CN105424476A - 一种杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置，属于杆端关节轴承试验领域，所述装置包括Z向与X向的旋转加载检测系统以及拉压力加载检测系统，两个方向的旋转加载检测系统通过曲柄摆杆机构带动设置在杆端关节轴承上的连接件进行摆动运动，从而能够同时对杆端关节轴承进行双轴旋转加载试验，同时，X向旋转加载检测系统与拉压力加载检测系统共同作用在杆端关节轴承端部，并通过中间转换组件隔离拉压力与扭转力，完成了双轴旋转及拉压力试验载荷的同时加载，本发明通过设置在Z向与X向的旋转加载检测系统上的测试装置以及温度位移传感器组件来对双轴摩擦扭矩、径向游隙等进行检测，达到了考核杆端关节使用寿命和可靠性的目的。

Description

一种杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置

技术领域

本发明属于航空高速轻载杆端自润滑关节轴承耐久性考核试验技术，具体涉及一种杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置。

背景技术

杆端关节轴承在航空航天领域有着较为广泛的运用，使用地位及其重要，是直升机旋翼结构的重要承载部件，承受着挥舞摆振等各种作用力，因此要求具有高可靠性和长寿命。在高速轻载工况下，杆端关节轴承绕单轴或多轴摆动，主要承受径向载荷，摩擦扭矩、摩擦温度、磨损量是关节轴承的一项重要性能指标。

针对航空高速轻载杆端关节轴承共性技术研究项目，需对杆端关节轴承双轴旋转加载检测，所述双轴旋转加载检测是指沿杆端关节轴承的轴向(Z向)旋转加载检测以及沿杆端关节轴承的径向(X向)旋转加载检测。获得杆端关节轴承的摩擦扭矩、摩擦温度、磨损特性，为确定杆端关节轴承使用寿命提供依据，同时还需要对杆端关节轴承进行拉压力加载检测。现有技术中，没有对杆端关节轴承同时进行双轴旋转加载检测和拉压力加载检测的装置。

为此，需要设计专门的双轴旋转加载检测装置，双轴旋转并加载的同时在线检测杆端关节轴承的摩擦扭矩、摩擦温度和磨损量，以此来衡量杆端关节轴承的使用寿命和可靠性。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置，模拟杆端关节轴承装机时的受力状态，试验台稳定，能使杆端关节轴承绕双轴旋转并加载的同时在线检测杆端关节轴承的摩擦扭矩、摩擦温度和磨损量等参数，达到考核杆端关节轴承使用寿命和可靠性的目的。

本发明提供的杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置，包括设置在Z向工作台上的夹具系统及Z向旋转加载检测系统，所述夹具系统用于对所述杆端关节轴承进行安装固定，所述Z向旋转加载检测系统一端连接所述夹具系统，另一端连接Z向曲柄摆杆机构，并通过Z向曲柄摆杆机构带动其摆动；

设置在X向工作台上的X向旋转加载检测系统以及拉压力加载检测系统，拉压力加载检测系统一端连接所述杆端关节轴承的端部，并在该端连接所述X向旋转加载检测系统的摆杆，所述X向旋转加载检测系统还包括X向曲柄摆杆机构，所述X向曲柄摆杆机构连接所述摆杆，并带动所述摆杆摆动，

其中，所述Z向工作台与所述X向工作台位于同一平面上，所述杆端关节轴承的轴向旋转加载检测端位于所述Z向工作台上，并由所述夹具系统夹持，所述杆端关节轴承的径向旋转加载检测端以及拉压力加载检测端位于所述X向工作台上。

优选的是，所述夹具系统包括左轴承支座和右轴承支座，所述Z向工作台上设置有第一滑轨，所述左轴承支座和右轴承支座能够在所述第一滑轨上滑动，并通过键定位与所述杆端关节轴承相适配。

在上述方案中优选的是，所述左轴承支座和右轴承支座上设置有通孔，并通过螺栓固定在所述滑轨上。

在上述方案中优选的是，所述Z向旋转加载检测系统还包括调节机构，所述调节机构包括连接曲柄摆杆机构的Z向滑台，以及设置在Z向工作台上的供Z向滑台运动的第二滑轨,所述Z向滑台另一端连接第一步进电机。

在上述方案中优选的是，所述X向旋转加载检测系统还包括调节机构，所述调节机构包括连接曲柄摆杆机构的X向滑台，以及设置在X向工作台上的供X向滑台运动的第三滑轨,所述X向滑台另一端连接第二步进电机。

在上述方案中优选的是，所述Z向旋转加载检测系统上设置有Z向扭矩传感器以及Z向角度编码器，所述X向旋转加载检测系统上设置有X向扭矩传感器以及X向角度编码器。

在上述方案中优选的是，所述拉压力加载系统上设置有中间转换组件、径向加载轴系以及摆动轴系，所述摆动轴系连接所述摆杆，并随摆杆的摆动而转动，所述中间转换组件设置在所述径向加载轴系与摆动轴系之间，所述中间转换组件与所述摆动轴系轴承连接。

在上述方案中优选的是，所述杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置还包括温度位移传感器组件，所述温度位移传感器组件包括：

导杆，所述导杆一端接触所述杆端关节轴承，并设置在轴承座上；

温度传感器，设置在导杆上靠接所述杆端关节轴承的一端；

轴承座，通过弹簧连接在Z向工作台上，并能够在弹簧的张紧力下向靠近导杆与杆端关节轴承接触的一端运动；

位移传感器，设置在所述导杆上。

本发明的有益效果：突破使杆端关节轴承绕双轴旋转加载并检测各参数的技术难题，通过装置将杆端关节轴承绕径向和轴向旋转，并沿径向加载拉压力，同时检测双轴摩擦扭矩、双轴摆动角度、摩擦温度、径向游隙以及轴承承受的径向载荷值，达到考核杆端关节使用寿命和可靠性的目的。

附图说明

图1为本发明杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置的一优选实施例的结构示意图。

其中，00为杆端关节轴承，10为Z向工作台，20为X向工作台，1a为左轴承支座，1b为温度位移传感器组件，1c为右轴承支座，1d为Z向扭矩传感器，1e为Z向角度编码器，1f为Z向曲柄摆杆机构，1g为Z向滑台，2a为X向曲柄摆杆机构，2b为X向扭矩传感器，2c为X向滑台，2d为X向角度编码器，2e为摆动轴系，3a为中间转换组件，3b为径向加载轴系，3c为拉压力传感器，3d为电动缸。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面通过实施例对本发明做进一步详细说明。如图1所示，本发明提供了一种杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置，模拟杆端关节轴承装机时的受力状态，试验台稳定，能使杆端关节轴承绕双轴旋转并加载的同时在线检测杆端关节轴承的摩擦扭矩、摩擦温度和磨损量等参数，达到考核杆端关节轴承使用寿命和可靠性的目的。

本发明提供的杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置，包括设置在Z向工作台上10的夹具系统及Z向旋转加载检测系统，所述夹具系统用于对所述杆端关节轴承进行安装固定，所述Z向旋转加载检测系统一端连接所述夹具系统，另一端连接Z向曲柄摆杆机构1f，并通过Z向曲柄摆杆机构1f带动Z向旋转加载检测系统摆动，进而带动夹具系统对杆端关节轴承00做旋转试验；

设置在X向工作台20上的X向旋转加载检测系统以及拉压力加载检测系统，拉压力加载检测系统一端连接所述杆端关节轴承的端部，并在该端连接所述X向旋转加载检测系统的摆杆，所述X向旋转加载检测系统还包括X向曲柄摆杆机构2a，所述X向曲柄摆杆机构2a连接所述摆杆，并带动所述摆杆摆动，

其中，所述Z向工作台10与所述X向工作台20位于同一平面上，所述杆端关节轴承00的轴向旋转加载检测端位于所述Z向工作台10上，并由所述夹具系统夹持，所述杆端关节轴承00的径向旋转加载检测端以及拉压力加载检测端位于所述X向工作台20上，参考图1，具体的，杆端关节轴承00本体位于Z向工作台10上，其端部伸出Z向工作台10，伸出部分由X向工作台20支撑，并在X向工作台20上设置其它的载荷施加装置。

本实施例中，所述夹具系统包括左轴承支座1a和右轴承支座1c，左轴承支座1a和右轴承支座1c能够合并到一块，并夹紧所述杆端关节轴承00，因此，需要设置一条滑轨供上述两个轴承支座滑动，本实施例中，在所述Z向工作台上杆端关节轴承00所处的位置设置有第一滑轨，所述左轴承支座1a和右轴承支座1c能够在所述第一滑轨上滑动，并通过键定位与所述杆端关节轴承相适配，可以理解的是，这里的键定位是指通过左轴承支座1a和右轴承支座1c的与所述杆端关节轴承00的间隙配合，使所述杆端关节轴承00不能相对于左轴承支座1a和右轴承支座1c转动以及其它方向的移动。

当将杆端关节轴承00夹紧后，所述左轴承支座1a和右轴承支座1c上设置有通孔，并通过螺栓固定在所述滑轨上，所述螺栓为T型槽螺栓，轴承支座可以沿杆端关节轴承00的轴向的T型槽滑动来调整位置。

在本实施例中，所述Z向旋转加载检测系统还包括调节机构，所述调节机构包括连接Z向曲柄摆杆机构1f的Z向滑台1g，以及设置在Z向工作台上的供Z向滑台1g运动的第二滑轨,所述Z向滑台1g另一端连接第一步进电机。可以理解的是，所述Z向滑台1g实际上是一个可旋转的连接件，该连接件连接第一步进电机以及曲柄摆杆机构的曲柄，由第一步进电机带动其旋转，进而带动曲柄摆杆机构的曲柄转动，从使曲柄摆杆机构的连杆做往复运动。本实施例中，之所以称作滑台，是因为其还可以在滑轨上运动，进而可以调节曲柄摆杆机构的偏心距，实现Z向摆角大小连续可调。

同理，所述X向旋转加载检测系统也包括一个调节机构，所述调节机构包括连接曲柄摆杆机构的X向滑台2c，以及设置在X向工作台20上的供X向滑台2c运动的第三滑轨,所述X向滑台2c另一端连接第二步进电机，所述第二步进电机与上述第一步进电机的功能相似，都是带动曲柄摆杆机构的连杆做往复运动，X向滑台2c与上述Z向滑台1g功能相同，用以满足X向摆角大小的连续可调。

在本实施例中，所述Z向旋转加载检测系统上设置有Z向扭矩传感器1d以及Z向角度编码器1e，所述X向旋转加载检测系统上设置有X向扭矩传感器2b以及X向角度编码器2d，通过Z向扭矩传感器1d、Z向角度编码器1实现对杆端关节轴承00的轴向旋转加载检测，通过X向扭矩传感器2b、X向角度编码器2d实现对杆端关节轴承00的径向旋转加载检测。

本实施除了两个旋转载荷的施加以外，还包括拉压载荷的施加，具体的，通过设置在X向工作台上、与所述X向旋转加载检测系统并联的拉压力加载检测系统，参考图1，拉压力加载检测系统的一端通过连接件连接至所述杆端关节轴承00的端部，这里的连接件具体为中间转换组件3a，中间转换组件3a在靠近杆端关节轴承00的端部的一侧通过摆动轴系2e与X向旋转加载检测系统并联，之后一块连接至杆端关节轴承00的端部，中间转换组件3a的另一端连接至径向加载轴系3b，使得摆动轴系2e在X向旋转加载检测系统的作用下保持扭转特性，而径向加载轴系3b在拉压力加载检测系统作用下仅具备拉压特性，而不会随摆动轴系2e扭转，为了达到上述目的，中间转换组件3a将与摆动轴系2e轴承连接，或者中间转换组件3a将与径向加载轴系3b轴承连接，或者中间转换组件3a与上述两个轴系均轴承连接。

本实施例中，径向加载系统(即拉压力加载检测系统)一方面通过中间转换组件3a将径向加载轴系3b和X向摆动轴系2e连接起来，并隔离X向的摆动传递到径向加载轴系3b上，另一方面，由电动缸3d连接拉压力传感器3c，通过径向加载轴系3b对杆端关节轴承实现径向加载和载荷在线检测。

另外，本实施例中，所述杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置还包括温度位移传感器组件1b，所述温度位移传感器组件1b包括：

导杆，所述导杆一端接触所述杆端关节轴承00，并设置在轴承座上；

温度传感器，设置在导杆上靠接所述杆端关节轴承的一端；

轴承座，通过弹簧连接在Z向工作台上，并能够在弹簧的张紧力下向靠近导杆与杆端关节轴承接触的一端运动；

位移传感器，设置在所述导杆上。

需要说明的是，轴承座，通过弹簧连接在Z向工作台上，这样Z向工作台将保持与杆端关节轴承00的一端表面接触，当然，需要在轴承座下设置有滑轨供其运动，这样，当杆端关节轴承00经过试验变形时，轴承座将会带动间接安装在其上的位移传感器运动，进而测出杆端关节轴承00的径向游隙。同时，贴近杆端关节轴承00一端表面的温度传感器也能实时测得杆端关节轴承00的温度，为后续试验做数据支持。本实施例中，通过在Z向工作台10上布置的温度位移传感器组件1b，实现了对杆端关节轴承00的摩擦温度和径向游隙的在线检测。

本发明的有益效果在于突破使杆端关节轴承绕双轴旋转加载并检测各参数的技术难题，通过装置将杆端关节轴承绕径向和轴向旋转，并沿径向加载拉压力，同时检测双轴摩擦扭矩、双轴摆动角度、摩擦温度、径向游隙以及轴承承受的径向载荷值，达到考核杆端关节使用寿命和可靠性的目的。

最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置，其特征在于，包括：

设置在Z向工作台(10)上的夹具系统及Z向旋转加载检测系统，所述夹具系统用于对所述杆端关节轴承进行安装固定，所述Z向旋转加载检测系统一端连接所述夹具系统，另一端连接Z向曲柄摆杆机构(1f)，并通过Z向曲柄摆杆机构(1f)带动其摆动；

设置在X向工作台(20)上的X向旋转加载检测系统以及拉压力加载检测系统，拉压力加载检测系统一端连接所述杆端关节轴承的端部，并在该端连接所述X向旋转加载检测系统的摆杆，所述X向旋转加载检测系统还包括X向曲柄摆杆机构(2a)，所述X向曲柄摆杆机构(2a)连接所述摆杆，并带动所述摆杆摆动，

其中，所述Z向工作台(10)与所述X向工作台(20)位于同一平面上，所述杆端关节轴承的轴向旋转加载检测端位于所述Z向工作台(10)上，并由所述夹具系统夹持，所述杆端关节轴承的径向旋转加载检测端以及拉压力加载检测端位于所述X向工作台(20)上。

2.如权利要求1所述的杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置，其特征在于：所述夹具系统包括左轴承支座(1a)和右轴承支座(1c)，所述Z向工作台(10)上设置有第一滑轨，所述左轴承支座(1a)和右轴承支座(1c)能够在所述第一滑轨上滑动，并通过键定位与所述杆端关节轴承相适配。

3.如权利要求2所述的杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置，其特征在于：所述左轴承支座(1a)和右轴承支座(1c)上设置有通孔，并通过螺栓固定在所述滑轨上。

4.如权利要求1所述的杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置，其特征在于：所述Z向旋转加载检测系统还包括调节机构，所述调节机构包括连接曲柄摆杆机构的Z向滑台(1g)，以及设置在Z向工作台(10)上的供Z向滑台运动的第二滑轨,所述Z向滑台另一端连接第一步进电机。

5.如权利要求1所述的杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置，其特征在于：所述X向旋转加载检测系统还包括调节机构，所述调节机构包括连接曲柄摆杆机构的X向滑台(2c)，以及设置在X向工作台(20)上的供X向滑台运动的第三滑轨,所述X向滑台另一端连接第二步进电机。

6.如权利要求1所述的杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置，其特征在于：所述Z向旋转加载检测系统上设置有Z向扭矩传感器(1d)以及Z向角度编码器(1e)，所述X向旋转加载检测系统上设置有X向扭矩传感器(2b)以及X向角度编码器(2d)。

7.如权利要求1所述的杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置，其特征在于：所述拉压力加载系统上设置有中间转换组件(3a)、径向加载轴系(3b)以及摆动轴系(2e)，所述摆动轴系(2e)连接所述摆杆，并随摆杆的摆动而转动，所述中间转换组件(3a)设置在所述径向加载轴系(3b)与摆动轴系(2e)之间，所述中间转换组件(3a)与所述摆动轴系(2e)轴承连接。

8.如权利要求1所述的杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置，其特征在于：所述杆端关节轴承双轴旋转加载检测装置还包括温度位移传感器组件(1b)，所述温度位移传感器组件(1b)包括：

导杆，所述导杆一端接触所述杆端关节轴承，并设置在轴承座上；

温度传感器，设置在导杆上靠接所述杆端关节轴承的一端；

轴承座，通过弹簧连接在Z向工作台(10)上，并能够在弹簧的张紧力下向靠近导杆与杆端关节轴承接触的一端运动；

位移传感器，设置在所述导杆上。