CN102072816B - 轴承试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴承试验机。其解决了现有轴承试验机不能很好地模拟出轴承的实际工况，所检测得的数据准确性差的问题。所采取的技术措施：一种轴承试验机，包括机架、设于机架上的安装座和伸入到安装座处的转动轴、设于机架上的径向载荷装置，径向载荷装置与转动轴之间通过传动带联接，其特征在于，在机架上设有轴向载荷装置，轴向载荷装置包括冲头和动力机构，在动力机构的带动下，冲头的端部可对转动轴施加轴向载荷。

Description

轴承试验机

技术领域

本发明属于轴承技术领域，尤其涉及一种对轴承的使用寿命进行检测的轴承试验机。

背景技术

轴承是一个标准化、专业化程度极高的产品，工况条件复杂，有时候即使外形做得一样甚至精度做得很高也不见得能达到实际要求，必须有一些特殊的检测试验设备模拟工况进行试验才能考核其是否达到所需的技术要求。目前有的检测试验设备基本上就是寿命可靠性强化试验等通用的试验设备，很多专用的试验设备尚是空白。

中国发明专利申请（200910307666.0）中公开了一种大型轴承试验机，其结构由试验单元、加载单元、驱动单元、控制单元、液压动力单元和工作台组成。加载单元、驱动单元和控制单元安装在工作台上，试验单元设置在加载单元上，液压动力单元放置在工作台的后面，与加载单元相连，控制单元分别与试验单元、加载单元、驱动单元、液压动力单元相匹配。试验单元安装试验的大型轴承，加载单元对试验轴承施加径向载荷和倾覆力矩，驱动单元以规定的转速和转矩驱动试验轴承旋转，控制单元控制电气操作和保护、监控试验运行、分析试验过程与结果并进行适时反馈。这种轴承试验机在对被试轴承进行检测过程中，只是对被试轴承施加径向载荷，而没有对被试轴承施加轴向载荷。而轴承在工作过程中，其受力情况相对较为复杂，轴承既会受到径向力，又会受到轴向力，如果在对轴承（特别是一些专用轴承）进行检测试验时，仅仅对其施加径向载荷或仅仅对其施加轴向载荷，并不能很好地反应出被试轴承实际的使用寿命。

发明内容

为克服现有轴承试验机所具有的上述缺陷，本发明需要解决的技术问题是：提供一种轴承试验机，其可以很好地模拟出轴承的实际工况，对被试轴承的试验数据准确。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案：一种轴承试验机，包括机架、设于机架上的安装座和伸入到安装座处的转动轴、设于机架上的径向载荷装置，径向载荷装置与转动轴之间通过传动带联接，其特征在于，在机架上设有轴向载荷装置，轴向载荷装置包括冲头和动力机构，在动力机构的带动下，冲头的端部可对转动轴施加轴向载荷。其中，径向载荷装置位于转动轴的下方，联接在径向载荷与转动轴之间的传动带垂直于转动轴，通过传动带的张紧程度来确定施加在转动轴上的径向力。被试轴承是安装在安装座内，被试轴承的内圈与转动轴紧配合，外圈被固定在安装座上。转动轴上受到传动带施加的径向力后，该径向力会最终体现在被试轴承的内圈上，被试轴承在转动轴的带动下转动时，会受到径向载荷。径向载荷装置可以是固定在机架上，也可以在机架上具有上、下方向的一定幅度的滑动。径向载荷装置固定在机架上时，被试轴承所受到的径向载荷一般是固定的，这可以对同规格轴承的不同批次分别进行检测；如果径向载荷装置与机架之间为活动联接的，径向载荷装置在机架上滑动时会调节传动带的张紧度，从而改变作用在被试轴承上径向载荷的大小，这可以对不同规格的轴承进行检测。轴向载荷装置与转动轴布置在同一水平位置处，所述的转动轴与冲头一般是同轴布置，在轴向载荷装置中动力机构的带动下，冲头会对转动轴施加轴向力，该轴向力最终会通过转动轴而施加在被试轴承的内圈上，从而会在被试轴承上产生轴向载荷。对被试轴承失效的判断可通过轴承工作时所产生的噪声和外圈温度来确定，对于该判断依据，可以通过设置相应的传感器来对相关的数据进行采集，并通过控制器对相应数据进行处理，以自动对轴承是否失效进行判断，从而得出轴承的实际使用寿命。

作为优选，所述冲头是以脉冲的方式对转动轴的端部施加轴向作用力。在轴承实际的工况下，轴承所受到的轴向载荷往往不是持续的，这很好地符合了轴承的实际工况，有利于试验机得出准确的检测数据。

作为优选，所述动力机构包括轴向电机和设于轴向电机转轴上的转盘，冲头与转盘之间设有连杆，连杆的一端部偏心地铰接在转盘上，连杆的另一端部与冲头活动联接。转盘在轴向电机的带动下转动时，会使连杆向着冲头方向作往复运动，并带动冲头以脉冲的方式对转动轴施加轴向力，从而为被试轴承施加轴向载荷，结构简单。

作为优选，所述轴向载荷装置还包括两根平行设置的滑杆，两根滑杆分列在冲头的两侧，冲头固定连接在冲头联接件上，冲头联接件的两端分别设有滑套，两个滑套分别套接在滑杆上。冲头连接在冲头联接件上，且冲头联接件的两端分别设有滑套滑杆机构，冲头在运动过程中稳定，导向性好。

作为优选，所述轴向载荷装置还包括过渡轴，过渡轴位于连杆与冲头之间，过渡轴固定连接在过渡轴联接件上，过渡轴联接件的两端分别设有滑套，两个滑套分别套接在所述的两根滑杆上，过渡轴与冲头相互靠近的两端部之间设有弹簧，所述连杆的另一端部钩接在过渡轴上。通过冲头和过渡轴之间的弹簧来传递动力，一方面弹簧的弹力使冲头始终紧贴转动轴，另一方面通过弹簧的压缩力使冲头施加给转动轴的是柔性的轴向载荷，避免轴承承受直接的冲击载荷，符合实际工况条件。

作为优选，所述安装座外周设有密闭箱，在密闭箱内设有加热元件和温度传感器。设置有密闭箱，以及在密闭箱内设置加热元件，可以为被试轴承模拟出实际工况下的温度，设定温度传感器用于探测密闭箱内的实际温度，以便控制器实时确定加热元件的工作与否，使密闭箱内的温度保持在设定的温度上。

作为优选，在所述密闭箱内设有噪声采集器，在所述安装座上设有热电偶。噪声采集器可以为听诊器，用于采集被试轴承在检测过程中所产生的声音；热电偶可以为K型热电偶，它设置在安装座上，并与被试轴承的外圈相接触，用于检测被试轴承在检测过程中外圈所产生的温度。噪声采集器和热电偶均与控制器相连接，当轴承因疲劳磨损后，会产生较大的噪声，轴承的外圈会产生高温，当噪声和轴承外圈温度达到设定值时，控制器会指令报警器工作，使操作者得到目标轴承已损坏的信息，进而得出被试目标轴承的实际使用寿命。

作为优选，所述轴向载荷装置为四套，它们共用一套动力机构，每套轴向载荷装置对应于一套径向载荷装置。这四套轴向载荷装置均水平布置在机架的台板上，它们共用一套动力机构，结构简单，紧凑性好，更能符合冲头的工作方式，有利于减小试验机整体的振动。

作为优选，所述四套径向载荷装置分为两组，一组径向载荷装置通过传动带与一只径向电机相联接。一组径向载荷装置设置在机架的同侧，它们通过传动带与一只径向电机相联接，结构简单、紧凑。

作为优选，所述径向载荷装置与机架之间设有直线轴承，在径向载荷装置上吊挂有砝码盘。在砝码盘上可通过加减砝码的方式来改变径向载荷装置在机架上的位置，从而控制径向载荷装置与转动轴之间传动带的张紧度，进而改变转动轴所受到的径向载荷，提高了本试验机的适用范围。

因此，本发明的有益效果：

由于本轴承试验机中设置了轴向载荷装置，该轴向载荷装置在试验机工作时，可以为被试轴承施加轴向载荷，从而很好地模拟出轴承的实际工况，使得对被试轴承所检测得的数据更能贴近轴承的实际工作状况，提高了试验机的准确性。通过冲头对被试轴承施加轴向载荷，结构简单，工作可靠性好。

附图说明

附图1是本发明轴承试验机的主视局部剖视图。

附图2是本发明轴承试验机去除密闭箱的俯视图。

附图3是本发明轴承试验机去除密闭箱的左视图。

具体实施方式

见图中，本发明轴承试验机的结构包括机架1、设于机架1上的径向载荷装置2和轴向载荷装置。在机架1上设有安装座6，安装座6用于安装被试轴承5。机架1上还设有转动轴3，转动轴3为悬臂结构，转动轴3的自由端伸入到安装座6的位置处。径向载荷装置2设置在转动轴3的下方，径向载荷装置2与转动轴3之间通过传动带11相联接。在安装座6上设有具有台阶面的安装孔，被试轴承5安装到安装孔内后，在安装座6上于被试轴承5的外侧设有碗形的压盘，碗形压盘通过紧固螺栓被固定在安装座6上，压盘的内端面用于压住被试轴承5外圈的外端面。转动轴3的自由端部伸入到安装孔内，被试轴承的内圈与转动轴3之间紧配合。

所述的轴向载荷装置是以脉冲的方式对转动轴3的自由端部施加轴向作用力，轴向载荷装置对转动轴3的该端部不是持续施加轴向作用力。轴向载荷装置的结构包括冲头7和与冲头7相联接的动力机构，冲头7与转动轴3同轴设置，动力机构的动力作用在冲头7上，进而作用在转动轴3上。动力机构的结构包括轴向电机21和固定连接在轴向电机转轴22上的转盘10，转盘10呈圆盘状。转盘10与冲头7之间设有连杆9，连杆9的一端偏心地铰接在转盘10上，在连杆9与冲头7之间设有过渡轴8，过渡轴8也与转动轴3同轴设置，连杆9的另一端呈钩状，连杆9的钩状端钩接在过渡轴8的端部。在机架1上设有两根平行布置的滑杆18，两根滑杆18分列在冲头7和过渡轴8的两侧。冲头7固定连接在冲头联接件19上，在冲头联接件19的两端部分别设有滑套17，两个滑套17分别可滑动地套接在所述的两根滑杆18上。过渡轴8固定连接在过渡轴联接件20上，过渡轴联接件20的两端部分别设有滑套17，两个滑套17分别可滑动地套接在所述的两根滑杆18上。冲头7与过渡轴8的轴向之间具有间隙，过渡轴8与冲头7之间的作用力是通过弹簧12而实现传递的，即弹簧12的两端分别套接在过渡轴8和冲头7相互靠近的两端部，弹簧12的两端分别作用在过渡轴联接件20和冲头联接件19上。在弹簧12的作用下，冲头7和转动轴3相靠近的端部经常性地贴合在一起。

轴向载荷装置为四套，它们共用一套动力机构，相应地所述的轴向电机转轴22的两端均伸出轴向电机21的外侧，在轴向电机转轴22的两伸出端上分别固连有一只所述的转盘10。轴向电机转轴22的一个伸出端处的两套轴向载荷装置中的两根连杆9与转盘10上的铰接点位置相同。与四套轴向载荷装置相对应，所述的径向载荷装置2也为四套，径向载荷装置2与轴向载荷装置一一对应。四套径向载荷装置2分为两组，每组径向载荷装置2位于轴向电机转轴22的一个伸出端的同侧，一组径向载荷装置2共用一只径向电机15，径向电机15设于轴向电机21的下方，径向电机15与径向载荷装置2之间通过传动带11相联接。

所述的径向载荷装置2位于轴向载荷装置的下方，在径向载荷装置2与机架1之间设有直线轴承16，在径向载荷装置2的下方吊挂有砝码盘13，砝码盘13上可设置有砝码14。径向载荷装置2与转动轴3之间联接有传动带11，通过在砝码盘13上加减砝码14，可以改变径向载荷装置2与转动轴3之间的距离，这会改变联接在转动轴3与径向载荷装置2之间的传动带11的张紧度，从而可改变转动轴3的径向受力，进而改变被试轴承5所受到的径向载荷。

在机架1上于安装座6的外周设有密闭箱4，转动轴3和冲头7伸入到密闭箱4内。密闭箱4内设有加热板和温度传感器，加热板用于对密闭箱4内部进行加热，温度传感器用于感知密闭箱4内的温度。加热板和温度传感器均与外置式的控制器相连接，控制器依据温度传感器所感知到的温度信号，而确定加热板工作与否。当密闭箱4内的温度高于预设温度时，温度传感器把感知到的温度信号传递给控制器，控制器指令加热板停止工作；密闭箱4内的温度低于预设温度时，温度传感器把感知到的温度信号传递给控制器，控制器指令加热板工作，待密闭箱4内的温度达到设定值时再指令加热板停止工作。

对于轴承失效判断可采用两种方式，一种是操作工的感官判断，另一种是自动判断，正常情况下采用的是自动判断的方式。即在密闭箱4内设置噪声采集器和热电偶，噪声采集器一般选用听诊器，热电偶一般选用K型热电偶。轴承在长时间运转疲劳失效时，轴承内、外圈的沟道表面出现剥落或塑性变形，钢球表面出现剥落，轴承继续运动后，会产生较大的噪声，且因摩擦力的增大，而使被试轴承5的温度升高。

噪声采集器与上述的控制器相连接，当噪声采集器所采集到密闭箱4内的噪声高于控制器内所设定的最高值时，控制器可指令设于相应安装座6附近的报警器（如指示灯或蜂鸣器）工作，从而可提醒操作工相应的被试轴承5已处于失效状态，进而得出相应轴承的实际使用寿命。

热电偶是设于安装座6上的，热电偶和被试轴承5的外圈相接触，用于感知被试轴承5外圈的温度，热电偶与上述的控制器相连接。当热电偶所感知温度高于控制器内所设定的最高值时，控制器指令设于相应安装座6附近的报警器工作，从而可提醒操作工相应的被试轴承5已处于失效状态，进而检测出相应轴承的实际使用寿命。

Claims (7)

1.一种轴承试验机，包括机架、设于机架上的安装座和伸入到安装座处的转动轴、设于机架上的径向载荷装置，径向载荷装置与转动轴之间通过传动带联接，其特征在于，在机架（1）上设有轴向载荷装置，轴向载荷装置包括冲头（7）和动力机构，在动力机构的带动下，冲头（7）的端部可对转动轴（3）施加轴向载荷；所述动力机构包括轴向电机（21）和设于轴向电机转轴（22）上的转盘（10），冲头（7）与转盘（10）之间设有连杆（9），连杆（9）的一端部偏心地铰接在转盘（10）上；所述轴向载荷装置还包括两根平行设置的滑杆（18），两根滑杆（18）分列在冲头（7）的两侧，冲头（7）固定连接在冲头联接件（19）上，冲头联接件（19）的两端分别设有滑套（17），两个滑套（17）分别套接在滑杆（18）上；所述轴向载荷装置还包括过渡轴（8），过渡轴（8）位于连杆（9）与冲头（7）之间，过渡轴（8）固定连接在过渡轴联接件（20）上，过渡轴联接件（20）的两端分别设有滑套（17），两个滑套（17）分别套接在所述的两根滑杆（18）上，过渡轴（8）与冲头（7）相互靠近的两端部之间设有弹簧（12），所述连杆（9）的另一端部钩接在过渡轴（8）上。

2.根据权利要求1所述的轴承试验机，其特征在于，所述冲头（7）是以脉冲的方式对转动轴（3）的端部施加轴向作用力。

3.根据权利要求1或2所述的轴承试验机，其特征在于，所述安装座（6）外周设有密闭箱（4），在密闭箱（4）内设有加热元件和温度传感器。

4.根据权利要求3所述的轴承试验机，其特征在于，在所述密闭箱（4）内设有噪声采集器，在所述安装座（6）上设有热电偶。

5.根据权利要求1或2所述的轴承试验机，其特征在于，所述轴向载荷装置为四套，它们共用一套动力机构，每套轴向载荷装置对应于一套径向载荷装置（2）。

6.根据权利要求5所述的轴承试验机，其特征在于，四套径向载荷装置（2）分为两组，一组径向载荷装置（2）通过传动带（11）与一只径向电机（15）相联接。

7.根据权利要求1或2所述的轴承试验机，其特征在于，所述径向载荷装置（2）与机架（1）之间设有直线轴承（16），在径向载荷装置（2）上吊挂有砝码盘（13）。

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