本實用新型涉及軸承試驗機技術領域，具體的說是一種角接觸軸承雙轉子試驗機軸系結構。

背景技術：

軸承是各類裝備制造中的關鍵基礎零部件，其質量的優(yōu)劣直接決定著裝備的性能、可靠性及壽命；由于軸承的工作環(huán)境惡劣、承受的載荷工況復雜、要有足夠長甚至是裝備全壽命周期免維護等等，在設計、開發(fā)研制和生產(chǎn)制造過程中必須在試驗機上對軸承做相應模擬工況的驗證，為研究、設計、制造和使用提供可靠的試驗數(shù)據(jù)，為軸承的設計、制造和使用提供依據(jù)。高溫、高速精密軸間軸承的研發(fā)、設計、制造及其試驗技術主要被國外少數(shù)幾個跨國公司所壟斷，我國此類試驗機的研發(fā)始于7、80年代，由于受當時設計、制造、使用等所限制，試驗軸承的內、外直徑也僅限中、小尺寸，極限轉速也較低，不能滿足現(xiàn)在大直徑、高溫、高轉速軸間軸承的試驗要求。

現(xiàn)有的軸承試驗機大多數(shù)采用的是單轉軸結構，轉軸與被試軸承的內圈或外圈相連接，在試驗機上可以方便地實現(xiàn)軸承的旋轉及加載形式的模擬試驗，但是這種軸承試驗機存在著許多不足。因為只能與內圈或外圈固定，當試驗軸承需要內圈和外圈同時轉動的時候，試驗機便不能適用。雖然也有一些可以使軸承內外圈同時轉動進行試驗的雙轉子試驗機，但是一般只能對小直徑、低速的軸承進行試驗，無法對大直徑、高轉速、高油工作環(huán)境的軸承進行試驗。

在軸承試驗中，試驗轉速是非常重要的一個參數(shù)，現(xiàn)有技術中的試驗機受限于軸系設計制造水平及加載裝置結構形式，試驗轉速只能達到15000rpm左右，無法試驗大型、工作中內外圈同時轉動、高溫、高速運轉的軸承。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術中的不足，本實用新型提供一種加載方式多樣，能夠適用于多種型號角接觸軸承性能試驗的雙轉子試驗機軸系結構。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的具體方案為：

一種角接觸軸承雙轉子試驗機軸系結構，設置在軸承試驗機上，包括內圈轉子軸和外圈轉子軸，試驗軸承的內圈固定套設在內圈轉子軸的試驗端上，外圈與外圈轉子軸的試驗端固定連接，所述內圈轉子軸和外圈轉子軸的浮動端各固定套設有一個軸向加載軸承，軸向加載軸承的外圈固定連接有浮動軸承座，浮動軸承座用于承受軸向載荷并依次通過軸向加載軸承、內圈轉子軸或者外圈轉子軸向試驗軸承施加軸向載荷。

所述內圈轉子軸的試驗端固定套設有環(huán)下潤滑套，所述試驗軸承套設在環(huán)下潤滑套上，其內圈通過第三階梯套軸向限位，外圈通過若干個沿圓周方向均勻設置的螺釘與外圈轉子軸的試驗端固定連接。

所述環(huán)下潤滑套的外壁設置有套肩，試驗軸承的內圈通過套肩和第三階梯套軸向限位固定，且第三階梯套位于試驗軸承靠近外圈轉子軸的一側；所述環(huán)下潤滑套的內壁為階梯套結構，在環(huán)下潤滑套靠近外圈轉子軸的端壁上開設有一個與階梯套結構連通的注油孔，還開設有一個與注油孔關于環(huán)下潤滑套軸線對稱的平衡孔，平衡孔的大小與注油孔相等但不與階梯套結構連通。

所述內圈轉子軸為中空軸，在內圈轉子軸上還固定套設有徑向加載軸承，徑向加載軸承為圓柱滾子軸承，其內圈通過軸肩和第二階梯套軸向限位，且第二階梯套設置在徑向加載軸承遠離試驗軸承的一側，徑向加載軸承外圈固定連接有徑向加載軸承座，徑向加載軸承座承受徑向載荷并依次通過徑向加載軸承和內圈轉子軸向試驗軸承施加徑向載荷；在徑向加載軸承的側方還設置有徑向加載軸承配油盤，徑向加載軸承配油盤與徑向加載軸承座固定連接。

所述外圈轉子軸為中空軸，試驗端呈圓筒狀且內徑大于軸身的外徑，試驗端和軸身之間的過渡段呈錐形筒狀，過渡段與軸身的連接處為軸肩結構，在該軸肩處套設有陪試軸承，陪試軸承內圈的另一側通過第四階梯套軸向限位，陪試軸承的外圈固定在陪試軸承座上，在陪試軸承靠近外圈轉子軸浮動端的一側還設置有陪試軸承配油盤，陪試軸承配油盤通過若干個沿圓周方向均勻分布的螺釘與陪試軸承座固定連接。

所述軸向加載軸承為角接觸軸承，其內圈通過軸肩和第一階梯套軸向限位，其外圈固定連接有浮動軸承座，在軸向加載軸承靠近試驗軸承的一側，設置有供油氣管路支座，在供油氣管路支座上設置有軸向加載軸承配油盤，軸向加載軸承配油盤的油氣出口朝向軸向加載軸承的保持架設置，軸向加載軸承用的潤滑油氣從供油氣管路支座的入口進入，經(jīng)過供油氣管路支座內部的油道送入軸向加載軸承配油盤中并從噴嘴噴向軸向加載軸承。

所述浮動軸承座遠離試驗軸承的一側填設有承壓環(huán)，所述軸向加載裝置作用在承壓環(huán)上，在承壓環(huán)的另一側還設置有力傳感器用于測量軸向加載機構施加的載荷。

所述供油氣管路支座上還設置有若干個導向銷，導向銷貫穿供油氣管路支座且一端固定在浮動軸承座中，完成浮動軸承座與供油氣管路支座的導向安裝，且導向銷與供油氣管路支座之間間隙配合；在供油氣管路支座靠近試驗軸承的一側還固定連接有軸向加載裝置壓環(huán)。

有益效果：

1、本實用新型采用雙側軸向加載的方式，載荷可調范圍大，可以靈活選擇單向加載或者雙向加載的方式，滿足不同試驗的要求，還能夠提高裝置的可靠性；

2、采用雙轉子結構，能夠對試驗軸承進行內外圈單向同速轉動試驗、單向異速轉動試驗、雙向同速轉動試驗或者雙向異速轉動試驗，試驗方式靈活，適用范圍廣；

3、通過轉子軸傳遞軸向載荷，避免使用單獨的傳動機構，降低了裝置的復雜度，還能夠避免傳動機構直接與試驗軸承接觸而對試驗軸承產(chǎn)生影響；

4、徑向加載環(huán)節(jié)中通過緩沖墊傳遞載荷，能夠減小加載過程中的摩擦以及內圈轉子軸的振動；

5、各個陪試軸承均采用油氣潤滑的方式，潤滑效果好，在高速旋轉的情況下依然能夠滿足潤滑的需求，而且使用的潤滑油量非常小；

6、試驗軸承通過環(huán)下潤滑套和階梯套組成的過渡套設置在內圈轉子軸上，針對不同內徑的軸承，只需要更換相應的過渡套即可進行試驗，無需更換轉子軸，大幅度降低了試驗成本。

附圖說明

圖1是整體結構示意圖；

圖2是軸向加載軸承及軸向加載軸承座局部放大示意圖；

圖3是試驗軸承、徑向加載軸承和陪試軸承局部放大示意圖。

附圖標記：1、內圈轉子軸，2、第一階梯套，3、隔套，4、浮動軸承座，5、軸向加載軸承配油盤，6、直線軸承，7、供油氣管路支座，8、軸向加載裝置壓環(huán)，9、導向銷，10、第二階梯套，11、徑向加載軸承配油盤，12、徑向加載軸承座，13、環(huán)下潤滑套，14、第三階梯套，15、潤滑油氣道，16、外圈轉子軸，17、陪試軸承第一壓環(huán)，18、陪試軸承座，19、陪試軸承第二壓環(huán)，20、傳感器支架，21、緩沖墊，22、陪試軸承配油盤，23、第四階梯套，24、徑向加載軸承，25、試驗軸承，26、陪試軸承，27、振動傳感器，28、溫度傳感器，29、軸向加載軸承，30、承壓環(huán)，31、回收油道。

具體實施方式

下面根據(jù)附圖具體說明本實用新型的實施方式。

如圖1至圖3所示，一種角接觸軸承雙轉子試驗機軸系結構，設置在軸承試驗機上，包括內圈轉子軸1和外圈轉子軸16，試驗軸承25的內圈固定套設在內圈轉子軸1的試驗端上，外圈與外圈轉子軸16的試驗端固定連接，內圈轉子軸1和外圈轉子軸16不與試驗軸承25相連的一端為浮動端。所述內圈轉子軸1和外圈轉子軸16的浮動端各固定套設有一個軸向加載軸承29，軸向加載軸承29的外圈固定連接有浮動軸承座4，浮動軸承座4用于支撐轉子軸和承受軸承試驗過程中的軸向載荷，浮動軸承座4依次通過軸向加載軸承29、內圈轉子軸1和外圈轉子軸16向試驗軸承25傳遞軸向載荷。采用雙側雙向軸向加載，載荷可調范圍大，可以靈活選擇單向加載或者雙向加載的方式，適應多種試驗軸承的試驗加載要求。

所述內圈轉子軸1的試驗端固定套設有環(huán)下潤滑套13，所述試驗軸承25套設在環(huán)下潤滑套13上，其內圈通過第三階梯套14軸向限位，外圈通過若干個沿圓周方向均勻設置的螺釘與外圈轉子軸16固定連接。作為優(yōu)選，所述環(huán)下潤滑套13的外壁設置有套肩，試驗軸承25的內圈通過套肩和第三階梯套14軸向限位固定，且第三階梯套14位于試驗軸承25靠近外圈轉子軸16的一側；所述環(huán)下潤滑套13的內壁為階梯套結構，在環(huán)下潤滑套13靠近外圈轉子軸16的端壁上開設有一個與階梯套結構連通的注油孔，還開設有一個與注油孔關于環(huán)下潤滑套13軸線對稱的平衡孔，平衡孔的大小與注油孔相等但不與階梯套結構連通。環(huán)下潤滑套13的內部開設有多個相互獨立的潤滑油氣道15，且潤滑油氣道15在環(huán)下潤滑套13的圓周方向上均勻分布，使進入試驗軸承25的潤滑油氣分布均勻，提高潤滑效果。同時，制作多種外徑不等的環(huán)下潤滑套13，更換試驗軸承25的時候，只需要根據(jù)其內徑選取響應外徑的環(huán)下潤滑套13即可，無需更換轉軸，因此可以節(jié)約試驗成本。

所述內圈轉子軸1為中空軸，在內圈轉子軸1上還固定套設有徑向加載軸承24，徑向加載軸承24為圓柱滾子軸承，其內圈通過軸肩和第二階梯套10軸向限位，且第二階梯套10設置在徑向加載軸承24遠離試驗軸承25的一側，徑向加載軸承24外圈固定連接有徑向加載軸承座12，徑向加載軸承座12承受徑向載荷并依次通過徑向加載軸承24和內圈轉子軸1向試驗軸承25施加徑向載荷；在徑向加載軸承24的側方還設置有徑向加載軸承配油盤11，徑向加載軸承配油盤11與徑向加載軸承座12固定連接，連接方式為采用10個沿圓周方向設置的螺釘進行連接。徑向加載軸承配油盤11為軸承提供油氣潤滑，在其遠離試驗軸承25的一端開設有多個進油氣孔，每個進油氣孔連通一個設置在配油盤內部的油氣道，在油氣道末端連接一個朝向徑向加載軸承24外圈滾道的噴嘴。作為一種優(yōu)選方案，油氣道的數(shù)量為4個，幾乎涵蓋了所有試驗工況對陪試軸承潤滑的要求。

所述外圈轉子軸16為中空軸，試驗端呈圓筒狀且內徑大于軸身的外徑，試驗端和軸身之間的過渡段呈錐形筒狀，過渡段與軸身的連接處為軸肩結構，在該軸肩處套設有陪試軸承26，陪試軸承26內圈的另一側通過第四階梯套23軸向限位，陪試軸承26的外圈固定在陪試軸承座18上，在陪試軸承26靠近外圈轉子軸16浮動端的一側還設置有陪試軸承配油盤22，陪試軸承配油盤22通過若干個沿圓周方向均勻分布的螺釘與陪試軸承座18固定連接。

為了能夠將使用過的潤滑油及時回收，防止進入內圈轉子軸1和外圈轉子軸16的中空軸心對高速旋轉的軸系造成傷害，選擇在外圈轉子軸16的試驗端貫通設置多條回收油道31，使進入到試驗軸承25與外圈轉子軸16過渡段之間的潤滑油可以在離心力作用下沿回收油道31排出?；厥沼偷?1為6個設置方向平行于過渡段側壁且在圓周方向上均勻分布的直徑3毫米孔。

所述軸向加載軸承29為角接觸軸承，其內圈通過軸肩和第一階梯套2軸向限位，其外圈固定連接有浮動軸承座4，在軸向加載軸承29靠近試驗軸承25的一側，設置有供油氣管路支座7，在供油氣管路支座7上設置有軸向加載軸承配油盤5，軸向加載軸承配油盤5的油氣噴嘴端朝向軸向加載軸承29設置，軸向加載軸承29用的潤滑油氣從供油氣管路支座7的右側進入，經(jīng)過供油氣管路支座7內部的油氣道送入軸向加載軸承配油盤5中并從噴嘴噴向軸向加載軸承29。所述浮動軸承座4遠離試驗軸承25的一側設有承壓環(huán)30，所述軸向加載裝置作用在承壓環(huán)30上，在承壓環(huán)30的另一側還設置有力傳感器用于測量軸向加載機構施加的載荷。所述供油氣管路支座7上還設置有若干個導向銷9，導向銷9貫穿供油氣管路支座7且一端固定在浮動軸承座4中，完成浮動軸承座4與供油氣管路支座7的導向安裝，而且導向銷9與供油氣管路支座7間隙配合，與浮動軸承座4之間的固定方式為螺紋固定。在供油氣管路支座7靠近試驗軸承25的一側還固定連接有軸向加載裝置壓環(huán)8。

提供軸向載荷的加載機構設置在浮動軸承座4的外側，加載方式可以選擇彈簧加載、液壓加載或混合加載，對于低轉速的試驗，可以選擇彈簧加載，對于高轉速的試驗，可以選擇彈簧預加載與液壓隨動加載的方式。為了使載荷在圓周方向上分布均勻，不會因為載荷不均勻造成軸系振動增大，各種加載裝置均沿承壓環(huán)30的受力面均勻分布。為了能夠實時監(jiān)控試驗運行狀態(tài)，在軸向加載裝置壓環(huán)8上設置傳感器支架20，傳感器支架20與供油氣管路支座7通過螺釘固定連接。在傳感器支架20上設置振動傳感器27。除此之外，還在軸向加載軸承29與浮動軸承座4的連接處設置溫度傳感器28，通過這兩個傳感器實時監(jiān)測內圈轉子軸1浮動端和軸向加載軸承29的工作狀態(tài)，保證試驗平穩(wěn)順利進行。采用雙向加載的情況下，試驗軸承25的內圈和外圈分別通過內圈轉子軸1和外圈轉子軸16承受軸向載荷；采用單向加載的情況下，只有一側的加載機構輸出載荷，因為另一側是固定不動的，根據(jù)力的相對作用，實際上也會對試驗軸承25的內圈和外圈同時施加載荷。采用雙向加載的情況下，如果遇到一側加載機構失靈的情況，另一側的加載機構仍然可以保持運作，可以避免試驗軸承25和軸向加載軸承29突然失去軸向載荷損壞。

所述的第一階梯套2、第二階梯套10、第三階梯套14和第四階梯套23的側壁上均沿徑向開設有與階梯結構連通的注油孔，通過從注油孔向階梯結構注油來進行拆卸和安裝。