高速大冲击载荷轴承试验机的研究

李亚煜

（中国船舶重工集团公司第七〇四研究所，200031）

高速大冲击载荷轴承试验机的研究

李亚煜

（中国船舶重工集团公司第七〇四研究所，200031）

针对某装置上安装的高速大载荷工况轴承研发了一台试验机，能够进行各种极限工况下的性能试验及寿命试验，并可进行可靠性增长试验。试验证明，该试验机能够减小轴承正式使用后运转初期出现故障的可能性。

高速；冲击；试验机；可靠性

0 引言

随着各种新式轴承的发展，为了检验轴承是否达到预期指标，能够模拟轴承各种极限工作条件的轴承试验台也在不断发展［1］。

某装置上安装的轴承工况如下：转速和载荷在极短的时间内由零增加到最大值（约1000 r/min、500kN），在最大载荷状态下保持几秒钟后在短时间内制动；轴承间歇工作；轴承外圈旋转、内圈不转。

因为轴承的工况非常恶劣，必须获得其在各种极限情况下运转的性能参数后才能正式使用［2］。经过对国内外轴承试验机的调查与比较，并没有对此种受高速、大冲击载荷的轴承进行试验的先例。为了完成该轴承各种极限工况下的性能试验及寿命试验，并可进行可靠性增长试验，减小轴承正式使用后运转初期出现故障的可能性［3］，研发了一台针对高速大冲击载荷轴承的试验机。

1 试验机组成及原理

1.1 试验机组成

试验机由控制系统、轴承试验台、监测系统、信号测试系统以及数据采集系统等组成，可以测试轴承的性能状态指标。试验台组成如图1所示。

1.2 轴承试验机原理

轴承试验机包括动力系统、传动系统、测试轴承台架、加载系统、润滑与冷却系统等。动力系统、加载系统和传动系统提供试验台的载荷及速度的模拟，其功能是模拟被测轴承的工况。轴承试验机结构如图2所示。

图1 试验台的组成

图2 轴承试验机结构三维视图

图3 轴承试验机原理图

被测轴承安装在刚性足够并一侧带有外齿的模拟滑轮内，如图3所示。

由加速飞轮通过传速轴带动模拟滑轮产生轴承外圈旋转运动，该运动速度曲线靠调整飞轮的转速保证，该运动只需要克服被测轴承的摩擦转矩和模拟滑轮与推杆的摩擦转矩，而推杆与模拟滑轮之间在半圆形的推杆上布置若干个小型轴承分担推力并减小摩擦。

同时，蓄能飞轮通过传动系统带动凸轮旋转，凸轮的形状是根据载荷曲线设计的，凸轮通过模拟滑轮将载荷加载在被测轴承外圈上，符合实际的工况。此时，弹性压力单元上反映出实际载荷的变化曲线，而通过调整弹簧的预压缩量则可以产生不同的加载力。凸轮工作示意图如图4所示。

2 结论

通过对高速大冲击载荷轴承试验机的研制，真实模拟了轴承的实际工况，可以在正式应用轴承产品前进行各种极限工况下的性能试验及寿命试验，减小了由于轴承出现问题而影响整个设备运行的危险。为了寻求影响某种特定工况下轴承使用性能的潜在缺陷和原因，利用试验机进行边试验边改进的可靠性增长试验与模型分析，提出相应的改进措施，减小了轴承运转初期出现故障的可能性，提高了轴承的可靠性。

图4 凸轮工作示意图

[1] 刘苏亚. 轴承试验机及试验技术[J]. 轴承, 2011(8):55-59.

[2] 迟成芳, 尹廷林, 尹芳芳, 赵国章. 轴承磨损试验机的研制[J]. 工程与试验, 2008[9]:72-75.

[3] 李兴林, 张燕辽, 曹茂来, 等. 滚动轴承寿命试验机及其试验技术的现状及发展[J]. 试验技术与试验机, 2007(9): 1-6.

瓦锡兰再获LNG船双燃料机大单

日前，瓦锡兰集团又接获30台50DF四冲程双燃料发动机订单。这批发动机将由瓦锡兰在韩国的合资公司——瓦锡兰现代发动机公司生产，并将为正在韩国大宇造船海洋建造的5艘172600立方米破冰型液化天然气（LNG）船提供动力。据了解，瓦锡兰将为每艘破冰型LNG船提供4台12缸50DF发动机和2台9缸50DF发动机。该型机主要利用LNG作为燃料，同时也能使用传统的船用柴油。

据介绍，瓦锡兰50DF双燃料发动机系列有多种不同配置，包括从6缸直列到18缸V形配置在内，总输出功率最高可达17100千瓦，热效率高于其他燃气发动机。此外，当以燃气模式运行时，该型发动机的氮氧化物排放比国际海事组织现行标准值至少低85%，而二氧化碳排放则比常规船用柴油发动机低约25%，硫氧化物与颗粒物排放几乎为零。

（王孙）

Research on High-speed Heavy-impact-load Bearing Test-bed

LI Ya-yu
(SMERI, Shanghai 200031, China)

A test-bed for one type of high-speed heavy-impact-load bearing has been designed and used for capability experiment and life experiment under ultimate circumstances. The result shows that these experiments accomplished on this test-bed can be useful for reducing the possibility of bearing failure after this type of bearing truly put on use.

high-speed; impact; test-bed; reliability

文献标志码：A

10.16443/j.cnki.31-1420.2015.02.012

李亚煜（1983-），男，硕士，从事船舶特辅机电设备研究。