CN119198090B - 一种外圈旋转轴承试验机及其试验方法 - Google Patents

Abstract

一种外圈旋转轴承试验机及其试验方法，涉及轴承检测技术领域，包括固定在底板上的主轴箱和试验座，主轴箱内的电主轴与试验座内试验轴的一端固定连接，试验轴设置在试验座内；在座体和上盖之间的两侧均固定有外衬套，位于左侧的外衬套内嵌装有轴向加载体，位于右侧的外衬套内嵌装有轴向承载体，在左侧的外衬套的左端面上设置有对轴向加载体限位的左端盖，在轴向承载体右端的台阶孔内连接有右端盖，位于轴向加载体右侧的缩径段上及轴向承载体左侧的缩径段上均设有试验轴承，在试验轴承的外圈上均设有与试验轴连接的转换套，在试验轴的左侧外部设有径向加载组件；本发明简单紧凑，在轴承外圈旋转的同时能够完全真实模拟其实际工况。

Description

一种外圈旋转轴承试验机及其试验方法

技术领域

本发明涉及轴承检测技术领域，尤其是涉及一种外圈旋转轴承试验机及其试验方法。

背景技术

公知的，滚动轴承作为一种重要的基础零部件，广泛应用于各类机械设备中，其质量的好坏直接影响到对应的机械设备的性能优劣，因此，在轴承生产中通常需要完全真实模拟实际工况对轴承在各个条件下的可靠性和耐久性进行测试；现有轴承试验机的试验轴承大多为内圈旋转，外圈保持不动；而对于轴承外圈旋转试验机会存在不能完全真实模拟其实际工况的问题，如申请号为201710131908.X，发明名称为轴承外圈旋转试验机，公开的试验轴承安装于负载轴上，而负载轴安装在两承载座上保持静止状态，试验轴承利用套设在负载轴上的驱动衬套作为实际工作时的转动件，进而实现试验轴承的外圈进行旋转而内圈固定在负载轴上，其次通过加载装置对负载轴施加径向力来模拟试验轴承在实际工况所受到的径向载荷；采用上述技术，虽然达到了轴承外圈旋转的目的，但是该试验机并不能实现轴向载荷的加载，且通过电机驱动皮带轮的传动方式，该试验机并不能完成高转速的试验；因此，提出一种针对轴承外圈旋转的工况，并能同时加载径向力和轴向力，真实模拟其实际工况的试验机成为本领域技术人员的基本诉求。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种外圈旋转轴承试验机及其试验方法。

为了实现所述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种外圈旋转轴承试验机，包括固定在底板上的主轴箱和试验座，主轴箱内的电主轴与试验座内试验轴的一端固定连接，试验座包括拆卸连接的座体和上盖，试验轴设置在座体和上盖之间的空腔内；在座体和上盖之间的两侧均固定有外衬套，位于左侧的外衬套内嵌装有轴向加载体，位于右侧的外衬套内嵌装有轴向承载体，在左侧的外衬套的左端面上设置有对轴向加载体限位的左端盖，在轴向承载体右端的台阶孔内连接有右端盖，位于轴向加载体右侧的缩径段上及轴向承载体左侧的缩径段上均设有试验轴承，在试验轴承的外圈上均设有与试验轴连接的转换套，在试验轴的左侧外部设有径向加载组件。

所述的外圈旋转轴承试验机，试验轴为台阶轴，包括从左至右依次设置的第一台阶段、第二台阶段、第三台阶段和第四台阶段，第二台阶段的直径均大于第一台阶段、第三台阶段和第四台阶段的直径，第一台阶段和第三台阶段的直径相同，分别位于第二台阶段的两侧，第四台阶段位于第三台阶段的右侧，且直径小于第三台阶段的直径，在第二台阶段的外部安装有径向加载组件；转换套的内孔均设置为台阶孔，外圆面为台阶环面，台阶孔的大直径孔均与试验轴承的外圈配合，台阶孔的小直径孔分别固定在第一台阶段、第三台阶段上，第四台阶段依次穿设轴向承载体、右端盖后，与电主轴通过法兰盘固定连接，且轴向承载体、右端盖均与第四台阶段小间隙配合。

所述的外圈旋转轴承试验机，在第一台阶段、第三台阶段与转换套的小直径孔上均设有相对应的键槽，第一台阶段、第三台阶段分别与转换套通过键槽内的平键固定连接。

所述的外圈旋转轴承试验机，在上盖上开设有多个用于穿设传感器的穿孔。

所述的外圈旋转轴承试验机，轴向承载体分别通过连接螺栓B、连接螺栓A与右侧的外衬套、右端盖固定连接。

所述的外圈旋转轴承试验机，径向加载组件包括加载套和深沟球轴承，加载套的两侧台阶孔内均设有深沟球轴承，在加载套的两端面外部均设有通过固定螺栓连接的压盖，压盖均分别压设在深沟球轴承外圈的外圆面上，深沟球轴承外圈的内圆面均设置在转换套台阶环面的小直径段上，深沟球轴承内圈的内圆面均设置在试验轴的第二台阶段的直径段上。

所述的外圈旋转轴承试验机，在上盖和座体的侧面上均设有凹陷的半圆弧面，半圆弧面上下对应形成通孔结构，在通孔内设有径向加载体，径向加载体包括滑套和加载轴，滑套固定在通孔内，加载轴滑动设置在通孔内，加载轴通过外部径向方向上的加载油缸加载径向压力。

所述的外圈旋转轴承试验机，在轴向加载体及轴向承载体的外端面上均开设有插设传感器的穿孔，分别用于检测两个试验轴承的轴承温度。

所述的外圈旋转轴承试验机，轴向加载体通过外部轴向方向上的加载油缸加载轴向压力。

一种外圈旋转轴承试验机的试验方法，具体包括以下步骤：

（1）、电主轴提供试验所需的转速，带动试验轴旋转，试验轴分别通过平键带动两个转换套转动，从而传递到试验轴承的外圈上，使试验轴承的外圈旋转；

（2）、轴向加载时，外部轴向方向的加载油缸提供试验所需的轴向力，加载油缸的输出端通过轴向加载体及左侧的转换套将轴向力加载到左侧的试验轴承上，再通过左侧的转换套，将轴向力传递给试验轴，试验轴通过右侧的转换套将轴向力传递给位于右侧的试验轴承上，最后通过轴向承载体传递到相邻的外衬套，利用该外衬套作为支撑；

（3）、径向加载时，外部径向方向的加载油缸提供试验所需的径向力，加载油缸的输出端向径向加载体的加载轴施加径向力，加载轴将径向力依次传递给径向加载组件、试验轴、两侧的转换套，将径向力加载到两个试验轴承上。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明所述的外圈旋转轴承试验机及其试验方法，通过电主轴带动试验轴转动，试验轴通过平键连接的转换套带动试验轴承的外圈转动，同时通过将径向力加载在径向加载组件上，通过试验轴将径向力传递给试验轴承，将轴向力加载在轴向加载体上，并通过一侧的转换套传递给试验轴承，再由与之连接的试验轴将轴向力传递至另一试验轴承上；本发明结构简单紧凑，在轴承外圈旋转的同时能够完全真实模拟其实际工况。

附图说明

图1是本发明的外部结构示意图。

图2是本发明的内部结构示意图。

图3是本发明的试验轴的传动连接示意图。

图4是本发明的爆炸结构示意图。

图5是本发明径向加载组件的结构示意图。

图6是本发明试验轴的结构示意图。

图中：1、座体；2、上盖；3、轴向加载体；4、径向加载体；5、电主轴；6、振动传感器；7、左端盖；8、径向加载组件；9、试验轴承；10、转换套；11、轴向承载体；12、右端盖；13、试验轴；14、连接螺栓A；15、平键；16、外衬套；17、连接螺栓B；18、第一台阶段；19、第二台阶段；20、第三台阶段；21、第四台阶段；22、深沟球轴承；23、加载套；24、压盖；25、固定螺栓。

具体实施方式

通过下面的实施例可以详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切技术改进。

结合附图1-6所述的外圈旋转轴承试验机，包括固定在底板上的主轴箱和试验座，主轴箱内的电主轴5与试验座内试验轴13的一端固定连接，试验座包括拆卸连接的座体1和上盖2，试验轴13设置在座体1和上盖2之间的空腔内；在座体1和上盖2之间的两侧均固定有外衬套16，位于左侧的外衬套16内嵌装有轴向加载体3，位于右侧的外衬套16内嵌装有轴向承载体11，左侧的外衬套16的左端面上设置有对轴向加载体3限位的左端盖7，在轴向承载体11右端的台阶孔内连接有右端盖12，轴向承载体11分别通过连接螺栓B17、连接螺栓A14与右侧的外衬套16、右端盖12固定连接；位于轴向加载体3右侧的缩径段上及轴向承载体11左侧的缩径段上均设有试验轴承9，在试验轴承9的外圈上均设有与试验轴13连接的转换套10，轴向加载体3通过外部轴向方向上的加载油缸加载轴向压力，在试验轴13的左侧外部设有径向加载组件8；

在工作时，主轴箱对电主轴5具有支撑作用，电主轴5的转速可调，带动试验轴13转动的同时，试验轴13带动两个转换套10转动，从而带动试验轴承9的外圈旋转。

进一步的，试验轴13为台阶轴，包括从左至右依次设置的第一台阶段18、第二台阶段19、第三台阶段20和第四台阶段21，第二台阶段19的直径均大于第一台阶段18、第三台阶段20和第四台阶段21的直径，第一台阶段18和第三台阶段20的直径相同，分别位于第二台阶段19的两侧，第四台阶段21位于第三台阶段20的右侧，且直径小于第三台阶段20的直径，在第二台阶段19的外部安装有径向加载组件8；转换套10的内孔均设置为台阶孔，外圆面为台阶环面，台阶孔的大直径孔均与试验轴承9的外圈面配合，台阶孔的小直径孔分别固定在第一台阶段18、第三台阶段20上，第四台阶段21依次穿设轴向承载体11、右端盖12后，与电主轴5通过法兰盘固定连接，且轴向承载体11、右端盖12均与第四台阶段21小间隙配合；在第一台阶段18、第三台阶段20与转换套10的小直径孔上均设有相对应的键槽，第一台阶段18、第三台阶段20分别与转换套10通过键槽内的平键15固定连接；

所述的试验轴13主要用于连接径向加载组件8和两个转换套10，实现将旋转传动传递给两个试验轴承9的外圈，轴向承载体11、右端盖12均与试验轴13的第四台阶段21小间隙配合，使试验轴13转动时，轴向承载体11、右端盖12均不转动。

进一步的，在上盖2上开设有多个用于穿设传感器的穿孔，如附图1-2所示，上盖2的上部开设有三个传感器穿孔，在三个传感器穿孔内分别固定有振动传感器6，用于反馈试验机在试验过程中产生的振动数据；三个振动传感器6分别穿过上盖设置在两个外衬套16及加载套23上的插孔内。

进一步的，径向加载组件8包括加载套23和深沟球轴承22，加载套23的两侧台阶孔内均设有深沟球轴承22，在加载套23的两端面外部均设有通过固定螺栓25连接的压盖24，压盖24均分别压设在深沟球轴承22外圈的外圆面上，深沟球轴承22外圈的内圆面均设置在转换套10台阶环面的小直径段上，深沟球轴承22内圈的内圆面均设置在试验轴13的第二台阶段19的直径段上；在上盖2和座体1的侧面上均设有凹陷的半圆弧面，半圆弧面上下对应形成通孔结构，在通孔内设有径向加载体4，径向加载体4包括滑套和加载轴，滑套固定在通孔内，加载轴滑动设置在通孔内，加载轴通过外部径向方向上的加载油缸加载径向压力；所述的径向加载体4通过外部的径向方向上的加载油缸施加径向力，径向加载体4的加载轴将径向力依次传递给径向加载组件8、试验轴13、两侧的转换套10，最后将径向力加载至两个试验轴承9上。

进一步的，在轴向加载体3及轴向承载体11的外端面上均开设有插设传感器的穿孔，分别用于检测两个试验轴承9的轴承温度。

一种外圈旋转轴承试验机的试验方法，具体包括以下步骤：

（1）、电主轴5提供试验所需的转速，带动试验轴13旋转，试验轴13分别通过平键15带动两个转换套10转动，从而传递到试验轴承9的外圈上，使试验轴承9的外圈旋转；

（2）、轴向加载时，外部轴向方向的加载油缸提供试验所需的轴向力，加载油缸的输出端通过轴向加载体3及转换套10将轴向力加载到左侧的试验轴承9上，再通过左侧的转换套10，将轴向力传递给试验轴13，试验轴13通过右侧的转换套10将轴向力传递给位于右侧的试验轴承9上，最后通过轴向承载体11传递到相邻的外衬套16，利用该外衬套16作为支撑；

（3）、径向加载时，外部径向方向的加载油缸提供试验所需的径向力，加载油缸的输出端向径向加载体4的加载轴施加径向力，加载轴将径向力依次传递给径向加载组件8、试验轴13、两侧的转换套10，将径向力加载到两个试验轴承9上。

本发明未详述部分为现有技术。

为了公开本发明的发明目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是，应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和发明范围内的实施例的所有变化和改进。

Claims (8)

1.一种外圈旋转轴承试验机，包括固定在底板上的主轴箱和试验座，其特征是：主轴箱内的电主轴与试验座内试验轴的一端固定连接，试验座包括拆卸连接的座体和上盖，试验轴设置在座体和上盖之间的空腔内；在座体和上盖之间的两侧均固定有外衬套，位于左侧的外衬套内嵌装有轴向加载体，位于右侧的外衬套内嵌装有轴向承载体，在左侧的外衬套的左端面上设置有对轴向加载体限位的左端盖，在轴向承载体右端的台阶孔内连接有右端盖，位于轴向加载体右侧的缩径段上及轴向承载体左侧的缩径段上均设有试验轴承，在试验轴承的外圈上均设有与试验轴连接的转换套，在试验轴的左侧外部设有径向加载组件；

试验轴为台阶轴，包括从左至右依次设置的第一台阶段、第二台阶段、第三台阶段和第四台阶段，第二台阶段的直径均大于第一台阶段、第三台阶段和第四台阶段的直径，第一台阶段和第三台阶段的直径相同，分别位于第二台阶段的两侧，第四台阶段位于第三台阶段的右侧，且直径小于第三台阶段的直径，在第二台阶段的外部安装有径向加载组件；转换套的内孔均设置为台阶孔，外圆面为台阶环面，台阶孔的大直径孔均与试验轴承的外圈配合，台阶孔的小直径孔分别固定在第一台阶段、第三台阶段上，第四台阶段依次穿设轴向承载体、右端盖后，与电主轴通过法兰盘固定连接，且轴向承载体、右端盖均与第四台阶段小间隙配合；

在第一台阶段、第三台阶段与转换套的小直径孔上均设有相对应的键槽，第一台阶段、第三台阶段分别与转换套通过键槽内的平键固定连接。

2.根据权利要求1所述的外圈旋转轴承试验机，其特征是：在上盖上开设有多个用于穿设传感器的穿孔。

3.根据权利要求1所述的外圈旋转轴承试验机，其特征是：轴向承载体分别通过连接螺栓B、连接螺栓A与右侧的外衬套、右端盖固定连接。

4.根据权利要求1所述的外圈旋转轴承试验机，其特征是：径向加载组件包括加载套和深沟球轴承，加载套的两侧台阶孔内均设有深沟球轴承，在加载套的两端面外部均设有通过固定螺栓连接的压盖，压盖均分别压设在深沟球轴承外圈的外圆面上，深沟球轴承外圈的内圆面均设置在转换套台阶环面的小直径段上，深沟球轴承内圈的内圆面均设置在试验轴的第二台阶段的直径段上。

5.根据权利要求1所述的外圈旋转轴承试验机，其特征是：在上盖和座体的侧面上均设有凹陷的半圆弧面，半圆弧面上下对应形成通孔结构，在通孔内设有径向加载体，径向加载体包括滑套和加载轴，滑套固定在通孔内，加载轴滑动设置在通孔内，加载轴通过外部径向方向上的加载油缸加载径向压力。

6.根据权利要求1所述的外圈旋转轴承试验机，其特征是：在轴向加载体及轴向承载体的外端面上均开设有插设传感器的穿孔，分别用于检测两个试验轴承的轴承温度。

7.根据权利要求1所述的外圈旋转轴承试验机，其特征是：轴向加载体通过外部轴向方向上的加载油缸加载轴向压力。

8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的外圈旋转轴承试验机的试验方法，具体包括以下步骤：

（1）、电主轴提供试验所需的转速，带动试验轴旋转，试验轴分别通过平键带动两个转换套转动，从而传递到试验轴承的外圈上，使试验轴承的外圈旋转；

（2）、轴向加载时，外部轴向方向的加载油缸提供试验所需的轴向力，加载油缸的输出端通过轴向加载体及左侧的转换套将轴向力加载到左侧的试验轴承上，再通过左侧的转换套，将轴向力传递给试验轴，试验轴通过右侧的转换套将轴向力传递给位于右侧的试验轴承上，最后通过轴向承载体传递到相邻的外衬套，利用该外衬套作为支撑；

（3）、径向加载时，外部径向方向的加载油缸提供试验所需的径向力，加载油缸的输出端向径向加载体的加载轴施加径向力，加载轴将径向力依次传递给径向加载组件、试验轴、两侧的转换套，将径向力加载到两个试验轴承上。