Устройство для испытания подшипников качения на долговечность

 

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытаниям подшипников качения. Цель изобретения - повышение достоверности результатов испытаний . Устройство содержит размещенный в полом цилиндрическом корпусе с дном вертикальный приводной вал, на нижнем его конце смонтирован испытываемый подшипник, погруженный в жидкость, а на верхнем конце - технологический подшипник , поддерживающий вал, механизм нагружения, состоящий из тарированной пружины, калиброванной шайбы и силовой крышки, и моментомер. В цилиндрической стенке корпуса-между испытываемым и технологическим подшипниками на разной высоте от испытываемого подшипника выполнены два сквозных отверстия - нижнее и верхнее для прокачки маловязкой жидкости через корпус, причем между отверстиями установлено соосно с валом бесконтактное уплотнение, а между верхним отверстием и технологическим подшипником - аналогичное уплотнение. Это устройство констатирует фактическую долговечность подшипника при высоких скоростях вращения. 2 ил. у Ј

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК (5!)5 G 01 М 13/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2 1.) 4791204/27 (22) 14.02.90 (46) 30.03.92, Бюл. М 12 (71) Московский авиационный институт им.

Серго Орджоникидзе (72) А.М.Гаврилюк, С.А.Дубенец, Е..М.Còàðшинов и P.Â.Êîðîñòàojåâñêèé . (53) 621.822.6(088.8) (56) Бобровников Г Н., Иванушкйн А.М,; Камышев Л;А. Трение в подшипниках качения, залитых жидкостью. — Вестник машиностроения. M„1968. М 5, с. 18-20. (54) УСТРОЙ С ГВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ ПОДLUMllHNKOB КАЧЕНИЯ НА ДОЛГОВЕЧНОСТЬ (57) Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытаниям подшипников качения. Цель изобретения — . повышение достоверности результатов испытаний. Устройство содержит размещенный в полом цилиндрическом корпусе с

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к испытаниям подшипников качения.

Известна экспериментальная установка, в которой в цилиндрическом стакане на вертикальном валу установлен погруженный в криогенную жидкость испытываемый подшипник качения.

Однако в известной установке при высоких частотах вращения вокруг подшипника образуется вращающаяся вихревая воронка с газовой полостью в центре, йриводящая к нарушению условий смазывания и охлаждения и, следовательно, снижению его долговечности. . Известна также экспериментальная установка для испытаний подшипников,.которая может быть принята в качестве!

Ж„„1723481 А1 дном вертикальный приводной вал, на нижнем его конце смонтирован испытываемый подшипник, погруженный в жидкость, а на верхнем конце — технологический подшипник, поддерживающий вал, механизм нагружения. состоящий из тарированной пружины, калиброванной шайбы и силовой крышки, и моментомер. В цилиндрической стенке корпуса между испытываемым и технологическим подшипниками на разной высоте от испытываемого подшипника выполнены два сквозных отверстия — нижнее и верхнее для прокачки маловязкой жидкости через корпус, причем между отверстиями установлено соосно с валом бесконтактное уплотнение, а между верхним отверстием и технологическим подшипни- З ком — аналогичное уплотнение. Это устройство констатирует фактическую долговечность подшипника при высоких скоростях вращения. 2 ил. в прототипа, содержащая два испытываемых подшипника, установленных на вертикальном валу в цилиндрическом корпусе, заполненном маловязкой жидкостью, а также моментомер.

В известном устройстве при работе подшипника на малых частотах вращения свободная поверхность жидкости, в которую он погружен, имеет фсрму горизонтальной плоскости, положение которой определяет уровень столба жидкости над испытываемым подшипником..

При увеличении оборотов жидкость в результате сил внутреннего трения.увлекается во вращение, а за счет массовых центробежных сил отбрасывается от внутреннего кольца подшипника к внешнему. В результате на внутреннем кольце под1723481 шипника происходит падение статического давления жидкости. Это приводит к изменению ее агрегатного состояния, сопровождающегося выделением парогаэовых фракций, т.е; кавитации, ухудшающей условия смазывания поверхностей трения подшипника.

Кроме того, свободная поверхность жидкости меняет свою первоначальную плоскую форму: у внутреннего кольца уровень жидкости опускается, у наружного— поднимается, а в промежутке между ними точки свободной поверхности занимают положение, теоретически близкое к параболоиду вращения. В результате вокруг подшипника образуется вихревая воронка с газовой полостью в центре.

С увеличением скорости вращения разница между положениями верхних и нижних точек свободной поверхности, определяющих глубину вихревой воронки, увеличивается и при достижении определенных частот вращения парогазовая полость может охватить весь подшипник.

Работа подшипника в условиях вихревой воронки характеризуется пониженными значениями момента трения подшипника вследствие закрутки жидкости в цилиндрической полости корпуса, а также существенно меньшей плотности парогазовой среды, в которой происходит вращение комплекта тел качения. Однако при этом нарушаются условия смазывания подшипника и он теряет работоспособность.

Таким образом, известное техническое решение приводит к заниженным значениям долговечности подшипника и поэтому несовершенно.

Целью изобретения является, повышение качества и достоверности результатов испытаний путем установления фактической долговечности подшипника при высоких скоростях вращения.

Для достижения указанной цели устройство для испытания подшипников качения на долговечность, содержащее корпус в виде полого цилиндрического стакана, со осно смонтированный в нем вертикальный приводной вал с элементами для фиксации испытываемого подшипника, механизм нагружения и моментомер, снабжено двумя бесконтактными уплотнениями, причем в боковой стенке стакана над элементами фиксации испытываемого подшипника последовательно выполнены два радиальных сквозных отверстия, а бесконтактные уплотнения смонтированы в цилиндрической полости стакана соосно с валом соответственно между отверстиями и над верхним отверстием.

25 и верхнее отверстие 9 для ее отвода. Между отверстиями 8 и 9 в корпусе.1 соосно с валом

50

На фиг,1 изображено предлагаемое устройство, разрез; на фиг.2 — график характеристик подшипника, иллюстрирующий области режимов его работы в условиях наличия и отсутствия вихревой воронки.

Предлагаемое устройство состоит из полого цилиндрического корпуса 1, нижняя часть которого выполнена из оптически прозрачного материала (оргстекла). В корпусе 1 установлен вертикальный приводной вал 2, на нижнем конце которого смонтирован испытываемый подшипник 3, а на верхнем конце — технологический подшипник 4, поддерживающий приводной вал 2. Здесь. же установлен узел нагружения испытываемоro подшипника 3; состоящий из тарированной пружины 5, калиброванного кольца 6 и силовой крышки 7, Для прокачки жидкости через корпус 1 в его цилиндрической стенке между испытываемым 3 и технологическим

4 подшипниками на разной высоте от испытываемого подшипника 3 выполнены два сквозных отверстия — нижнее отверстие 8 для подвода жидкости е полость корпуса 1

2 установлено бесконтактное уплотнение

10, а между технологическим подшипником

4 и верхним отверстием 9 — аналогичное уплотнение 11, выше которого в цилиндрической стенке корпуса 1 выполнено дополнительно аварийное дренажное от.верстие 12.

Регулирование гидравлических параметров прокачиваемой жидкости осуществ-. ляется с помощью дросселей 13 и 14, а контроль за ними — по манометрам 15,16 и расходомеру 17. Температура жидкости регистрируется по термопаре 18. Непосредственно над испытываемым подшипником 3 вблизи вала 2 установлен приемный зонд с манометром 19 для отбора давления и фиксации процесса зарождения и развития вихревой воронки. Замер момента трения на приводном валу 2 осуществляется с помощью моментомера 20. Нижняя часть корпуса 1, заполненная жидкостью с содержащимся в ней испытываемым подшипником 3 и ограниченная сверху уплотнением 10, образует подшипниковую камеру 21.

Методика проведения испытаний с помощью предлагаемого устройства заключается в следующем.

Для обеспечения условий работы погруженным в жидкость корпус 1 через отверстие 8 при предварительно открытых дросселях 13 и 14 заполняют жидкостью до момента, когда она начинает перетекать через отверстие 9, после чего дроссель 13 за1723481 крывают. Испытываемому подшипнику 3 В точке а происходит излом моментной сообщают нагрузку, соответствующую усло- характеристики подшипника. Соответствувиям испытаний, с помощью тарированной ющая ей критическая частота (A

его момента тренйя. Устанавливают эксплу- вихревой воронки. Точка b графика соответатациойную частоту ab вращения, задан- "0 ствует режимным параметрам работы подную по условиям испытаний, и на этом шипника, на которых происходит режиме регистрируют момент трения под- регистрация его долговечности в условиях шипника. Мтр и его долговечность. После существования воронки. завершения испытаний подшипник. отра- Характеристика, представленная ломаботавший ресурс, заменяют на новый. 15 ной линией о — с-б, получена при некотором

Дальнейшая задача испытаний заклю- промежуточном избыточном давлении жидчается в установлении фактической долго- . кости, которое обеспечивается за счет провечности подшипника 3 в условиях качки жидкости через камеру 21 контроля за гидродинамическими процес- подшипника. На этой зависимости участок сами,.происходящими в жидкости, в кото-. 20 о — с также соответствует работе подшипнирую подшипник погружен. ка без парогазовых каверн и воронки, а учаДля этого подшипнику 3 сообщают зв- сток с — d — при наличии этих явлений. Точка данную эксплуатационную частоту враще- сиотвечающаяейчастотавращенияв явния fib. Одновременно. открывая дроссель, ляются критическими для данного давления

13 и закрывая дроссель 14, по манометру 19. 25 жидкости р,, в камере подшипника устанавливают неко- - И, наконец, линия о — е отвечает режиторое промежуточное избыточное давление . мам работы подшипника во всем диапазоне жидкости Р и на этом режиме фиксируют частот вращения до вэ без проявления примомент трения подшипника. Контроль эа знаков нарушения сплошности жидкости расходом жидкости через камеру 21 под- 30 илиобразованияворонки. Этотрежимрабошипника ведут по расходомеру 17. ты реализуется при некотором избыточном далее, поддерживая неизменной часто- давлении, обозначенном предельным Рпр ту вращения щ подшипника, с помощью Превышение этого давления не создает дросселей 13 и 14 постепенно повышают положительного эффекта; поскольку. жиддавление жидкости в камере 21и периоди- 35 к,ьнжод в днофазн.аЕегмномс чески РегистРиРУют пРиРост момента тРЕ.- янии и, следовательно, является несжимаемой. ниЯ. ПроДолжают повышать давление Точка е на графике является точкой измережидкости до тех поР, пока не прекращаетСЯ ния фактической долговечности подшипника, Рост момента тРениЯ, что свидетельствУет работающего в условиях отсутствия наруоб одновременном агрегатном состоянии 40 шения условий смазывания поверхностей жидкости и отсутствии вихревой воронки. трения

На этом режиме регистрируют долговеч- Таким образом, методика проведения ность подшипника. испытаний с помощью предлагаемого устНа фиг.2 поясняется графически мето- ройства позволяет определить оптимальдика пРоведениЯ испытаний. Здесьд Я на- 45 ные режимные параме Ры работы глЯАности в логарифмичЕских коордииатах:, подшипника, обеспечивающие его фактичепРедставлена зависимость момента тРЕния: скую располагаемую долговечность. подшипника Мтр от частоты вращения Ш при Отличие конструкции предлагаемого ygразличных значениях избыточного давле- тройства от известных заключается в том, ниЯ Р в камеРе 21 подшипника. 50 что прокачка жидкости осуществляется по одну сторону относительно испытываемого

Участок о-а гРафика соответствует Ре- .. подшипника. В предлагаемом устройстве жимУ Работы подшипника, погруженного..в контроль за появлением и развитием вихрежидкость, при отсутствии избыточного дав- вой воронки осуществляется тремя способаления в жидкости, т.е. Р -0 и без проявле- 55 ми: с помощью измерения момента трения ниЯ пРизнаков кавитации или вихревой; навалу; по показаниям манометра 19,реги ВОРОНКИ. Практически этот У асток неэначи- . Стрирующего с помощью приемного зонда телен и имеет место на малых частотах вРа давление жидкости вблизи поверхности ващения.

1723481 ла 2 над подшипником 3; визуально через оптически прозрачные стенки корпуса 1.

Предлагаемое устройство позволяет получить истинные значения величин М р, отвечающие. укаэанным условиям эксплуатации, что важно для оценки энергетических потерь в опорах.

Устройство имеет простую конструкцию и технологично; Применение устройства .при испытаниях подшипников может дать определенный экономический эффект в народном хозяйстве.

Формула изобретения

Устройство для испытания подшипников качения на долговечность путем погружения в маловязкую жидкость, содержащее корпус в виде полого цилиндрического стакана, соосно смонтированный в нем вертикальный приводной вал с элементами для фиксации испытываемого подшипника„механизм нагружения и моментомер, о т л.и5 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения достоверности результатов испытаний путем установления фактической долговечности испытываемого подшипника при высоких скоростях вращения, оно снабжено

10 двумя бесконтактными уплотнениями; в боковой стенке стакана над элементами фиксации испытываемого подшипника последовательно выполнены два радиальных сквозных отверстия. а бесконтактные

15 уплотнения смонтированы в цилиндрической полости стакана соосно с валом соответственно между отверстиями и над верхним отверстием.

1723481

Редактор С. Лисина

Заказ 1060 Тираж . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина; 101

Ятр +

Рр 2 и

Составитель А, Гаврилюк

Техред М.Моргентал Корректор В. Гирняк