本發(fā)明涉及一種軸承加速壽命試驗臺，屬于旋轉(zhuǎn)機械關(guān)鍵部件性能模擬試驗技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

軸承作為旋轉(zhuǎn)機械系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件，是導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)機械系統(tǒng)失效的重要因素之一，軸承加速壽命試驗有助于了解軸承的壽命退化規(guī)律從而提高旋轉(zhuǎn)機械系統(tǒng)的預(yù)知性維護的準(zhǔn)確性。

軸承在大多數(shù)的應(yīng)用場合，常常同時承受徑向載荷與軸向載荷，兩個方向的載荷同時作用進而決定軸承的壽命?，F(xiàn)有軸承壽命加速裝置大多僅通過對待試驗軸承施加徑向載荷模擬軸承的壽命退化過程，與軸承的實際受力情況尚有一定區(qū)別；同時，現(xiàn)有軸承壽命加速裝置僅對單一軸承進行加速試驗，當(dāng)需要對試驗數(shù)據(jù)進行重復(fù)驗證試驗時，需付出更多的時間成本及試驗成本，并且兩次試驗的一致性難以保證。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種軸承加速壽命試驗臺，使其能更準(zhǔn)確地模擬軸承的壽命退化過程，并可同時對兩個軸承進行相同條件的加速壽命試驗，保證采集的兩組軸承加速壽命試驗數(shù)據(jù)的一致性，為軸承的預(yù)知性維護提供更可靠的試驗依據(jù)。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種軸承加速壽命試驗臺，包括機座、轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)軸、軸承、軸承安裝座、驅(qū)動電機以及施力機構(gòu)，其特征在于：該試驗臺還包括數(shù)據(jù)采集及控制單元，所述的施力機構(gòu)包括兩個軸向施力機構(gòu)和一個徑向施力機構(gòu)，兩個軸向施力機構(gòu)結(jié)構(gòu)相同且以轉(zhuǎn)軸為中心線對稱布置；每個軸向施力機構(gòu)包括軸向施力機構(gòu)底座、軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器、軸向施力機構(gòu)拉壓力傳感器、軸向施力機構(gòu)施力架、軸向施力機構(gòu)施力輪，軸向施力機構(gòu)施力輪安裝在軸向施力機構(gòu)施力架；軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器通過軸向施力機構(gòu)拉壓力傳感器與軸向施力機構(gòu)施力架相連，軸向施力機構(gòu)施力架通過軸向施力機構(gòu)施力架導(dǎo)軌裝在軸向施力機構(gòu)底座上；所述的徑向施力機構(gòu)包括徑向施力機構(gòu)驅(qū)動器、徑向施力機構(gòu)拉壓力傳感器和徑向施力機構(gòu)施力輪，該施力輪安裝在徑向施力機構(gòu)施力架上；徑向施力機構(gòu)驅(qū)動器通過徑向施力機構(gòu)拉壓力傳感器與徑向施力機構(gòu)施力架相連，徑向施力機構(gòu)施力架通過導(dǎo)軌安裝在徑向施力機構(gòu)底座上，徑向施力機構(gòu)底座與軸向施力機構(gòu)的軸軸向施力機構(gòu)底座固定相連；所述的徑向施力機構(gòu)施力輪的圓心、軸向施力機構(gòu)施力輪的圓心和轉(zhuǎn)盤的圓心在同一水平面上；軸向施力機構(gòu)底座通過移動機構(gòu)導(dǎo)軌與機座相連，軸向施力機構(gòu)底座并通過移動機構(gòu)絲杠與移動機構(gòu)電機相連；在所述軸承座的軸承套上安裝有三向加速度傳感器和溫度傳感器，所述的數(shù)據(jù)采集及控制單元分別通過信號線與驅(qū)動電機、移動機構(gòu)電機、軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器、軸向施力機構(gòu)拉壓力傳感器、徑向施力機構(gòu)驅(qū)動器、徑向施力機構(gòu)拉壓力傳感器電連接，采集軸向施力機構(gòu)拉壓力傳感器和徑向施力機構(gòu)拉壓力傳感器的壓力信號，分別控制驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速、移動機構(gòu)電機的轉(zhuǎn)動角度、軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器的輸出力和徑向施力機構(gòu)驅(qū)動器的輸出力。

本發(fā)明的另一技術(shù)特征是：每個軸向施力機構(gòu)還包括一個位置調(diào)整裝置，該位置調(diào)整裝置包括軸向施力機構(gòu)滑臺、軸向施力機構(gòu)絲杠和軸向施力機構(gòu)電機；所述的軸向施力機構(gòu)施力架導(dǎo)軌和軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器固定在軸向施力機構(gòu)滑臺上，軸向施力機構(gòu)滑臺上表面通過軸向施力機構(gòu)絲杠與軸向施力機構(gòu)電機的輸出軸相連，軸向施力機構(gòu)滑臺下表面通過導(dǎo)軌安裝在軸向施力機構(gòu)底座上。

本發(fā)明的又一技術(shù)特征是：所述試驗臺還包括使徑向施力機構(gòu)施力輪的圓心、軸向施力機構(gòu)施力輪的圓心和轉(zhuǎn)盤的圓心保持在同一水平面的調(diào)節(jié)機構(gòu)，該調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)置在軸向施力機構(gòu)底座和軸向施力機構(gòu)底座之間，與移動機構(gòu)底座和機座之間；所述調(diào)節(jié)機構(gòu)由墊塊、墊板和調(diào)節(jié)螺栓組成。

本發(fā)明的技術(shù)特征還在于：其特征在于：所述轉(zhuǎn)軸與驅(qū)動電機之間通過皮帶連接。軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器和徑向施力機構(gòu)驅(qū)動器采用液壓缸或直線電機。

本發(fā)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及突出性的技術(shù)效果：①本發(fā)明能夠同時給兩個軸承動態(tài)的施加徑向載荷和軸向載荷，可以更準(zhǔn)確地模擬軸承的壽命退化過程；②采用轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)軸的力傳遞結(jié)構(gòu)，同時對兩個軸承進行相同條件的加速壽命試驗，保證了采集的兩組軸承加速壽命試驗數(shù)據(jù)的一致性，兩組數(shù)據(jù)互相驗證，為軸承的預(yù)知性維護提供更可靠的試驗依據(jù)。③本試驗臺的待試驗軸承通過軸承套與軸承安裝座相連，當(dāng)需要對不同型號的軸承進行試驗時，只需更換與軸承配套的軸承套和轉(zhuǎn)軸，提高了試驗臺的通用性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明軸承的監(jiān)測傳感器安裝位置示意圖。

圖3是本發(fā)明徑向力加載的控制框圖。

圖4是本發(fā)明軸向力加載的控制框圖。

圖中：1-機座；2-移動機構(gòu)底座；3-移動機構(gòu)導(dǎo)軌；4-徑向施力機構(gòu)驅(qū)動器；5-移動機構(gòu)絲杠；6-徑向施力機構(gòu)拉壓力傳感器；7-徑向施力機構(gòu)施力架；8-徑向施力機構(gòu)底座；9-徑向施力機構(gòu)施力輪；10-轉(zhuǎn)軸；11-轉(zhuǎn)盤；12-軸向施力機構(gòu)施力輪；13-軸向施力機構(gòu)施力架；14-軸向施力機構(gòu)拉壓力傳感器；15-軸承安裝座；16-軸承套；17-皮帶；18-驅(qū)動電機；19-倒T型槽；20-軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器；21-軸向施力機構(gòu)施力架導(dǎo)軌；22-軸向施力機構(gòu)滑臺；23-墊板；24-移動機構(gòu)電機；25-軸向施力機構(gòu)絲杠；26-軸向施力機構(gòu)電機；27-軸向施力機構(gòu)底座；28-墊塊；29-三向加速度傳感器；30-溫度傳感器；31-軸承。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、原理及工作過程進行進一步說明

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種軸承加速壽命試驗臺，其包括轉(zhuǎn)盤11、轉(zhuǎn)軸10、驅(qū)動電機18、安裝在轉(zhuǎn)軸10兩端的軸承安裝座15、兩個軸向施力機構(gòu)、一個徑向施力機構(gòu)以及數(shù)據(jù)采集及控制單元；每個軸向施力機構(gòu)包括軸向施力機構(gòu)底座27、軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器20、軸向施力機構(gòu)拉壓力傳感器14和軸向施力機構(gòu)施力輪12，軸向施力機構(gòu)施力輪安裝在軸向施力機構(gòu)施力架13上；軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器20通過軸向施力機構(gòu)拉壓力傳感器14與軸向施力機構(gòu)施力架13相連，軸向施力機構(gòu)施力架13通過軸向施力機構(gòu)施力架導(dǎo)軌21裝在軸向施力機構(gòu)底座27上。

所述的徑向施力機構(gòu)包括徑向施力機構(gòu)驅(qū)動器4、徑向施力機構(gòu)拉壓力傳感器6、徑向施力機構(gòu)施力架7、徑向施力機構(gòu)施力輪9，徑向施力機構(gòu)驅(qū)動器4通過徑向施力機構(gòu)拉壓力傳感器6與徑向施力機構(gòu)施力架7相連，徑向施力機構(gòu)施力輪9通過徑向施力機構(gòu)轉(zhuǎn)軸設(shè)置在徑向施力機構(gòu)施力架7上，徑向施力機構(gòu)施力架7通過導(dǎo)軌裝在軸向施力機構(gòu)底座8上，軸向施力機構(gòu)底座8與一個軸向施力機構(gòu)的軸向施力機構(gòu)底座27固定相連。軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器20和徑向施力機構(gòu)驅(qū)動器4可采用液壓缸或直線電機。

所述的徑向施力機構(gòu)施力輪9的圓心、軸向施力機構(gòu)施力輪12的圓心和轉(zhuǎn)盤11的圓心在同一水平面上；軸向施力機構(gòu)底座27通過移動機構(gòu)導(dǎo)軌3與機座1相連，軸向施力機構(gòu)底座27并通過移動機構(gòu)絲杠5與移動機構(gòu)電機24相連。軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器20和徑向施力機構(gòu)驅(qū)動器4采用液壓缸或直線電機。

如圖2所示，待試驗軸承31通過軸承套16安裝于軸承安裝座15上，軸承31的外圈與軸承套16的內(nèi)圈緊配合，軸承31的內(nèi)圈與轉(zhuǎn)軸10緊配合，軸承套16的外圈通過螺栓固定在軸承安裝座15上；在軸承座的軸承套上安裝三向加速度傳感器29和溫度傳感器30，當(dāng)需要對不同型號的軸承進行試驗時，只需更換與軸承配套的軸承套和轉(zhuǎn)軸，提高了試驗臺的通用性。

所述的數(shù)據(jù)采集及控制單元分別通過信號線與驅(qū)動電機18、移動機構(gòu)電機24、軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器20、軸向施力機構(gòu)拉壓力傳感器14、徑向施力機構(gòu)驅(qū)動器4、徑向施力機構(gòu)拉壓力傳感器6電連接，采集軸向施力機構(gòu)拉壓力傳感器14和徑向施力機構(gòu)拉壓力傳感器6的輸出壓力信號，分別控制驅(qū)動電機18的轉(zhuǎn)速、移動機構(gòu)電機24的轉(zhuǎn)動角度、軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器20的輸出力和徑向施力機構(gòu)驅(qū)動器4的輸出力。

所述的軸向施力機構(gòu)還包括位置調(diào)整裝置，該調(diào)整裝置包括軸向施力機構(gòu)滑臺22、軸向施力機構(gòu)絲杠25和軸向施力機構(gòu)電機26，軸向施力機構(gòu)施力架導(dǎo)軌21和軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器20固定在軸向施力機構(gòu)滑臺22上，軸向施力機構(gòu)滑臺22上表面通過軸向施力機構(gòu)絲杠25與軸向施力機構(gòu)電機26相連，軸向施力機構(gòu)滑臺22下表面通過導(dǎo)軌安裝在軸向施力機構(gòu)底座27上。

本發(fā)明還包括使徑向施力機構(gòu)施力輪9的圓心、軸向施力機構(gòu)施力輪12的圓心和轉(zhuǎn)盤11的圓心保持在同一水平面的調(diào)節(jié)機構(gòu)，該調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)置在軸向施力機構(gòu)底座8和軸向施力機構(gòu)底座27之間，與移動機構(gòu)底座2和機座1之間。

轉(zhuǎn)軸10與驅(qū)動電機18之間通過皮帶17連接，驅(qū)動電機18通過皮帶17驅(qū)動轉(zhuǎn)軸10，可以避免驅(qū)動電機18對轉(zhuǎn)軸10產(chǎn)生軸向力，從而保證待試驗軸承31所受的軸向力完全來自軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器20。

本發(fā)明原理和工作過程如下：

根據(jù)待試驗的軸承31尺寸選取配套的轉(zhuǎn)盤11、轉(zhuǎn)軸10，轉(zhuǎn)盤11安裝在轉(zhuǎn)軸10的中心位置處，調(diào)整設(shè)置在軸向施力機構(gòu)底座8與軸向施力機構(gòu)底座27之間、移動機構(gòu)底座2與機座1之間的調(diào)節(jié)機構(gòu)，使徑向施力機構(gòu)施力輪9的圓心、軸向施力機構(gòu)施力輪12的圓心與轉(zhuǎn)盤11的圓心保持在同一水平面；移動機構(gòu)電機24驅(qū)動移動機構(gòu)絲杠5旋轉(zhuǎn)從而帶動軸向施力機構(gòu)底座27沿移動機構(gòu)導(dǎo)軌3移動，當(dāng)徑向施力機構(gòu)施力輪9與轉(zhuǎn)盤11處于同一豎直平面時，移動機構(gòu)電機24停止轉(zhuǎn)動并保持自鎖狀態(tài)；驅(qū)動電機18根據(jù)用戶的試驗轉(zhuǎn)速要求通過皮帶17驅(qū)動轉(zhuǎn)軸10從而帶動轉(zhuǎn)盤11轉(zhuǎn)動；數(shù)據(jù)采集及控制單元根據(jù)用戶輸入的徑向加載力、軸向加載力的變化曲線，實時控制徑向施力機構(gòu)驅(qū)動器4輸出力的大小、軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器20輸出力的大小，分別通過徑向施力機構(gòu)施力輪9、軸向施力機構(gòu)施力輪12給轉(zhuǎn)盤11施加徑向力與軸向力，從而實現(xiàn)待試驗軸承承受的徑向力與軸向力按用戶需求變化，以模擬旋轉(zhuǎn)機械軸承運行的各種工況。

如圖3、4所示，試驗時，徑向施力機構(gòu)驅(qū)動器4、徑向施力機構(gòu)拉壓力傳感器6構(gòu)成閉環(huán)控制，軸向施力機構(gòu)驅(qū)動器20、軸向施力機構(gòu)拉壓力傳感器14構(gòu)成閉環(huán)控制，數(shù)據(jù)采集及控制單元通過三向加速度傳感器29和溫度傳感器30分別采集軸承31加速壽命試驗過程中的振動信號和溫度信號，從而得到研究軸承31壽命退化過程所需的試驗數(shù)據(jù)，為旋轉(zhuǎn)機械系統(tǒng)的預(yù)知性維護提供更可靠的試驗依據(jù)。