CN101929918B - 外圈旋转内圈固定的滚动轴承模拟试验方法 - Google Patents

外圈旋转内圈固定的滚动轴承模拟试验方法 Download PDF

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Abstract

一种外圈旋转内圈固定的滚动轴承模拟试验方法，轴承试验装置由驱动电机(1)、联轴节(2)、后支点轴承(3)、外圈轴(4)、前支点轴承(5)、滑动导轨(6)、加载油缸(8)、铰链Ⅰ(9)、内圈轴(10)、铰链Ⅱ(11)、弹簧(12)和加载套(13)组成。试验轴承(7)的外圈装在外圈轴的悬臂端外套内，试验轴承的内圈装在内圈轴上，内圈轴固定在加载套上，加载油缸通过加载套直接对试验轴承进行径向加载，通过轴向压紧弹簧、滑动导轨、铰链Ⅱ等实现试验轴承的轴向定位并减小径向力的干涉，完全模拟了外圈旋转、内圈固定的滚动轴承模拟试验方法，可以对试验轴承按照其速度谱、载荷谱进行性能模拟试验。

Description

外圈旋转内圈固定的滚动轴承模拟试验方法
技术领域
本发明涉及轴承试验技术领域，主要涉及一种外圈旋转内圈固定的滚动轴承模拟试验方法。
背景技术
普通滚动轴承通常为内圈旋转、外圈固定，因此现有轴承试验机可以通过速度谱或载荷谱实现滚动轴承的内圈旋转速度或加载范围。
速度谱是滚动轴承从0到极限转速的所有值。
滚动轴承工作时其产生的径向载荷是主要受力载荷，而滚动轴承的确存在径向游隙，径向游隙较大会使滚动轴承工作时产生较大的振动，影响滚动轴承的使用寿命。对滚动轴承施加一定的径向载荷，可以消除滚动轴承的径向游隙，所施加一定径向载荷的范围值就是滚动轴承所能承受的载荷谱。
上述速度谱或载荷谱是针对滚动轴承的一种通俗解释，并非是所有轴承的标准解释，速度谱或载荷谱相对不同对象具有不同解释。
在某些应用场合如一些航空发动机，个别轴承工作情况为内圈固定而外圈旋转，这种类型轴承因为类型、数量极少，一般很少对其进行专业的模拟试验研究。
对于外套圈旋转而内圈固定的滚动轴承来说，如何用一种简单实用的方法对其进行模拟试验研究，对该类型轴承具有重要意义。
发明内容
为解决上述问题，本发明设计了一种外圈旋转内圈固定的滚动轴承模拟试验方法，该滚动轴承模拟试验方法在保证试验轴承外圈旋转内圈固定下通过速度谱或载荷谱来模拟检测试验轴承。
为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
所述的外圈旋转内圈固定的滚动轴承模拟试验方法，用于该滚动轴承模拟试验方法配置有轴承试验装置，所述轴承试验装置由外圈轴系和加载轴系构成，其中外圈轴系由驱动电机、联轴节、后支点轴承、外圈轴和前支点轴承组成，加载轴系由滑动导轨、加载油缸、铰链Ⅰ、内圈轴、铰链Ⅱ、弹簧和加载套组成；驱动电机通过联轴节与外圈轴联接，外圈轴由后支点轴承和前支点轴承支撑，后支点轴承的外圈和前支点轴承的外圈被固定在轴承试验装置的基座上，外圈轴的悬臂端外套内装配有试验轴承，试验轴承的内圈由内圈轴固定，内圈轴则被固定在加载套上，加载套的径向两端与滑动导轨联接，在加载套的径向正中顶有铰链Ⅰ且铰链Ⅰ与加载油缸联接，在加载套的轴向正中顶有铰链Ⅱ且铰链Ⅱ与弹簧联接，加载油缸和弹簧均被固定在轴承试验装置的基座上，外圈轴、内圈轴和弹簧的轴线在静止状态时保持同一中心线；试验开始先启动驱动电机，外圈轴旋转带动试验轴承的外圈旋转，试验轴承的内圈由于固定在内圈轴上并由弹簧施加轴向力而保持相对静止，此时驱动电机的转速控制在试验轴承的速度谱范围，就能检测试验轴承的外圈转速；启动加载油缸，加载油缸通过铰链Ⅰ对加载套施加径向力，该径向力控制在试验轴承的载荷谱范围，该径向力使加载套沿滑动导轨向下产生位移以消除试验轴承的径向游隙且最终作用在试验轴承的外圈。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下积极效果：
1、外圈轴采用单轴悬臂梁结构，并由一个加载轴系对试验轴承施加载荷。
2、试验轴承的外圈装在外圈轴的悬臂端外套内，试验轴承的内圈装在内圈轴上，内圈轴固定在加载套上，加载油缸通过加载套直接对试验轴承进行径向加载，通过轴向压紧弹簧、滑动导轨、铰链Ⅱ等实现试验轴承的轴向定位并减小径向力的干涉，完全模拟了外圈旋转、内圈固定的滚动轴承模拟试验方法，可以对试验轴承按照其速度谱、载荷谱进行性能模拟试验。
3、滚动轴承模拟试验方法简单实用，轴承试验装置成本低廉。
附图说明
图1是本发明轴承试验方法的示意图。
图1中：1-驱动电机；2-联轴节；3-后支点轴承；4-外圈轴；5-前支点轴承；6-滑动导轨；7-试验轴承；8-加载油缸；9-铰链Ⅰ；10-内圈轴；11-铰链Ⅱ；12-弹簧；13-加载套。
具体实施方式
结合图1，用于本发明外圈旋转内圈固定的滚动轴承模拟试验方法配置有轴承试验装置，所述轴承试验装置由外圈轴系和加载轴系构成。
外圈轴系由驱动电机1、联轴节2、后支点轴承3、外圈轴4和前支点轴承5组成。
加载轴系由滑动导轨6、加载油缸8、铰链Ⅰ9、内圈轴10、铰链Ⅱ11、弹簧12和加载套13组成。
驱动电机1通过联轴节2与外圈轴4联接，外圈轴4由后支点轴承3和前支点轴承5支撑，后支点轴承3的外圈和前支点轴承5的外圈被固定在轴承试验装置的基座上，外圈轴4的悬臂端外套内装配有试验轴承7。所述悬臂端外套的内径应于试验轴承7的外径匹配，悬臂端外套的内宽等于试验轴承7的宽度，不同规格尺寸的试验轴承7应配置不同内径和内宽的悬臂端外套。悬臂端外套根据不同规格尺寸的试验轴承7可形成系列化，将系列化的悬臂端外套通过螺纹联接在外圈轴的主轴上，这就是说外圈轴可由主轴和悬臂端外套构成，主轴轴径不变，而悬臂端外套成尺寸系列化。
试验轴承7的内圈由内圈轴10固定，内圈轴10则被固定在加载套13上，加载套13的径向两端与滑动导轨6联接，在加载套13的径向正中顶有铰链Ⅰ9且铰链Ⅰ9与加载油缸8联接，在加载套13的轴向正中顶有铰链Ⅱ11且铰链Ⅱ11与弹簧12联接，加载油缸8和弹簧12均被固定在轴承试验装置的基座上，外圈轴4、内圈轴10和弹簧12的轴线在静止状态时保持同一中心线。注意：加载套13的内径应于系列化的悬臂端外套外径相匹配，这样加载套13也可适应不同规格尺寸试验轴承7的试验。
试验开始先启动驱动电机1，外圈轴4旋转带动试验轴承7的外圈旋转，试验轴承7的内圈由于固定在内圈轴10上并由弹簧12施加轴向力而保持相对静止，此时驱动电机1的转速控制在试验轴承7的速度谱范围，就能检测试验轴承的外圈转速。启动加载油缸8，加载油缸8通过铰链Ⅰ9对加载套13施加径向力，该径向力控制在试验轴承7的载荷谱范围，该径向力使加载套13沿滑动导轨6向下产生位移以消除试验轴承7的径向游隙且最终作用在试验轴承7的外圈。
上述滚动轴承模拟试验方法是一种广义方法，试验程序还可如下：
当驱动电机转速为定值时，加载油缸可以施加不同的径向力，不同的径向力符合滚动轴承的载荷谱，称之为速定力变试验程序；
当加载油缸施加的径向力为定值时，驱动电机可以具有不同的转速，不同的转速符合滚动轴承的速度谱，称之为力定速变试验程序；
驱动电机转速在速度谱内逐渐增快，加载油缸施加的径向力在载荷谱内逐渐增大，转速和径向力交替进行试验，称之为速变力变试验程序。
可以看出，本发明完全实现了试验轴承的外圈旋转、内圈固定，同时能对试验轴承施加径向载荷，加载套与加载油缸和弹簧铰接使其可沿滑动导轨上下运动，在保证试验轴承可靠定位的同时减小了径向力的干涉，保证了加载的准确性。

Claims (1)

1.一种外圈旋转内圈固定的滚动轴承模拟试验方法，其特征是：配置用于该滚动轴承模拟试验方法的轴承试验装置，所述轴承试验装置由外圈轴系和加载轴系构成，其中外圈轴系由驱动电机(1)、联轴节(2)、后支点轴承(3)、外圈轴(4)和前支点轴承(5)组成，加载轴系由滑动导轨(6)、加载油缸(8)、铰链I(9)、内圈轴(10)、铰链II(11)、弹簧(12)和加载套(13)组成；驱动电机(1)通过联轴节(2)与外圈轴(4)联接，外圈轴(4)由后支点轴承(3)和前支点轴承(5)支撑，后支点轴承(3)的外圈和前支点轴承(5)的外圈被固定在轴承试验装置的基座上，外圈轴(4)的悬臂端外套内装配有试验轴承(7)，试验轴承(7)的内圈由内圈轴(10)固定，内圈轴(10)则被固定在加载套(13)上，加载套(13)的径向两端与滑动导轨(6)联接，在加载套(13)的径向正中顶有铰链I(9)且铰链I(9)与加载油缸(8)联接，在加载套(13)的轴向正中顶有铰链II(11)且铰链II(11)与弹簧(12)联接，加载油缸(8)和弹簧(12)均被固定在轴承试验装置的基座上，外圈轴(4)、内圈轴(10)和弹簧(12)的轴线在静止状态时保持同一中心线；试验开始先启动驱动电机(1)，外圈轴(4)旋转带动试验轴承(7)的外圈旋转，试验轴承(7)的内圈由于固定在内圈轴(10)上并由弹簧(12)施加轴向力而保持相对静止，此时驱动电机(1)的转速控制在试验轴承(7)的速度谱范围，就能检测试验轴承(7)的外圈转速；启动加载油缸(8)，加载油缸(8)通过铰链I(9)对加载套(13)施加径向力，该径向力控制在试验轴承(7)的载荷谱范围，该径向力使加载套(13)沿滑动导轨(6)向下产生位移以消除试验轴承(7)的径向游隙且最终作用在试验轴承(7)的外圈。
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