CN109855870A - 一种轴承试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴承试验装置。轴承试验装置包括装置底座，装置底座上装配有主轴、主轴驱动装置和径向加载装置，径向加载装置包括加载套和顶推机构，装置底座包括固定底座和活动底座，活动底座转动装配在固定底座上，之间设有偏转调节机构；轴承试验装置还包括轴承支承座和活动支座，待测试轴承外圈通过轴承支承座与固定底座相对固定，且待测试轴承的滚动体中心位于活动底座的转动轴线上，主轴穿过待测试轴承和固定在活动支座上的支撑轴承与活动支座相对固定；所述主轴驱动装置设置在活动底座上。轴承试验装置能够在待测试轴承具有一定偏转角的状态下进行各项试验，测试过程更加接近汽车转向器所使用轴承的实际工况，测试结果更加准确。

Description

一种轴承试验装置

技术领域

本发明涉及一种轴承试验装置。

背景技术

汽车转向器轴承作为汽车的一个关键零部件，它的性能和寿命直接影响汽车的安全行驶和质量高低。申请公布号为CN106969913A的中国发明专利申请文件中公开了一种汽车转向器轴承试验装置，该轴承试验装置包括机座，机座即装置底座，底座上设置有主轴装置、径向加载装置和轴向加载装置，主轴装置包括主轴和驱动主轴旋转的主轴驱动电机，主轴驱动电机即主轴驱动装置。径向加载装置包括加载套和径向加载传动机构，径向加载传动机构即顶推机构，径向加载传动机构主要包括径向加载电机，径向加载电机传动连接有加载爪，带动加载爪转动来向加载套施加推力，径向加载传动机构能够对加载套上施加径向载荷，加载套通过滚动轴承套装在主轴上，以此来实现对主轴施加径向载荷。轴向加载装置包括轴向加载电机，轴向加载电机传动连接有加载摇臂，加载摇臂转动设置在机座上，加载摇臂一端设置有滚轮，滚轮设置与两个轴向承载盘之间，滚轮抵压于轴向承载盘上，经轴向承载盘对主轴实现轴向加载。该轴承试验装置主要通过电机来使加载爪或是加载摇臂转动，以对主轴施加往复的径向载荷或是轴向载荷。

现有技术中的轴承试验装置仅能够实现转速、载荷的控制，而现实生活中的汽车转向器实际使用工况复杂，现有的轴承试验装置并不能完全模拟汽车转向器轴承的实际工况。例如汽车转向器上的轴承还具有在内外圈之间具有相对偏转角度的情况下工作的轴承偏转工况，现有技术中的轴承试验装置无法模拟内外圈具有相对偏转角度的工况，影响测试准确度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴承试验装置，以解决现有技术中的轴承试验装置无法模拟内外圈具有相对偏转角度的工况，影响测试准确度的问题。

为实现上述目的，本发明的的技术方案是：

轴承试验装置，包括装置底座，装置底座上转动装配有用于固定待测试轴承的内圈的主轴、用于驱动主轴转动的主轴驱动装置和用于固定待测试轴承的外圈的轴承支承座，其特征在于：所述装置底座包括固定底座和活动底座，所述活动底座转动装配在固定底座上且转动轴线垂直于主轴轴线，活动底座与固定底座之间设有用于调节活动底座相对于固定底座的转动角度的偏转调节机构；轴承支承座固定在固定底座上，主轴设置在活动底座上。

本发明的有益效果是：本发明中装置底座分为固定底座和活动底座，活动底座转动装配在固定底座上且转动轴线垂直于主轴轴线，活动底座转动一定角度后，带动主轴也会以活动底座的转动中心转动；而待测试轴承外圈与固定底座相对固定，内圈随主轴转动，内圈轴线转动后与外圈轴线之间形成一定偏转角，该轴承试验装置能够在待测试轴承具有一定偏转角的状态下进行各项试验，测试过程更加接近汽车转向器所使用轴承的实际工况，测试结果更加准确。

进一步的，所述轴承支承座设置在活动底座的转动轴线处以使活动底座的转动轴线穿过待测试轴承的中心。

进一步的，所述固定底座与活动底座之间设有绕活动底座的转动轴线延伸的弧形导轨，所述弧形导轨设有两道以上。设置导轨后活动底座能够严格沿着导轨进行转动，转动轨迹更加准确，试验结果更准确。

进一步的，所述活动底座的转动轴线偏向活动底座长度方向上的一侧，该侧的导轨数量少于另一侧的导轨数量。由于需要设置加载装置，活动底座的转动轴线偏向活动底座长度方向上的一侧，即活动底座被转动轴线分为了长度不同的两部分，长度较长的部分用于设置加载装置，转动轴线两侧的导轨数量根据所在侧的长度设置不同的数量能够使活动底座受力更均匀、转动更流畅。

进一步的，所述偏转调节机构包括设置在固定底座或活动底座上的螺杆座，还包括螺纹传动连接在螺杆座上的顶推螺杆。通过顶推螺杆更加便于推动活动底座进行转动。

进一步的，轴承试验装置还包括用于对待测试轴承加载载荷的径向加载装置，径向加载装置包括用于向主轴传递径向载荷的加载套和用于推动加载套的顶推机构，所述径向加载装置设置在固定底座上，加载套与主轴之间设有向心关节轴承或调心轴承。相较于径向加载装置设置在活动底座的情况，将径向加载装置设置在固定底座上能够减小活动底座面积，便于活动底座转动；径向加载装置固定在固定底座上，活动底座转动后主轴轴线发生偏转，而向心关节轴承或调心轴承能够在内圈和外圈发生偏转的情况下正常工作。

进一步的，所述径向加载装置还包括设置在顶推机构与加载套之间的缓冲组件。缓冲组件能够缓冲加载载荷时的冲击，避免这种冲击影响试验数据的准确性。

进一步的，所述轴承试验装置还包括轴向加载装置，主轴驱动装置和轴向加载装置分别设置在主轴的两端。主轴驱动装置和轴向加载装置分别设置在主轴的两端能够使主轴转动更加稳定，轴向加载装置位于主轴轴线上能够使加载的轴向载荷准确的沿主轴轴线方向延伸。

进一步的，所述主轴上套设有可承受轴向力的轴向加载轴承，所述轴向加载装置与轴向加载轴承的外圈固定。通过轴承向主轴施加轴向力能够使主轴转动更加流畅。

附图说明

图1为本发明中的轴承试验装置的具体实施例的结构示意图；

图2为本发明中的轴承试验装置的具体实施例的俯视图；

图3为图1中的轴承支承座处的放大示意图；

图4为图1中的活动支座处的放大示意图；

附图标记说明：1-主轴驱动装置；11-伺服驱动电机；12-联轴器；13-扭矩传感器；14-联轴节；2-轴承支承座；21-轴承支承座顶盖；22-待测试轴承衬套；23-环形夹件；24-待测试轴承；3-径向加载装置；31-径向电动缸组件；32-缓冲组件；33-加载套；34-环形夹件；35-调心球轴承；4-活动支座；41-活动支座顶盖；42-圆柱滚子轴承衬套；43-环形夹件；44-圆柱滚子轴承；5-轴向加载装置；51-夹装件；52-轴向电动缸组件；53-缓冲组件；54-深沟球轴承；6-装置底座；61-固定底座；62-活动底座；63-弧形导轨；7-主轴；71-轴套；8-螺杆座。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的轴承试验装置的具体实施例，本实施例中待测试轴承为汽车转向器所使用的轴承。如图1至图2所示，本实施例中轴承试验装置包括装置底座6，装置底座6上设置有主轴支座，主轴支座包括轴承支承座2和活动支座4，主轴7通过主轴支座转动装配在装置底座6上。轴承试验装置包括用于驱动主轴7转动的主轴驱动装置1，还包括用于向主轴7施加径向载荷的径向加载装置3和施加轴向载荷的轴向加载装置5，径向加载装置3位于主轴7的轴线的一侧，轴向加载装置5和主轴驱动装置1分别位于主轴7的两端。

如图1所示，主轴7上穿装有待测试轴承24和径向支撑轴承，本实施例中径向支撑轴承选用圆柱滚子轴承44，由于圆柱滚子轴承44能够发生轴向位移，并不会对加载的轴向载荷产生影响。主轴7分别通过穿装在主轴7上的待测试轴承24和圆柱滚子轴承44支撑固定在轴承支承座2和活动支座4上。本实施例中装置底座6包括固定底座61和活动底座62，固定底座61上固定设置有转轴，轴承支承座2固定设置在转轴上，而活动底座62以转轴为中心转动装配在固定底座61上且转动轴线垂直于主轴7的轴线，活动支座4固定设置在活动底座62上。固定底座61上设置有以活动底座62的转动中心为圆心的弧形导轨63，活动底座62上设置有与弧形导轨63配合进行导向的导槽，弧形导轨63与导槽配合更容易使活动底座62转动且转动更加准确，防止活动底座62在转动过程中中心发生偏移。

如图2所示，固定底座61在活动底座62的一侧还设置有用于顶推活动底座62的螺杆座8，螺杆座8上传动连接有顶推螺杆，转动顶推螺杆即可使顶推螺杆顶推活动底座62转动。本实施例中的顶推螺杆及螺杆座8构成了偏转调节机构，在其他实施例中，也可以采用液压缸、电机等机构推动活动底座，此时液压缸、电机等机构构成偏转调节机构。

如图1和图3所示，轴承支承座2上设置有待测试轴承衬套22，待测试轴承衬套22内还设置有两个环形夹件23，环形夹件23通过法兰与待测试轴承衬套22两端面分别连接固定，待测试轴承衬套22套设在待测试轴承24外侧后两个环形夹件23共同夹紧待测试轴承24的外圈以将待测试轴承24的外圈与待测试轴承衬套22固定。待测试轴承24的内圈两侧设置有定位套，待测试轴承24的内圈右侧的定位套经其他轴套抵压在右侧的轴肩上，左侧定位套的左端设置有与主轴的螺纹段螺纹配合的螺纹套，螺纹套能够向右顶压左侧定位套，以夹紧待测试轴承24的内圈。轴承支承座2上还设置有轴承支承座顶盖21，待测试轴承衬套22位于轴承支承座2与轴承支承座顶盖21之间，轴承支承座顶盖21通过螺栓固定在轴承支承座2上以固定待测试轴承衬套22。需要注意的是，安装时应将待测试轴承24安装在轴承支承座2的中间位置处，以确保活动底座62的转动轴线经过待测试轴承24的中心。本实施例中的环形夹件23构成了固定待测试轴承24的外圈的外圈固定结构，主轴7上套设的轴套71构成了内圈固定结构。本实施例中待测试轴承衬套22上设置有温度传感器和振动传感器，温度传感器具有测温杆，振动传感器具有测振杆，待测试轴承衬套22上还设置有插孔，测温杆和测振杆插入插孔内接触到待测试轴承24的外圈以检测待测试轴承24的温度和振动状态。

与轴承支承座2相同，活动支座4上也设置有活动支座顶盖41和圆柱滚子轴承衬套42，圆柱滚子轴承衬套42套设在圆柱滚子轴承44外侧并通过两个环形夹件43夹装着圆柱滚子轴承44的外圈，圆柱滚子轴承衬套42通过活动支座顶盖41固定在活动支座4上。与轴承支承座2不同的是，本实施例中的活动支座4固定在活动底座62上。

如图1、图2和图3所示，本实施例中径向加载装置3固定在了固定底座61上，径向加载装置3包括用于向主轴7传递径向载荷的加载套33、用于推动加载套33的径向电动缸组件31和设置在加载套33与径向电动缸组件31之间的缓冲组件32，径向加载装置3垂直于初始的主轴7轴线，即径向电动缸组件31的输出轴垂直于初始的主轴7轴线，加载套33轴线与初始的主轴7轴线重合。缓冲组件32为沿载荷的加载方向延伸的筒体结构，缓冲组件32的两端设置有端板，径向电动缸组件31上的输出轴穿过一端端板延伸至缓冲组件32内部，输出轴的端部固定有与端板平行布置的缓冲板，缓冲板与两侧端盖之间均设置有缓冲弹簧，加载套33与缓冲组件32的端板之间传动连接。加载套33和主轴7之间的连接方式与待测试轴承衬套22和主轴7之间的连接方式类似，主轴7在对应径向加载装置3的位置处设置有调心球轴承35，加载套33套设在调心球轴承35外侧后通过环形夹件34夹装固定。电动缸组件加载径向载荷时，径向电动缸组件31的输出轴连接的缓冲板移动，推动缓冲弹簧向缓冲组件32的端板施加载荷，端板受到的载荷再传递至加载套33上，经加载套33内部的调心球轴承35最终传递至主轴7上。

如图1和图4所示，轴向加载装置5包括用于向主轴7传递轴向载荷的加载套组件、推动加载套组件的轴向电动缸组件52和设置在加载套组件与轴向电动缸组件52之间的缓冲组件53，轴向加载装置5固定在活动底座62上，能够与主轴7移动转动，因此轴向加载装置5施加的载荷方向始终沿主轴7的轴线。轴向加载装置5中的轴向电动缸组件52和缓冲组件53与径向加载装置3中的径向电动缸组件31和缓冲组件32结构完全相同，在此不再赘述。主轴7在靠近轴向加载装置5的端部设置有深沟球轴承54，深沟球轴承54内圈通过其左侧的固定轴套和右侧的轴端盖固定在主轴7上，轴向加载装置5中的加载套组件为左右布置的两个夹装件51，深沟球轴承54的外圈通过夹装件51夹紧固定。加载轴向载荷时，轴向电动缸组件52输出轴输出载荷，经过缓冲组件53缓冲后传递至加载套组件上，再经过位于右侧的夹装件51向深沟球轴承54传递，最终对主轴7施加轴向载荷。本实施例中的电动缸组件即为的顶推机构，可沿主轴的轴向和径向的正反两个方向向主轴施加压力和拉力，在其他实施例中，顶推机构也可以采用如申请公布号为CN106969913A的专利申请文件中记载的加载传动机构，在此不再赘述。

如图1所示，本实施例中主轴驱动装置1包括伺服驱动电机11，伺服驱动电机11通过联轴器12连接有扭矩传感器13，扭矩传感器13再通过联轴节14连接至主轴7端部，以驱动主轴7。主轴驱动装置1固定在活动底座62上，能够跟随活动底座62移动转动。

当需要测试轴承在具有一定偏转角的工况下的相关性能时，转动顶推螺杆，顶推螺杆顶推活动底座62并使其环绕轴承支承座2转动。由于活动支座4固定在了活动底座62上，活动支座4则会推动主轴7使主轴7以及套设在主轴7上的待测试轴承24的内圈沿活动底座62的转动轴线转动，但待测试轴承24的外圈与轴承支承座2固定并不发生转动，因此待测试轴承24的外圈与内圈之间形成一定偏转角。在主轴7偏转一定角度后，主轴7轴线与径向加载装置3中的加载套33轴线形成夹角，为适应这种夹角，本实施例中加载套33内的轴承采用调心球轴承35，在其他实施例中，也可以采用调心滚子轴承或是向心关节轴承。之后再由主轴驱动装置1驱动主轴7转动并通过轴向加载装置5和径向加载装置3施加轴向和径向的载荷。

在待测试轴承24在特定偏转角的基础上，通过电控和软件系统可以对伺服电机编程实现转速，方向的精确控制。可以同时对轴向和径向加载电动缸的加载方向，响应速度和大小进行快速控制。最终达到对试验轴承工况，例如偏转角、转速(转速曲线可以设置为矩形波、方波等)、轴向载荷(载荷波形可以设置为矩形波、方波、正弦等)、径向载荷(载荷波形可以设置为矩形波、方波、正弦等)更加真实的模拟。轴承实验装置能够通过传感器对待测试轴承24的温度、振动、扭矩值实时的监测和记录，便于对试验轴承的分析。

本实施例中，固定底座与活动底座之间设有绕活动底座的转动轴线延伸的弧形导轨进行导向，在其他实施例中，在保证活动底座的稳定性的情况下，也可以不再设置导轨，仅通过活动底座在旋转中心处的中心孔壁进行配合。

本实施例中，由于径向加载装置和轴向加载装置均位于待测试轴承一侧，待测试轴承另一侧仅设置主轴驱动装置，因此活动底座的转动轴线偏向活动底座在长度方向上的一侧，在其他实施例中，也可以将活动底座的转动轴线设置在活动底座的中心位置处。

在其他实施例中，活动底座的转动轴线也可以不穿过待测试轴承的中心。例如，轴承支承座位于在固定底座上转轴的旁侧，此时轴承支承座可以选择跨设在活动底座两侧或是在活动底座上设置避让轴承支承座的避让孔。活动底座转动后，活动支座仍旧能够推动主轴转动，使待测试轴承内圈与外圈之间发生偏转，产生偏转角。由于偏转角度较小，主轴在轴向上产生的位移可以被轴承内外圈之间的游隙抵消。

本实施例中，径向加载装置设置在了固定底座上，在其他实施例中，径向加载装置也可以设置在活动底座上。

本实施例中的主轴驱动装置和轴向加载装置分别设置在主轴的两端，在其他实施例中，主轴驱动装置和轴向加载装置均可以安装在主轴轴线的一侧。

在其他实施例中，如果仅需要测试轴承受径向载荷时的试验，也可以不再设置轴向加载装置；同样的，在其他实施例中，也可以不再设置径向加载装置。

在其他实施例中，也可以不在加载套与顶推机构之间设置缓冲组件。

Claims (9)

1.轴承试验装置，包括装置底座，装置底座上转动装配有用于固定待测试轴承的内圈的主轴、用于驱动主轴转动的主轴驱动装置和用于固定待测试轴承的外圈的轴承支承座，其特征在于：所述装置底座包括固定底座和活动底座，所述活动底座转动装配在固定底座上且转动轴线垂直于主轴轴线，活动底座与固定底座之间设有用于调节活动底座相对于固定底座的转动角度的偏转调节机构；轴承支承座固定在固定底座上，主轴设置在活动底座上。

2.根据权利要求1所述的轴承试验装置，其特征在于：所述轴承支承座设置在活动底座的转动轴线处以使活动底座的转动轴线穿过待测试轴承的中心。

3.根据权利要求1或2所述的轴承试验装置，其特征在于：所述固定底座与活动底座之间设有绕活动底座的转动轴线延伸的弧形导轨，所述弧形导轨设有两道以上。

4.根据权利要求3所述的轴承试验装置，其特征在于：所述活动底座的转动轴线偏向活动底座长度方向上的一侧，该侧的导轨数量少于另一侧的导轨数量。

5.根据权利要求1或2所述的轴承试验装置，其特征在于：所述偏转调节机构包括设置在固定底座或活动底座上的螺杆座，还包括螺纹传动连接在螺杆座上的顶推螺杆。

6.根据权利要求1或2所述的轴承试验装置，其特征在于：轴承试验装置还包括用于对待测试轴承加载载荷的径向加载装置，径向加载装置包括用于向主轴传递径向载荷的加载套和用于推动加载套的顶推机构，所述径向加载装置设置在固定底座上，加载套与主轴之间设有向心关节轴承或调心轴承。

7.根据权利要求6所述的轴承试验装置，其特征在于：所述径向加载装置还包括设置在顶推机构与加载套之间的缓冲组件。

8.根据权利要求1或2所述的轴承试验装置，其特征在于：所述轴承试验装置还包括轴向加载装置，轴向加载装置包括顶推主轴的顶推机构，主轴驱动装置和轴向加载装置分别设置在主轴的两端。

9.根据权利要求8所述的轴承试验装置，其特征在于：所述主轴上套设有可承受轴向力的轴向加载轴承，所述轴向加载装置与轴向加载轴承的外圈固定。