專利名稱：一種高速鐵路軸承試驗加載裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于機械設備技術領域，涉及一種高速鐵路軸承試驗加載裝置。
背景技術：
高速鐵路軸承要求具有高速、重載和高可靠性的性能，為評估高速鐵路軸承的可靠性，需要對高速鐵路軸承實際運行時的動態(tài)性能進行試驗研究。目前，國內關于高速鐵路軸承的試驗加載問題研究較少，而且有關高速、重載的軸承試驗裝置基本都采用單純的液壓加載方式，造成試驗裝置體積龐大，功耗較高，而且由于壓力過大導致液體容易泄露。同時現(xiàn)有的軸承加載裝置還存在如下問題(1)由于軸承性能試驗尤其是壽命可 靠性試驗的試驗周期很長，而一臺軸承試驗加載裝置一次可測試軸承的數量又較少(一般最多為兩個)，因而試驗效率偏低。(2)大多數軸承試驗加載裝置，一般都采用一個液壓缸提供一個方向的加載力，因此對需要在軸向和徑向同時施加載荷的軸承，就得采用兩個液壓缸分別提供軸向力和徑向力。所以，研制與之相適應的高轉速、重載荷、壽命可靠的軸承試驗加載裝置勢在必行。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種高速鐵路軸承試驗加載裝置，解決了現(xiàn)有技術軸承加載裝置中體積大，功耗高，試驗效率過低的問題。本發(fā)明所采用的技術方案是，一種高速鐵路軸承試驗加載裝置，包括機座部分、傳動部分和加載部分，加載部分包括軸向加載裝置及徑向加載裝置，所述的機座部分結構是，在工作臺上固定設置有電機支座、軸承支座和四個軸承支撐座，在電機支座上安裝有變頻電機，在軸承支座上安裝有軸承，電機支座與軸承支座同軸設置；四個軸承支撐座兩兩同軸設置且分別對應安裝在電機支座與軸承支座的連軸線兩邊，每邊的兩個軸承支撐座中同軸安裝有支撐軸承，兩個支撐軸承上分別安裝有試驗主軸和試驗主軸二，試驗主軸和試驗主軸二的形狀及尺寸完全一致；所述的傳動部分結構是，變頻電機通過聯(lián)軸器與帶輪軸連接，帶輪軸的另一端套裝在軸承中，帶輪軸上同時安裝有V帶和V帶二，V帶和V帶二的另一端分別朝向兩側套裝在從動輪和從動輪二上，從動輪和從動輪二分別安裝在試驗主軸和試驗主軸二上。本發(fā)明的高速鐵路軸承試驗加載裝置，其特征還在于所述的軸向加載裝置結構是，在工作臺上設置有油箱，油箱與濾油器的一端相通，濾油器的另一端連接有液壓泵，液壓泵和溢流閥并流后與電液伺服閥連接，電液伺服閥與兩個液壓缸同時聯(lián)通，電液伺服閥與液壓缸之間的管路上還設置有壓力指示表，液壓缸內設置有無桿活塞和滑塊，每個滑塊上的兩個接點通過鋼索分別與兩組增力機構相連，每個增力機構的輸出端并列連接有一個軸向加載頭，軸向加載頭設置在軸向軌道中，軸向加載頭的加載端頂在被試軸承的端面；所述的徑向加載裝置結構是，在工作臺上設置有油箱二，油箱二與濾油器二的一端相通，濾油器二的另一端與液壓泵二連接，液壓泵二和溢流閥二并流后與電液伺服閥二連接，電液伺服閥二與液壓缸二相連，電液伺服閥二與液壓缸二之間的管路上設置有壓力指示表二，液壓缸二內設置有無桿活塞二和滑塊二，滑塊二上的兩個接點通過鋼索分別與兩組增力機構二相連，增力機構二的輸出端分別與一個徑向加載頭連接，兩個徑向加載頭設置在徑向軌道中，兩個徑向加載頭的加載端分別頂在一組被試軸承的外圈上。本發(fā)明的有益效果是(1)采用液壓傳動與增力機構相結合，有效地降低加載系統(tǒng)的輸入力，有效地降低了液壓系統(tǒng)的工作壓力，增加了系統(tǒng)可靠性，同時還節(jié)省了功耗；
(2)利用增力機構特性將一個液壓缸的輸出力并列分配給兩個軸承，只用了四個液壓缸便實現(xiàn)了 8個加載力(分別是4個軸向力和4個徑向力)，節(jié)省了液壓缸的數量，縮小了整個裝置的體積；(3)本裝置一次可測試四個軸承試件，能夠對軸承進行軸向和徑向加載，特別是涉及具有高速重載特性的高鐵軸承試驗加載裝置，比傳統(tǒng)的試驗裝置至少多測兩個，在試驗周期不變的情況下，大大提高了測試效率。


圖I為本發(fā)明裝置的俯視圖；圖2為本發(fā)明裝置的側視圖；圖3為本發(fā)明裝置的主視圖；圖4為本發(fā)明裝置的軸向加載結構圖；圖5為本發(fā)明裝置的徑向加載結構圖。圖中，I.油箱，2.濾油器，3.液壓泵，4.溢流閥，5.電液伺服閥，6.液壓缸，7.活塞，8.滑塊，9.增力機構，10.軸向軌道，11.軸向加載頭，12.螺栓，13.軸承端蓋，14.密封圈，15.被試軸承，16.軸套，18.軸承端蓋三，19.軸承支撐座，20.支撐軸承，21.軸承支座，22.帶輪軸，23.從動輪，24. V帶，25.試驗主軸，26.聯(lián)軸器，27.變頻電機，29.軸承端蓋二，30.軸承，31.試驗主軸二，32. V帶二，33.從動輪二，34.壓力指示表，35.工作臺，36.電機支座，37.徑向軌道，38.徑向加載頭，39.增力機構二，40.滑塊二，41.活塞二，42.液壓缸二，43.壓力指示表二，44.電液伺服閥二，45.液壓泵二，46.濾油器二，47.油箱二，48.溢流閥二。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。參照圖I、圖2、圖3，本發(fā)明的高速鐵路軸承試驗加載裝置，包括機座部分、傳動部分和加載部分，機座部分結構是，在工作臺35上固定設置有電機支座36、軸承支座21和四個軸承支撐座19，在電機支座36上安裝有變頻電機27，在軸承支座21上安裝有一組軸承30，軸承30端頭采用軸承端蓋二 29和螺栓進行軸向固定，電機支座36與軸承支座21同軸設置；四個軸承支撐座19兩兩同軸設置且分別對應安裝在電機支座36與軸承支座21的連軸線兩邊，每邊的兩個軸承支撐座19中同軸安裝有支撐軸承20，每個支撐軸承20均采用軸承端蓋三18和螺栓對其進行軸向固定，兩個支撐軸承20上分別安裝有試驗主軸25和試驗主軸二31，該兩根試驗主軸的形狀及尺寸完全一致，；
傳動部分結構是，變頻電機27通過聯(lián)軸器26與帶輪軸22連接，帶輪軸22的另一端套裝在軸承30中，帶輪軸22上同時安裝有V帶24和V帶二 32，V帶24和V帶二 32的另一端分別朝向兩側套裝在從動輪23和從動輪二 33上，從動輪23和從動輪二 33分別安裝在試驗主軸25和試驗主軸二 31上；試驗主軸25和試驗主軸二 31兩端分別用于安裝一個被試軸承15，這樣，被試軸承15及其附件一次能夠安裝四套同時進行測試。參照圖4，所述的軸向加載裝置結構是，在工作臺35上設置有油箱1，油箱I與濾油器2的一端相通，濾油器2的另一端連接有液壓泵3，液壓泵3和溢流閥4并流后與電液伺服閥5連接，電液伺服閥5與兩個液壓缸6同時聯(lián)通,實現(xiàn)同時控制兩個液壓缸6,電液伺服閥5與液壓缸6之間的管路上還設置有壓力 指示表34，液壓缸6內設置有無桿活塞7和滑塊8，每個滑塊8上的兩個接點通過鋼索分別與兩組增力機構9相連，每個增力機構9的輸出端并列連接有一個軸向加載頭11，軸向加載頭11設置在軸向軌道10中進行徑向支撐，軸向加載頭11的加載端頂在被試軸承15的端面。參照圖5，所述的徑向加載裝置結構是，在工作臺35上設置有油箱二 47，油箱二47與濾油器二 46的一端相通，濾油器二 46的另一端與液壓泵二 45連接，液壓泵二 45和溢流閥二 48并流后與電液伺服閥二 44連接，電液伺服閥二 44與液壓缸二 42相連，電液伺服閥二 44與液壓缸二 42之間的管路上設置有壓力指示表二 43，液壓缸二 42內設置有無桿活塞二 41和滑塊二 40，滑塊二 40上的兩個接點通過鋼索分別與兩組增力機構二 39相連，增力機構二 39的輸出端分別與一個徑向加載頭38連接，兩個徑向加載頭38設置在徑向軌道37中實現(xiàn)支撐，兩個徑向加載頭38的加載端分別頂在一組被試軸承15的外圈上。增力機構9和增力機構二 39均采用二次正交鉸桿增力方式。被試軸承15及其附件的安裝結構是，每個被試軸承15通過軸套16套裝在試驗主軸上，每個被試軸承15朝向軸向加載頭11的一端(外端)設置有軸承端蓋13，軸承端蓋13通過螺栓12與試驗主軸端頭固定，軸承端蓋13外圓周與軸向加載頭11內圓周之間設置有密封圈14。本發(fā)明裝置的軸向加載過程是，參照圖4，當電液伺服閥5處于左位時，油箱I中的液壓油經過濾油器2過濾后由液壓泵3泵出，并同時進入兩邊安裝的液壓缸6內，液壓缸6內的壓強為PA，推動直徑為D的無桿活塞7運動，然后通過增力機構9 (當量摩擦系
數角為Θ .= arcfan()，f為鉸鏈副摩擦系數，d為鉸鏈聯(lián)接處軸直徑，I為連桿長度),將作
用于無桿猶7麵上_&勵Fb =L2(ta紙二嗜&嚴，傳遞到
軸向加載頭 11 上的力F = (取 f=0. I, d=20mm, l=200mm, α=10° , β =15° ,增力系數
/ = &_( +彳_(/ +0)+/;%/0)，達到所融纖力后,將電液·_5置于中位,停止液
壓泵3工作，保持壓力不變；需要停止加載時，將電液伺服閥5置于右位，回油減壓卸荷。本發(fā)明裝置的徑向加載過程是，參照圖5，當電液伺服閥二 44處于左位時，油箱二47的液壓油經過濾油器二 46過濾后，由液壓泵二 45泵出進入兩邊安裝的液壓缸二 42，分別推動每個無桿活塞二 41運動，然后通過每個增力機構二 39，將作用于無桿活塞二 41端面上的力放大后，傳遞到每個軸向加載頭38上；達到所需加載力后，將電液伺服閥二 44置于中位，停止液壓泵二 45工作，保持壓力不變；需要停止加載，將電液伺服閥二 44置于右位，回油減壓卸荷。本發(fā)明裝置的傳動過程是，通過變頻電機控制系統(tǒng)來調節(jié)變頻電機27的轉速，將轉速和動力傳遞給帶輪軸22，通過V帶24和V帶二 32將轉速和動力分別傳遞給試驗主軸25和試驗主軸二 31，以此來滿足被試軸承15 (安裝在試驗主軸上)的轉速要求。變頻電機27能夠很好地滿足試驗裝置對轉速及動力的要求；V帶傳動將一個動力源傳遞給兩個試驗主軸，保證了試驗裝置一次能夠同時測試4個被試軸承15，而且V帶傳動具有易安裝，結構緊湊，傳動效率高、噪聲小等優(yōu)點；試驗主軸能夠根據被試軸承的結構、類型和尺寸，再結合與之配對的列車輪軸對應設置，其作用是安裝被試軸承和支撐軸承；加載部分包括液壓部件、增力機構和加載部件。液壓缸所提供的壓力通過增力機構放大后，并列分配給兩種加載頭，最后由加載部件將載荷直接作用于被試軸承的徑向面或軸向端面。加載部分采用液壓傳動與增力機構相結合，將液壓系統(tǒng)的輸出力進行放大并對等分配給兩個軸承，既能有效地降低液壓系統(tǒng)的工作壓力，增加其系統(tǒng)可靠性，又能節(jié)省 功耗。此外，由于液壓系統(tǒng)的活塞桿一般占用空間大，本發(fā)明裝置采用的活塞去掉了活塞桿，這樣可以顯著減少整個裝置的體積，使結構更加緊湊，同時還增加了剛性。本發(fā)明的高速鐵路軸承試驗加載裝置，每根試驗主軸上都能夠安裝兩套試驗軸承；加載系統(tǒng)分為徑向加載系統(tǒng)和軸向加載系統(tǒng)，均采用了液壓傳動和增力機構相結合的方式，通過增力機構將液壓系統(tǒng)的輸出力進行放大，并利用機構特性將該力分別對等加載到兩個試驗軸承上，有效地降低了加載系統(tǒng)輸入力，增加了系統(tǒng)可靠性，節(jié)省了功耗，同時還大大提高了測試效率。
權利要求
1.一種高速鐵路軸承試驗加載裝置，其特征在于包括機座部分、傳動部分和加載部分，加載部分包括軸向加載裝置及徑向加載裝置， 所述的機座部分結構是，在工作臺(35 )上固定設置有電機支座(36 )、軸承支座(21)和四個軸承支撐座(19 )，在電機支座(36 )上安裝有變頻電機(27 )，在軸承支座(21)上安裝有軸承(30)，電機支座(36)與軸承支座(21)同軸設置；四個軸承支撐座(19)兩兩同軸設置且分別對應安裝在電機支座(36)與軸承支座(21)的連軸線兩邊，每邊的兩個軸承支撐座(19)中同軸安裝有支撐軸承(20)，兩個支撐軸承(20)上分別安裝有試驗主軸(25)和試驗主軸二(31)，試驗主軸(25)和試驗主軸二(31)的形狀及尺寸完全一致； 所述的傳動部分結構是，變頻電機(27)通過聯(lián)軸器(26)與帶輪軸(22)連接，帶輪軸(22 )的另一端套裝在軸承(30 )中，帶輪軸(22 )上同時安裝有V帶(24 )和V帶二( 32 )，V帶(24)和V帶二(32)的另一端分別朝向兩側套裝在從動輪(23)和從動輪二(33)上，從動輪(23 )和從動輪二( 33 )分別安裝在試驗主軸(25 )和試驗主軸二( 31)上。
2.根據權利要求I所述的高速鐵路軸承試驗加載裝置，其特征在于所述的軸向加載裝置結構是，在工作臺(35)上設置有油箱(1)，油箱(I)與濾油器(2)的一端相通，濾油器(2 )的另一端連接有液壓泵(3 )，液壓泵(3 )和溢流閥(4 )并流后與電液伺服閥(5 )連接，電液伺服閥(5)與兩個液壓缸(6)同時聯(lián)通，電液伺服閥(5)與液壓缸(6)之間的管路上還設置有壓力指示表(34)，液壓缸(6)內設置有無桿活塞(7)和滑塊(8)，每個滑塊(8)上的兩個接點通過鋼索分別與兩組增力機構(9)相連，每個增力機構(9)的輸出端并列連接有一個軸向加載頭(11 )，軸向加載頭(11)設置在軸向軌道(10 )中，軸向加載頭(11)的加載端頂在被試軸承(15)的端面； 所述的徑向加載裝置結構是，在工作臺(35)上設置有油箱二(47)，油箱二(47)與濾油器二(46)的一端相通，濾油器二(46)的另一端與液壓泵二(45)連接，液壓泵二(45)和溢流閥二(48)并流后與電液伺服閥二(44)連接，電液伺服閥二(44)與液壓缸二(42)相連，電液伺服閥二(44)與液壓缸二(42)之間的管路上設置有壓力指示表二(43)，液壓缸二(42)內設置有無桿活塞二(41)和滑塊二(40)，滑塊二(40)上的兩個接點通過鋼索分別與兩組增力機構二( 39 )相連，增力機構二( 39 )的輸出端分別與一個徑向加載頭(38 )連接，兩個徑向加載頭(38)設置在徑向軌道(37)中，兩個徑向加載頭(38)的加載端分別頂在一組被試軸承(15)的外圈上。
3.根據權利要求2所述的高速鐵路軸承試驗加載裝置，其特征在于所述的增力機構(9)和增力機構二(39)均采用二次正交鉸桿增力方式。
4.根據權利要求3所述的高速鐵路軸承試驗加載裝置，其特征在于所述的每個被試軸承(15 )通過軸套(16 )套裝在試驗主軸(25 )及試驗主軸二( 31)上，每個被試軸承(15 )朝向軸向加載頭(11)的一端設置有軸承端蓋(13),軸承端蓋(13)外圓周與軸向加載頭(11)內圓周之間設置有密封圈(14)。
5.根據權利要求4所述的高速鐵路軸承試驗加載裝置，其特征在于所述的軸承(30)端頭采用軸承端蓋二(29)和螺栓進行軸向固定，每個支撐軸承(20)均采用軸承端蓋三(18)和相應的螺栓對其進行軸向固定，軸承端蓋(13)通過螺栓(12)與各自的試驗主軸(25)或試驗主軸二(31)的端頭固定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速鐵路軸承試驗加載裝置，包括機座部分、傳動部分和加載部分；機座部分安裝有變頻電機、軸承及支撐軸承，兩個支撐軸承上分別安裝有一試驗主軸；每個試驗主軸兩端各自分別安裝有一個被試軸承；傳動部分的變頻電機與帶輪軸連接，帶輪軸上同時安裝有兩個V帶，兩個V帶的另一端分別朝向兩側套裝在兩個從動輪上，該兩個從動輪分別安裝在兩個試驗主軸上。本發(fā)明裝置，其加載系統(tǒng)均采用了液壓傳動和增力機構相結合的方式，有效地降低了加載系統(tǒng)輸入力，系統(tǒng)可靠性高，功耗小，提高了測試效率。
文檔編號G01M13/04GK102866011SQ20121022473
公開日2013年1月9日 申請日期2012年7月2日 優(yōu)先權日2012年7月2日
發(fā)明者劉宏昭, 王磊, 原大寧, 劉麗蘭 申請人:西安理工大學