Устройство для испытания подшипников качения на долговечность

)5 601 М 13 04 ЕНИ АВТОРСКО ИДЕТЕЛЬСТВУ ый в полом цили ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗ(71) Московский авиаСерго Орджоникидзе(54) УСТРОЙСТВО ДЛШИПНИКОВ КАЧЕННОСТЬ(57) Изобретение отнной технике, а именшипников качения.повышение. достоверпытаний. Устройство 2ционный институт им. А,Дубенец, ЕМ.Старше.вский Иванушкйн А.МКав подшипниках каче- костью, - Вестник 1968, М 5, с. 18-20. Я ИСПЫТАНИЯ ПОДИЯ НА ДОЛГОВЕЧосится к испытательно к испытаниям подЦель изобретения - ности результатов иссодержит размещендрическом 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, приводящая к нарушению условий смазывания и охлаждения и, следовательно, снижению его долговечности., Известна также экспериментальная установка для испытаний подшипников,.которая может быть принята в качестве 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 полнены 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. 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 ферму горизонтальной плоскости, положение которой определяет уровень столба жидкости над испытываемым подшипникомПри увеличении оборотов жидкость в результате сил внутреннего трений.увлекается во вращение, а эа счет массовых центробежных сил отбрасывается от внутреннего кольца подшипника к внешнему. В результате на внутреннем кольце под5 10 15 20 25 30 40 45 50 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, соосно 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. 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 испытываемого 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 и верхнее отверстие 9 для ее отвода. Между отверстиями 8 и 9 в корпусе.1 соосно с валом 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 осуществляется 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 закрывают, Испытываемому подшипнику 3 В точке а происходит излом моментной сообщают нагрузку; соответствующую усло- характеристики подшипника. Соответствувиям испытаний, с помощью тарированной ющая ей критическая частота вр вращепружины 5, калиброванной шайбы 6 и сило- . ния подшипника свидетельствует о начале вой крышки 7. Затем приводному валу 2 5 процесса зарождения парогазовых фракэадаютвращение. Постепенно повышая ча.- ций в жидкости и появления вихревой востоту вращения испытываемого подшипни- ронки, Дальнейшая работа подшипника на ка 3, периодически производят измерение участкеа - Ь происходите.условиях развитой его момента тренйя. Устанавливают эксплу- вихревой воронки. Точка Ь графика соответатациойную частоту иЬ вращения, задан 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 некоторомДальнейшая 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 о - с также соответствует работе подшипнирую подшипник погружен. ка без парогазовых каверн и воронки, а учаДля этого подшипнику 3 сообщают за- сток с - б - при наличии этих явлений. Точка данную эксплуатационную частоту враще- сиотвечающаяейчастотавращениявр явния сдэ, Одновременно. открывая дроссель, ляются критическими для данного давления 13 и закрывая дроссель 14, по манометру 19. 25 жидкости Рьв камере подшипника устанавливают неко- И, наконец, линия о - е отвечает режиторое промежуточное избыточное давление . мам работы подшипника во всем диапазоне жидкости Р 1 и на этом режиме фиксируют частот вращения до аЪ без проявления примомент трения подшипника. Контроль эа знаков нарушения сплошности жидкости расходом жидкости через камеру 21 под илиобразованияворонки. Этотрежимрабошипника ведут по расходомеру 17. ты реализуется при некотором избыточномДалее, поддерживая неизменной часто- давлении, обозначенном предельным Рпр. ту вращения йЪ подшипника, с помощью Превышение этого давления не создает дросселей 13 и 14 постепенно повышают положительного эффекта; поскольку. жиддавление жидкости в камере 21 и периоди кость находится в однофазном агрегатном состочески 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. Здесь для на-. 45 ные режимные параметры работы глядности в логарифмических коордииатах, подшипника, обеспечивающие его фактичепредставлена зависимость момента трения:скую располагаемую долговечность.подшипника Мтр от частоты вращения сО при Отличие конструкции предлагаемого усразличных значениях избыточного давле-. тройства от известных заключается в том, ния Р в камере 21 подшипника.50 что прокачка жидкости осуществляется поодну сторону относительно испытываемогоУчасток о-а графика соответствует Ре- подшипника. В предлагаемом устройстве жиму работы подшипника, погруженного. в контроль за появлением и развитием вихре- жидкость, при отсутствии избыточного дав- вой воронки осуществляется тремя способаления в жидкости, т,е. Ри без проявле ми: с помощью измерения момента трения ния признаков кавитации или вихревой, навалу; попоказаниямманометра 19,реги- воронки, Практически этотучасток незначи- . стрирующего с помощью приемного зонда телен и имеет место на малых частотах вРа. давление жидкости вблизи поверхности ващения.ла 2 над подшипником 3; визуально через оптически прозрачные стенки корпуса 1.Предлагаемое устройство позволяет получить истинные значения величин Мтр, 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 подшипникамеханизм нагружения и моментомер, о т л.и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышениядостоверности 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 валомсоответственно между отверстиями и над верхним отверстием.1723481 ставитель А, Гаврилюкхред М.Моргентал Корректор В. Гирня исин акт Подписноепо иЗобретениям и открытиям при ГКНТ СС-35, Раушская наб., 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул, Гагарина; 101 Заказ 1060 ВНИИПИ Тираж арственного комит 113035,Москва