CN114001957B - 一种立式轴承试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种立式轴承试验机，包括驱动单元、下部转子轴承组件、上部转子轴承组件、驱动底座、支撑底座、钢棒、轴承支座、激振单元、加载单元、减振器、传感器单元；通过调整联接钢棒的数量，以实现控制试验轴承支座的刚度，通过调整润滑油流量，以实现调控试验轴承润滑油油膜的压力，并实时检测出压力数值，通过调整激振单元的激振力大小和加载单元的静推力大小，来模拟试验轴承多种工作工况，以实现试验机检测多工况下轴承的特性参数，通过更换上部转子轴承组件的部分或全部零部件，以实现试验机检测不同类型及尺寸的试验轴承。

Description

一种立式轴承试验机

技术领域

本发明涉及机械领域，具体是一种轴承试验机。

背景技术

现有的轴承试验机种类繁多，如中国专利申请号202120328250.3公开了一种轴承试验机，包括座体和上盖，还包括试验轴，所述下箱体两端分别形成有支座，各所述支座上分别设置有外衬组件，两个所述外衬组件对称布置，各所述外衬组件内分别嵌装有内衬组件，两个所述内衬组件对称布置，所述试验轴的两端分别安装试验轴承，两个所述试验轴承一对一转动连接在两个所述内衬组件内，且所述试验轴的一端传动连接有电主轴，所述试验轴的另一端方向设置有轴向加载装置，所述试验轴在位于两个所述试验轴承之间的位置处设置有径向加载装置。在对不同规格但外径差异较小的轴承进行试验时，只需更换内衬组件而无需更换外衬组件，使得同一个外衬组件可以用于测试多个不同规格的轴承，利用率相对较高，成本相对较低。此外，如中国专利申请号202110055669.0公开了一种双工位轮毂轴承单元工况模拟试验机，包括主轴传动单元，包括具有传动连接关系的电机、传动带和带轮，所述的带轮用于带动主轴旋转，传动带的传送方向与主轴的轴线呈正交设置，所述的带轮固定套置于主轴的中心位置；轮毂轴承试验单元，包括试验轴、轮毂轴承以及轮毂，所述的主轴的左、右两侧分别固定连接两个轮毂轴承试验单元；加载单元，包括加载臂，轴向液压加载机构和径向液压加载机构，所述的加载臂呈座椅状，包括依次连续连接的背板、座板、立板和垫板，所述的轴向液压加载机构的一端纵向可调地安装于加载座的侧板，所述的轴向液压加载机构的另一端纵向可调地安装于所述的加载臂的立板，所述的径向液压加载机构的一端固定于加载座上，所述的径向液压加载机构的另一端固定于所述的加载臂的垫板；所述的加载臂的背板上设置轴孔，试验轴的一端固定于所述的轴孔，所述的试验轴的另一端外周装配轮毂轴承，所述的轮毂轴承的外圈设置由主轴驱动的轮毂。类似的专利还有很多，但这些试验机均没有考虑试验轴承支撑装置的刚度变化影响问题，更没有考虑调控试验轴承润滑油油膜压力的方法。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种立式轴承试验机，包括驱动单元、下部转子轴承组件、上部转子轴承组件、驱动底座、支撑底座、钢棒、轴承支座、激振单元、加载单元、减振器、传感器单元；

驱动底座上固定有支撑底座；支撑底座上通过钢棒支撑有轴承支座；

驱动单元位于试验机的下部，通过螺栓联接安装固定在驱动底座的内部；下部转子轴承组件设置在支撑底座内，下部转子轴承组件的长轴与驱动单元的换向器输出轴连接；上部转子轴承组件设置在轴承支座内，上部转子轴承组件的短轴与长轴连接；试验轴承水平设置在短轴的上端，且试验轴承的外径与外隔离套的内径是尺寸过盈配合关系，外隔离套的外径与轴承支座相对应的内孔是尺寸间隙配合关系，在此间隙配合位置处有利于形成一层润滑油油膜，在外隔离套长度方向中心位置处对应的轴承支座内孔表面设置一个凹槽，在外隔离套长度方向两端位置处对应的轴承支座内孔表面分别设置一个密封件用凹槽，所述密封件用凹槽对称分布在凹槽的两侧，密封件用凹槽内安装密封件；所述凹槽用于存储润滑油，通过改变润滑油的存量来调整所述间隙配合位置处的油膜压力，实现调控试验机轴承油膜压力；

所述轴承支座安装固定在所述钢棒的上方，钢棒的下部固定在支撑底座上；所述钢棒包括若干支撑钢棒、若干联接钢棒，所述支撑钢棒用于支撑轴承支座；所述联接钢棒的端部分别安装固定在支撑底座和轴承支座上，通过调整联接钢棒的数量来控制轴承支座的刚度；

激振单元包括激振器、激振杆、激振块、激振支座，激振单元的激振作用中心线与试验轴承的高度方向的中心线位于同一水平面上，激振单元的数量为2个，朝向短轴安装，且相互成90°圆心角布置，所述激振器的输出端与所述激振杆的一端联接，激振杆的另一端与所述激振块联接，激振块与轴承支座的侧端面接触，激振器输出的激振力通过所述的侧端面作用于轴承支座，以实现模拟轴承受激振力的工况环境；

加载单元包括液压缸、连接法兰、称重传感器、销轴、加载支座，所述液压缸的活塞中心线与试验轴承的高度方向的中心线位于同一水平面上，液压缸朝向短轴安装，且与两个激振单元的圆心夹角都为45°布置，液压缸的输出端活塞与所述连接法兰的一端联接，连接法兰另一端与所述称重传感器通过螺栓联接在一起，称重传感器的另一端与所述的销轴联接在一起，销轴与轴承支座的径向设置的销轴孔是间隙配合关系，液压缸的活塞静推力通过销轴作用力于轴承支座，以实现模拟轴承静力加载的工况环境；

传感器单元包括加速度传感器、温度传感器、压力传感器、位移传感器，所述加速度传感器通过螺纹副连接在轴承支座上，用于检测轴承支座的加速度数值，所述温度传感器通过螺纹副连接在轴承支座上，位置靠近轴承处，用于检测轴承的温度数值，所述压力传感器通过螺纹副连接在轴承支座上，位置必须设置在与凹槽同一水平面上，用于检测油膜压力数值，所述位移传感器通过支架固定在长轴附近，用于检测长轴的径向振动。

所述上部转子轴承组件包括短轴、内隔离套、试验轴承、外隔离套、密封件、端盖一、端盖二、螺栓，上部转子轴承组件位于下部转子轴承组件的上方，通过所述试验轴承支承安装在轴承支座的内部，且试验轴承处于水平安装状态，所述短轴和长轴通过轴端锥面、键、所述螺栓联接固定在一起。

所述下部转子轴承组件包括长轴、定距套一、定距套二、轴承、透盖、锁紧螺母、集油盒，下部转子轴承组件位于驱动单元的上方，通过所述轴承支承安装在支撑底座的内部，且轴承处于水平安装状态，所述支撑底座通过螺栓联接安装固定在驱动底座的上方，所述长轴的轴伸端通过联轴器与换向器的输出轴端联接，所述集油盒通过螺栓联接固定安装在支撑底座的下方，用于收集轴承润滑油。

激振器通过螺栓联接安装固定在所述激振支座上，激振支座通过螺栓联接安装固定在驱动底座上。

液压缸通过螺栓联接安装固定在所述加载支座上，加载支座通过螺栓联接安装固定在驱动底座上。

本发明的优点是：有效地解决现有试验技术无法模拟试验轴承多种工作工况的困难问题，同时实现了可调整并检测出油膜压力，创新性地提出改变试验轴承轴承支座刚度的方法，实现试验机全面检测轴承特性参数，并且试验机对各种类型及尺寸的普通轴承均适用。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为试验机的俯视图；

图3为图2的A-A位置剖视图；

图4为图2的B-B位置剖视图；

图5为图1的C-C位置剖视图；

图6为图3的A处局部放大图；

图中件号：1─驱动单元，101─电机，102─换向器，103─联轴器，2─下部转子轴承组件，201─长轴，202─定距套一，203─定距套二，204─轴承，205─透盖，206─锁紧螺母，207─集油盒，3─上部转子轴承组件，301─短轴，302─内隔离套，303─试验轴承，304─外隔离套，305─密封件，306─端盖一，307─端盖二，308─螺栓，4─驱动底座，5─支撑底座，6─钢棒，601─支撑钢棒，602─联接钢棒，7─轴承支座，710─凹槽，720─密封件用凹槽，730─侧端面，740─销轴孔，8─盖板，9─激振单元，910─激振作用中心线，901─激振器，902─激振杆，903─激振块，904─激振支座，10─加载单元，1001─液压缸，1002─连接法兰，1003─称重传感器，1004─销轴，1005─加载支座，11─减振器，12─传感器单元，1201─加速度传感器，1202─温度传感器，1203─压力传感器，1204─位移传感器。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：一种立式轴承试验机，包括驱动单元1、下部转子轴承组件2、上部转子轴承组件3、驱动底座4、支撑底座5、钢棒6、轴承支座7、盖板8、激振单元9、加载单元10、减振器11、传感器单元12，所述驱动单元1包括电机101、换向器102、联轴器103，驱动单元1位于试验机的下部，通过螺栓联接安装固定在驱动底座4的内部，向上部机构提供动力。

所述下部转子轴承组件2包括长轴201、定距套一202、定距套二203、轴承204、透盖205、锁紧螺母206、集油盒207，下部转子轴承组件2位于驱动单元1的上方，通过所述轴承204支承安装在支撑底座5的内部，且轴承204处于水平安装状态，所述支撑底座5通过螺栓联接安装固定在驱动底座4的上方，所述长轴201的轴伸端通过所述联轴器103与所述换向器102的输出轴端联接，所述集油盒207通过螺栓联接固定安装在支撑底座5的下方，用于收集轴承润滑油。

所述上部转子轴承组件3包括短轴301、内隔离套302、试验轴承303、外隔离套304、密封件305、端盖一306、端盖二307、螺栓308，上部转子轴承组件3位于下部转子轴承组件2的上方，通过所述试验轴承303支承安装在轴承支座7的内部，且试验轴承303处于水平安装状态，所述短轴301和长轴201通过轴端锥面、键、所述螺栓308联接固定在一起，所述试验轴承303的外径与所述外隔离套304的内径是尺寸过盈配合关系，外隔离套304的外径与轴承支座7相对应的内孔是尺寸间隙配合关系，在此间隙配合位置处有利于形成一层润滑油油膜，在外隔离套304长度方向中心位置处对应的轴承支座7内孔表面设置一个凹槽710，所述凹槽710用于存储润滑油，通过改变润滑油的存量来调整所述间隙配合位置处的油膜压力，实现调控试验机轴承油膜压力；在外隔离套304长度方向两端位置处对应的轴承支座7内孔表面分别设置一个密封件用凹槽720，所述密封件用凹槽720对称分布在凹槽710的两侧，密封件用凹槽720用于安装所述密封件305，用来增强所述油膜压力；

所述轴承支座7通过螺栓联接安装固定在所述钢棒6的上方，钢棒6的下部通过螺栓联接安装固定在支撑底座5上。

所述钢棒6包括若干支撑钢棒601、若干联接钢棒602，所述支撑钢棒601用于支撑轴承支座7，实施例中有4个支撑钢棒601，所述联接钢棒602的端部通过尺寸配合和螺钉联接方式分别安装固定在支撑底座5和轴承支座7上，通过调整联接钢棒602的数量来控制轴承支座7的刚度，实施例中有12个联接钢棒602。

所述激振单元9包括激振器901、激振杆902、激振块903、激振支座904，激振单元9的激振作用中心线910与试验轴承303的高度方向的中心线位于同一水平面上，激振单元9的数量为2个，朝向短轴301安装，且相互成90°圆心角布置，所述激振器901的输出端与所述激振杆902的一端通过螺纹副联接，激振杆902的另一端与所述激振块903通过螺纹副联接，激振块903与轴承支座7的侧端面730接触，激振器901输出的激振力通过所述的侧端面730作用于轴承支座7，以实现模拟轴承受激振力的工况环境，激振器901通过螺栓联接安装固定在所述激振支座904上，激振支座904通过螺栓联接安装固定在驱动底座4上。

所述加载单元10包括液压缸1001、连接法兰1002、称重传感器1003、销轴1004、加载支座1005，所述液压缸1001的活塞中心线与试验轴承303的高度方向的中心线位于同一水平面上，液压缸1001朝向短轴301安装，且与两个激振单元9的圆心夹角都为45°布置，液压缸1001的输出端活塞与所述连接法兰1002的一端通过螺纹副联接，连接法兰1002的另一端与所述称重传感器1003通过螺栓联接在一起，称重传感器1003的另一端与所述的销轴1004通过螺纹副联接在一起，销轴1004与轴承支座7的径向设置的销轴孔740是尺寸间隙配合关系，液压缸1001的活塞静推力通过销轴1004作用力于轴承支座7，以实现模拟轴承静力加载的工况环境，液压缸1001通过螺栓联接安装固定在所述加载支座1005上，加载支座1005通过螺栓联接安装固定在驱动底座4上。

所述驱动底座4的底部均布布置若干个所述减振器11，减振器11通过螺栓联接安装固定在驱动底座4的下方，实施例中有4个减振器11。

所述传感器单元12包括加速度传感器1201、温度传感器1202、压力传感器1203、位移传感器1204，所述加速度传感器1201通过螺纹副连接在轴承支座7上，用于检测轴承支座7的加速度数值，所述温度传感器1202通过螺纹副连接在轴承支座7上，位置靠近轴承处，用于检测轴承的温度数值，所述压力传感器1203通过螺纹副连接在轴承支座7上，位置必须设置在与凹槽710同一水平面上，用于检测油膜压力数值，所述位移传感器1204通过支架固定在长轴201附近，用于检测长轴的径向振动。立式轴承试验机的特点是试验轴承303以水平状态安装在竖直的轴上，通过调整联接钢棒602的数量，以实现控制试验轴承支座7的刚度，通过调整润滑油流量，以实现调控试验轴承润滑油油膜的压力，并实时检测出压力数值，通过调整激振单元9的激振力大小和加载单元10的静推力大小，来模拟试验轴承303多种工作工况，以实现试验机检测多工况下轴承的特性参数，通过更换上部转子轴承组件3的部分或全部零部件，以实现试验机检测不同类型及尺寸的试验轴承。

Claims (5)

1.一种立式轴承试验机，其特征在于：包括驱动单元(1)、下部转子轴承组件(2)、上部转子轴承组件(3)、驱动底座(4)、支撑底座(5)、钢棒(6)、轴承支座(7)、激振单元(9)、加载单元(10)、减振器(11)、传感器单元(12)；

驱动底座(4)上固定有支撑底座(5)；支撑底座(5)上通过钢棒(6)支撑有轴承支座(7)；

驱动单元(1)位于试验机的下部，通过螺栓联接安装固定在驱动底座(4)的内部；下部转子轴承组件(2)设置在支撑底座(5)内，下部转子轴承组件(2)的长轴(201)与驱动单元的换向器输出轴连接；上部转子轴承组件(3)设置在轴承支座(7)内，上部转子轴承组件(3)的短轴(301)与长轴(201)连接；试验轴承(303)水平设置在短轴(301)的上端，且试验轴承(303)的外径与外隔离套(304)的内径是尺寸过盈配合关系，外隔离套(304)的外径与轴承支座(7)相对应的内孔是尺寸间隙配合关系，在此间隙配合位置处有利于形成一层润滑油油膜，在外隔离套(304)长度方向中心位置处对应的轴承支座(7)内孔表面设置一个凹槽(710)，在外隔离套(304)长度方向两端位置处对应的轴承支座(7)内孔表面分别设置一个密封件用凹槽(720)，所述密封件用凹槽(720)对称分布在凹槽(710)的两侧，密封件用凹槽(720)内安装密封件(305)；所述凹槽(710)用于存储润滑油，通过改变润滑油的存量来调整所述间隙配合位置处的油膜压力，实现试验机轴承油膜压力检测；

所述轴承支座(7)安装固定在所述钢棒(6)的上方，钢棒(6)的下部固定在支撑底座(5)上；所述钢棒(6)包括若干支撑钢棒(601)、若干联接钢棒(602)，所述支撑钢棒(601)用于支撑轴承支座(7)；所述联接钢棒(602)的端部分别安装固定在支撑底座(5)和轴承支座(7)上，通过调整联接钢棒(602)的数量来控制轴承支座(7)的刚度；

激振单元(9)包括激振器(901)、激振杆(902)、激振块(903)、激振支座(904)，激振单元(9)的激振作用中心线(910)与试验轴承(303)的高度方向的中心线位于同一水平面上，激振单元(9)的数量为2个，朝向短轴(301)安装，且相互成90°圆心角布置，所述激振器(901)的输出端与所述激振杆(902)的一端联接，激振杆(902)的另一端与所述激振块(903)联接，激振块(903)与轴承支座(7)的侧端面(730)接触，激振器(901)输出的激振力通过所述的侧端面(730)作用于轴承支座(7)，以实现模拟轴承受激振力的工况环境；

加载单元(10)包括液压缸(1001)、连接法兰(1002)、称重传感器(1003)、销轴(1004)、加载支座(1005)，所述液压缸(1001)的活塞中心线与试验轴承(303)的高度方向的中心线位于同一水平面上，液压缸(1001)朝向短轴(301)安装，且与两个激振单元(9)的圆心夹角都为45°布置，液压缸(1001)的输出端活塞与所述连接法兰(1002)的一端联接，连接法兰(1002)的另一端与所述称重传感器(1003)通过螺栓联接在一起，称重传感器(1003)的另一端与所述的销轴(1004)联接在一起，销轴(1004)与轴承支座(7)的径向设置的销轴孔(740)是间隙配合关系，液压缸(1001)的活塞静推力通过销轴(1004)作用力于轴承支座(7)，以实现模拟轴承静加载的工况环境；

传感器单元(12)包括加速度传感器(1201)、温度传感器(1202)、压力传感器(1203)、位移传感器(1204)，所述加速度传感器(1201)通过螺纹副连接在轴承支座(7)上，用于检测轴承支座(7)的加速度数值，所述温度传感器(1202)通过螺纹副连接在轴承支座(7)上，位置靠近轴承处，用于检测轴承的温度数值，所述压力传感器(1203)通过螺纹副连接在轴承支座(7)上，位置必须设置在与凹槽(710)同一水平面上，用于检测油膜压力数值，所述位移传感器(1204)通过支架固定在长轴(201)附近，用于检测长轴的径向振动。

2.根据权利要求1所述的立式轴承试验机，其特征在于：所述上部转子轴承组件(3)包括短轴(301)、内隔离套(302)、试验轴承(303)、外隔离套(304)、密封件(305)、端盖一(306)、端盖二(307)、螺栓(308)，上部转子轴承组件(3)位于下部转子轴承组件(2)的上方，通过所述试验轴承(303)支承安装在轴承支座(7)的内部，且试验轴承(303)处于水平安装状态，所述短轴(301)和长轴(201)通过轴端锥面、键、所述螺栓(308)联接固定在一起。

3.根据权利要求1所述的立式轴承试验机，其特征在于：所述下部转子轴承组件(2)包括长轴(201)、定距套一(202)、定距套二(203)、轴承(204)、透盖(205)、锁紧螺母(206)、集油盒(207)，下部转子轴承组件(2)位于驱动单元(1)的上方，通过所述轴承(204)支承安装在支撑底座(5)的内部，且轴承(204)处于水平安装状态，所述支撑底座(5)通过螺栓联接安装固定在驱动底座(4)的上方，所述长轴(201)的轴伸端通过联轴器(103)与换向器(102)的输出轴端联接，所述集油盒(207)通过螺栓联接固定安装在支撑底座(5)的下方，用于收集轴承润滑油。

4.根据权利要求1所述的立式轴承试验机，其特征在于：激振器(901)通过螺栓联接安装固定在所述激振支座(904)上，激振支座(904)通过螺栓联接安装固定在驱动底座(4)上。

5.根据权利要求1所述的立式轴承试验机，其特征在于：液压缸(1001)通过螺栓联接安装固定在所述加载支座(1005)上，加载支座(1005)通过螺栓联接安装固定在驱动底座(4)上。