一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置及试验方法

1.本发明涉及一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置，具体涉及一种实现工作台自平衡，并且真实模拟试件在淋雨和喷雨多种降雨环境下，雨水对于试件表面在高速运动时耐雨蚀情况的自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置及试验方法。


背景技术：

2.现有的雨蚀试验装置，转速低，只能模拟在运输和使用期间可能的降雨环境，无法模拟试件在高速运动时雨水冲击对试件表面的影响；同时现有的雨蚀装置，能模拟淋雨或喷雨其中一种环境，工作性能单一，无法模拟多种降雨环境；现有的耐雨蚀试验机的工作台由于高速旋转会产生较大的离心惯性力，导致工作台运动不平稳；转台采用高强度轻量化的航空铝合金材料，铝合金材料不易焊接，因此需要设计一种转台连接结构。


技术实现要素：

3.本发明旨在解决上述问题，提供一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置及试验方法；为了克服现有技术中模拟降雨条件的不足，本发明提供一种高速旋转、既淋雨也能喷雨、工作台实现自平衡的耐雨蚀试验机，实现了模拟降雨在多种环境下不同外形尺寸试件的耐冲击与耐腐蚀性能测试。
4.为达到上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
5.本发明一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置及试验方法，包括：试验箱体、传动装置、自平衡装置、自平衡工作台、喷淋装置、供水装置；所述传动装置固定安装在所述试验箱体的底部，所述自平衡装置的平衡环外圈与所述试验箱体的螺栓连接固定，所述自平衡工作台安装在所述自平衡装置的平衡环内圈上，所述喷淋装置固定安装在所述试验箱体的顶部，并与所述供水装置连接，所述供水装置安装在所述试验箱体的右侧，并通过螺栓固定在所述试验箱体的底部。
6.进一步地，所述试验箱体包括：试验箱体主体、箱门、圆柱支撑、地基ⅰ、地基ⅱ、地脚螺栓、减震橡胶垫、螺栓减振垫、隔音房；所述试验箱体主体由不锈钢方管和不锈钢板焊接而成，通过所述地脚螺栓连接固定在所述地基ⅰ上；所述箱门开在所述试验箱体主体的左侧，所述箱门上带有可视窗；所述圆柱支撑外形为圆柱筒体，固定安装在所述试验箱体主体的底部，用于支撑所述自平衡装置；所述试验箱体的底部与所述地基ⅰ表面紧密贴合；所述地基ⅱ与所述地基ⅰ螺栓连接固定，通过螺栓连接调整所述地基ⅰ与所述地基ⅱ之间的间隙；所述地脚螺栓水泥二次浇筑固定在所述地基ⅱ内，用于固定所述传动装置；所述减震橡胶垫固定安装在所述地基ⅱ的底部，避免所述传动装置垂直方向的震动传递；所述螺栓减振垫安装在所述地基ⅰ与所述地基ⅱ之间的调整螺栓上，避免所述传动装置水平方向的震动传递；所述隔音房安装在所述试验箱体主体的外侧，将所述试验箱体整体放置在所述隔音房的内部，所述隔音房主体采用方型钢为骨架，外侧板采用环保型优质玻璃钢板做面板，内侧采用多孔铝板及隔音板，前侧开有观察窗，右侧开有门，门窗关闭结合面采用密封嵌条
密封，所述隔音房用于隔绝由于设备振动及自平衡工作台高速转动发出的声音。
7.进一步地，所述传动装置包括：防水电机、电机支座、电机输出轴、支撑肋板；所述防水电机采用伺服电机，所述防水电机的底座通过螺栓固定连接在所述电机支座的侧壁上，所述防水电机的底座和所述电机支座的侧壁分别开有两条平行键槽，所述防水电机与所述电机支座通过俩个平键连接实现定位连接，保证防水电机与电机支座安装时的垂直度；所述防水电机精确驱动所述自平衡工作台实现转速的调节；所述电机支座通过所述试验箱体的地脚螺栓连接固定在所述试验箱体的试验箱体主体的底部；所述防水电机输出轴通过俩个180
°
布置的平键与所述自平衡工作台的法兰盘连接；所述电机输出轴采用锥端结构实现与所述自平衡工作台的轴向定位，所述电机输出轴安装在所述防水电机的内部，并通过密封轴承安装，底部密封轴承采用推力球轴承和圆柱滚子轴承组合形式共同承担轴向力和径向力，顶部密封轴承采用调心球轴承担轴向力和径向力的同时，防止所述自平衡工作台的偏心导致的对所述防水电机的损伤；所述支撑肋板焊接连接在所述电机支座的右侧，用于支撑和加强固定电机，所述电机支座采用碳钢材料通过碱性加温发黑处理防止锈蚀，然后表面涂覆环氧富锌漆。
8.进一步地，所述自平衡装置包括：平衡环外圈、滚动体、平衡环内圈、保持架、密封圈；所述平衡环外圈与所述试验箱体的圆柱支撑螺栓连接，所述平衡环外圈滚道槽加工呈球面形，用于所述滚动体的自动调心；所述平衡环内圈上加工有圆弧形滚道槽，所述滚动体通过保持架安装在所述平衡环外圈的球面滚道槽和所述平衡环内圈滚道槽中间；所述平衡环内圈截面呈l型，l型凸缘上加工有通孔，通过螺栓与所述自平衡工作台外缘的螺纹孔固定安装，用于承受来自所述自平衡工作台的离心惯性力，并将离心惯性力传递到所述滚动体上，所述滚动体将离心惯性力传递到所述平衡环外圈上，平衡环外圈抵消来自所述自平衡工作台由于高速转动带来的离心惯性力，实现所述自平衡工作台的高速稳定转动；所述滚动体安装在所述保持架内部，使得所述滚动体在所述保持架上的固定位置进行自由转动，并且不会随意改变所述滚动体之间的相对位置；所述密封圈压紧安装在所述平衡环外圈与平衡环内圈之间，用于防止内部润滑油泄漏和外界雨水的侵蚀。
9.进一步地，所述自平衡工作台包括：自平衡转台、调节螺栓、法兰盘、上蒙皮、下蒙皮、转台支撑、肋板条、肋板、加强肋板；所述自平衡转台采用高强度轻量化的航空铝合金材料，所述自平衡转台中间为圆盘结构，圆盘外缘中间加工有对称的长圆孔和圆柱通孔，在现场高速动平衡调节时通过改变所述调节螺栓的位置和改变所述调节螺栓的数量来实现动平衡的调节，消除由于因加工和安装精度因素带来的不平衡量；所述自平衡转台上均布六个通孔通过螺栓来连接所述法兰盘，所述法兰盘的中间加工锥形孔与电机输出轴连接，所述自平衡转台的中心加工沉头孔与电机输出轴的螺纹孔通过轴端挡圈和自锁螺钉固定连接，实现可靠的轴向定位；所述自平衡转台圆盘外侧加工俩个矩形连接臂，俩个矩形连接臂的侧边反对称加工有螺钉孔，所述转台支撑有两根，分别与所述自平衡转台的俩个矩形连接臂上的螺钉孔通过螺钉固定连接；所述转台支撑采用高强度轻量化的航空铝合金材料直接加工成型，所述转台支撑上通过螺栓连接四个空心的固定支撑，固定支撑上开有等距的通孔；所述上蒙皮与所述下蒙皮各两件，截面呈上下对称的机翼型，所述上蒙皮与所述下蒙皮的腹部开有等距排列的五条沉头孔，通过螺钉与所述肋板条的上下表面无缝连接，所述上蒙皮与所述下蒙皮使得所述自平衡工作台表面无突起，旋转过程中不会产生多余的升
力，在减轻所述自平衡转台的重量的同时又具有足够的强度；所述上蒙皮与所述下蒙皮的上顶端为平面结构，且加工有两个阶梯结构的限位槽，平面结构上加工与所述转台支撑相配合的通孔，用于装夹固定试件。
10.进一步地，所述肋板条采用航空铝合金材料，共有十件，长条阶梯型结构，顶部与侧边带有等距的螺钉孔，所述肋板条包括前肋板条ⅰ、前肋板条ⅱ、后肋板条ⅰ、后肋板条ⅱ，所述前肋板条ⅰ、所述前肋板条ⅱ、所述后肋板条ⅰ和所述后肋板条ⅱ通过侧面的螺钉孔与所述肋板和加强肋板螺钉连接并固定到所述转台支撑上，所述肋板条通过顶部螺钉孔与所述上蒙皮与所述下蒙皮螺钉连接；所述肋板采用航空铝合金材料，共有十件，包括前肋板ⅰ和后肋板ⅱ，所述肋板为薄板型结构截面呈上下对称的机翼型，分别通过螺栓固定在所述转台支撑上，所述肋板的上下表面加工有等距的螺钉孔，所述肋板中俩件腹部开有等距排列的通孔，所述肋板通过通孔与所述自平衡转台圆盘外侧的俩个矩形连接臂上的螺钉孔螺钉连接；所述加强肋板包括前加强肋板和后加强肋板，采用航空铝合金材料，截面呈u型薄板结构，表面开有通孔，所述加强肋板螺栓连接到所述转台支撑上，用于连接和支撑所述肋板条；所述自平衡工作台整体通过螺栓机械连接方式组合而成，克服航空铝合金材料焊接性能差的缺点，在轻量化的基础上又提高了连接强度。
11.进一步地，所述喷淋装置包括：淋雨面板、喷雨圆环架、喷雨喷头；所述淋雨面板固定安装在试验箱体主体的顶部，所述淋雨面板的淋雨范围完整的覆盖到所述自平衡工作台；所述喷雨圆环架固定安装到试验箱体主体的侧壁上；所述喷雨喷头安装在所述喷雨圆环架上，用于对试件表面进行集中喷雨。
12.进一步地，所供水装置包括：水箱、水泵、送水管道、回水管道；所述水箱安装在所述试验箱体的右侧，其材料为304不锈钢；所述水泵为全自动自吸泵安装在所述水箱中间，为全铜标准电机；所述送水管道安装在所述水箱与所述水泵之间，为所述喷淋装置提供雨水；所述回水管道安装在试验箱体主体与所述水箱之间，并且在试验箱体主体的底部开槽，用于回收落在试验箱体主体底部的雨水。
13.进一步地，本发明还涉及了一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置的试验方法，具体步骤如下：首先将所述试验箱体、所述传动装置、所述自平衡工作台、所述喷淋装置和所述供水装置安装完成；在所述自平衡装置安装前，首先对所述自平衡工作台进行自身现场动平衡调节，通过振动测试仪确动调节螺栓在自平衡转台的位置和数量，需要大偏量调整时，在圆盘外缘对称的长圆孔上根据振动测试仪指示的相位位置添加不同型号重量和不同数量的螺栓来进行大不平衡量的平衡，然后进行小偏量精确调整时，根据振动测试仪指示的相位位置在圆盘外缘的圆柱通孔上固定调节螺栓，通过改变调节螺栓在自平衡转台的位置和数量使得所述自平衡工作台达到自身动平衡；并将所述自平衡装置安装好，根据需要测试试件的速度范围，在所述自平衡工作台的阶梯通孔上对称安装测试的实验试件，通过振动测试仪对安装后的所述自平衡装置和带有试件的所述自平衡工作台按照上述步骤再进行一次现场动平衡调节，彻底消除由于加工和安装精度因素带来的不平衡量；关上所述试验箱体的箱门；启动所述传动装置的防水电机，并调节转速，淋雨试验时，雨水通过所述供水装置进入所述喷淋装置的淋雨面板，雨水以雨滴的形式落到试件上；喷雨试验时，关闭淋雨开关，通过所述喷淋装置的喷雨圆环架调节喷雨喷头角度，使喷雨覆盖试件表面；淋雨和喷雨试验时，打开淋雨开关和喷雨开关，测试试件在三个不同环境下的雨蚀情况；试
验结束后，关闭所述传动装置的防水电机，关闭淋雨开关和喷雨开关，待所述自平衡工作台停止转动后，打开所述试验箱体的箱门把试件从所述自平衡工作台上取出，查看测试后的试件，并记录试验结果。
14.实施本发明的一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置及试验方法，其有益效果在于：
15.(1)使用本发明的一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置，能简单的通过调整调节螺栓在自平衡转台的位置和数量，在工作前后对自平衡转台进行动平衡调节，彻底消除由于加工和安装精度因素带来的不平衡量；
16.(2)采用自平衡装置，外滚道呈球面形，用于滚动体的自动调心，使自平衡工作台在高速转动的情况下，自平衡工作台将产生的离心惯性力传递到自平衡装置上，使得保持自身的动平衡；
17.(3)本发明的转台材料是高强度轻量化的航空铝合金材料制成，由于铝合金材料焊接强度低，因此本发明采用螺栓连接的机械连接方式将整个自平衡工作台连接成一体，克服航空铝合金材料焊接能力差的缺点，同时又减轻了整个自平衡工作台的质量，降低离心惯性力；
18.(4)与现有的试验机相比，本发明具有具可靠性高、安全稳定，便于维护的显著优点。
附图说明
19.图1：本发明一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置的主视图；
20.图2：本发明一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置自平衡装置的剖视图；
21.图3：本发明一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置自平衡装置的局部剖视图；
22.图4：本发明一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置自平衡装置的俯视图；
23.图5：本发明一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置自平衡工作台的等轴测图；
24.图6：本发明一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置自平衡工作台的上蒙皮的俯视图；
25.图7：本发明一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置自平衡工作台的上蒙皮的左视图；
26.图8：本发明一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置自平衡工作台的内部支撑装配的等轴测图；
27.图9：本发明一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置自平衡工作台的内部支撑装配的局部放大图；
28.图10：本发明一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置自平衡工作台的转台支撑的等轴测图；
29.图11：本发明一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置喷淋装置的喷雨圆环架的俯视图。
30.图中：1-试验箱体，2-传动装置，3-自平衡装置，4-自平衡工作台，5-喷淋装置，6-供水装置，11-试验箱体主体，12-箱门，13-圆柱支撑，14-地基ⅰ，15-地基ⅱ，16-地脚螺栓，17-减震橡胶垫，18-螺栓减振垫，19-隔音房，21-防水电机，22-电机支座，23-电机输出轴，
24-支撑肋板，31-平衡环外圈，32-滚动体，33-平衡环内圈，34-保持架，35-密封圈，41-自平衡转台，42-调节螺栓，43-法兰盘，44-上蒙皮，45-下蒙皮，46-转台支撑，47-肋板条，48-肋板，49-加强肋板，51-淋雨面板，52-喷雨圆环架，53-喷雨喷头，61-水箱，62-水泵，63-送水管道，64-回水管道。
具体实施方式
31.下面结合附图对本发明的具体实施做进一步地描述。
32.如图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11所示，一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置及试验方法，包括：试验箱体1、传动装置2、自平衡装置3、自平衡工作台4、喷淋装置5、供水装置6；所述传动装置2固定安装在所述试验箱体1的底部，所述自平衡装置3的平衡环外圈与所述试验箱体1的螺栓连接固定，所述自平衡工作台4安装在所述自平衡装置3的平衡环内圈上，所述喷淋装置5固定安装在所述试验箱体1的顶部，并与所述供水装置6连接，所述供水装置6安装在所述试验箱体1的右侧，并通过螺栓固定在所述试验箱体1的底部；所述试验箱体1包括：试验箱体主体11、箱门12、圆柱支撑13、地基ⅰ14、地基ⅱ15、地脚螺栓16、减震橡胶垫17、螺栓减振垫18、隔音房19；所述传动装置2包括：防水电机21、电机支座22、电机输出轴23、支撑肋板24；所述防水电机21采用伺服电机，所述防水电机21的底座通过螺栓固定连接在所述电机支座22的侧壁上，所述防水电机21的底座和所述电机支座22的侧壁分别开有两条平行键槽，所述防水电机21与所述电机支座22通过俩个平键连接实现定位连接，保证防水电机21与电机支座22安装时的垂直度；所述防水电机21精确驱动所述自平衡工作台4实现转速的调节；所述电机支座22通过所述试验箱体1的地脚螺栓16连接固定在所述试验箱体1的试验箱体主体11的底部；所述防水电机输出轴23通过俩个180
°
布置的平键与所述自平衡工作台4的法兰盘连接；所述自平衡装置3包括：平衡环外圈31、滚动体32、平衡环内圈33、保持架34、密封圈35；所述平衡环外圈31与所述试验箱体1的圆柱支撑13螺栓连接，所述平衡环外圈31滚道槽加工呈球面形，用于所述滚动体32的自动调心；所述平衡环内圈33上加工有圆弧形滚道槽，所述滚动体32通过保持架34安装在所述平衡环外圈31的球面滚道槽和所述平衡环内圈33滚道槽中间；所述自平衡工作台4包括：自平衡转台41、调节螺栓42、法兰盘43、上蒙皮44、下蒙皮45、转台支撑46、肋板条47、肋板48、加强肋板49；所述上蒙皮44与所述下蒙皮45的上顶端为平面结构，且加工有两个阶梯结构的限位槽，平面结构上加工与所述转台支撑46相配合的通孔，用于装夹固定试件；所述肋板条47采用航空铝合金材料，共有十件，长条阶梯型结构，顶部与侧边带有等距的螺钉孔，所述肋板条47包括前肋板条ⅰ471、前肋板条ⅱ472、后肋板条ⅰ473、后肋板条ⅱ474，所述前肋板条ⅰ471、所述前肋板条ⅱ472、所述后肋板条ⅰ473和所述后肋板条ⅱ474通过侧面的螺钉孔与所述肋板48和加强肋板49螺钉连接并固定到所述转台支撑46上，所述肋板条47通过顶部螺钉孔与所述上蒙皮44与所述下蒙皮45螺钉连接；所述肋板48采用航空铝合金材料，共有十件，包括前肋板ⅰ481和后肋板ⅱ482，所述肋板48为薄板型结构截面呈上下对称的机翼型，分别通过螺栓固定在所述转台支撑46上，所述喷淋装置5包括：淋雨面板51、喷雨圆环架52、喷雨喷头53；所供水装置6包括：水箱61、水泵62、送水管道63、回水管道64。
33.如图1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11所示，一种自平衡调节式高速旋转雨蚀试验装置的试验方法具体步骤如下：首先将所述试验箱体1、所述传动装置2、所述自平衡工作台4、所
述喷淋装置5和所述供水装置6安装完成；在所述自平衡装置3安装前，首先对所述自平衡工作台4进行自身现场动平衡调节，通过振动测试仪确动调节螺栓42在自平衡转台41的位置和数量，需要大偏量调整时，在圆盘外缘对称的长圆孔上根据振动测试仪指示的相位位置添加不同型号重量和不同数量的螺栓来进行大不平衡量的平衡，然后进行小偏量精确调整时，根据振动测试仪指示的相位位置在圆盘外缘的圆柱通孔上固定调节螺栓42，通过改变调节螺栓42在自平衡转台41的位置和数量使得所述自平衡工作台4达到自身动平衡；并将所述自平衡装置3安装好，根据需要测试试件的速度范围，在所述自平衡工作台4的阶梯通孔上对称安装测试的实验试件，通过振动测试仪对安装后的所述自平衡装置3和带有试件的所述自平衡工作台4按照上述步骤再进行一次现场动平衡调节，彻底消除由于加工和安装精度因素带来的不平衡量；关上所述试验箱体1的箱门12；启动所述传动装置2的防水电机21，并调节转速，淋雨试验时，雨水通过所述供水装置6进入所述喷淋装置5的淋雨面板51，雨水以雨滴的形式落到试件上；喷雨试验时，关闭淋雨开关，通过所述喷淋装置5的喷雨圆环架52调节喷雨喷头角度，使喷雨覆盖试件表面；淋雨和喷雨试验时，打开淋雨开关和喷雨开关，测试试件在三个不同环境下的雨蚀情况；试验结束后，关闭所述传动装置2的防水电机21，关闭淋雨开关和喷雨开关，待所述自平衡工作台4停止转动后，打开所述试验箱体1的箱门12把试件从所述自平衡工作台4上取出，查看测试后的试件，并记录试验结果。
34.本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内；因此，本发明的保护范围应该以权利要求所界定的保护范围为准。