軸徑向載荷共同作用下搖擺軸承摩擦特性測量裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及軸徑向載荷共同作用下搖擺軸承摩擦特性測量裝置及方法，摩擦特性測量裝置包括搖擺軸承、徑向加載組件、軸向加載組件、搖擺驅動組件、扭矩測量傳感器。徑向加載組件上左右2個承載板與搖擺軸之間安裝的搖擺軸承為被測試驗軸承，搖擺軸與徑向載荷加載伺服油缸之間安裝的2個搖擺軸承為工藝軸承，2個承載板與工藝軸之間安裝的搖擺軸承為輔助軸承。徑向載荷由徑向力加載組件在豎直方向加載。被測試驗軸承的軸向載荷通過2個軸向加載組件分別在水平方向對承載板加載點施加方向相反的拉力載荷來實現。本發明專利技術解決了軸承摩擦測量過程被測試驗軸承既要轉動、又要施加徑向載荷，同時還要施加軸向載荷的難題。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種軸徑向載荷共同作用下搖擺軸承摩擦特性測量裝置及方法，應用于液體火箭搖擺發動機的搖擺軸承在徑向、軸向載荷共同作用情況下，按一定擺角和頻率運動的摩擦力矩測量。
技術介紹
搖擺軸承是液體火箭搖擺發動機的關鍵部件，工作時要承受大噸位徑向載荷、軸向載荷，并按一定頻率進行小角度擺動。擺軸承的摩擦特性直接影響伺服驅動系統的負載和動態特性，乃至影響箭體的姿態控制精度，因此需要精確測量搖擺軸承在工作工況下的摩擦特性。受搖擺軸承結構形式和工作工況的影響，目前國內外軸承摩擦力矩主要通過旋轉機械帶動軸承旋轉，測量旋轉機械輸出扭矩來測量軸承摩擦力矩，該方法只能測量軸承小量級徑向載荷作用下的摩擦力矩，且軸承運動為整周轉動，與火箭發動機搖擺軸承實際工作狀態不同，因此不能用于液體火箭搖擺發動機搖擺軸承摩擦力矩測量。
技術實現思路
為解決現有搖擺軸承摩擦力矩測量裝置的測量局限性，本專利技術提供一種搖擺軸承摩擦特性測量裝置及方法。本專利技術解決上述問題的技術解決方案：一種軸徑向載荷共同作用下搖擺軸承摩擦特性測量裝置，其特殊之處在于：包括兩個承載板、6個同規格的搖擺軸承，1個工藝軸及一個搖擺軸；所述6個同規格的搖擺軸承包括2個被測試驗軸承、2個工藝軸承及2個輔助軸承；兩個承載板沿豎直方向平行設置，工藝軸與搖擺軸沿兩個承載板的高度方向由上而下水平設置，工藝軸的兩端各通過1個所述的輔助軸承與對應端的承載板連接，搖擺軸的兩端各通過1個所述的被測試驗軸承與對應端的承載板連接，2個工藝軸承設置在搖擺軸的中間位置；r>所述搖擺軸承摩擦特性測量裝置還包括徑向力加載組件、軸向力加載組件、搖擺驅動組件及測量組件；所述徑向力加載組件用于對被測試驗軸承、工藝軸承及輔助軸承施加徑向力，所述軸向力加載組件用于對被測試驗軸承、輔助軸承施加軸向力，所述搖擺驅動組件用于對搖擺軸施加搖擺驅動力；所述測量組件包括第一載荷傳感器4、第二載荷傳感器5、第三載荷傳感器16、第四載荷傳感器10、位移傳感器11及扭矩測量傳感器26，所述第一載荷傳感器4設置用于測量左軸向載荷加載伺服油缸的輸出力，所述第二載荷傳感器5設置用于測量右軸向載荷加載伺服油缸的輸出力，所述第三載荷傳感器16用于測量徑向載荷加載伺服油缸的輸出力，所述第四載荷傳感器10用于測量搖擺驅動伺服油缸的輸出力，所述位移傳感器11用于測量搖擺驅動伺服油缸的行程，所述扭矩測量傳感器26用于測量搖擺軸的輸出扭矩。以上為本專利技術的基本結構，基于該基本結構，本專利技術還作出以下優化限定：上述徑向力加載組件包括承力平臺、徑向載荷加載伺服油缸及搭建在承力平臺上的承力架，所述工藝軸的軸向中心通過上連接件與承力架的頂部連接，所述徑向載荷加載伺服油缸通過下連接件與搖擺軸中心處的兩個工藝軸承連接。所述徑向加載伺服油缸下端固定在承力平臺上。上述軸向力加載組件包括左軸向載荷加載伺服油缸、右軸向載荷加載伺服油缸、左承力柱、右承力柱，所述左軸向載荷加載伺服油缸位于左側的承力板的左側，所述右軸向載荷加載伺服油缸位于右側的承力板的右側，所述左軸向載荷加載伺服油缸與右軸向載荷加載伺服油缸的施力方向位于同一水平直線，所述左軸向載荷加載伺服油缸的右端對左側的承力板施加軸向拉力，所述右軸向載荷加載伺服油缸的左端對右側的承力板施加軸向拉力，所述左承力柱與右承力柱固定設置在承載平臺上，所述左軸向載荷加載伺服油缸的左端與左承力柱連接，所述右軸向載荷加載伺服油缸的右端與右承力柱連接。上述搖擺驅動組件包括擺臂、搖擺驅動伺服油缸及固定底座，所述擺臂水平設置，所述固定底座位于承力平臺上，所述搖擺驅動伺服油缸豎直設置在固定底座上，所述擺臂的一端與搖擺驅動伺服油缸的驅動端鉸接，所述擺臂的另一端與搖擺軸固定連接。上述徑向載荷加載伺服油缸、左軸向載荷加載伺服油缸、右軸向載荷加載伺服油缸及搖擺驅動伺服油缸軸均為液壓伺服油缸，軸向液壓伺服油缸和徑向液壓伺服油缸為載荷閉環反饋控制，搖擺驅動液壓伺服油缸為位移閉環反饋控制。上述左右兩個輔助軸承距離徑向力加載組件加載軸線位置與左右兩個被測試驗軸承距離徑向力加載組件加載軸線位置相等，徑向加載伺服油缸載荷施加在兩個工藝軸承上；搖擺軸軸心和工藝軸軸心距離承載板上軸向加載點距離相等，軸向加載組件別對左右兩個承載板施加大小相等、方向相反的水平向載荷。上述擺臂水平位置為搖擺軸擺動的零位。本專利技術還提供一種軸徑向載荷共同作用下搖擺軸承摩擦特性測量方法，其特殊之處在于：包括下列步驟：(1)對搖擺軸承施加徑向載荷，搖擺伺服油缸驅動擺臂按搖擺軸承要求的擺角和頻率帶動搖擺軸擺動，扭矩傳感器測量搖擺軸輸出扭矩，計算搖擺軸上的搖擺軸承在徑向載荷單獨作用下每一級的摩擦力矩；扭矩傳感器測量的扭矩為搖擺軸上四個軸承徑向載荷作用下的總摩擦力矩，單個軸承徑向載荷作用下摩擦力矩(2)對試驗裝置左右兩個承載板的軸向載荷加載點同時施加額定軸向載荷，并施加徑向載荷，搖擺伺服油缸驅動擺臂按搖擺軸承要求的擺角和頻率擺動，測量擺動過程搖擺軸的輸出扭矩，根據軸承在徑向載荷單獨作用下的摩擦力矩，計算徑向載荷和軸向載荷同時作用情況下被測試驗軸承摩擦力矩，M2=12(T-2M1)]]>式中：M1－搖擺軸承徑向載荷單獨作用下的摩擦力矩；M2－搖擺軸承徑向載荷及軸向載荷共同作用下摩擦力矩；T1－徑向載荷單獨下扭矩測量傳感器測量的搖擺軸輸出力矩。T2－對徑向載荷及軸向載荷共同作用下扭矩測量傳感器測量的搖擺軸輸出力矩。本專利技術與現有技術相比，優點是：1、本專利技術的在搖擺軸上采用工藝軸承平衡徑向載荷，并利用輔助軸承平衡軸向載荷，解決了軸承摩擦測量過程被測試驗軸承既要轉動、又要施加徑向載荷，同時還要施加軸向載荷的難題；2、本專利技術在搖擺軸一端利用搖擺驅動伺服油缸帶動驅動擺臂擺動，帶動搖擺軸擺動，真實的模擬了搖擺軸承實際工作的擺動角度和頻率，且伺服驅動油缸采用閉環反饋控制，擺動角度和頻率精度高；3、本專利技術中徑向載荷和軸向載荷均采用閉環載荷控制，搖擺伺服驅動系統的擺臂零位處于水平狀態，當擺臂擺動按要求擺動過程中對系統產生附加載荷時，液壓伺服控制器能夠及時修正載荷，保證了載荷的準確性，從而保證了測量結果的準確性。4、本專利技術在搖擺軸與擺臂之間安裝扭矩傳感器，能夠直接測量試驗過程搖擺軸的輸出扭矩，測量數據無額外因素影響，數據準確度高。5、本專利技術具有適用于各種液體火箭發動機搖擺軸承摩擦特性測量的特點，也適用于其它擺動軸承摩擦特性測量，且結構容易實現，成本低，載荷加載精度高、軸承搖擺邊界準確，系統測量精度高。附圖說明圖1為本專利技術單獨施加徑向載荷主視圖；圖2為本專利技術軸向、徑向載荷同時加載主視圖；圖3為本專利技術剖視圖；圖4為本專利技術搖擺軸承安裝位置局部放大視圖；圖5為本專利技術控制原理圖；圖6為2個被測試驗軸承在徑向載荷和軸向載荷同時作用情況摩擦力矩隨加載級變化曲線。圖標記說明：1-承力平臺；2-左承力本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種軸徑向載荷共同作用下搖擺軸承摩擦特性測量裝置，其特征在于：包括兩個承載板、6個同規格的搖擺軸承，1個工藝軸及一個搖擺軸；所述6個同規格的搖擺軸承包括2個被測試驗軸承、2個工藝軸承及2個輔助軸承；兩個承載板沿豎直方向平行設置，工藝軸與搖擺軸沿兩個承載板的高度方向由上而下水平設置，工藝軸的兩端各通過1個所述的輔助軸承與對應端的承載板連接，搖擺軸的兩端各通過1個所述的被測試驗軸承與對應端的承載板連接，2個工藝軸承設置在搖擺軸的中間位置；所述搖擺軸承摩擦特性測量裝置還包括徑向力加載組件、軸向力加載組件、搖擺驅動組件及測量組件；所述徑向力加載組件用于對被測試驗軸承、工藝軸承及輔助軸承施加徑向力，所述軸向力加載組件用于對被測試驗軸承、輔助軸承施加軸向力，所述搖擺驅動組件用于對搖擺軸施加搖擺驅動力；所述測量組件包括第一載荷傳感器、第二載荷傳感器、第三載荷傳感器、第四載荷傳感器、位移傳感器及扭矩測量傳感器，所述第一載荷傳感器設置用于測量左軸向載荷加載伺服油缸的輸出力，所述第二載荷傳感器設置用于測量右軸向載荷加載伺服油缸的輸出力，所述第三載荷傳感器用于測量徑向載荷加載伺服油缸的輸出力，所述第四載荷傳感器用于測量搖擺驅動伺服油缸的輸出力，所述位移傳感器用于測量搖擺驅動伺服油缸的行程，所述扭矩測量傳感器用于測量搖擺軸的輸出扭矩。...

【技術特征摘要】
1.一種軸徑向載荷共同作用下搖擺軸承摩擦特性測量裝置，其特征在于：
包括兩個承載板、6個同規格的搖擺軸承，1個工藝軸及一個搖擺軸；
所述6個同規格的搖擺軸承包括2個被測試驗軸承、2個工藝軸承及2個
輔助軸承；
兩個承載板沿豎直方向平行設置，工藝軸與搖擺軸沿兩個承載板的高度方
向由上而下水平設置，工藝軸的兩端各通過1個所述的輔助軸承與對應端的承
載板連接，搖擺軸的兩端各通過1個所述的被測試驗軸承與對應端的承載板連
接，2個工藝軸承設置在搖擺軸的中間位置；
所述搖擺軸承摩擦特性測量裝置還包括徑向力加載組件、軸向力加載組件、
搖擺驅動組件及測量組件；
所述徑向力加載組件用于對被測試驗軸承、工藝軸承及輔助軸承施加徑向
力，所述軸向力加載組件用于對被測試驗軸承、輔助軸承施加軸向力，所述搖
擺驅動組件用于對搖擺軸施加搖擺驅動力；
所述測量組件包括第一載荷傳感器、第二載荷傳感器、第三載荷傳感器、
第四載荷傳感器、位移傳感器及扭矩測量傳感器，所述第一載荷傳感器設置用
于測量左軸向載荷加載伺服油缸的輸出力，所述第二載荷傳感器設置用于測量
右軸向載荷加載伺服油缸的輸出力，所述第三載荷傳感器用于測量徑向載荷加
載伺服油缸的輸出力，所述第四載荷傳感器用于測量搖擺驅動伺服油缸的輸出
力，所述位移傳感器用于測量搖擺驅動伺服油缸的行程，
所述扭矩測量傳感器用于測量搖擺軸的輸出扭矩。
2.根據權利要求1所述的軸徑向載荷共同作用下搖擺軸承摩擦特性測量
裝置，其特征在于：
所述徑向力加載組件包括承力平臺、徑向載荷加載伺服油缸及搭建在承力
平臺上的承力架，
所述工藝軸的軸向中心通過上連接件與承力架的頂部連接，所述徑向載荷

\t加載伺服油缸通過下連接件與搖擺軸中心處的兩個工藝軸承連接；
所述徑向加載伺服油缸下端固定在承力平臺上。
3.根據權利要求2所述的軸徑向載荷共同作用下搖擺軸承摩擦特性測量
裝置，其特征在于：
所述軸向力加載組件包括左軸向載荷加載伺服油缸、右軸向載荷加載伺服
油缸、左承力柱、右承力柱，所述左軸向載荷加載伺服油缸位于左側的承力板
的左側，所述右軸向載荷加載伺服油缸位于右側的承力板的右側，所述左軸向
載荷加載伺服油缸與右軸向載荷加載伺服油缸的施力方向位于同一水平直線，
所述左軸向載荷加載伺服油缸的右端對左側的承力板施加軸向拉力，所述右軸
向載荷加載伺服油缸的左端對右側的承力板施加軸向拉力，所述左承力柱與右
承力柱固定設置在承載平臺上，所述左軸向載荷加載伺服油缸的左端與左承力
柱連...

【專利技術屬性】
技術研發人員：周云端，李鋒，雷詩瑩，楊孟博，袁軍社，王婷，龐勇，
申請(專利權)人：西安航天動力研究所，
類型：發明
國別省市：陜西;61