CN220602930U - 一种外圈旋转轴承轴向加载试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轴承的测试技术领域，尤其涉及一种外圈旋转轴承轴向加载试验装置包括安装底座，安装底座上固定安装有固定主轴，固定主轴上固定安装有试验轴承固定座，试验轴承固定座外侧设有试验轴承转动座，试验轴承固定座和试验轴承转动座之间具有安装试验轴承的安装空间，试验轴承转动座沿固定主轴方向的一侧连接有加载轴承座，另一侧连接有驱动试验轴承转动座转动的传动结构，加载轴承座与固定主轴之间具有径向间隔，加载轴承座包括内旋转衬套和外加载衬套，试验轴承转动座与内旋转衬套固定连接，外加载衬套上连接有用于对试验轴承模拟实际工况施加轴向载荷的轴向加载结构，实现模拟试验轴承外圈旋转、轴向载荷等复杂的实际使用工况。

Description

一种外圈旋转轴承轴向加载试验装置

技术领域

本实用新型涉及轴承的测试技术领域，尤其涉及一种外圈旋转轴承轴向加载试验装置。

背景技术

轨道交通机车全悬挂轴承作为轨道交通机车的一个关键零部件，它的性能和寿命直接影响轨道交通的安全行驶和质量高低。因此，此类轴承在制造完成后都需要进行性能测试，以保证其性能的可靠性。

目前大多数相关的试验装置只能实现内圈旋转转速、载荷等力学疲劳参数的模拟，如申请公布号为CN109459240A和申请公布号为CN112563209A的发明专利均是通过驱动装置驱动主轴旋转带动试验轴承旋转，从而能够模拟出试验轴承在实际工况中所承受的轴向载荷的情况，检测出轴承在实际工况下的性能和寿命。

但是，轨道交通机车全悬挂轴承需要对外圈旋转转速、载荷等力学疲劳参数进行模拟，上述的测试装置只能实现内圈旋转转速、载荷等力学疲劳参数的模拟，并不能模拟轨道交通机车全悬挂轴承使用过程中其外圈旋转、轴向载荷的工况，不能适用于需要外圈旋转进行测试的测试需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种外圈旋转轴承轴向加载试验装置，用于解决现有的轴承加载试验装置不能模拟轨道交通机车全悬挂轴承使用过程中其外圈旋转、轴向载荷的工况的问题。

本实用新型的外圈旋转轴承轴向加载试验装置采用如下技术方案：一种外圈旋转轴承轴向加载试验装置，包括安装底座，安装底座上固定安装有固定主轴，固定主轴上固定安装有固定试验轴承内圈的试验轴承固定座，试验轴承固定座外侧设有驱动试验轴承外圈转动的试验轴承转动座，试验轴承固定座和试验轴承转动座之间具有用于安装试验轴承的安装空间，试验轴承转动座沿固定主轴方向的一侧连接有加载轴承座，另一侧连接有用于驱动试验轴承转动座转动的传动结构，加载轴承座与固定主轴之间具有径向间隔，所述加载轴承座包括内旋转衬套和外加载衬套，试验轴承转动座与内旋转衬套固定连接，外加载衬套上连接有用于对试验轴承模拟实际工况施加轴向载荷的轴向加载结构。

本实用新型的外圈旋转轴承轴向加载试验装置为一种新型的外圈旋转轴承轴向加载试验装置，本实用新型的外圈旋转轴承轴向加载试验装置在使用时，固定主轴安装在安装底座上，试验轴承固定座固定在固定主轴上，试验轴承内圈与试验轴承固定座固定连接，试验轴承转动座与试验轴承外圈连接，加载轴承的内圈旋转外圈固定，传动结构将转动力传递给试验轴承转动座，然后传递给试验轴承，加载轴承座位于试验轴承一侧，传动结构设置在试验轴承的另一侧，加载轴承座上设置轴向加载结构，轴向加载结构与传动结构互不影响，轴向加载结构通过对加载轴承座的外加载衬套提供轴向加载力以测试轴向载荷的工况，可以根据需要实现模拟试验轴承外圈旋转、轴向载荷等复杂的实际使用工况，进而测试轨道交通机车全悬挂轴承的性能、寿命研究。

进一步地，所述轴向加载结构包括关于固定主轴对称设置的轴向加载连杆，轴向加载连杆的远离加载轴承的一端连接有轴向加载盘，轴向加载盘上在与固定主轴同轴的位置处连接有轴向施力机构，轴向加载连杆与外加载衬套连接。轴向加载结构通过轴向加载盘和对称设置的轴向加载连杆保证轴向力的平衡性，使得模拟效果更加良好。

进一步地，所述轴向施力机构包括轴向加载油缸，轴向加载油缸与轴向加载盘之间连接有轴向力传感器。轴向力传感器便于监测轴向载荷情况，便于对试验轴承进行分析。

进一步地，所述轴向力传感器通过关节轴承与轴向加载盘连接。关节轴承在轴向力传递过程中可以允许产生一点偏转而不会影响轴向力的传递，保证结构的灵活性。

进一步地，所述试验轴承转动座包括处于试验轴承外侧的试验轴承安装衬套和处于试验轴承安装衬套两端的试验轴承端盖，试验轴承安装衬套和试验轴承端盖围成开口朝内的环槽型结构，环槽型结构内部具有安装试验轴承和试验轴承固定座的空间，试验轴承端盖与内旋转衬套连接。设置成开口朝内的环槽型结构一方面方便与加载轴承座传动连接，另一方便保证转动过程的稳定性。

进一步地，所述传动结构包括通过传动轴承转动安装在固定主轴上的传动轴承座以及设置在传动轴承座上的传动输入端，传动轴承座与试验轴承端盖传动连接。通过传动轴承座与试验轴承端盖传动连接，传动输入端在传动过程中会对被传动件产生径向作用力，通过传动轴承座传动避免影响传动效果，固定主轴保持固定，外圈的传动轴承座便于与传动轴承传动连接。

进一步地，所述传动轴承座与试验轴承端盖之间设置有传动旋转衬套，传动轴承座与传动旋转衬套传动连接。传动轴承座与试验轴承端盖之间设置有传动旋转衬套，一方面使得若需要径向力加载时，方便安装径向加载机构，另一方面使得试验轴承端盖两端都设有旋转衬套，在转动过程中相对平衡稳定。

进一步地，所述传动旋转衬套和传动轴承座之间通过弹性联轴器传动连接。通过弹性联轴器将传动旋转衬套和传动轴承座传动连接，由于联轴器具有弹性使得传动过程可以发生小的偏移，保护结构之间的互相作用力。

进一步地，所述传动输入端为设置在传动轴承座上的传动皮带槽。通过传动皮带槽与传动轴承座传动连接结构简单，可实现同步转动，且带传动传动过程平稳，具有一定柔性能起到缓冲作用。

附图说明

图1为本实用新型的外圈旋转轴承轴向加载试验装置实施例一的结构示意图。

图中：1、安装底座；2、轴向加载油缸；3、轴向力传感器；4、关节轴承；5、轴向加载盘；6、左衬套；7、轴向加载连杆；8、加载轴承端盖；9、外加载衬套；10、加载轴承；11、内旋转衬套；12、试验轴承安装衬套；13、试验轴承；14、试验轴承端盖；15、传动旋转衬套；16、联轴节销轴；17、左联轴节；18、右联轴节；19、传动轴承旋转衬套；20、传动皮带槽；21、传动轴承；22、右衬套；23、固定主轴；24、固定端盖；25、固定支撑架；26、径向内凸环。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型的特征和性能作进一步的详细描述。

本实用新型的外圈旋转轴承轴向加载试验装置的具体实施例一：

本实用新型的外圈旋转轴承轴向加载试验装置如图1所示，一种外圈旋转轴承轴向加载试验装置，包括安装底座1，安装底座1上固定安装有固定主轴23，固定主轴23上设置有固定试验轴承13内圈的试验轴承固定座，试验轴承固定座外侧套设有驱动试验轴承13外圈转动的试验轴承转动座，试验轴承固定座和试验轴承转动座之间具有用于安装试验轴承13的安装空间，试验轴承转动座沿固定主轴23方向的一侧连接有加载轴承座，另一侧连接有用于驱动试验轴承转动座转动的传动结构，加载轴承座上连接有用于对试验轴承13模拟实际工况施加轴向载荷的轴向加载结构，轴向加载结构和传动结构位于两侧互不影响，根据需要实现试验轴承13外圈旋转转速、轴向载荷等复杂的实际使用工况，进而测试轨道交通机车全悬挂轴承的性能、寿命研究。

具体地，轴向加载结构包括轴向加载油缸2，轴向加载油缸2的右侧连接有轴向力传感器3，轴向力传感器3便于监测轴向载荷情况，便于对试验轴承13的分析，安装底座1在轴向加载油缸2和轴向力传感器3之间设置有支撑立柱，轴向加载结构通过支撑立柱安装在安装底座1上，轴向力传感器3的右侧连接有关节轴承4，关节轴承4在轴向力传递过程中可以允许产生一点偏转而不会影响轴向力的传递，保证结构的灵活性，关节轴承4上连接有轴向加载盘5，轴向加载盘5的两端连接有对称设置的轴向加载连杆7，对称设置的轴向加载连杆7保证轴向力的平衡性，使得模拟效果更加良好，加载轴承座还包括加载轴承端盖8，轴向加载连杆7与加载轴承端盖8通过螺栓连接。

固定主轴23上设置有固定支撑架25，试验轴承固定座包括环状结构，环状结构的一端为径向内凸环26，径向内凸环26上开设有通孔，固定支撑架25上开设有连接盲孔，螺栓穿过通孔伸入连接盲孔将环状结构和固定支撑架25固定连接，试验轴承转动座包括处于试验轴承13外侧的试验轴承安装衬套12和处于试验轴承安装衬套12两端的试验轴承端盖14，试验轴承安装衬套12和试验轴承端盖14围成开口朝内的环槽型结构，环槽型结构内部用于安装试验轴承13和试验轴承固定座，环槽型结构一方面方便与加载轴承座传动连接，另一方便保证转动过程的稳定性。

加载轴承座包括处于加载轴承10内侧的内旋转衬套11和处于加载轴承10外侧的外加载衬套9，在与内旋转衬套11相背一侧的试验轴承端盖14一侧连接有传动旋转衬套15，内旋转衬套11和传动旋转衬套15对称设置在试验轴承13沿固定主轴的两侧，试验轴承端盖14与内旋转衬套11和传动旋转衬套15通过螺栓连接。

传动结构包括传动轴承座，传动轴承座包括处于传动轴承21外圈的传动轴承旋转衬套19，传动轴承21内圈与固定主轴23固定，传动旋转衬套15上连接有左联轴节17，传动轴承旋转衬套19上连接有右联轴节18，左联轴节17和右联轴节18之间通过联轴节销轴16连接，左联轴节17、右联轴节18和联轴节销轴16构成弹性联轴器，传动旋转衬套15和传动轴承旋转衬套19通过弹性联轴器传动连接，传动轴承旋转衬套19上设置有传动皮带槽20，传动皮带槽20可连接驱动电机。

具体地，安装底座1上包括沿竖直方向的相远离的两支座，两支座上分别设置有沿竖直方向的左衬套6和右衬套22，固定主轴23固定于左衬套6和右衬套22之间且两端穿过左衬套6和右衬套22，固定主轴23的两端均设置有固定端盖24，固定端盖24上设置有螺栓，通过螺栓将固定端盖24与左衬套6和右衬套22固定连接。

本实用新型的外圈旋转轴承轴向加载试验装置在使用时，试验轴承13内圈固定外圈可旋转，固定主轴23固定在左右衬套22上，传动皮带槽20上套设传动带，驱动电机驱动传动带转动，传动带与传动轴承旋转衬套19连接带动传动轴承旋转衬套19旋转，传动轴承旋转衬套19通过弹性联轴器和传动旋转衬套15连接，再带动试验轴承安装衬套12、内旋转衬套11实现旋转功能，加载轴承10和加载轴承端盖8装入内旋转衬套11和外加载衬套9，轴向加载油缸2通过轴向力传感器3和轴向加载连杆7与外加载衬套9连接实现轴向加载，驱动电机、轴向加载结构固定在安装底座1上通过电控和软件系统可以控制驱动电机实现转速、方向的精确控制以及对轴向加载油缸2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13外圈旋转转速(变速、变向)、轴向载荷(载荷波形可以设置为矩形波、方波等交变载荷)等工况。同时可以对试验轴承13的温度、振动、载荷等实现实时的监测和记录，便于对试验轴承13的分析。

通过上述对本实用新型的外圈旋转轴承轴向加载试验装置的具体实施例一的描述，可以看出本实用新型的外圈旋转轴承轴向加载试验装置，通过试验轴承内圈与试验轴承固定座固定连接，试验轴承转动座相对试验轴承外圈转动连接，传动结构将转动力通过传动旋转衬套将转动力传递给试验轴承转动座，最后传递给试验轴承，轴向加载结构和传动结构互不影响，轴向加载结构可以对加载轴承座提供轴向加载力以测试载荷的工况，可以根据需要实现模拟试验轴承外圈旋转、径向载荷、弯矩加载等复杂的实际使用工况，进而测试轨道交通机车全悬挂轴承的性能、寿命研究。

当然，本实用新型的外圈旋转轴承轴向加载试验装置并不仅限于上述实施例。以下还列举了其他几种基于本实用新型的设计构思的外圈旋转轴承轴向加载试验装置的实施方式。

例如在其他实施方式中，与上述实施例一不同的是，轴向加载连杆通过端面轴承与内旋转衬套连接，并直接对内旋转衬套进行轴向加载，并传递给试验轴承。

例如在其他实施方式中，与上述实施例一不同的是，轴向加载机构包括至少两个轴向加载油缸，各轴向加载油缸关于固定主轴均匀分布的连接在加载轴承端盖的多个位置，不再设有关节轴承、轴向加载盘和轴向加载连杆。

再例如在其他实施方式中，与上述实施例一不同的是，将试验轴承固定座与固定主轴固定使得试验轴承转动座靠近固定主轴，不再设置有固定支撑架，将传动旋转衬套与固定主轴间隔加大，试验轴承转动座为环形结构与传动旋转衬套固定连接。

再例如在其他实施方式中，与上述实施例一不同的是，在传动旋转衬套表面设有传动皮带槽，直接驱动传动旋转衬套转动带动试验轴承转动座转动，不再设有传动轴承座。

或者在其他实施方式中，与上述实施例一不同的是，将传动轴承座直接与试验轴承端盖连接，驱动试验轴承端盖转动带动整个试验轴承转动座，不再设有传动旋转衬套。

或者在其他实施方式中，与上述实施例一不同的是，传动轴承旋转衬套外部为齿轮结构，通过齿轮实现传动。

再或者在其他实施方式中，与上述实施例一不同的是，将传动轴承座处的固定主轴直径缩小，使得传动轴承旋转衬套与传动旋转衬套相接，然后通过螺栓固定连接。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本实用新型的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本实用新型的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种外圈旋转轴承轴向加载试验装置，其特征是，包括安装底座(1)，安装底座(1)上固定安装有固定主轴(23)，固定主轴(23)上固定安装有固定试验轴承(13)内圈的试验轴承固定座，试验轴承固定座外侧设有驱动试验轴承(13)外圈转动的试验轴承转动座，试验轴承固定座和试验轴承转动座之间具有用于安装试验轴承(13)的安装空间，试验轴承转动座沿固定主轴(23)方向的一侧连接有加载轴承座，另一侧连接有用于驱动试验轴承转动座转动的传动结构，加载轴承座与固定主轴(23)之间具有径向间隔，所述加载轴承座包括内旋转衬套(11)和外加载衬套(9)，试验轴承转动座与内旋转衬套(11)固定连接，外加载衬套(9)上连接有用于对试验轴承(13)模拟实际工况施加轴向载荷的轴向加载结构。

2.根据权利要求1所述的外圈旋转轴承轴向加载试验装置，其特征是，所述轴向加载结构包括关于固定主轴(23)对称设置的轴向加载连杆(7)，轴向加载连杆(7)的远离加载轴承的一端连接有轴向加载盘(5)，轴向加载盘(5)上在与固定主轴(23)同轴的位置处连接有轴向施力机构，轴向加载连杆(7)与外加载衬套(9)连接。

3.根据权利要求2所述的外圈旋转轴承轴向加载试验装置，其特征是，所述轴向施力机构包括轴向加载油缸(2)，轴向加载油缸(2)与轴向加载盘(5)之间连接有轴向力传感器(3)。

4.根据权利要求3所述的外圈旋转轴承轴向加载试验装置，其特征是，所述轴向力传感器(3)通过关节轴承(4)与轴向加载盘(5)连接。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的外圈旋转轴承轴向加载试验装置，其特征是，所述试验轴承转动座包括处于试验轴承(13)外侧的试验轴承安装衬套(12)和处于试验轴承安装衬套(12)两端的试验轴承端盖(14)，试验轴承安装衬套(12)和试验轴承端盖(14)围成开口朝内的环槽型结构，环槽型结构内部具有安装试验轴承(13)和试验轴承固定座的空间，试验轴承端盖(14)与内旋转衬套(11)连接。

6.根据权利要求5所述的外圈旋转轴承轴向加载试验装置，其特征是，所述传动结构包括通过传动轴承(21)转动安装在固定主轴(23)上的传动轴承座以及设置在传动轴承座上的传动输入端，传动轴承座与试验轴承端盖(14)传动连接。

7.根据权利要求6所述的外圈旋转轴承轴向加载试验装置，其特征是，所述传动轴承座与试验轴承端盖(14)之间设置有传动旋转衬套(15)，传动轴承座与传动旋转衬套(15)传动连接。

8.根据权利要求7所述的外圈旋转轴承轴向加载试验装置，其特征是，所述传动旋转衬套(15)和传动轴承座之间通过弹性联轴器传动连接。

9.根据权利要求6所述的外圈旋转轴承轴向加载试验装置，其特征是，所述传动输入端为设置在传动轴承座上的传动皮带槽(20)。