[发明专利]一种具有载荷与装配双模拟的滚动轴承试验装备

权利要求书

1.一种具有载荷与装配双模拟的滚动轴承试验装备，其特征在于，该具有载荷与装配双模拟的滚动轴承试验装备由驱动装置（1）、主轴支撑装置（2）、被试轴承装置（3）、装配模拟装置（4）、加载装置（5）、轴承试验箱（6）、测试系统（7）和T型台（8）组成；

所述驱动装置（1）为滚动轴承试验装备提供驱动力，由膜片联轴器（11）、电机支架（12）和驱动电机（13）组成；膜片联轴器（11）一端与驱动电机（13）的输出轴相联接，另一端与主轴（212）相联接，用于传递驱动电机（13）与主轴（212）之间的驱动力；电机支架（12）上表面与驱动电机（13）地脚之间通过螺栓联接固定，电机支架（12）下表面与T型台（8）之间通过T型螺栓联接固定，用于支撑驱动电机（13）；驱动电机（13）采用变频电机驱动，方便调节驱动电机（13）输出转速，从而实现控制主轴（212）的转速；

所述主轴支撑装置（2）用于传递驱动装置（1）与被试轴承装置（3）之间的驱动力，为被试轴承装置（3）提供支撑力，由第一支撑轴承（21）、第二支撑轴承（22）、主轴支撑套筒（23）、密封锁紧螺母（24）、第一支撑轴承油嘴（25）、主轴套筒（26）、支撑轴承隔套（27）、第二支撑轴承油嘴（28）、第二支撑轴承透盖（29）、第一支撑轴承透盖（210）、密封压板（211）和主轴（212）组成；主轴支撑套筒（23）的两侧具有法兰，法兰与主轴系统防护箱（61）、箱座（62）连接，主轴支撑套筒（23）中间孔内置第一支撑轴承（21）和第二支撑轴承（22），分别位于主轴支撑套筒（23）的两端；第一支撑轴承透盖（210）和第二支撑轴承透盖（29）对应安装在第一支撑轴承（21）和第二支撑轴承（22）外，第一支撑轴承油嘴（25）固定在第一支撑轴承透盖（210）的进油孔上，第二支撑轴承油嘴（28）固定在第二支撑轴承透盖（29）进油孔上，用于为第一支撑轴承（21）、第二支撑轴承（22）提供润滑油；主轴（212）位于主轴支撑套筒（23）内，主轴支撑套筒（23）内的主轴部分套装有主轴套筒（26）；密封压板（211）位于第一支撑轴承透盖（210）外侧，并与第一支撑轴承透盖（210）配合，用于主轴支撑装置（2）的密封；密封压板（211）左端与密封锁紧螺母（24）接触，右端与第一支撑轴承（21）内圈接触，密封锁紧螺母（24）与主轴（212）配合，用于调节密封压板（211）的轴向位置；密封压板（211）用于传递密封锁紧螺母（24）与第一支撑轴承（21）内圈之间的轴向力，从而对第一支撑轴承（21）内圈进行轴向定位；支撑轴承隔套（27）位于第二支撑轴承（22）的两轴承之间，其左右两端分别与两支撑轴承内外圈接触，防止两支撑轴承直接接触；

所述被试轴承装置（3）用于安装被试件和传感器，由被试轴承座（31）、被试轴承外圈套筒（32）、第一被试轴承透盖（33）、被试轴承内圈套筒（34）、被试轴承（35）、第二被试轴承端盖（36）和固定板（37）组成；被试轴承座（31）地脚和顶部垫铁（41）联接，被试轴承座（31）径向位置开有通孔，用于放置传感器；被试轴承座（31）一侧面通过螺栓和固定板（37）联接，用于实现轴向加载装置（52）以及力传感器的安装；被试轴承座（31）另一侧面和被试轴承外圈套筒（32）连接，被试轴承外圈套筒（32）和被试轴承（35）配合固定，被试轴承（35）内圈和被试轴承内圈套筒（34）外圈配合固定，被试轴承（35）通过第二被试轴承端盖（36）固定；第一被试轴承透盖（33）固定安装在被试轴承外圈套筒（32）的外侧；通过更换被试轴承内圈套筒（34）和被试轴承外圈套筒（32）实现不同型号被试件的更换；

所述装配模拟装置（4）包括平行不对中模拟装置和角度不对中误差模拟装置；

所述平行不对中模拟装置，用于满足被试轴承（35）中轴线与主轴（212）中轴线的同轴度要求，由顶部垫铁（41）、楔形调整块（42）、垫铁底座（43）、调整丝杠（44）、连接螺栓（451）、六角螺母（452）、弹簧（453）和垫铁导向柱（46）组成；顶部垫铁（41）上表面与被试轴承座（31）联接，顶部垫铁（41）下表面与楔形调整块（42）接触面配合，并与两块楔形调整块（42）联接；两楔形调整块（42）分别与调整丝杠（44）两侧螺纹反向配合，用于调节两楔形调整块（42）之间的距离；通过转动调整丝杠（44）带动楔形调整块（42）移动，实现被试轴承（35）在竖直方向的上下移动，来满足被试轴承（35）中轴线与主轴（212）中轴线的同轴度要求，从而实现被试轴承（35）的平行不对中模拟，不对中的程度通过调整丝杠（44）的拧紧圈数直接计算得到；此外，调整丝杠（44）同时配合箱座（62）与调整丝杠（44）空间位置与密封，实现在箱体外部调节调整丝杠（44），即可实现无需拆卸箱体就可调整被试轴承（35）的平行不对中模拟；连接螺栓（451）通过顶部垫铁（41）通孔与垫铁底座（43）联接，弹簧（453）套在连接螺栓（451）上与顶部垫铁（41）上表面接触，并通过六角螺母（452）固定，用于对顶部垫铁（41）实现预压紧；垫铁底座（43）和顶部垫铁（41）之间设置了四根垫铁导向柱（46），均匀分布在两侧，使顶部垫铁（41）沿竖直方向运动，具备一定导向作用；垫铁底座（43）为凸台结构，凸台上开有矩形凹槽，楔形调整块（42）沿矩形凹槽所成的固定轨道运动，具备一定导向作用；垫铁底座（43）的一侧突出，其上设有供调整丝杠（44）插入的通孔；

所述角度不对中误差模拟装置用于模拟2个自由度角度偏转，由角度调整装置（47）、调整螺栓（471）、垫片（472）、内六角圆柱头螺钉（473）、角度调整螺钉（474）组成；两个角度调整装置（47）对称安装顶部垫铁（41）的上表面；调整螺栓（471）通过垫片（472）和内六角圆柱头螺钉（473）配合与顶部垫铁（41）连接，角度调整螺钉（474）安装在角度调整装置（47）侧面，其输出端顶在被试轴承装置（3）上，通过转动角度调整螺钉（474）使被试轴承装置（3）发生偏转，从而实现被试轴承（35）角度不对中模拟，偏转角度通过调节角度调整螺钉（474）拧紧的圈数直接计算得到；此外，角度调整螺钉（474）同时配合下侧观察窗（611）、上侧观察窗（612），实现在箱体、被试件装配完成后，无需拆卸箱体就可调整被试轴承（35）的角度不对中模拟；

所述加载装置（5），用于为试验装备提供所需的径向载荷和轴向载荷，由径向加载装置（51）和轴向加载装置（52）组成；径向加载装置（51）用于为试验装置提供所需的径向载荷，由液压缸（511）、O型圈（512）、第一六角螺母（513）、S柱型压力传感器（514）、第二六角螺母（515）和垫脚（516）组成，径向加载装置（51）安装在径向加载装置通孔（66）处，和被试装置防护箱（63）之间通过螺栓连接固定，通过对径向液压缸（511）的控制，实现径向载荷加载，与S柱型压力传感器（514）相结合；O型圈（512）与液压缸（511）配合，实现密封功能；S柱型压力传感器（514）上部分与液压缸（511）连接，并通过第一六角螺母（513）固定，其下部分与垫脚（516）连接，通过第二六角螺母（515）固定，用于测试所施加的径向载荷大小；当试验装置需要施加径向载荷时，液压缸（511）带动S柱型压力传感器（514）和垫脚（516）压紧被试轴承座（31），产生垂直方向径向载荷；加载时，装配模拟模块需要取消；首先需要把轴承座固定螺栓松开；然后转动调整丝杠（44），使被试轴承装置（3）落到最低端，给径向加载留有位移余量；

所述轴向加载装置（52）用于为试验装置提供所需的轴向载荷，由轴向液压缸（521）、内六角圆柱头螺钉（522）、六角螺母（523）、Y型接头（524）、销钉（525）、开口销（526）、轮辐连接吊耳（527）、第四六角螺母（528）和轮辐压力传感器（529）组成；轴向加载装置（52）安装在轴向加载装置通孔（67）处，和轴向连接箱（64）之间通过螺栓连接固定，通过对轴向液压缸（521）的控制，实现径向载荷加载，与轮辐压力传感器（529）相结合，实现轴向载荷的加载；轴向液压缸（521）通过内六角圆柱头螺钉（522）与轴向连接箱（64）联接，轴向液压缸（521）底部与Y型接头（524）联接，通过六角螺母（523）固定；轮辐连接吊耳（527）一端与轮辐压力传感器（529）联接，通过第四六角螺母（528）固定，轮辐连接吊耳（527）另一端与Y型接头（524）配合，并通过销钉（525）固定；开口销（526）插入销钉（525）的孔中，用于防松；轮辐压力传感器（529）通过螺钉与固定板（37）联接；当试验装置需要施加轴向载荷时，轴向液压缸（521）带动轮辐压力传感器（529）将轴向载荷传递到固定板（37）和被试轴承座（31）上，通过轮辐压力传感器（529）测试所施加的轴向载荷大小，实现轴向载荷的加载；加载时，装配模拟模块需要取消；

所述轴承试验箱（6）用于安装各系统零部件，由主轴系统防护箱（61）、箱座（62）、被试装置防护箱（63）、轴向连接箱（64）、主轴系统观察窗（65）、径向加载装置通孔（66）、轴向加载装置通孔（67）、封堵塞（68）、卸油塞（69）、油管安装走线孔（610）、下侧观察窗（611）、上侧观察窗（612）、油封（613）和封堵塞帽（614）组成；主轴系统防护箱（61）顶部装有主轴系统观察窗（65），便于观察主轴系统运转状态；主轴系统防护箱（61）、被试装置防护箱（63）采用可拆卸式，方便拆装被试件、安装传感器；被试装置防护箱（63）通过螺栓与箱座（62）联接固定，用于固定轴承径向加载装置（51）；轴向连接箱（64）通过螺栓与被试装置防护箱（63）和箱座（62）连接固定，用于固定轴承轴向加载装置（52）；轴向连接箱（64）与调整丝杠（44）连接处装有封堵塞（68），封堵塞（68）与调整丝杠（44）连接处装有油封（613），防止润滑油损失；箱座（62）和被试装置防护箱（63）两侧面分别布有下侧观察窗（611）、上侧观察窗（612），下侧观察窗（611）和上侧观察窗（612）上布有油管安装走线孔（610），油管安装走线孔（610）用于进油管安装、传感器走线以及调整装配；箱座（62）底部有用于润滑油回油的回油孔，回油孔上装有卸油塞（69），为第一支撑轴承（21）、第二支撑轴承（22）以及被试轴承（35）提供冷却、润滑；箱座（62）底部通过T型螺栓固定在T型台（8）上，箱座（62）内部分为箱体支撑部分和被试部分；

所述测试系统（7）通过在被试轴承装置（3）上安装加速度传感器、热电偶传感器和电涡流传感器，使滚动轴承试验装备用于轴承旋转条件下变工况的外圈和保持架的振动响应特性测试试验研究；测试系统（7）由第一加速度传感器（71）、第二加速度传感器（72）、第三加速度传感器（73）、热电偶传感器（74）和电涡流传感器（75）组成；第一加速度传感器（71）安装于被试轴承座（31）垂直方向，用于测量被试轴承座（31）壳体振动特性；第二加速度传感器（72）置于被试轴承座（31）测量孔中，用于测量被试轴承外圈套筒（32）的振动特性；第三加速度传感器（73）置于被试轴承外圈套筒（32）测量孔内，用于测量被试轴承（35）外圈振动特性；热电偶传感器（74）置于被试轴承外圈套筒（32）测量孔内，用于测量被试轴承（35）外圈温度特性；电涡流传感器（75）布置在第一被试轴承透盖（33）测量孔内，其测量端置正对保持架端面，用于测量被试轴承（35）保持架的振动特性。