识已有所掌握，在借鉴他人研究的基础上，在指导老师丰富的设计经验的指导下定能取得预期研究成果。

4、预期的成果

本课题最终完成对智能化液体动压轴承试验台的总体设计，具体设计及计算并对于关键部位进行必要的校核计算。保证能较好的满足设计要求，并绘制工程图[12]。

5、进度安排

（1）开题阶段（第一周）：收集、整理相关资料，提出设计方案，撰写开题报告，进行开题答辩；

（2）初步设计阶段（第二周—第三周）：进行方案论证以及初步计算，完成英文翻译；

（3）初步设计阶段（第四周—第五周）：进行具体设计计算，完成装配图草图绘制；

（4）详细设计阶段（第六周—第七周）：装配图详细绘制；

（5）详细设计阶段（第八周—第九周）：主要零件设计及零件图绘制；

（6）设计总结阶段（第十周—第十一周）：撰写和打印毕业设计说明书、刻录光盘；

（7）答辩阶段（第十二周）：进行毕业答辩。

参考文献

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