CN102288410A - 一种静压加载封闭结构大型轴承试验台 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轴承试验技术领域，涉及到一种轴承试验台。本轴承试验台由封闭机械结构、静压加载系统、驱动系统、测控系统四部分组成。封闭机械结构由试验轴承与试验台端盖及连接部件、立柱、底座等件组成，使加载盘、试验轴承、端盖、立柱和底座形成内封闭结构；静压加载系统由轴向加载座及油缸和径向加载座及油缸实现径向、轴向和倾覆力矩的静压加载并按试验轴承载荷谱施加；驱动系统固定在底座上的电机经减速器驱动齿轮带动加载盘及试验轴承旋转。测控系统包括传感器、计算机、控制柜、传感器与执行器等。本发明利用浮动静压加载技术，减少试验台轴承对试验轴承性能数据的影响。试验台刚度大，体积小，成本低。
Description
技术领域
本发明属于轴承试验技术领域，涉及到一种大型轴承试验台。
背景技术
轴承在国民经济建设中具有极其重要的作用，直径在1000mm以上的轴承在风力发电、铁路车辆、冶金矿山、石油机械、工程机械等行业有着广泛的应用，其性能和工作可靠性将直接影响到机械设备的性能和可靠性，尤其是回转支承类的转盘轴承，承受很大的倾覆力矩，因此要求轴承具有较高运动性能、长寿命和高可靠性。
轴承试验台是对轴承的性能和可靠性进行检测的关键设备，它能对将要投入使用的轴承的性能有一个正确的评估，及时掌握和修正设计参数，分析特定工况下轴承缺陷的潜在原因，避免轴承选择、使用的盲目性，减少不必要的损失。现有轴承试验台多采用卧式结构，利用成对滚动轴承安装加载方式，进行试验轴承的寿命试验及性能试验，检测精度低，尤其不能检测到单个轴承的具体性能，难以满足对回转支承类轴承越来越严格的试验要求，特别是风力发电机组的偏航、变桨与主轴承，船舶、建筑、港口等行业的起重设备回转支承类轴承。
发明内容
为了满足回转支承类的转盘轴承试验要求，实现低速大载荷和超大倾覆力矩的性能试验，提高性能测量精度，本发明提出了一种新型轴承试验台原理与结构。
本发明的轴承试验台可采用立式结构或卧式结构实现。立式结构为：试验轴承水平安装在轴承试验台的上端顶部或下端底部，试验轴承的轴线为铅垂方向； 卧式结构为：试验轴承垂直安装在轴承试验台的左端或右端，试验轴承的轴线为水平方向。本发明的试验台包括封闭机械结构、静压加载系统、驱动系统和测控系统四部分。
封闭机械结构由试验轴承、试验台端盖及连接部件、立柱和底座等零件组成；端部连接部件、试验轴承、加载盘、浮动静压轴瓦、加载座、油缸和底座连接形成支路，其两端固定于机械封闭结构中，形成内部受力封闭结构。试验轴承的外圈与内圈中选择一个固定，另一个连接加载盘。与试验轴承相连接的内环过渡板、外环过渡板为更换组件，对于不同型号与安装型式的试验轴承，通过内外环过渡板与顶部端盖及加载盘连接。
静压加载系统包括浮动静压轴瓦、加载座、油缸以及液压系统。在加载盘上分别采用浮动静压轴瓦与径向加载座、轴向加载座及油缸连接，加载油缸通过加载座、浮动静压轴瓦、加载盘对试验轴承的径向加载、轴向加载和倾覆力矩加载，并按试验轴承载荷谱施加载荷。通过液压系统提供动力，推动静压轴承对加载盘施加径向载荷、轴向载荷和倾覆力矩，并将其通过加载盘传递至试验轴承。径向加载座及油缸固定在内环座左右两侧，由径向加载油缸、径向力传感器、静压轴瓦组成，提供径向载荷加载；轴向加载座及油缸位于加载盘上下两侧，由轴向加载油缸、轴向力传感器、静压轴瓦组成，通过加载油缸的不同组合可实现轴向载荷和倾覆力矩同时加载。该加载系统的末端加载组件由浮动静压轴瓦来补偿加载盘变形，通过油缸油压变化实现按载荷谱加载。加载油缸缸体与液压系统相连接。
驱动系统由电机、减速箱、驱动齿轮等组成。电机及减速箱固定在底座上，电机经减速器驱动齿轮带动加载盘及试验轴承旋转，实现验轴承内圈的匀速旋转。
测试与控制系统分为测量系统和控制系统，测量系统包括传感器、计算机、试验数据处理与分析软件等；控制系统包括计算机、控制柜、传感器与执行器等。测量系统的传感器对试验轴承的相关性能参数进行测试，包括力(径向、轴向)、力矩、应力、温度、位移(变形)、角度与(角)速度等传感器，可实现试验轴承多个参数的实时动态测量，有效提高测量精度，并大大节约试验时间，测试系统测量试验轴承的相关参数和相应的控制参数，试验数据传输到计算机上由分析软件处理试验数据形成试验报告与报表。控制系统与驱动系统、加载系统、测试系统相衔接，实现试验台的实时控制。控制系统包括对液压系统、驱动系统和机械与电气的操作、保护、监控试验运行的控制，以及对试验过程测量结果的反馈控制，驱动系统与加载系统的控制根据试验载荷谱及转速谱要求，实现试验的自动进行。同时控制参数与测试参数的动态显示，并将测试结果进行保存和打印。
本发明的有益效果是：
1、提出浮动静压加载技术，对一个试验轴承进行加载试验，避免了现有轴承试验台需要两个轴承组合(试验滚动轴承与陪试验滚动轴承)试验而难以获取单个试验轴承性能数据的缺点，减少试验台轴承对试验轴承性能数据的影响。
2、提出试验台封闭机械结构，使加载盘、试验轴承、端盖、立柱和底座形成力封闭结构，试验台刚度大，体积小，成本低，节省空间。
3、试验轴承安装在试验台端部(顶端、底端、左端、右端)，以试验轴承部件安装，结构布局合理，装卸方便。
4、试验轴承的摩擦力矩、位移变形等参数直接测量，精度高。
附图说明
图1是本发明立式封闭结构轴承上置结构示意图。
图2是本发明卧式封闭结构示意图。
图中：1封闭机械结构，2静压加载系统，3驱动系统，4测控系统，5试验轴承，6试验台顶部端盖，7立柱，8底座，9内环过渡板，10外环过渡板，11内环座，12加载盘，13静压轴瓦，14电机，15减速器，16驱动齿轮，17加载座。
具体实施方式
以下实施例是对本发明的解释，而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1：
如图1所示为本发明的立式轴承上置封闭结构：本发明的轴承试验台由封闭机械结构1、静压加载系统2、驱动系统3、测控系统4四部分组成。
封闭机械结构1由试验轴承5与试验台端盖6及连接部件、立柱7、底座8等零件形成封闭机械结构；试验轴承5的外圈与内圈中选择一个固定，另一个连接加载盘12。与试验轴承相连接的内环过渡板9、外环过渡板10为更换组件，对于不同型号与安装型式的试验轴承，通过内外环过渡板9，10与顶部端盖6及加载盘12连接。封闭机械结构设置在轴承试验台的顶部，可通过吊装对试验轴承进行方便地安装。
静压加载系统包括浮动试验轴承5、静压轴瓦13、加载座17及油缸、液压系统。在加载盘12上分别采用浮动静压轴瓦与径向加载座、轴向加载座及油缸连接，加载油缸通过加载座17、浮动静压轴瓦13、加载盘12对试验轴承的径向加载、轴向加载和倾覆力矩加载，并按试验轴承载荷谱施加载荷。通过液压系统提供动力，推动静压轴承对加载盘12施加径向载荷、轴向载荷和倾覆力矩，并将其通过加载盘12传递至试验轴承5；轴向加载座及油缸和加载座及油缸总两个独立单元。径向加载座及油缸固定在内环座11左右两侧，由径向加载油缸、 径向力传感器、静压轴瓦13组成，提供径向载荷加载；轴向加载座及油缸位于加载盘12上下两侧，由轴向加载油缸、轴向力传感器、静压轴瓦组成，通过加载油缸的不同组合可实现轴向载荷和倾覆力矩同时加载。该加载系统的末端加载组件由浮动静压轴瓦来补偿加载盘变形，通过油缸油压变化实现按载荷谱加载。加载油缸缸体与液压系统相连接。
驱动系统由电机14、减速箱15、驱动齿轮16等组成。电机14及减速箱15固定在底座上，电机14经减速器驱动齿轮带动加载盘12及试验轴承5旋转，实现验轴承内圈的匀速旋转。
测试与控制系统分为测量系统和控制系统，测量系统包括传感器、计算机、试验数据处理与分析软件等；控制系统包括计算机、控制柜、传感器与执行器等。测量系统的传感器对试验轴承的相关性能参数进行测试，包括力(径向、轴向)、力矩、应力、温度、位移(变形)、角度与(角)速度等传感器，可实现试验轴承多个参数的实时动态测量，有效提高测量精度，并大大节约试验时间，测试系统测量试验轴承的相关参数和相应的控制参数，试验数据传输到计算机上由分析软件处理试验数据形成试验报告与报表。控制系统与驱动系统、加载系统、测试系统相衔接，实现试验台的实时控制。控制系统包括对液压系统、驱动系统2和机械与电气的操作、保护、监控试验运行的控制，以及对试验过程测量结果的反馈控制，驱动系统与加载系统的控制根据试验载荷谱及转速谱要求，实现试验的自动进行。同时控制参数与测试参数的动态显示，并将测试结果进行保存和打印。
实施例2：
如图2所示，为本发明的卧式封闭结构，与实施例1中结构基本相同，其中试验轴承5垂直安装在轴承试验台的左端或右端，试验轴承的轴线为水平方向。
Claims (2)
1.一种轴承试验台，包括封闭机械结构、静压加载系统、驱动系统和测控系统，其特征在于，封闭机械结构：由试验轴承、试验台端盖及连接部件、立柱和底座共同形成封闭机械结构；试验台端盖及连接部件、试验轴承、加载盘、浮动静压轴瓦、加载座、油缸和底座连接成支路，其两端固定于机械封闭结构中，形成内部受力封闭结构；
静压加载系统：试验轴承的外圈与内圈中选择一个固定，另一个连接加载盘，在加载盘上分别采用浮动静压轴瓦与径向加载座、轴向加载座及油缸连接，加载油缸通过加载座、浮动静压轴瓦、加载盘对试验轴承的径向加载、轴向加载和倾覆力矩加载，并按试验轴承载荷谱施加载荷；
轴承试验台采用立式结构，即：试验轴承水平安装在轴承试验台的上端顶部或下端底部，试验轴承的轴线为铅垂方向。
2.根据权利要求1所述的一种轴承试验台，其特征在于，轴承试验台采用卧式结构，即：试验轴承垂直安装在轴承试验台的左端或右端，试验轴承的轴线为水平方向。
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