CN110231171A - 一种液体静压回转试验台 - Google Patents

Abstract

本发明属于轴承试验台领域，并具体公开了一种液体静压回转试验台，包括支架、轴向加载装置和液体静压推力轴承装置，轴向加载装置包括位移输出机构、载荷测量机构和压力输出机构，位移输出机构用于带动载荷测量机构上下运动，载荷测量机构用于实现载荷的传递及测量，压力输出机构用于将载荷加载至液体静压轴承上；液体静压推力轴承装置包括回转工作台、推力轴承和主轴机构，回转工作台用于承受外部载荷，环形油腔推力轴承用于形成静压油膜，以平衡外部载荷，主轴机构用于带动回转工作台做回转运动，同时动态调整运动中主轴的回转精度。本发明可模拟轴向载荷的液体静压回转试验台，具体结构简单，操作方便，适用性强等优点。

Description

一种液体静压回转试验台

技术领域

本发明属于轴承试验台领域，更具体地，涉及一种液体静压回转试验台。

背景技术

被广泛用于大、中型机床的回转工作台是影响设备性能的重要因素。作为实现回转工作台回转运动的轴承结构，其性能对于工作台的精度和性能起着重要作用。传统加工设备上采用的支承运动副多是滚动支承和流体滑动支承(流体动压支承、流体静压支承、动-静压轴承)。由于种种局限性，使得滚动支承和流体动压支承、动-静压轴承不能满足高端加工设备的高速、精密、重载的要求。液体静压支承运转时近零摩擦、无磨损，具有运动平稳，效率高，工程适应性好的优点，能够较好的满足高端加工设备对运动支承的性能要求，可为高端制造装备实现高精度、高稳定性的有效手段。

实际应用中，液体静压轴承主要承受轴向载荷，其受温度及油压等因素的影响较为严重，因此有必要设计一种液体静压回转试验台以模拟轴向载荷工况，进而对液体静压轴承进行模拟试验。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种液体静压回转试验台，其通过对关键组件如轴向加载装置和液体静压推力轴承装置的结构及其具体布置方式的研究和设计，可模拟轴向载荷的液体静压回转试验台，具体结构简单，操作方便，适用性强等优点。

为实现上述目的，本发明提出了一种液体静压回转试验台，其包括支架以及安装在支架上的且同轴设置的轴向加载装置和液体静压推力轴承装置，其中：

所述轴向加载装置设于液体静压推力轴承装置上方，其包括从上至下依次设置的位移输出机构、载荷测量机构和压力输出机构，其中，所述位移输出机构安装在基座箱体的上方，其包括彼此配合的蜗杆和蜗轮，所述蜗杆的下端穿入所述基座箱体的内部；所述载荷测量机构安装在基座箱体的内部，其包括称重传感器和顶杆，所述称重传感器通过传感器安装座安装在蜗杆的下端，所述顶杆安装在称重传感器的底部；所述压力输出机构安装在基座箱体的下方，其包括加载轴和套装在该加载轴外部的直线轴承，所述加载轴的上端位于载荷测量机构顶杆的下方，该加载轴的下端设置有承载平台，所述直线轴承通过直线轴承安装座安装在基座箱体的下方；

所述液体静压推力轴承装置包括回转工作台、环形油腔推力轴承和主轴机构，其中，所述回转工作台水平布置在环形油腔推力轴承的上表面，并与主轴机构中的主轴固连，该回转工作台的上方设置有推力调心滚子轴承；所述环形油腔推力轴承的上表面开设有环形油腔和泄油槽，该环形油腔推力轴承上还开设有与环形油腔连通的供油孔以及与泄油槽连通的泄油孔；所述主轴机构包括主轴和十字滚动联轴器，该主轴穿过所述环形油腔推力轴承，并通过并列圆柱滚子轴承与所述环形油腔推力轴承实现配合，该主轴的上端与所述回转工作台相连，下端与所述十字滚动联轴器相连。

作为进一步优选的，所述十字滚动联轴器包括上传动座、下传动座以及位于上传动座和下传动座之间的传动盘，所述上传动座与所述主轴的下端相连，该上传动座的下表面开设有卡槽，所述下传动座与电机相连，该下传动座的上表面开设有卡槽，所述传动盘周向分布有四个滚针凸轮导向器，其中两个滚针凸轮导向器固定在传动盘的上表面，且间隔180°布置，并卡装在上传动座的卡槽内，另两个滚针凸轮导向器固定在传动盘的下表面，其同样间隔180°布置并与传动盘上表面的两个滚针凸轮导向器呈十字分布，传动盘下表面的两个滚针凸轮导向器卡装在下传动座的卡槽内。

作为进一步优选的，所述并列圆柱滚子轴承包括单挡边圆柱滚子轴承以及位于单挡边圆柱滚子轴承上方的双挡边圆柱滚子轴承，所述单挡边圆柱滚子轴承和双挡边圆柱滚子轴承并列安装在所述主轴上，所述单挡边圆柱滚子轴承的外圈设置有挡边内圈无挡边，所述双挡边圆柱滚子轴承的内外圈均设置有挡边，且内圈为单挡边，该内圈的挡边设置在内圈靠近回转工作台的一侧。

作为进一步优选的，所述泄油槽的底部优选设计为1°～2°的斜面，该斜面与泄油孔相通；所述供油孔连接有节流器。

作为进一步优选的，所述蜗杆的下端设置有安装平台，所述传感器安装座通过螺钉安装在所述安装平台上；所述载荷测量机构还包括显示屏，该显示屏与所述称重传感器相连。

作为进一步优选的，所述液体静压推力轴承装置连接有供油系统，所述供油系统包括油箱和油泵，所述油泵用于将油箱中的液压油送入油管中并经节流器供给至推力轴承的供油孔中。

作为进一步优选的，所述供油系统还包括调压装置，其用于调节油箱出油压力并将压力显示在压力表上。

作为进一步优选的，所述液体静压回转试验台还设置有位移传感器、流量传感器、油膜压力传感器和温度传感器，其中，所述位移传感器安装于回转工作台的上方，流量传感器安装在油泵的出口处，油膜压力传感器与温度传感器安装于推力轴承。

作为进一步优选的，所述环形油腔的深度是油膜厚度的50～100倍。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：

1.本发明研究设计的轴向加载装置包括位移输出机构、载荷测量机构和压力输出机构，该位移输出机构、载荷测量机构和压力输出机构同轴安装，通过上述机构的相互配合，可保证施加载荷方向与轴承回转轴线同轴，为静压轴承提供稳定的、可控的轴向载荷，具有精度和灵敏度高、结构简单、操作方便的优点，符合高精密加工装备的静压轴承测试平台加载装置的使用要求。

2.本发明采用蜗轮蜗杆机构作为位移输出机构，并将其安装在基座箱体的上部，通过旋钮转动蜗轮即可带动蜗杆沿轴线升降，进而为静压轴承提供所需的可控的载荷，实现了通过对蜗轮旋转相应的角度达到对静压轴承施加相应轴向载荷的目的。

3.本发明通过设计包括承载轴和套装在承载轴外部的直线轴承的压力输出机构，并在承载轴下端设置承载平台，以通过承载平台实现轴向载荷的可靠施加，同时通过直线轴承进一步保证施加的载荷与静压轴承的轴线重合，上述结构的压力输出机构可保证载荷的有效施加及施加载荷的均匀性。

4.本发明通过设计包括称重传感器和顶杆的载荷测量机构，可实现载荷大小的有效测量，并通过设置与称重传感器相连的显示屏，可实现载荷值的实时准确显示，便于操作人员进行相关操作。

5.本发明还通过在蜗杆底部设置安装平台，并使用多个螺钉将传感器安装座与蜗杆底部的安装平台相连，以保证称重传感器的稳定性，提高称重传感器测量的准确性。

6.本发明通过设计十字滚动联轴器，并将其设计为包括上传动座、下传动座以及位于上传动座和下传动座之间的传动盘，且传动盘上下表面通过呈十字分布的四个滚针凸轮导向器与上下传动座滑动配合，以此使得传动盘可沿上传动座和下传动座作相对移动，以消除主轴与电机的不对心误差，保证回转工作台的回转精度。

7.本发明通过设置并列安装的圆柱滚子轴承，其中一个为单挡边圆柱滚子轴承，另一个为双挡边圆柱滚子轴承，安装中单挡边圆柱滚子轴承在双挡边圆柱滚子轴承的下部，并且双挡边圆柱滚子轴承的内圈为单挡边，且设置在靠近回转工作台的一侧，以此在保证主轴回转精度的同时允许主轴上下浮动，进而可以调整推力轴承与回转工作台间的间隙，实现自动调整油膜厚度的目的。

8.本发明将推力轴承回油槽的底面设置呈一定斜度，以加速回油速度，从而减弱油膜温升效应，保证轴承支承性能，并通过研究将回油槽底面的斜度设计为1°～2°，以兼顾加工制造难易程度的同时实现加速回油的效果。

9.本发明的试验台装有多种不同类型的传感器，能够实时测量出轴向载荷、油膜温度分布、压力分布、油膜厚度、流量等技术参数，可进行轴承油膜的静态特性和刚度等实验，有助于揭示影响液体静压推力轴承性能的主要因素，对液体静压推力轴承的设计提供了帮助。

附图说明

图1是本发明的液体静压回转试验台的结构示意图；

图2是本发明的轴向加载装置的结构示意图；

图3是本发明的液体静压推力轴承装置的结构示意图；

图4是本发明的环形油腔推力轴承上端面的示意图；

图5是本发明的环形油腔推力轴承下端面的示意图；

图6是本发明的环形油腔推力轴承的剖视图；

图7是图6的N处放大图；

图8是图6的M处放大图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1所示，本发明实施例提供的一种液体静压回转试验台，其包括支架以及安装在支架上的轴向加载装置和液体静压推力轴承装置，轴向加载装置和液体静压推力轴承装置同轴设置，其中支架作为支撑部件用于安装固定轴向加载装置和液体静压推力轴承装置，轴向加载装置用于对液体静压推力轴承装置的轴向施加载荷，而液体静压推力轴承装置则用于形成待试验的液体静压轴承，并平衡外部轴向载荷及进行稳定的回转运动。通过上述各个部件的相互配合，可实现重载情况下静压推力轴承的实验模拟，具有加载精确、稳定等优点。

下面将对各个部件逐一进行更为具体的说明。

图1是本发明的液体静压回转试验台的结构示意图，如图1所示，支架包括下支架1和上支架3，以作为试验台的整个支撑结构，其中下支架1用均布的支撑脚16水平固定于地面，上支架3设于下支架的上方，与下支架1固连。

图2是本发明的轴向加载装置的结构示意图，本发明所设计的轴向加载装置利用蜗轮蜗杆进行加载。如图1和图2所示，轴向加载装置安装在上支架3上，其包括位移输出机构、载荷测量机构和压力输出机构，上述三个机构从上至下依次设置，其中，位移输出机构用于带动载荷测量机构上下运动，以提供载荷，载荷测量机构用于实现载荷的传递及测量，而压力输出机构则用于将载荷加载至待试验的液体静压轴承上(该液体静压轴承由液体静压推力轴承装置形成)。通过移输出机构、载荷测量机构和压力输出机构的相互配合，可为液体静压轴承提供稳定的、可控的轴向载荷，具有精度和灵敏度高、结构简单、操作方便的优点。

如图2所示，位移输出机构安装在基座箱体8的上方，其为蜗轮蜗杆机构，包括彼此配合的蜗杆18和蜗轮19，蜗杆18竖直布置，其轴线与待加载的液体静压轴承的轴线重合，其下端穿入基座箱体8的内部，蜗轮19的轴线与蜗杆18的轴线垂直，通过涡轮的转动带动蜗杆的升降，基座箱体8安装在上支架3的上方。当需要施加载荷时，使蜗轮转动相应的角度，蜗轮则会带动蜗杆沿轴线升降，以输出沿轴线的位移。具体的，涡轮安装在涡轮安装座上，蜗杆则穿过涡轮安装座与涡轮配合，利用螺钉将涡轮安装座安装在基座箱体的上方，即可实现位移输出机构的安装与固定。

如图2所示，载荷测量机构安装在基座箱体8的内部，其包括称重传感器20和顶杆，称重传感器20通过传感器安装座17安装在蜗杆的下端，顶杆安装在称重传感器的底部。当位移输出机构输出位移时，即蜗杆向下运动时，带动其上的称重传感器及顶杆向下运动，起到传递载荷及测量载荷的作用。为了保证重力传感器测量的准确性，在蜗杆的下端设置一安装平台，然后利用该安装平台安装传感器安装座17，再将称重传感器20安装在传感器安装座17的底部，该称重传感器和传感器安装座通过多个固定螺钉固定在安装平台上，优选采用12个内六角圆柱头螺钉进行安装。

为了实时显示载荷值，保证加载的准确性，载荷测量机构中还设置有显示屏，该显示屏与称重传感器20相连，以将称重传感器测量获得的载荷值实现实时精确显示，便于操作人员根据载荷值进行相应的调整，该显示屏可安装在基座箱体的外部，或其他任意便于操作人员观看的位置。

如图2所示，压力输出机构安装在基座箱体8的下方，其包括直线轴承9和加载轴7，直线轴承9套装在加载轴7的外部，该直线轴承通过直线轴承安装座21安装在基座箱体的下方，并穿过上支架，加载轴7穿过直线轴承9，并且其上端位于载荷测量机构顶杆的下方，其下端设置有承载平台，该加载轴的轴线与液体静压轴承的轴线重合。当称重传感器底部的顶杆在蜗杆的作用下向下运动时，将推动其下方的加载轴运动，加载轴为其下方的液体静压轴承提供轴向载荷，通过使用直线轴承可有效保证输出的载荷与液体静压轴承轴线重合。

图3是本发明的液体静压推力轴承装置的结构示意图。如图3所示，液体静压推力轴承装置包括回转工作台6、环形油腔推力轴承14和主轴机构，其中，回转工作台用于承受外部载荷，即承受其上方轴向加载装置提供的载荷；环形油腔推力轴承主要用于形成静压油膜，从而平衡外部载荷，保证装置处于流体润滑状态，该环形油腔推力轴承与回转工作台之间配合以模拟液体静压轴承，进而形成待试验的液体静压轴承，通过对该液体静压轴承的试验可研究油膜特性，该回转工作台6和环形油腔推力轴承同轴设置；主轴机构用于带动回转工作台做回转运动，同时动态调整运动中主轴的回转精度。通过上述各个部件的相互配合，不但可以消除主轴与电机不对心的影响，还可在允许范围内实现油膜厚度的浮动，具有回转精度高、轴承支承性能好、油膜厚度可调的特点。

如图1和3所示，回转工作台6水平布置在环形油腔推力轴承14的上表面，并与主轴机构中的主轴5的上端固连，其上方设置有推力调心滚子轴承10，该液体静压轴承10与其上方的加载轴下端的承载平台抵接，以将加载装置的加载力沿轴向更精确的加载至回转工作台6；环形油腔推力轴承14安装在下支架上，其上开设有环形油腔43、泄油槽、供油孔45和泄油孔，其中环形油腔43和泄油槽开设在环形油腔推力轴承的上表面，环形油腔推力轴承的上表面与回转工作台的下表面接触，其上的环形油腔由回转工作台的下表面封闭，环形油腔推力轴承的上表面与回转工作台的下表面之间形成油膜封油边；供油孔45优选开设在环形油腔推力轴承的下表面，并与环形油腔43连通，以向环形油腔中供给液压油，优选开设四个周向均布的供油孔，泄油孔开设在环形油腔推力轴承内，其与泄油槽连通，以将泄油槽收集的液压油回油至油箱中，泄油槽优选包括外泄油槽36和内泄油槽42，用于回收从封油边溢出的液压油。

具体的，加工制造过程中，将泄油槽底面加工为1°～2°的斜面，该斜面与泄油孔相通，以此使得回油过程中，加快液压油从泄油槽通过泄油孔回到油箱，通过加快回油速度，有益于油膜散热，保证轴承支承性能。具体的，供油孔连接有节流器，以调节油腔的油膜压力，形成压力差从而承受载荷。优选地，节流器选用小孔节流器，节流器前端加不锈钢过滤网。

如图1和图3所示，主轴机构包括主轴5和十字滚动联轴器15，该主轴5穿过环形油腔推力轴承14，并通过并列圆柱滚子轴承13与环形油腔推力轴承实现配合，环形油腔推力轴承中开设有主轴固定孔40供主轴穿过，该主轴的上端譬如通过周向分布的四个内六角圆柱头螺钉27与回转工作台相连，并通过平键26传递扭矩，下端与十字滚动联轴器相连。具体的，主轴5通过沿周向均布的4个主轴固定孔40与环形油腔推力轴承14固连，并通过两个平键安装孔41安装平键26用于传递扭矩。

具体的，十字滚动联轴器包括上传动座24、下传动座23以及位于上传动座和下传动座之间的传动盘29，上传动座与主轴的下端相连，该上传动座的下表面开设有卡槽，下传动座与电机2相连，譬如通过铜垫30与电机的输出轴31相连，该电机通过电机支承座4与下支架相连，该下传动座的上表面开设有卡槽，传动盘周向分布有四个滚针凸轮导向器28，其中两个滚针凸轮导向器譬如通过螺栓固定在传动盘的上表面，且间隔180o布置，即两个滚针凸轮导向器关于传动盘的中心对称，例如左右对称，这两个滚针凸轮导向器卡装在上传动座下表面的卡槽内，并实现过渡配合，即传动盘上表面的两个滚针凸轮导向器与上传动座下表面的卡槽过渡配合；另两个滚针凸轮导向器譬如通过螺栓固定在传动盘的下表面，其同样间隔180o布置，即两个滚针凸轮导向器关于传动盘的中心对称，例如前后对称，以此该两个滚针凸轮导向器与传动盘上表面的两个滚针凸轮导向器呈十字分布，即传动盘上表面两个滚针凸轮导向器的连线与传动盘下表面的两个滚针凸轮导向器的连线呈十字交叉，传动盘下表面的两个滚针凸轮导向器则卡装在下传动座上表面的卡槽内，并实现过渡配合，即传动盘下表面的两个滚针凸轮导向器与下传动座上表面的卡槽过渡配合，以此构成十字滚动联轴器。由于滚针凸轮导向器与卡槽间采用过渡配合，因此允许滚针凸轮在卡槽内有微小位移，故传动盘可相对上下传动座来回移动，即可实现沿主轴径向的位移调节，同时滚针凸轮导向器的外表面为圆柱面，其沿卡槽的竖直方向易受回转运动和重力作用而产生轴向微小位移。进一步的，经研究发现当环形油腔的深度是油膜厚度(即回转台下表面与推力轴承上表面间的间隙)的50～100倍时，油膜具有较好的承载效果，因此本发明将环形油腔的深度设计成油膜厚度的50～100倍。

更为具体的，并列圆柱滚子轴承包括单挡边圆柱滚子轴承和双挡边圆柱滚子轴承，单挡边圆柱滚子轴承和双挡边圆柱滚子轴承并列安装在主轴上，其中单挡边圆柱滚子轴承位于双挡边圆柱滚子轴承的下方，即单挡边圆柱滚子轴承靠近上传动座，双挡边圆柱滚子轴承靠近回转工作台，其中，单挡边圆柱滚子轴承的外圈设置有挡边内圈无挡边，外圈的挡边为双挡边(即外圈两侧均设置有挡边)，以对圆柱滚子进行安装限位，而双挡边圆柱滚子轴承的内外圈均设置有挡边，其中，外圈为双挡边(即外圈两侧均设置有挡边)，内圈为单挡边(即内圈只有一侧设置有挡边)，内圈的挡边设置在内圈靠近回转工作台的一侧，该内圈与主轴上的轴肩抵接。由此上述结构的并列圆柱滚子轴承中的内圈可相对外圈做上下浮动，进而带动主轴上下浮动，使其能在轴向做移动，进而调整推力轴承与回转工作台间的间隙，从而自动调整油膜厚度。具体的，双挡边圆柱滚子轴承的上方还设置有轴承压盖，主轴穿过轴承压盖，两者之间装有骨架油封，防止润滑脂泄漏。

图4是本发明的环形油腔推力轴承的上端面示意图，如图4所示，其上开设有环形油腔43，并均布有四个与环形油腔43连通的供油孔45，环形油腔推力轴承的上表面与回转工作台的下表面接触，环形油腔推力轴承的上表面与回转工作台的下表面位于环形油腔两侧的接触面形成外封油面38和内封油面44，外封油面38的外侧设置有外泄油槽36，内封油面44的内侧设置有内泄油槽42，外泄油槽36内开设有外泄油孔34，内泄油槽42内开设有内泄油孔35。

为了防止液压油受污染，环形油腔推力轴承上还设置有防护罩25，环形油腔推力轴承上端面上设置有用于安装防护罩25的防护罩安装面33，防护罩安装面33上均布有8个防护罩安装孔32。

本发明还在内封油面44、外封油面38和环形油腔43中各开有4个均布的压力传感器安装孔39，压力传感器安装孔39为通孔用于安装压力传感器，通过压力传感器可测得润滑油在环形油腔推力轴承14中的压力分布。同时，为了更好的了解环形油腔推力轴承14表面的温度分布情况，本发明在轴承下端面上布置有18个温度采集点，即在环形油腔推力轴承上设置18温度传感器安装孔48，用于安装温度传感器。如图5所示，其中12个温度传感器安装孔48的布置与压力传感器安装孔39类似，即在内封油面44、外封油面38和环形油腔43中各开设4个均布的温度传感器安装孔48，另外6个温度传感器安装孔沿半径方向布置，通过18个温度传感器可采集到环形油腔推力轴承14在径向、周向上的温度。此外，如图6-8所示，为了不破坏轴承内封油面、外封油面和环形油腔底面，温度传感器安装孔48底端离轴承内封油面、外封油面和环形油腔底面的距离均为2.5mm。

具体的，液体静压推力轴承装置连接有供油系统，该供油系统包括油箱和油泵，其中油泵用于将油箱中的液压油送入油管中，油管中的液压油经节流器供给至推力轴承的供油孔中。当推力轴承设置有多个供油孔时，例如四个供油孔，则通过分油器将油箱出油分成四路，再用油管通过节流器给推力轴承四个供油孔供油；为了实现出油压力的调节与测定，供油系统中还设置有调压装置，该调压装置设置在油箱出口处，用于调节油箱出油压力并将压力显示在压力表上。

为更好地理解环形油腔推力轴承14的结构，下面结合高压液体润滑油在本发明中的流经线路对本发明作进一步详细说明：润滑油经供油系统从环形油腔43的4个进油孔45进入环形油腔推力轴承14，初始时由于油压不够，润滑油被内封油面44和外封油面38封住；随着油腔内油压的升高，将安装于环形油腔推力轴承14上方的回转工作台6顶起，润滑油经由内封油面44和外封油面38流入外泄油槽36和内泄油槽42，最后经由外泄油孔34和内泄油孔35流回油箱。

为了实现液压油流量的测定，在油泵的出口处设置有流量传感器。为了测定回转工作台的浮动距离，以间接测定静压推力轴承的油膜厚度，在回转工作台的上方设置有位移传感器11，具体的，该位移传感器11通过位移传感器支架12固定安装，该位移传感器支架12安装于推力轴承14的外泄油槽内，并将位移传感器11延伸到回转工作台6上方，外泄油槽上设置有位移传感器支架安装孔37。

下面对本发明的液体静压回转试验台的工作过程进行简要描述。

正常工作时，启动电机前，液压油通过节流器进入供油孔然后流入环形油腔，使回转工作台与推力轴承之间形成液压油膜；然后启动电机，电机通过十字滚轴联轴器带动主轴旋转，主轴通过双列圆柱滚子轴承与推力轴承内孔配合，主轴旋转带动回转工作台做回转运动；在不断供油过程中，液压油从两侧封油边流出，汇集到泄油槽中，使液压油经泄油槽快速流入泄油孔，加速回油过程有利于改善油膜温升效应，提高轴承支承特性；轴向加载装置布置在液体静压推力轴承装置上方，轴向加载装置中的加载轴下端的承载台与液体静压推力轴承装置上的推力调心滚子轴承抵接，转动涡轮带动蜗杆向下运动，进而带动蜗杆下端的称重传感器及称重传感器底部的顶杆向下运动，向下运动的顶杆与加载轴的上端接触，并带动加载轴向下运动，向下运动的加载轴通过其下端的承载台及推力调心滚子轴承向其下方的液体静压推力轴承装置施加载荷，施加载荷的过程中，称重传感器测量载荷值并将其实时显示在显示屏上，当载荷施加结束后，通过反向旋转涡轮，使得蜗杆上升即可。在试验过程中，可实时测量出轴向载荷、油膜温度分布、压力分布等技术参数，可进行轴承油膜的静态特性和刚度等实验，有助于揭示影响液体静压推力轴承性能的主要因素，对液体静压推力轴承的设计提供帮助。

由于静压油膜厚度在回转过程中会随着负载的变化而有所浮动，本发明采用单挡边圆柱滚子轴承配合双挡板圆柱滚子轴承的并列圆柱滚子轴承结构调节主轴的轴向位移，从而允许回转工作台产生一定轴向位移，实现静压油膜厚度的浮动变化，保证静压轴承支承性能。另鉴于主轴沿轴向易产生浮动位移，本发明采用十字滚动联轴器结构，即上传动座与主轴连接，下传动座与电机主轴相连，上传动座与下传动座之间再通过装有滚针凸轮导向器的传动盘相互连接，当主轴与电机轴不对心时，即主轴的轴线与电机轴的轴线不重合时，传动盘可以沿上传动座和下传动座的卡槽作相对移动，以消除主轴7与电机的不对心误差，保证回转工作台的回转精度。

本发明的液体静压推力轴承装置通过十字滚动联轴器连接电机与主轴，通过驱动电机带动主轴旋转，补偿运转时的相对位移。主轴与推力轴承间并列安装两个圆柱滚子轴承，主轴在电机的驱动下带动回转工作台做回转运动，通过十字滚动联轴器和圆柱滚子轴承保证回转精度在允许可调范围内波动。本发明通过十字滚动联轴器与并列圆柱滚子轴承的相互配合，不但可以消除主轴与电机不对心的影响，还可在允许范围内实现油膜厚度的浮动。本发明的试验台装有多种不同类型的传感器，通过本发明的液体静压回转试验平台能够全面的进行液体静压推力轴承的工作特性分析，为液体静压推力轴承的研究和设计工作提供重要帮助。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种液体静压回转试验台，其特征在于，包括支架以及安装在支架上的且同轴设置的轴向加载装置和液体静压推力轴承装置，其中：

所述轴向加载装置设于液体静压推力轴承装置上方，其包括从上至下依次设置的位移输出机构、载荷测量机构和压力输出机构，其中，所述位移输出机构安装在基座箱体(8)的上方，其包括彼此配合的蜗杆(18)和蜗轮(19)，所述蜗杆的下端穿入所述基座箱体(8)的内部；所述载荷测量机构安装在基座箱体(8)的内部，其包括称重传感器(20)和顶杆，所述称重传感器(20)通过传感器安装座(17)安装在蜗杆的下端，所述顶杆安装在称重传感器的底部；所述压力输出机构安装在基座箱体(8)的下方，其包括加载轴(7)和套装在该加载轴(7)外部的直线轴承(9)，所述加载轴(7)的上端位于载荷测量机构顶杆的下方，该加载轴(7)的下端设置有承载平台，所述直线轴承(9)通过直线轴承安装座安装在基座箱体(8)的下方；

所述液体静压推力轴承装置包括回转工作台(6)、环形油腔推力轴承(14)和主轴机构，其中，所述回转工作台水平布置在环形油腔推力轴承的上表面，并与主轴机构中的主轴(5)固连，该回转工作台的上方设置有推力调心滚子轴承；所述环形油腔推力轴承的上表面开设有环形油腔和泄油槽，该环形油腔推力轴承上还开设有与环形油腔连通的供油孔以及与泄油槽连通的泄油孔；所述主轴机构包括主轴和十字滚动联轴器，该主轴穿过所述环形油腔推力轴承，并通过并列圆柱滚子轴承与所述环形油腔推力轴承实现配合，该主轴的上端与所述回转工作台相连，下端与所述十字滚动联轴器相连。

2.如权利要求1所述的液体静压回转试验台，其特征在于，所述十字滚动联轴器包括上传动座、下传动座以及位于上传动座和下传动座之间的传动盘，所述上传动座与所述主轴的下端相连，该上传动座的下表面开设有卡槽，所述下传动座与电机相连，该下传动座的上表面开设有卡槽，所述传动盘周向分布有四个滚针凸轮导向器，其中两个滚针凸轮导向器固定在传动盘的上表面，且间隔180°布置，并卡装在上传动座的卡槽内，另两个滚针凸轮导向器固定在传动盘的下表面，其同样间隔180°布置并与传动盘上表面的两个滚针凸轮导向器呈十字分布，传动盘下表面的两个滚针凸轮导向器卡装在下传动座的卡槽内。

3.如权利要求1或2所述的液体静压回转试验台，其特征在于，所述并列圆柱滚子轴承包括单挡边圆柱滚子轴承以及位于单挡边圆柱滚子轴承上方的双挡边圆柱滚子轴承，所述单挡边圆柱滚子轴承和双挡边圆柱滚子轴承并列安装在所述主轴上，所述单挡边圆柱滚子轴承的外圈设置有挡边内圈无挡边，所述双挡边圆柱滚子轴承的内外圈均设置有挡边，且内圈为单挡边，该内圈的挡边设置在内圈靠近回转工作台的一侧。

4.如权利要求1所述的液体静压回转试验台，其特征在于，所述泄油槽的底部优选设计为1°～2°的斜面，该斜面与泄油孔相通；所述供油孔连接有节流器。

5.如权利要求1所述的液体静压回转试验台，其特征在于，所述蜗杆的下端设置有安装平台，所述传感器安装座通过螺钉安装在所述安装平台上；所述载荷测量机构还包括显示屏，该显示屏与所述称重传感器相连。

6.如权利要求1所述的液体静压回转试验台，其特征在于，所述液体静压推力轴承装置连接有供油系统，所述供油系统包括油箱和油泵，所述油泵用于将油箱中的液压油送入油管中并经节流器供给至推力轴承的供油孔中。

7.如权利要求6所述的液体静压回转试验台，其特征在于，所述供油系统还包括调压装置，其用于调节油箱出油压力并将压力显示在压力表上。

8.如权利要求7所述的液体静压回转试验台，其特征在于，所述液体静压回转试验台还设置有位移传感器、流量传感器、油膜压力传感器和温度传感器，其中，所述位移传感器安装于回转工作台的上方，流量传感器安装在油泵的出口处，油膜压力传感器与温度传感器安装于推力轴承。

9.如权利要求1-8任一项所述的液体静压回转试验台，其特征在于，所述环形油腔的深度是油膜厚度的50～100倍。