CN102445344B - 大轴重铁路轴承试验机 - Google Patents

Abstract

大轴重铁路轴承试验机，本发明涉及检测试验技术领域，试验机轴向加压采用一个液压缸，通过双导杆实现两个被试轴承左右两个方向的加压要求。液压缸前腔进油时，通过双导杆，两个被试轴承同时受拉，液压缸后腔进油时，通过双导杆，两个被试轴承同时受压。轴的两端两个被试轴承所受的拉力或压力同时作用在轴上；径向加压油缸通过螺栓固定在机体上，径向拉压传感器一侧与驱动电机连接，加压座、加压座里盖通过螺栓固定在左连接板、右连接板上；轴向加压缸通过导杆螺母连接在左连接板上，轴向拉压传感器安装在涨紧套上，涨套锁紧螺母在主轴支承座一侧。本发明工作轴承、机架理论上不承受轴向力，延缓了基座轴承的使用寿命。

Description

大轴重铁路轴承试验机

技术领域    本发明涉及检测试验技术领域，具体地说是涉及大轴重铁路轴承试验机。

背景技术    铁路货车提速、重载是未来发展的方向。根据铁道部运输局文件《铁路车辆“十一五”工作目标》精神，大力推进货车重载、快捷，实现货车装备现代化。铁道部开展了30吨轴重技术研究，以增加通用货车轴重技术储备，适时发展大吨位长大货车。因此，对轴承产品的品质要求就越加严格。尽早脱离依赖进口轴承，坚持自主研发，生产出高品质的铁路货车轴承迫在眉睫。

铁路轴承要求可靠性高、寿命长,因此对铁路轴承进行性能寿命试验非常必要。现有的铁路轴承试验机轴向加压采用两个油缸，采用铰轴和摇杆原理对轴承进行加压，其缺点是：1）力的作用线不在轴承所在的轴线上，有一段力臂，因此会对轴承产生一个弯矩作用，对主轴及试验轴承极其不利。2）主轴支承轴承受力大，所以主轴支座结构较大，结构设计复杂。3）控制系统、人机界面及传动系统采用的技术落后，带来整个设备庞大，人机对话不便。

发明内容    为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的旨在研发一种大轴重铁路轴承试验机，主要满足30吨轴重353132X2-RS和27吨轴重353130X3-2RS-ZC等规格铁路轴承的性能及寿命试验。本发明依据试验规范对铁路轴承之旋转性能、载荷作用下轴承工作状态、磨损疲劳寿命等进行试验，为轴承失效分析、寿命计算等提供依据。形成完整的生产、检测试验保证体系，不断完善和指导产品的生产过程。

为了解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：本发明试验机既可两套轴承同时试验，也可单套轴承独立试验。本发明试验机轴向加压采用一个液压缸，通过双导杆实现两个被试轴承左右两个方向的加压要求。液压缸前腔进油时，被试轴承受拉，液压缸后腔进油时，被试轴承受压。轴的两端两个被试轴承所受的拉力或压力同时作用在轴上，大小相等，方向相反。因此，工作轴承、机架理论上不承受轴向力。这样有利于机架的设计和延缓基座轴承的使用寿命。径向加压由四个液压缸分别两两加压主轴两端的被试轴承，在规定时间内保持加压恒定，无需改变。每组液压缸都连接有一个压力传感器，以输出力值。主轴旋转通过变频调速电机驱动和控制，用以满足速度谱的变换要求。本发明应用21英寸彩色显示器，轴向载荷和径向载荷以及主轴转速全部采用闭环控制技术。本发明试验机内部设有润滑油箱，主要收集来自对工作轴承进行润滑的油液，也同时起过滤冷却作用。试验机工作轴承理论最高转速2000rpm, 此时相当车速325KM/小时。轴向缸最大加载能力188.8KN(20MPa)，径向缸最大加载能力251.3KN(20MPa)，两缸总计502.6KN。

本发明可模拟机车车辆轴承实际工作状态，自动施加线路载荷谱、速度谱及环境风速谱，施加如正弦波、三角波、矩形波及梯形波等各种波形的载荷。对机车车辆轴承实现动态模拟试验。测量和控制部分由工控机统一完成。测量部分包括温度、振动、压力、载荷、风速等信号的采集和实时显示，所有测量的数据存入数据库统一管理。控制部分包括轴向载荷和径向载荷的闭环控制，主轴转速的闭环控制，以及其它辅助功能的控制。

当两套轴承同时试验时，两个导杆上的涨紧套处于松弛状态，此时导杆起传递力的作用，左右两试验轴承同时被加载，受力，大小相等、方向相反。

当单套轴承独立试验时，两个导杆上的涨紧套处于涨紧状态，且其端面必须靠到两导杆支座的相应端面上，此时导杆不起传递力的作用，这时，无缸侧一端要选着一个轴向游隙较小无需试验的相同型号轴承、并且把T型块轴向两端面的间隙用垫片消除，用以抵抗来自对面施加的轴向负荷, 避免主轴支承座受力。

主轴支承座内装有一个双列圆锥滚子轴承和一个深沟球轴承，采用自动润滑系统，润滑油泵流量为6L/min，压力可调范围为0.5～2MPa,流量通过一个球阀调节。润滑油箱设在机体内部，初次加油量100L。

主轴上的工作轴承采用涨套锁紧螺母实施轴向预紧，先用液压拆装机把涨套锁紧螺母内环紧紧压靠在轴承端面上，然后用工装套筒通过涨套锁紧螺母内环固定，再用涨套锁紧螺母锁紧。

导杆采用铜套导向，为滑动摩擦，因此要定时往其摩擦部位加油，减轻摩擦，降低阻力，提高运动的灵敏性和使用寿命。

当试验一个周期以后，需要拆换时，可用升降车把两个导杆两端上的左连接扳、右连接板卸下，然后松开加压座里盖上的螺钉，把加压座卸下，用压装机把试验轴承缷下，再进行以后的操作。 

组装两个导杆两端上的右连接扳时，由于导杆可能窜位会造成组装后位置和原位不符，影响正常工作，所以，组装后要检查油缸后出杆的位置，当油缸后出杆的棱边距缸筒后端面为45mm时，这时活塞的位置处于缸筒的正中位置，工作可靠。当发现油缸后出杆的棱边距缸筒后端面位置不对时，可以通过调整无缸侧的连接板内螺母、连接板外螺母，借助点动开关，通过油缸调整；当油缸后出杆长于45mm时，将无缸右连接扳上的连接板内螺母松开，松开距离等于油缸后出杆伸出距离的实测值减去45mm的差值，然后让油缸后腔进油，这时右连接扳的里侧端面就靠到了连接板内螺母上，再将连接板内螺母、连接板外螺母锁紧；当油缸后出杆短于45mm时，将无缸右连接扳上的连接板外螺母松开，松开距离等于45mm减去油缸后出杆伸出距离的实测值的差值，然后让油缸前腔进油，这时右连接扳的外侧端面就靠到了连接板外螺母上，再将连接板内螺母、连接板外螺母锁紧。 

试验机在试验过程中，径向载荷在整个试验过程中是恒载，大小取决试验大纲。轴向载荷根据试验大纲要求施加的是变载，按照规定的加载曲线加载。试验转速在整个试验过程中可按要求变速变向。

试验机运转时，应经常检查润滑油的状况，不定期查看左连接扳、右连接板上的连接板内螺母、连接板外螺母，导杆螺母及主轴涨紧套上的涨套锁紧螺母是否松动，及时处理。否则，会导致试验机工作不可靠或带来危害。

本发明的创新点是：大轴重铁路轴承试验机轴向加压采用一个液压缸，通过双导杆实现两个被试轴承左右两个方向的加压要求。利用作用力与反作用力原理，液压缸前腔进油时，通过双导杆，两个被试轴承同时受拉，液压缸后腔进油时，通过双导杆，两个被试轴承同时受压。轴的两端两个被试轴承所受的拉力或压力同时作用在轴上，大小相等，方向相反。因此，工作轴承、机架理论上不承受轴向力。这样有利于机架的设计和延缓基座轴承的使用寿命，使结构很轻巧。

轴向载荷和径向载荷以及主轴转速全部采用闭环控制技术。可模拟机车车辆轴承实际工作状态，自动施加线路载荷谱、速度谱，并可做到对检测信号自动采集和波形的实时显示和输出打印，对机车车辆轴承实现动态模拟试验。

本发明具有的有益效果是：本发明简化了设计，结构轻巧简单，延长了基座轴承的使用寿命。本发明工作轴承、机架理论上不承受轴向力。本发明显示界面设置清晰明了，反映信息充分，既可实时查询，也可追溯历史数据；操作方便、快捷，控制准确、灵活。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图1中所示的附图标记如下：1、径向加压油缸，2、润滑油箱，3、机体，4、驱动电机，5、径向拉压传感器，6、导杆，7、轴向加压缸，8、导杆螺母，9、左连接板，10、轴向拉压传感器，11、涨紧套，12、T形块，13、加压座，14、涨套锁紧螺母，15、主轴支承座，16、导杆支座，17、三角带轮，18、右连接板，19、连接板内螺母，20、连接板外螺母，21、试验轴承，22、加压座里盖。

具体实施方式

结合附图1对本发明进行描述：

本发明的结构特征是：机体3是试验机主体，径向加压油缸1通过螺栓固定在机体3上，润滑油箱2装在机体3主体内，驱动电机4通过螺栓固定在机体3上，径向拉压传感器5一侧与驱动电机4连接，一端与加压座13连接，两个导杆6两端设有左连接板9、右连接板18，加压座13、加压座里盖22通过螺栓固定在左连接板9、右连接板18上。轴向加压缸7通过导杆螺母8连接在左连接板9上，轴向拉压传感器10安装在涨紧套11上，T形块12、加压座13固定在导杆6上。涨套锁紧螺母14在主轴支承座15一侧，主轴支承座15通过螺栓固定在机体3上，导杆支座16固定在机体3上，三角带轮17与机体3连接，右连接板18与导杆6连接，左连接板9、右连接板18分别通过连接板内螺母19、连接板外螺母20固定。试验轴承21固定在导杆6上，加压座里盖22固定在试验轴承21内侧。

本发明试验机既可两套轴承同时试验，也可单套轴承独立试验。

当两套轴承同时试验时，两个导杆6上的涨紧套11处于松弛状态，此时导杆6起传递力的作用，左右两试验轴承21同时被加载，受力，大小相等、方向相反。

当单套轴承独立试验时，两个导杆6上的涨紧套11处于涨紧状态，且其端面必须靠到两导杆支座16的相应端面上，这时，无缸侧一端要选着一个轴向游隙较小无需试验的相同型号轴承、并且把T型块12轴向两端面的间隙用垫片消除。

主轴支承座15内装有一个双列圆锥滚子轴承和一个深沟球轴承，采用自动润滑系统，润滑油泵流量为6L/min，压力可调范围为0.5～2MPa,流量通过一个球阀调节。润滑油箱2设在机体3内部，初次加油量100L。

主轴上的工作轴承采用涨套锁紧螺母14实施轴向预紧，先用液压拆装机把涨套锁紧螺母14内环紧紧压靠在轴承端面上，然后用工装套筒通过涨套锁紧螺母14内环固定，再用涨套锁紧螺母14锁紧。

导杆6采用铜套导向，为滑动摩擦，要定时往其摩擦部位加油。

当试验一个周期以后，需要拆换时，可用升降车把两个导杆6两端上的左连接扳9、右连接板18卸下，然后松开加压座里盖22上的螺钉，把加压座13卸下，用压装机把试验轴承21缷下，再进行以后的操作。 

组装两个导杆6两端上的右连接扳18时，组装后要检查油缸后出杆的位置，当油缸后出杆的棱边距缸筒后端面为45mm时，这时活塞的位置处于缸筒的正中位置，工作可靠。当发现油缸后出杆的棱边距缸筒后端面位置不对时，可以通过调整无缸侧的连接板内螺母19、连接板外螺母20，借助点动开关，通过油缸调整；当油缸后出杆长于45mm时，将无缸右连接扳18上的连接板内螺母19松开，松开距离等于油缸后出杆伸出距离的实测值减去45mm的差值，然后让油缸后腔进油，这时右连接扳18的里侧端面就靠到了连接板内螺母19上，再将连接板内螺母19、连接板外螺母20锁紧；当油缸后出杆短于45mm时，将无缸右连接扳18上的连接板外螺母20松开，松开距离等于45mm减去油缸后出杆伸出距离的实测值的差值，然后让油缸前腔进油，这时右连接扳18的外侧端面就靠到了连接板外螺母20上，再将连接板内螺母19、连接板外螺母20锁紧。 

试验机在试验过程中，径向载荷在整个试验过程中是恒载，大小取决试验大纲。轴向载荷根据试验大纲要求施加的是变载，按照规定的加载曲线加载。试验转速在整个试验过程中可按要求变速变向。

试验机运转时，应经常检查润滑油的状况，不定期查看左连接扳9、右连接板18上的连接板内螺母19、连接板外螺母20，导杆螺母8及主轴涨紧套上的涨套锁紧螺母14是否松动，及时处理。

Claims (9)

1.大轴重铁路轴承试验机，试验机的结构特征是：本发明的结构特征是：机体是试验机主体，径向加压油缸通过螺栓固定在机体上，润滑油箱装在机体主体内，驱动电机通过螺栓固定在机体上，径向拉压传感器一侧与驱动电机连接，一端与加压座连接，两个导杆两端设有左连接板、右连接板，加压座、加压座里盖通过螺栓固定在左连接板、右连接板上；轴向加压缸通过导杆螺母连接在左连接板上，轴向拉压传感器安装在涨紧套上，T形块、加压座固定在导杆上；涨套锁紧螺母在主轴支承座一侧，主轴支承座通过螺栓固定在机体上，导杆支座固定在机体上，三角带轮与机体连接，右连接板与导杆连接，左连接板、右连接板分别通过连接板内螺母、连接板外螺母固定；试验轴承固定在导杆上，加压座里盖固定在试验轴承内侧。

2.根据权利要求1所述的大轴重铁路轴承试验机，试验机其特征是：主轴支承座内装有一个双列圆锥滚子轴承和一个深沟球轴承，采用自动润滑系统，润滑油泵流量为6L/min，压力可调范围为0.5～2MPa，流量通过一个球阀调节；润滑油箱初次加油量100L。

3.根据权利要求1所述的大轴重铁路轴承试验机，试验机其特征是：导杆采用铜套导向，为滑动摩擦，要定时往其摩擦部位加油。

4.根据权利要求1所述的大轴重铁路轴承试验机，试验机其特征是：组装两个导杆两端上的右连接扳时，组装后要检查油缸后出杆的位置，当油缸后出杆的棱边距缸筒后端面为45mm 时，这时活塞的位置处于缸筒的正中位置，工作可靠；当发现油缸后出杆的棱边距缸筒后端面位置不对时，可以通过调整无缸侧的连接板内螺母、连接板外螺母，借助点动开关，通过油缸调整；当油缸后出杆长于45mm时，将无缸右连接扳上的连接板内螺母松开， 松开距离等于油缸后出杆伸出距离的实测值减去45mm的差值，然后让油缸后腔进油，这时右连接扳的里侧端面就靠到了连接板内螺母上， 再将连接板内螺母、 连接板外螺母锁紧；当油缸后出杆短于45mm时，将无缸右连接扳上的连接板外螺母松开，松开距离等于45mm减去油缸后出杆伸出距离的实测值的差值，然后让油缸前腔进油，这时右连接扳的外侧端面就靠到了连接板外螺母上，再将连接板内螺母、连接板外螺母锁紧。

5.如权利要求1所述的大轴重铁路轴承试验机的试验检测方法，其特征是：试验机既可两套轴承同时试验，也可单套轴承独立试验；当两套轴承同时试验时，两个导杆上的涨紧套处于松弛状态，左右两试验轴承同时被加载，受力，大小相等、方向相反；当单套轴承独立试验时，两个导杆上的涨紧套处于涨紧状态，且其端面必须靠到两导杆支座的相应端面上，无缸侧一端要选着一个轴向游隙较小无需试验的相同型号轴承、并且把T型块轴向两端面的间隙用垫片消除。

6.根据权利要求5所述的大轴重铁路轴承试验机的试验检测方法，其特征是：主轴上的工作轴承采用涨套锁紧螺母实施轴向预紧，先用液压拆装机把涨套锁紧螺母内环紧紧压靠在轴承端面上，然后用工装套筒通过涨套锁紧螺母内环固定，再用涨套锁紧螺母锁紧。

7.根据权利要求5所述的大轴重铁路轴承试验机的试验检测方法，其特征是：试验机运转时，应经常检查润滑油的状况，不定期查看左连接扳、右连接板上的连接板内螺母、连接板外螺母，导杆螺母及主轴涨紧套上的涨套锁紧螺母是否松动，及时处理。

8.根据权利要求5所述的大轴重铁路轴承试验机的试验检测方法，其特征是：当试验一个周期以后，需要拆换时，可用升降车把两个导杆两端上的左连接扳、右连接板卸下，然后松开加压座里盖上的螺钉，把加压座卸下，用压装机把试验轴承缷下，再进行以后的操作。

9.根据权利要求5所述的大轴重铁路轴承试验机的试验检测方法，其特征是：试验机在试验过程中，径向载荷在整个试验过程中是恒载，大小取决试验大纲；轴向载荷根据试验大纲要求施加的是变载，按照规定的加载曲线加载；试验转速在整个试验过程中可按要求变速变向。

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