多功能軸承試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供一種多功能軸承試驗(yàn)裝置，包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單元、加載系統(tǒng)單元、高低溫環(huán)境箱、潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)單元及測(cè)量控制系統(tǒng)單元，加載系統(tǒng)單元可以控制軸向加載單元、徑向加載單元上加載頭的加載力和加載波形，高低溫環(huán)境箱可真實(shí)模擬實(shí)驗(yàn)的真實(shí)溫度環(huán)境。該多功能軸承試驗(yàn)裝置可在試驗(yàn)室模擬試驗(yàn)軸承的服役工況，實(shí)現(xiàn)給定轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑、溫度、軸向載荷、徑向載荷及周向不平衡沖擊載荷等條件下試驗(yàn)軸承的性能測(cè)試，通過(guò)試驗(yàn)過(guò)程中采集的振動(dòng)加速度、磨屑量等數(shù)據(jù)，分析不對(duì)中、潤(rùn)滑不良、受力不均等對(duì)軸承性能的影響，可更真實(shí)的模擬滾動(dòng)軸承受徑向載荷、軸向載荷等實(shí)際工況，對(duì)試驗(yàn)軸承的壽命與可靠性評(píng)估更加的可靠、系統(tǒng)、科學(xué)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
多功能軸承試驗(yàn)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及滾動(dòng)軸承試驗(yàn)領(lǐng)域，特別涉及一種用于滾動(dòng)軸承的壽命和可靠性試驗(yàn)的試驗(yàn)系統(tǒng)和試驗(yàn)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]軸承是當(dāng)代機(jī)械設(shè)備中一種重要零部件，按運(yùn)動(dòng)元件摩擦性質(zhì)的不同，軸承可分為滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承兩大類(lèi)，其中滾動(dòng)軸承已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。滾動(dòng)軸承的主要功能是支撐機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，降低其運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度。滾動(dòng)軸承的考核參數(shù)主要有:最高轉(zhuǎn)速、額定載荷和工作壽命。為確定滾動(dòng)軸承壽命的標(biāo)準(zhǔn)，通常的做法是把滾動(dòng)軸承的壽命與可靠性聯(lián)系起來(lái)。影響軸承壽命的因素較多，主要有安裝精度不夠(如不同軸、間隙不合理等)、載荷不平衡、潤(rùn)滑不良、冷卻不到位等等。因此，由于服役工況的差別，軸承個(gè)體的實(shí)際壽命差距極大，一旦軸承失效，往往直接影響機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行，嚴(yán)重時(shí)，甚至?xí)斐扇藛T傷亡事故，如汽車(chē)輪軸軸承、高鐵軌輪的軸承、航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承等。因此，針對(duì)不同服役工況下軸承的可靠性試驗(yàn)是優(yōu)化軸承性能、提高軸承壽命的必備手段，相關(guān)的試驗(yàn)設(shè)備目前大多由軸承研制單位自行開(kāi)發(fā)。對(duì)于軸承研制單位而言，軸承即為其最終產(chǎn)品，其開(kāi)展軸承試驗(yàn)的目的在于提高軸承的各項(xiàng)參數(shù)，因此，軸承研制單位往往會(huì)將各項(xiàng)參數(shù)分解開(kāi)來(lái)逐一試驗(yàn)。但由于軸承的服役工況是由多個(gè)單一因素復(fù)合的環(huán)境，如不同軸、不平衡、潤(rùn)滑不良等，因此參數(shù)分解試驗(yàn)無(wú)法真實(shí)反映軸承的實(shí)際工況，所得試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)際可用度低，市場(chǎng)上也有部分疲勞試驗(yàn)設(shè)備廠商研發(fā)的試驗(yàn)設(shè)備。
[0003]如中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(專(zhuān)利號(hào):201010678673)就公開(kāi)了一種軸承試驗(yàn)機(jī)。其解決了軸承參數(shù)分解試驗(yàn)無(wú)法模擬實(shí)際工況、試驗(yàn)數(shù)據(jù)實(shí)際可用度低的問(wèn)題。所采取的技術(shù)措施是:一種軸承試驗(yàn)機(jī)，包括機(jī)架、設(shè)于機(jī)架上的安裝座和伸入到安裝座處的轉(zhuǎn)動(dòng)軸、設(shè)于機(jī)架上的徑向載荷裝置，徑向載荷裝置與轉(zhuǎn)動(dòng)軸之間通過(guò)傳動(dòng)帶聯(lián)接，其特征在于，在機(jī)架上設(shè)有軸向載荷裝置，軸向載荷裝置包括沖頭和動(dòng)力機(jī)構(gòu)，在動(dòng)力機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下，沖頭的端部可對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)軸施加軸向載荷。相較于參數(shù)分解試驗(yàn)設(shè)備，該專(zhuān)利所述的軸承試驗(yàn)機(jī)在模擬實(shí)際工況上有很大的進(jìn)步，可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)、徑向載荷、軸向載荷的復(fù)合試驗(yàn)。但從其所述聯(lián)接方式可知，其徑向載荷裝置和軸向載荷裝置所施加的載荷量是不可調(diào)的，只適用于某特定載荷的工況模擬。而軸承作為一種通用零件，其面對(duì)的工況是多種多樣的，要了解軸承有不同工況下的性能特性，需要具備多種工況模擬能力的試驗(yàn)設(shè)備，如可調(diào)載荷量的徑向、軸向加載裝置，可調(diào)溫度的高低環(huán)境箱，可調(diào)參數(shù)的潤(rùn)滑冷卻裝置等。因此有必要設(shè)計(jì)一種多功能的軸承試驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)滿足不同工況的軸承試驗(yàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠滿足不同工況的多功能軸承試驗(yàn)系統(tǒng)。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種多功能軸承試驗(yàn)系統(tǒng)，其包括:旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單元，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單元包括一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與至少一根輸出軸連接，所述輸出軸與被試軸承的內(nèi)圈配合安裝，被試軸承的外圈與軸承座配合安裝，所述軸承座在加載方向上的自由度不受限制;加載系統(tǒng)單元，所述加載系統(tǒng)單元包括至少一個(gè)軸向加載單元和至少一個(gè)徑向加載單元，所述軸向加載單元、徑向加載單元與所述軸承座位置一一對(duì)應(yīng)，所述軸向加載單元的加載頭作用在試驗(yàn)軸承的外圈上，所述徑向加載單元的加載頭作用在所述軸承座上；高低溫環(huán)境箱，所述高低溫環(huán)境箱設(shè)置在被試軸承處，用于為被試軸承提供試驗(yàn)所模擬的高低溫環(huán)境；潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)單元，所述潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)單元用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)所有的旋轉(zhuǎn)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑，該潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)單元在被試軸承的潤(rùn)滑通道上各潤(rùn)滑參數(shù)可調(diào)可控;測(cè)量控制系統(tǒng)單元，所述測(cè)量控制系統(tǒng)單元包括電氣控制單元和測(cè)量單元，所述電氣控制單元與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單元、加載系統(tǒng)單元、高低溫環(huán)境箱和潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)單元連接，用于控制各系統(tǒng)單元的動(dòng)作及參數(shù)，包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單元的啟停、轉(zhuǎn)速，軸向加載單元、徑向加載單元的動(dòng)作、參數(shù)及加載波形，高低溫環(huán)境箱的啟停、溫度參數(shù)，潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)單元的啟停、參數(shù);所述測(cè)量單元與各系統(tǒng)中的檢測(cè)傳感器相連，用于檢測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中系統(tǒng)本體狀態(tài)及被試軸承的試驗(yàn)參數(shù)。
[0006]優(yōu)選地，所述軸向加載單元或徑向加載單元包括一伺服加載液壓缸，所述伺服加載液壓缸與所述加載頭連接，所述加載頭上設(shè)有力傳感器。
[0007]優(yōu)選地，所述高低溫環(huán)境箱設(shè)置在安裝被試軸承的軸承座一側(cè)，所述高低溫環(huán)境箱的內(nèi)腔通過(guò)送風(fēng)管道與所述軸承座的封閉腔連通。
[0008]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入軸之間設(shè)有彈性聯(lián)軸器和扭矩限制裝置。
[0009]優(yōu)選地，所述軸承座的底部和頂部均設(shè)有低摩擦墊板。
[0010]優(yōu)選地，所述測(cè)量單元包括一清潔度監(jiān)測(cè)模塊，所述清潔度監(jiān)測(cè)模塊安裝在被試軸承的潤(rùn)滑油路中，用于檢測(cè)潤(rùn)滑油中的顆粒物。
[0011]優(yōu)選地，所述測(cè)量單元包括一振動(dòng)測(cè)量單元，所述振動(dòng)測(cè)量單元包括安裝在軸承座上的振動(dòng)傳感器。
[0012]優(yōu)選地，所述測(cè)量單元還包括轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊、溫度測(cè)量模塊、扭矩測(cè)量模塊、潤(rùn)滑油參數(shù)測(cè)量模塊及載荷測(cè)量模塊。
[0013]如上所述，本發(fā)明的軸承試驗(yàn)裝置具有以下有益效果:該多功能軸承試驗(yàn)裝置通過(guò)測(cè)量控制系統(tǒng)單元設(shè)定加載系統(tǒng)單元、高低溫環(huán)境箱、潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)單元的試驗(yàn)參數(shù)，可在試驗(yàn)室模擬試驗(yàn)軸承的服役工況，實(shí)現(xiàn)給定轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑、溫度、軸向載荷、徑向載荷及周向不平衡沖擊載荷等條件下試驗(yàn)軸承的性能測(cè)試，同時(shí)可通過(guò)試驗(yàn)過(guò)程中采集的振動(dòng)加速度、磨肩量等數(shù)據(jù)，分析不對(duì)中、潤(rùn)滑不良、受力不均等對(duì)軸承性能的影響。該多功能軸承試驗(yàn)裝置可用于模擬滾動(dòng)軸承受徑向載荷、軸向載荷等多種工況，測(cè)試軸承剛度、軸承運(yùn)行溫度、軸心軌跡等轉(zhuǎn)子系統(tǒng)參數(shù)，可真實(shí)的模擬試驗(yàn)軸承的實(shí)際服役工況，對(duì)試驗(yàn)軸承的壽命與可靠性評(píng)估更加的可靠、系統(tǒng)、科學(xué)。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的主視圖。
[0016]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的俯視圖。
[0017]圖4為本發(fā)明軸向加載單元或徑向加載單元的控制系統(tǒng)示意圖。
[0018]圖5為本發(fā)明實(shí)施例溫控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖6為本發(fā)明實(shí)施例油氣噴射潤(rùn)滑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖7為本發(fā)明實(shí)施例環(huán)下潤(rùn)滑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明。
[0022]1、試驗(yàn)臺(tái)底架2、電機(jī)安裝座3、驅(qū)動(dòng)電機(jī)4、電機(jī)壓蓋5、輸出軸6、彈性聯(lián)軸器7、扭矩限制裝置8、傳動(dòng)箱9、徑向伺服加載液壓缸10、徑向加載支架11、軸向伺服加載液壓缸12、軸向加載支架13、軸承座14、輸入軸15、試驗(yàn)軸承限位裝置16、伺服加載液壓缸17、加載頭18、伺服閥19、力傳感器20、伺服控制器21、位移傳感器22主控計(jì)算機(jī)23、噴嘴24、試驗(yàn)軸承25、軸承外圈26、軸承內(nèi)圈27、注油孔28、高低溫環(huán)境箱29、送風(fēng)管道。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0024]請(qǐng)參閱圖1至圖7。須知，本說(shuō)明書(shū)所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書(shū)所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書(shū)中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。
[0025]本發(fā)明提供一種軸承試驗(yàn)裝置，其主要包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、加載系統(tǒng)單元、測(cè)量控制系統(tǒng)單元、高低溫環(huán)境箱和潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)單元五個(gè)部分。
[0026]如圖1、2、3所示，該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括一驅(qū)動(dòng)電機(jī)3，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3固定在電機(jī)安裝座2上，固定安裝座2固定在試驗(yàn)臺(tái)底架I上，電機(jī)安裝座2上還設(shè)有電機(jī)壓蓋4用于壓緊驅(qū)動(dòng)電機(jī)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的輸出軸5通過(guò)一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與至少一根輸出軸30連接。試驗(yàn)軸承安裝在輸出軸30遠(yuǎn)端，在軸向用輸出軸30遠(yuǎn)端的凸臺(tái)進(jìn)行限位，輸出軸30用于固定試驗(yàn)軸承的內(nèi)圈。試驗(yàn)軸承的外圈安裝在軸承座13中，輸出軸30與軸承座13位置對(duì)應(yīng)，軸承座13在在加載方向上的自由度不受限制，即為浮動(dòng)安裝，底部不固定，這樣可以加載徑向力。軸承座13有注油空，液壓供油軟管等。在軸承座13的上方還設(shè)有試驗(yàn)軸承限位裝置15。
[0027]軸承座13的底部設(shè)有銅墊板，通過(guò)銅墊板可調(diào)整軸承座13的中心高度，使得和輸出軸30高低一致;同時(shí)軸承座13底部為平面，可以抵抗由軸承摩擦產(chǎn)生的翻轉(zhuǎn)力矩;采用銅墊板還可盡量減小左右加載時(shí)軸承座所受的摩擦力。
[0028]傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可根據(jù)需要設(shè)置為多種形式，作為本專(zhuān)利的一個(gè)具體實(shí)施例，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一傳動(dòng)箱8，傳動(dòng)箱8包括一輸入軸14，輸出軸5通過(guò)輸入軸14與傳動(dòng)箱8連接，在輸出軸5與輸入軸14之間設(shè)有彈性聯(lián)軸器6和扭矩限制裝置7。彈性聯(lián)軸器6可在高速旋轉(zhuǎn)傳遞扭矩的同時(shí)，依靠特定型面的彈性金屬膜盤(pán)變形吸收兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸的不對(duì)中以及沖擊載荷。軸承試驗(yàn)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，加載于軸承上的額定動(dòng)態(tài)載荷、軸向/徑向載荷以及潤(rùn)滑油污染變質(zhì)觸發(fā)軸承失效，引起從動(dòng)軸的撓曲和內(nèi)應(yīng)力，使設(shè)備產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲的急劇增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引起零部件嚴(yán)重變形、斷裂等驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)破壞的重大事故。為了防止軸承失效導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)破壞事件出現(xiàn)，設(shè)置過(guò)載保護(hù)器。過(guò)載保護(hù)器選用扭矩限制裝置7，扭矩限制裝置7是一種機(jī)械式過(guò)載保護(hù)裝置，安裝于高速電機(jī)和從動(dòng)軸之間，傳遞扭矩超過(guò)設(shè)定值便會(huì)脫開(kāi)，從而使動(dòng)力傳動(dòng)的主、被動(dòng)側(cè)分離，使機(jī)械設(shè)備免遭過(guò)載而引起的損壞。扭矩限制裝置的過(guò)載扭矩可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，過(guò)載瞬間可向系統(tǒng)提供過(guò)載電信號(hào)，從而控制試驗(yàn)系統(tǒng)做出快速反應(yīng)。
[0029]傳動(dòng)箱8內(nèi)還設(shè)有一組相互嚙合的齒輪，齒輪的個(gè)數(shù)與輸出軸30的個(gè)數(shù)相同，輸出軸30與齒輪一一對(duì)應(yīng)同軸固定連接，輸入軸14的一端與其中傳動(dòng)箱內(nèi)一個(gè)齒輪同軸連接。這樣當(dāng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3工作時(shí)，就可通過(guò)輸入軸14、齒輪帶動(dòng)輸出軸30同步旋轉(zhuǎn)，輸出軸30的個(gè)數(shù)可根據(jù)需要設(shè)置多個(gè)，如本實(shí)施例中，輸出軸30設(shè)置了兩個(gè)，這樣就可以同時(shí)對(duì)兩個(gè)軸承進(jìn)行試驗(yàn)。輸出軸30應(yīng)用軸承座支撐，保證輸出軸承載能力強(qiáng)，剛度好。
[0030]加載系統(tǒng)單元包括至少一個(gè)軸向加載單元和至少一個(gè)徑向加載單元，軸向加載單元、徑向加載單元與軸承座位置--對(duì)應(yīng)。如圖1、2、3所示，該實(shí)施例中包括兩個(gè)軸向加載單元和兩個(gè)徑向加載單元。軸向加載單元包括一軸向伺服加載液壓缸11，軸向伺服加載液壓缸11固定在軸向加載支架12上，軸向加載支架12固定在試驗(yàn)臺(tái)底架I上。軸向伺服加載液壓缸11上的加載頭加載頭作用在試驗(yàn)軸承的外圈上，用于對(duì)試驗(yàn)軸承提供軸向加載力。由于軸承內(nèi)圈限位，軸向力會(huì)導(dǎo)致軸承外圈產(chǎn)生相對(duì)于軸承內(nèi)圈的位移，在有加載力情況下進(jìn)行進(jìn)行軸承的可靠性測(cè)試。徑向加載單元包括一徑向伺服加載液壓缸9，徑向伺服加載液壓缸9固定在徑向加載支架10上，徑向加載支架10固定在試驗(yàn)臺(tái)底架I上。徑向伺服加載液壓缸9上的加載頭加載頭作用在軸承座13上，軸承座13將橫向載荷傳遞到軸承外圈上，使得軸承外圈壓軸承滾珠，力通過(guò)軸承滾珠傳遞到軸承內(nèi)圈，再傳遞到輸出軸30上，對(duì)軸承的可靠性進(jìn)行測(cè)試。
[0031]如圖4所示，軸向加載單元和徑向加載單元的加載力控制系統(tǒng)基本相同，其主要包括伺服加載液壓缸16，伺服加載液壓缸16與加載頭17固定連接，加載頭17上安裝有力傳感器19，力傳感器19用于測(cè)量加載力的大小，在伺服加載液壓缸16還設(shè)有一位移傳感器21，位移傳感器21用于檢測(cè)伺服加載液壓缸的位移。伺服加載液壓缸16與一伺服閥18連接，伺服閥18與伺服控制器20連接，伺服控制器20發(fā)出控制信號(hào)給伺服閥18，伺服閥18控制伺服加載液壓缸16動(dòng)作。力傳感器19、位移傳感器21與伺服控制器20形成一閉環(huán)系統(tǒng)，伺服控制器20與測(cè)量控制系統(tǒng)單元的主控計(jì)算機(jī)22連接，主控計(jì)算機(jī)22只需要輸入變化的曲線，對(duì)于周期加載曲線，只需要輸入加載周期，加載值，加載波形(正弦波、方波、三角波)等，將這些參數(shù)傳輸?shù)剿欧刂破?0，伺服控制器20啟動(dòng)后將按照輸入的力變化曲線由伺服加載液壓缸16進(jìn)行加載，伺服控制器20自反饋控制系統(tǒng)工作。伺服控制器20可控制軸向加載單元、徑向加載單元上加載頭的加載力和加載波形變化，這樣可以更加真實(shí)的模擬軸承的工況。
[0032]如圖5所示，該多功能軸承試驗(yàn)裝置還包括一高低溫環(huán)境箱28，高低溫環(huán)境箱28設(shè)置在軸承座13的一側(cè)，高低溫環(huán)境箱28的內(nèi)腔通過(guò)送風(fēng)管道29與軸承座13的封閉腔連通。采用這種方式高低溫環(huán)境箱的使用效率較高，損耗較小，各種管線也方便安裝。高低溫環(huán)境箱可將高低溫箱分別設(shè)立，通過(guò)相同的送風(fēng)管道29與軸承座13的封閉腔連接。低溫箱溫度可控范圍:-60°C?150°C，高溫箱溫度可控范圍:室溫?500°C。為了能夠?qū)囟染_控制，可在軸承座13的封閉腔內(nèi)設(shè)置溫度傳感器，使溫度傳感器與高低溫環(huán)境箱連接，進(jìn)行閉環(huán)控制。試驗(yàn)軸承安裝在高溫箱中進(jìn)行測(cè)試時(shí)，為避免高溫對(duì)力傳感器的影響，在力傳感器外端安裝加載連接器和隔熱組件，使加載端伸入高溫箱中，對(duì)被試件加載，而力傳感器及作動(dòng)器在高溫箱外部。
[0033]該軸承試驗(yàn)裝置還包括一潤(rùn)滑冷去系統(tǒng)，因?yàn)樵谳S承工作時(shí)為減少摩擦和磨損，避免軸承表面形成點(diǎn)蝕而造成失效，就要求對(duì)軸承必須進(jìn)行潤(rùn)滑。潤(rùn)滑對(duì)滾動(dòng)軸承的疲勞壽命和摩擦、磨損、溫度、振動(dòng)等有顯著地影響。滾動(dòng)軸承在高溫、高速條件下工作時(shí)，須采用機(jī)油潤(rùn)滑。該軸承試驗(yàn)裝置采用油氣噴射潤(rùn)滑系統(tǒng)和環(huán)下潤(rùn)滑系統(tǒng)兩種方式進(jìn)行潤(rùn)滑。
[0034]如圖6所示，油氣噴射潤(rùn)滑系統(tǒng)是在被試軸承座附近引入可調(diào)節(jié)的液壓管線，通過(guò)油栗直接加壓將潤(rùn)滑油從接近軸承的噴嘴23的小孔中以10?20m/s的速度噴入試驗(yàn)軸承24保持架與內(nèi)圈或外圈所形成的間隙中，以潤(rùn)滑和冷卻軸承。噴射潤(rùn)滑比較適用于DN值為2.5?3 X 10的高速軸承。油氣噴射潤(rùn)滑系統(tǒng)主要由全自動(dòng)電控器、潤(rùn)滑栗、氣源聯(lián)件、油量調(diào)節(jié)閥、過(guò)濾器、分配器、氣體分配閥、氣量調(diào)節(jié)閥、噴射嘴、空氣壓縮機(jī)等主要部件組成。
[0035]如圖7所示，環(huán)下潤(rùn)滑系統(tǒng)是利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，直接將油經(jīng)由開(kāi)設(shè)在軸承內(nèi)圈26上的許多徑向注油孔27而噴向滾道表面，油的一部分沿內(nèi)圈下方作軸向流動(dòng)而達(dá)到冷卻內(nèi)圈的目的，進(jìn)入滾道的油分成左右兩條通道向外流出，順便將從保持架等零件落下的磨肩沖刷掉。這種潤(rùn)滑方法的用油量比噴油潤(rùn)滑少得多，由于油的動(dòng)力攪拌所導(dǎo)致的功率損失也少，軸承的發(fā)熱情況也得到較大改善，甚至內(nèi)圈溫度可能低于外圈而降低軸承故障率，這種潤(rùn)滑方法同樣可以用來(lái)冷卻軸承外圈25。
[0036]以上兩種潤(rùn)滑方式在設(shè)備中共存，并可進(jìn)行切換使用，軸承座內(nèi)設(shè)置防泄漏密封，使經(jīng)過(guò)軸承的滑油通過(guò)滾道，首先回到潤(rùn)滑栗油箱內(nèi)重復(fù)利用(可進(jìn)行金屬、非金屬顆粒及水分檢測(cè))。另外，潤(rùn)滑系統(tǒng)在潤(rùn)滑栗出口端設(shè)置多級(jí)可選性過(guò)濾裝置，對(duì)進(jìn)入被試軸承的滑油的清潔度進(jìn)行人工干預(yù)，通過(guò)前后置油品檢測(cè)儀采集滑油的清潔度數(shù)據(jù)，供試驗(yàn)參考。潤(rùn)滑系統(tǒng)可設(shè)置油溫加熱部分，控制進(jìn)入軸承的滑油溫度。
[0037]上述測(cè)量控制系統(tǒng)單元用于對(duì)整個(gè)的裝置的運(yùn)行進(jìn)行控制和監(jiān)測(cè)，分為電氣控制單元和測(cè)量單元。電氣控制單元主要是完成對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)作控制、液壓執(zhí)行元件的控制；測(cè)量單元主要是完成對(duì)被試軸承試驗(yàn)過(guò)程中受到的各種載荷數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量、存儲(chǔ)、復(fù)現(xiàn)等功能。測(cè)量單元主要包括轉(zhuǎn)速、溫度、振動(dòng)、噪聲、力矩、清潔度等測(cè)量模塊，以在需要時(shí)提供對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)。因此該電氣控制系統(tǒng)還可設(shè)置以下測(cè)量模塊。
[0038]I)轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊，采用激光光電傳感器，用于檢測(cè)輸出軸的轉(zhuǎn)速。
[0039]2)溫度測(cè)量模塊，主要包括軸承內(nèi)油溫測(cè)量傳感器，油箱油溫測(cè)量傳感器，進(jìn)油和回油油溫測(cè)量傳感器。油溫測(cè)量采用鉑電阻溫度傳感器(PT100)零度阻值為100 Ω，電阻變化率為0.3851 Ω/0C ο鉑電阻溫度傳感器精度高，穩(wěn)定性好，應(yīng)用溫度范圍廣，是中低溫區(qū)(_200?650°C)最常用的一種溫度檢測(cè)器。
[0040]3)載荷測(cè)量模塊，測(cè)量的載荷為為動(dòng)態(tài)載荷，通過(guò)力傳感器感應(yīng)，系統(tǒng)有軸向和徑向四路力傳感器，力傳感器進(jìn)過(guò)力變送器，將力信號(hào)變?yōu)??20mA電流信號(hào)，再進(jìn)過(guò)采集板采集，數(shù)據(jù)處理后進(jìn)行顯示和存儲(chǔ)。
[0041]4)振動(dòng)測(cè)量模塊，主要用于對(duì)軸承在試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的振動(dòng)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采用加速度傳感器，安裝在軸承座13處，同時(shí)還可以在軸承座上安裝電渦流位移傳感器測(cè)試軸承表面的位移變化。
[0042]5)噪聲測(cè)量模塊，用電容測(cè)試傳聲器測(cè)試噪聲信號(hào)，該傳感器連接前置變送器將被測(cè)聲壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。具有頻率范圍寬，頻率特性好，動(dòng)態(tài)范圍寬，穩(wěn)定好等特點(diǎn)。[0043 ] 6)扭矩監(jiān)測(cè)模塊，選用扭矩傳感器測(cè)量電機(jī)輸出的扭矩。
[0044]7)清潔度監(jiān)測(cè)模塊，由于潤(rùn)滑油黏度、污染度(磁肩等顆粒含量)以及油液水成分等因素決定軸承潤(rùn)滑情況，從而影響軸承壽命。試驗(yàn)中需要檢測(cè)油液清潔度度。該系統(tǒng)選用北京航峰科偉裝備技術(shù)股份有限公司的KLD-O-S在線式油液污染度水分檢測(cè)儀。KLD-O-S在線式油液污染度水分檢測(cè)儀主要能夠檢測(cè)油液中顆粒污染度和油液中的水分。
[0045]通過(guò)測(cè)量上述參數(shù)，可對(duì)試驗(yàn)軸承的實(shí)際服役工況做進(jìn)一步的了解，如測(cè)量到軸承的振動(dòng)、傳遞扭矩以及滑油清潔度等參數(shù)后，就可判斷軸承是否出現(xiàn)打滑的情況，進(jìn)而判斷軸承是否失效，以及其失效的原因。
[0046]該測(cè)量控制系統(tǒng)單元采用的電氣控制單元主要包括主控計(jì)算機(jī)、下位機(jī)、變頻器和伺服控制器，主控計(jì)算機(jī)與下位機(jī)、變頻器、伺服控制器連接。下位機(jī)上設(shè)有數(shù)據(jù)采集卡，用于采集各監(jiān)測(cè)模塊的反饋信號(hào)。變頻器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接，控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作。伺服控制器用于驅(qū)動(dòng)伺服液壓氣缸工作。主控計(jì)算機(jī)采用工控機(jī)，和下位機(jī)采用網(wǎng)線連接，和變頻器采用RS485串行□連接，和加載力控制器采用網(wǎng)線連接，分別控制電機(jī)、力加載器、采集系統(tǒng)的狀態(tài)信號(hào)。
[0047]該多功能軸承試驗(yàn)裝置通過(guò)測(cè)量控制系統(tǒng)單元設(shè)定加載系統(tǒng)單元、高低溫環(huán)境箱、潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)單元的試驗(yàn)參數(shù)，可在試驗(yàn)室模擬試驗(yàn)軸承的服役工況，實(shí)現(xiàn)給定轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑、溫度、軸向載荷、徑向載荷及周向不平衡沖擊載荷等條件下試驗(yàn)軸承的性能測(cè)試，同時(shí)可通過(guò)試驗(yàn)過(guò)程中采集的振動(dòng)加速度、磨肩量等數(shù)據(jù)，分析不對(duì)中、潤(rùn)滑不良、受力不均等對(duì)軸承性能的影響。該多功能軸承試驗(yàn)裝置可用于模擬滾動(dòng)軸承受徑向載荷、軸向載荷等多種工況，測(cè)試軸承剛度、軸承運(yùn)行溫度、軸心軌跡等轉(zhuǎn)子系統(tǒng)參數(shù)，可真實(shí)的模擬試驗(yàn)軸承的實(shí)際服役工況，對(duì)試驗(yàn)軸承的壽命與可靠性評(píng)估更加的可靠、系統(tǒng)、科學(xué)。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0048]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種多功能軸承試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，其包括: 旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單元，所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單元包括一驅(qū)動(dòng)電機(jī)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過(guò)一傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與至少一根輸出軸連接，所述輸出軸與被試軸承的內(nèi)圈配合安裝，被試軸承的外圈與軸承座配合安裝，所述軸承座在加載方向上的自由度不受限制； 加載系統(tǒng)單元，所述加載系統(tǒng)單元包括至少一個(gè)軸向加載單元和至少一個(gè)徑向加載單元，所述軸向加載單元、徑向加載單元與所述軸承座位置--對(duì)應(yīng)，所述軸向加載單元的加載頭作用在試驗(yàn)軸承的外圈上，所述徑向加載單元的加載頭作用在所述軸承座上； 高低溫環(huán)境箱，所述高低溫環(huán)境箱設(shè)置在被試軸承處，用于為被試軸承提供試驗(yàn)所模擬的高低溫環(huán)境； 潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)單元，所述潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)單元用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)所有的旋轉(zhuǎn)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑，該潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)單元在被試軸承的潤(rùn)滑通道上各潤(rùn)滑參數(shù)可調(diào)可控； 測(cè)量控制系統(tǒng)單元，所述測(cè)量控制系統(tǒng)單元包括電氣控制單元和測(cè)量單元，所述電氣控制單元與所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單元、加載系統(tǒng)單元、高低溫環(huán)境箱和潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)單元連接，用于控制各系統(tǒng)單元的動(dòng)作及參數(shù)，包括旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)單元的啟停、轉(zhuǎn)速，軸向加載單元、徑向加載單元的動(dòng)作、參數(shù)及加載波形，高低溫環(huán)境箱的啟停、溫度參數(shù)，潤(rùn)滑冷卻系統(tǒng)單元的啟停、參數(shù);所述測(cè)量單元與各系統(tǒng)中的檢測(cè)傳感器相連，用于檢測(cè)試驗(yàn)過(guò)程中系統(tǒng)本體狀態(tài)及被試軸承的試驗(yàn)參數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能軸承試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述軸向加載單元或徑向加載單元包括一伺服加載液壓缸，所述伺服加載液壓缸與所述加載頭連接，所述加載頭上設(shè)有力傳感器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能軸承試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述高低溫環(huán)境箱設(shè)置在安裝被試軸承的軸承座一側(cè)，所述高低溫環(huán)境箱的內(nèi)腔通過(guò)送風(fēng)管道與所述軸承座的封閉腔連通。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能軸承試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸與所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸入軸之間設(shè)有彈性聯(lián)軸器和扭矩限制裝置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能軸承試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述軸承座的底部和頂部均設(shè)有低摩擦墊板。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能軸承試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于:所述測(cè)量單元包括一清潔度監(jiān)測(cè)模塊，所述清潔度監(jiān)測(cè)模塊安裝在被試軸承的潤(rùn)滑油路中，用于檢測(cè)潤(rùn)滑油中的顆粒物。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述測(cè)量單元包括一振動(dòng)測(cè)量單元，所述振動(dòng)測(cè)量單元包括安裝在軸承座上的振動(dòng)傳感器。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承試驗(yàn)裝置，其特征在于:所述測(cè)量單元還包括轉(zhuǎn)速測(cè)量模塊、溫度測(cè)量模塊、扭矩測(cè)量模塊、潤(rùn)滑油參數(shù)測(cè)量模塊及載荷測(cè)量模塊。
【文檔編號(hào)】G01M13/04GK106092576SQ201610439061
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月20日
【發(fā)明人】徐曼, 王曉芳
【申請(qǐng)人】蘇州東菱科技有限公司