CN103105296B - 轴承动态特性参数测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴承动态特性参数测试装置，由仪器设备系统和试验装置组成；仪器设备系统包括数据采集器、信号调理仪、功率放大器、数显仪表、激振器、阻抗头、压电式加速度传感器和电子计算机；试验装置包括铸铁平台、安装基板、轴承座、轴承套、轴承、心轴、轴端螺母、预紧螺母、橡胶弹簧、轴向加载装置、径向加载装置、预紧装置、支架、弹性绳等。本发明结构紧凑，测试原理清晰，加载装置无极可调，可以测量不同轴向力、径向力和预紧力等载荷状态下的轴承动态特性参数，测量时激振力作用方向通过心轴轴心线，同时测量轴承内外圈的振动信号，在计算系统位移频响函数时消除了轴承外圈振动信号的影响，效率、精度和稳定性高。

Description

轴承动态特性参数测试装置

技术领域

本发明涉及一种轴承动态特性参数测试装置，特别是可以测试角接触球轴承在不同工况载荷下的动态特性参数测试装置。

背景技术

在机械结构中大量存在各类机械结合面，这些结合面的接触刚度和阻尼对机械结构的性能有着重要的影响，比如Burdekin等人1979年在研究论文中指出机床中结合面的接触刚度约占机床总刚度的60～80%。

轴承动态特性实质上是指轴承内外圈和滚动体之间的滚动接触面之间的接触刚度，是影响机床动态特性的一个重要因素。轴承是应用极其广泛的一种机械支承装置，目前高速旋转机械采用的轴承主要有滚动轴承、滑动轴承、磁悬浮轴承和气浮轴承等，其中应用最广泛、成本最低的是滚动轴承。角接触球轴承与其它类型轴承相比，具有结构简单、能同时承受径向和轴向负荷、易维护等特点。随着对高档数控机床提出来的高速度，高精度，高稳定性等要求，作为其主要支承部件的轴承动态特性也日益成为人们关注的重点。

查阅以往的轴承参数测试装置，多数偏向于测定单一因素下轴承的参数，测试对象也通常只针对单个轴承，为了获取不同工况下轴承动态特性参数以支持现代机械结构的设计，因此发明一种测试原理正确、机构简单并且能够测试不同工况下轴承动态特性参数测试装置具有重要意义。

发明内容

本发明所解决的技术问题是（提供一种能够测试角接触球轴承轴向和径向动态特性参数的测试装置，该装置需要满足以下要求：测试原理正确，结构设计简单，测试精度高等。）提供一种具有测试原理正确、结构设计简单、测试精度高并能测量轴向和径向动态特性参数等特点的角接触球轴承动态特性参数测试装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种轴承动态特性参数测试装置，包括试验装置和仪器设备系统；所述试验装置包括铸铁平台、安装基板、下轴承座、上轴承座、轴承套、预紧螺母、预紧螺栓台、预紧螺杆、弹性绳、橡胶弹簧、支架、心轴、加载螺杆、加载杆、径向加载架、轴向螺栓台、滑键、轴端螺母、轴承、传递杆；所述仪器设备系统包括激振器、阻抗头、压电式加速度传感器、静力传感器、信号调理仪、数据采集器、功率放大器、电子计算机、数显仪表；其中，安装基板固定于铸铁平台上，安装基板上表面铣有T型槽和键槽，两个下轴承座装配在安装基板上，其中，一个下轴承座固定于安装基板上，另一个下轴承座用螺栓固定在安装基板上，下轴承座下表面安装有滑键，上轴承座和下轴承座装配组成对开式轴承座，轴承套安装在上轴承和下轴承座之间，并用螺栓与上轴承座和下轴承座固定，待测轴承安装在轴承套中，轴承外圈由预紧螺母压紧固定，心轴两端和一对轴承装配，轴承内圈由轴端螺母压紧固定；预紧螺栓台固定在安装基板上、预紧螺杆装在预紧螺栓台中，预紧螺杆一端装有加载杆，另一端装有传递杆，在预紧螺杆和传递杆之间装有橡胶弹簧，橡胶弹簧和传递杆之间留有间隙，静力传感器安装在传递杆另一端；轴向螺栓台固定在安装基板上，加载螺杆装在轴向螺栓台中，加载螺杆一端装有加载杆，另一端装有传递杆，在加载螺杆和传递杆之间装有橡胶弹簧，橡胶弹簧和传递杆之间留有间隙，静力传感器安装在传递杆另一端；两个径向加载架用螺栓固定在安装基板靠近心轴的两轴端处，加载螺杆装在径向加载架中，双加载螺杆的轴线所在的平面垂直于安装基板水平面，且经过心轴的轴线，加载螺杆一端装有加载杆，另一端装有传递杆，在加载螺杆和传递杆之间装有橡胶弹簧，橡胶弹簧和传递杆之间留有间隙，静力传感器安装在传递杆另一端；激振器通过弹性绳悬挂于支架上，阻抗头通过顶杆与激振器相连，心轴轴端面加工有轴向联接螺纹孔，轴向联接螺纹孔位于心轴的轴线和端面的几何中心交点处；在测量时，阻抗头通过螺柱与心轴上的轴向联接螺纹孔联接，压电式加速度传感器通过磁头吸盘分别安装在心轴和轴承套上，压电式加速度传感器和阻抗头通过数据线和信号调理仪输入端相连，信号调理仪输出端和数据采集器相连，功率放大器输出端和激振器相连，功率放大器输入端和数据采集器相连，数据采集器通过USB接口数据线连于电子计算机上，数显仪表输入端和静力传感器相连。

本发明与现有技术相比，其优点是：

（1）将测试装置简化为单自由度系统大大降低了测试的复杂程度，操作简单，容易准确的获取轴承动态特性测试信号。

（2）对测试装置进行轴向（径向）激励时，能够准确获取该轴承轴向（径向）动态特性参数。

（3）在心轴轴线和端面交点处进行激励时，激振力方向要通过其质心。这样激励时，心轴在激振力方向上都可获得平稳振型，避免了侧翻及扭转等振型出现，提高了参数识别的准确性。

（4）测试时，对基础部件位移进行了消除，使测量模型结果更符合实际，测试结果更为精确。

附图说明

图1是本发明的轴承动态特性参数测试装置总体结构图。

图2是本发明的轴承座安装图。

图3是本发明的轴承组件安装图。

图4是本发明的加载装置局部安装示意图。

图5是本发明的轴承轴向刚度测试示意图。

图6是本发明的测试系统结构图。

图7是本发明的简谐激励下单自由度振动原理图，其中（a）为基础做简谐振动模型图，（b）为质量块受力分析图。

图8是本发明的测试实例的振型图。

图9是本发明的测试信号幅频、相频图。

具体实施方式

本发明一种轴承动态特性参数测试装置，包括试验装置和仪器设备系统；所述试验装置包括铸铁平台1、安装基板2、下轴承座3、上轴承座4、轴承套5、预紧螺母6、预紧螺栓台7、预紧螺杆8、弹性绳10、橡胶弹簧22、支架12、心轴13、加载螺杆15、加载杆16、径向加载架17、轴向螺栓台18、滑键19、轴端螺母20、轴承21、传递杆23；所述仪器设备系统包括激振器9、阻抗头11、压电式加速度传感器14、静力传感器24、信号调理仪25、数据采集器26、功率放大器27、电子计算机28、数显仪表29；其中，安装基板2固定于铸铁平台1上，安装基板2上表面铣有T型槽和键槽，两个下轴承座3装配在安装基板2上，其中，一个下轴承座3固定于安装基板2上，另一个下轴承座3用螺栓固定在安装基板2上，下轴承座3下表面安装有滑键19，上轴承座4和下轴承座3装配组成对开式轴承座，轴承套5安装在上轴承4和下轴承座3之间，并用螺栓与上轴承座4和下轴承座3固定，待测轴承21安装在轴承套5中，轴承21外圈由预紧螺母6压紧固定，心轴13两端和一对轴承21装配，轴承21内圈由轴端螺母20压紧固定；预紧螺栓台7固定在安装基板2上、预紧螺杆8装在预紧螺栓台7中，预紧螺杆8一端装有加载杆16，另一端装有传递杆23，在预紧螺杆8和传递杆23之间装有橡胶弹簧22，橡胶弹簧22和传递杆23之间留有间隙，静力传感器24安装在传递杆23另一端；轴向螺栓台18固定在安装基板2上，加载螺杆15装在轴向螺栓台18中，加载螺杆15一端装有加载杆16，另一端装有传递杆23，在加载螺杆15和传递杆23之间装有橡胶弹簧22，橡胶弹簧22和传递杆23之间留有间隙，静力传感器24安装在传递杆23另一端；两个径向加载架17用螺栓固定在安装基板2靠近心轴13的两轴端处，加载螺杆15装在径向加载架17中，双加载螺杆15的轴线所在的平面垂直于安装基板2水平面，且经过心轴13的轴线，加载螺杆15一端装有加载杆16，另一端装有传递杆23，在加载螺杆15和传递杆23之间装有橡胶弹簧22，橡胶弹簧22和传递杆23之间留有间隙，静力传感器24安装在传递杆23另一端；激振器9通过弹性绳10悬挂于支架12上，阻抗头11通过顶杆与激振器9相连，心轴13轴端面加工有轴向联接螺纹孔，轴向联接螺纹孔位于心轴13的轴线和端面的几何中心交点处；在测量时，阻抗头11通过螺柱与心轴13上的轴向联接螺纹孔联接，压电式加速度传感器14通过磁头吸盘分别安装在心轴13和轴承套5上，压电式加速度传感器14和阻抗头11通过数据线和信号调理仪25输入端相连，信号调理仪25输出端和数据采集器26相连，功率放大器27输出端和激振器9相连，功率放大器27输入端和数据采集器26相连，数据采集器26通过USB接口数据线连于电子计算机28上，数显仪表29输入端和静力传感器24相连。

预紧螺杆8轴线距离下轴承座3底端面距离40~60mm；轴向螺栓台18中的加载螺杆15轴线和心轴13的轴线重合，允许同轴度误差在1mm以内。

心轴13上布置的压电式加速度传感器14的数量大于等于二，布置在轴承套5上的压电式加速度传感器14的数量大于等于二。

实施例1：

轴承动态特性参数测试装置，包括试验装置和仪器设备系统。所述试验装置包括铸铁平台1、安装基板2、下轴承座3、上轴承座4、轴承套5、预紧螺母6、预紧螺栓台7、预紧螺杆8、弹性绳10、橡胶弹簧22、支架12、心轴13、加载螺杆15、加载杆16、径向加载架17、轴向螺栓台18、滑键19、轴端螺母20、轴承21、传递杆23；所述仪器设备系统包括激振器9、阻抗头11、压电式加速度传感器14、静力传感器24、信号调理仪25、数据采集器26、功率放大器27、电子计算机28、数显仪表29。

安装基板2用12个M20的螺栓固定在铸铁平台1上，构成试验测试基础平台。在基础平台上，安装一对下轴承座3均分别用8个M18的螺栓固定在安装基板2上，一对轴承21安装在心轴13两端，轴承21内圈和心轴13之间过盈连接，轴承21外圈安装于轴承套5中，然后将轴承21、心轴13和轴承套5一起安装在下轴承座3里，并用上轴承座4压紧轴承套5，上轴承座3和下轴承座4之间用2个M20的螺栓固定。预紧螺栓台7、轴向螺栓台18用2个M18的螺栓固定在安装基板2上，预紧螺栓台7安装有预紧螺杆8，预紧螺杆8一端安装有加载杆16，另一端装有传递杆23，在预紧螺杆8和传递杆23之间装有橡胶弹簧22，橡胶弹簧22和传递杆23之间留有间隙，静力传感器24安装在传递杆23另一端；轴向螺栓台18安装有加载螺杆15，加载螺杆15一端安装有加载杆16，另一端装有传递杆23，在加载螺杆15和传递杆23之间装有橡胶弹簧22，橡胶弹簧22和传递杆23之间留有间隙，静力传感器24安装在传递杆23另一端；径向加载架17采用两个分别用2个M20的螺栓固定在安装基板2靠近心轴13的轴端处，径向加载架17中安装有加载螺杆15，双加载螺杆15的轴线所在的平面垂直于安装基板2水平面，且经过心轴13的轴线，加载螺杆15一端安装有加载杆16，另一端装有传递杆23，在加载螺杆15和传递杆23之间装有橡胶弹簧22，橡胶弹簧22和传递杆23之间留有间隙，静力传感器24安装在传递杆23另一端。施加预紧力时，通过预紧螺杆8实现轴承21预紧；施加径向力时，通过径向加载架17中的加载螺杆15对心轴13两端同步加载，经过心轴13将力传递到轴承21上；施加轴向力时，通过轴向螺栓台18中的加载螺杆15将力作用在心轴13上，由心轴13将力传递到轴承21上，加载力的大小均通过静力传感器24和数显仪表29记录，实现无极加载。激振器9通过弹性绳10悬挂在支架12上，阻抗头11一端通过顶杆与激振器9相连，另一端通过心轴13的轴向联接螺纹孔和心轴13相连。压电式加速度传感器14通过吸盘分别布置在轴承套5和心轴13上，轴承套5上布置压电式传感器14，心轴13上布置的压电式加速度传感器14。上述压电式加速度传感器14输出端和阻抗头11的力输出端分别接入信号调理仪25输入端a和b，激振器9输入端和功率放大器17输出端e相连，信号调理仪25的输出端和功率放大器27的输入端分别接入数据采集器26的输入端c和d，最数据采集器26通过USB接口和电子计算机28相连。一般情况下，阻抗头11的力信号接入数据采集器26的第一通道，电式加速度传感器14输出信号分别接入2以后的通道即可。最后，用数据线将静力传感器24和数显仪表29相连。

预紧螺杆8轴线距离下轴承座3底端面距离50mm；轴向螺栓台18中的加载螺杆15轴线和心轴13的轴线重合。

轴承套5上布置压电式传感器14的数量为6，心轴13上布置的压电式加速度传感器14的数量为4。

结合图1和图5，轴承动态特性参数快速测试装置的基本原理是基于单自由振动系统，铸铁平台1、安装基板2、下轴承座3、上轴承座4、轴承套5和轴承21外圈看作基础；心轴13和轴承21内圈看成质量块；而将轴承21内外圈结合面刚度阻尼看作弹性及阻尼元件。系统在正弦激振力作用下，心轴15和轴承21内圈在振型上表现为轴向平动而不产生扭转、弯曲等变形。

结合图7，说明本发明的基本原理，对于由基础—弹簧—阻尼器—质量构成的振动系统，当质量块                                               受到简谐激振力作用时，振动方程可表示为：

                                       （2）

式中为振子质量，对式（2）作以下数学变换成单自由度振动方程：

                             （3）

当振动系统受到简谐激励力作用时，质量块和基础都将发生简谐振动，

设，，

将其三项代入式（3）可得式（4）：

                                  （4）

设系统频响函数为，基础频响函数，与基础频响函数矢量差，则式（4）可写成式（5）：

                                           （5）

式中为质量块频响函数与基础频响函数矢量差，为基础频响函数。和可以通过模态试验得到。这样根据式（5）就可以获得等效单自由度系统的频响函数，然后由频响函数识别出振动系统的固有频率，则动刚度为：

                                                   （6）

阻尼可根据系统频响函数采用半功率带宽法求取：

                                                   （7）

式中为半功率带宽。

轴承组件主要由轴承21和心轴13组成。轴承21内圈与心轴13之间采用较大量的过盈配合，目的在于将轴承21内圈和心轴13视为一个整体。心轴13结构尺寸采用较小的长径比，当心轴13的刚度足够大时，即心轴13自身模态变形对应的频率比轴承组件模态变形时对应的频率高很多，则测试得到的轴承组件的刚度和阻尼即为待测轴承21的刚度和阻尼。

轴承组件轴向等效力学模型如图5所示。设左端轴承21轴向等效刚度为，等效阻尼为；右端轴承21轴向等效刚度为，等效阻尼为；轴承组件的轴向刚度为，轴向阻尼为。

每个轴承21轴向动态特性等效为4个弹簧和4个阻尼器，由弹簧并联的性质可知，轴承组件轴向刚度为

                                                                           (8)

在图示位置进行激励时，由于心轴13的刚度足够大，由文献可知，左右两端弹簧刚度满足以下关系

                                                                                                            (9)

将其代入到式(2.35)可得

                                                                                          (10)

同理可知，轴承组件轴向阻尼为

                                                                               (11)

由式(6)(7)(10)可以得出单个轴承21的动刚度和阻尼分别为

                                                                               (12)

下面结合图1-7，说明本发明轴承动态特性参数测试装置，具体步骤如下：

步骤1：安装心轴13、轴承套5、轴承21，并将其安装于下轴承座3中，然后压紧上轴承4以固定待测轴承21，最后安装预紧螺栓台7、径向加载架17和轴向螺栓台18、预紧螺杆8、加载螺杆15、加载杆16、橡胶弹簧22、传递杆23和静力传感器24，通过加载螺杆15或预紧螺杆8实现轴承21的轴向力、径向力或预紧力的加载。

步骤2：安装压电式加速度传感器14、激振器9和阻抗头11，测量轴承21动态特性参数时，在两轴承套5端面上布置压电式加速度传感器14，在心轴13的轴颈处布置压电式加速度传感器14；阻抗头11通过轴向联接螺纹与心轴13左端面相连，然后将阻抗头11和激振器9用顶杆相连。

步骤3.仪器设备的联接，将压电式加速度传感器14、激振器9、阻抗头11、功率放大器27、信号调理仪25、数据采集器26、电子计算机28和数显仪表29通过相应的数据线进行联接构成整个测试系统，即将阻抗头11和压电式加速度传感器14通过数据线与信号调理仪25的输入端相连，信号调理仪25的输出端和数据采集器26输入端相连，激振器9和功率放大器27输出端相连、功率放大器27输入端和数据采集器26输出端相连，数据采集器26和电子计算机28通过USB数据线相连，将静力传感器24通过数据线和数显仪表29的输入端相连。

步骤4.测试参数设置，在电子计算机28起动模态参数测试软件，确定扫描频率范围、校正因子、信号调理仪25放大倍数、功率放大器27电压和电流幅值等。

步骤5.开始模态测量、保存采集试验数据。

步骤6.试验结果处理和分析，测试结束后，对测试数据进行包括初始估计、曲线拟合、测量方向处理、约束方程处理、模态振型归一和模态振型正交性检验，最终获得模态振型，若模态振型不符合要求，则返回步骤1重新进行试验测试。

步骤7. 根据步骤6测量得到的轴承组件位移频响函数和轴承座位移频响函数数据，在Matlab2008a中计算得到等效单自由度系统位移频响函数，这样就可以按式（6）（7）（12）计算得到所测轴承21的等效综合刚度和阻尼，其中为心轴和两轴承内圈的质量和，为系统固有频率，为阻尼比。

下面结合实例对本发明做进一步详细的描述：

采用本发明中提出的方法对角接触球轴承7602050TVP型轴承在一定的载荷下轴向动态特性参数进行测试。具体测试步骤如下：

（1）安装心轴13、轴承套5、轴承21，并将其安装于下轴承座3中，然后压紧上轴承4以固定待测轴承21，最后安装预紧螺栓台7、径向加载架17和轴向螺栓台18、预紧螺杆8、加载螺杆15、加载杆16、橡胶弹簧22、传递杆23和静力传感器24，具体加载力的大小由数显仪表29显示，在本次试验中预紧力定为50N，轴向力径向力均设为100N。

（2）布置压电式加速度传感器14、阻抗头11和激振器9，并将压电式加速度传感器14、阻抗头11、激振器9、功率放大器27、信号调理仪25、数据采集器26和电子计算机28用数据线联接起来，本次试验测量的是轴承轴向动态特性参数，因此阻抗头11与心轴13的轴向联接螺纹孔相联接，激振器9在轴向对心轴13进行激振。

（3）启动振动及动态信号采集分析系统V7.1中机械及结构模态分析Macras模块，建立几何模型并设置相关参数。激励方式为正弦扫频激励并测力，在测量参数表中确定校正因子、工程单位、通道标记、FFT块大小、平均次数、时间窗处理函数、分析频率等。本次测量，频率范围设为800Hz～1200Hz，扫描间隔为2Hz。

（4）打开测量仪器电源，开始测量，采集模态试验数据。

（5）测量结束后，在振动及动态信号采集分析系统V7.1中进行后处理，进行模态频率初始估计、测量方向处理、约束方程处理、模态振型归一以及观察振型动画等操作，可以清楚地显示本次测量的效果。

图8是本次测量的振型图，由图8可以看出本次测量在1026Hz处得到较为稳定的轴向振型，图9为经过式（5）计算得到等效单自由度系统频响函数的幅值图，图9反映在此频段内系统为典型的单自由度振动，由此进一步说明本发明测试轴承动态特性参数的准确性和可靠性。

（6）根据式（12）得到本次试验中轴承21轴向动态特性参数刚度和阻尼分别为和。

通过上面的具体试验例子，运用本发明中的方法获得了轴承动态特性参数数据。

实施例2：

轴承动态特性参数测试装置，包括试验装置和仪器设备系统。所述试验装置包括铸铁平台1、安装基板2、下轴承座3、上轴承座4、轴承套5、预紧螺母6、预紧螺栓台7、预紧螺杆8、弹性绳10、橡胶弹簧22、支架12、心轴13、加载螺杆15、加载杆16、径向加载架17、轴向螺栓台18、滑键19、轴端螺母20、轴承21、传递杆23；所述仪器设备系统包括激振器9、阻抗头11、压电式加速度传感器14、静力传感器24、信号调理仪25、数据采集器26、功率放大器27、电子计算机28、数显仪表29。

安装基板2用12个M20的螺栓固定在铸铁平台1上，构成试验测试基础平台。在基础平台上，安装一对下轴承座3均分别用8个M18的螺栓固定在安装基板2上，一对轴承21安装在心轴13两端，轴承21内圈和心轴13之间过盈连接，轴承21外圈安装于轴承套5中，然后将轴承21、心轴13和轴承套5一起安装在下轴承座3里，并用上轴承座4压紧轴承套5，上轴承座3和下轴承座4之间用2个M20的螺栓固定。预紧螺栓台7、轴向螺栓台18用2个M18的螺栓固定在安装基板2上，预紧螺栓台7安装有预紧螺杆8，预紧螺杆8一端安装有加载杆16，另一端装有传递杆23，在预紧螺杆8和传递杆23之间装有橡胶弹簧22，橡胶弹簧22和传递杆23之间留有间隙，静力传感器24安装在传递杆23另一端；轴向螺栓台18安装有加载螺杆15，加载螺杆15一端安装有加载杆16，另一端装有传递杆23，在加载螺杆15和传递杆23之间装有橡胶弹簧22，橡胶弹簧22和传递杆23之间留有间隙，静力传感器24安装在传递杆23另一端；径向加载架17采用两个分别用2个M20的螺栓固定在安装基板2靠近心轴13的轴端处，径向加载架17中安装有加载螺杆15，双加载螺杆15的轴线所在的平面垂直于安装基板2水平面，且经过心轴13的轴线，加载螺杆15一端安装有加载杆16，另一端装有传递杆23，在加载螺杆15和传递杆23之间装有橡胶弹簧22，橡胶弹簧22和传递杆23之间留有间隙，静力传感器24安装在传递杆23另一端。施加预紧力时，通过预紧螺杆8实现轴承21预紧；施加径向力时，通过径向加载架17中的加载螺杆15对心轴13两端同步加载，经过心轴13将力传递到轴承21上；施加轴向力时，通过轴向螺栓台18中的加载螺杆15将力作用在心轴13上，由心轴13将力传递到轴承21上，加载力的大小均通过静力传感器24和数显仪表29记录，实现无极加载。激振器9通过弹性绳10悬挂在支架12上，阻抗头11一端通过顶杆与激振器9相连，另一端通过心轴13的轴向联接螺纹孔和心轴13相连。压电式加速度传感器14通过吸盘分别布置在轴承套5和心轴13上，轴承套5上布置压电式传感器14，心轴13上布置的压电式加速度传感器14。上述压电式加速度传感器14输出端和阻抗头11的力输出端分别接入信号调理仪25输入端a和b，激振器9输入端和功率放大器17输出端e相连，信号调理仪25的输出端和功率放大器27的输入端分别接入数据采集器26的输入端c和d，最数据采集器26通过USB接口和电子计算机28相连。一般情况下，阻抗头11的力信号接入数据采集器26的第一通道，电式加速度传感器14输出信号分别接入2以后的通道即可。最后，用数据线将静力传感器24和数显仪表29相连。

预紧螺杆8轴线距离下轴承座3底端面距离40mm；轴向螺栓台18中的加载螺杆15轴线和心轴13的轴线重合。

轴承套5上布置压电式传感器14的数量为2，心轴13上布置的压电式加速度传感器14的数量为2。

实施例3

轴承动态特性参数测试装置，包括试验装置和仪器设备系统。所述试验装置包括铸铁平台1、安装基板2、下轴承座3、上轴承座4、轴承套5、预紧螺母6、预紧螺栓台7、预紧螺杆8、弹性绳10、橡胶弹簧22、支架12、心轴13、加载螺杆15、加载杆16、径向加载架17、轴向螺栓台18、滑键19、轴端螺母20、轴承21、传递杆23；所述仪器设备系统包括激振器9、阻抗头11、压电式加速度传感器14、静力传感器24、信号调理仪25、数据采集器26、功率放大器27、电子计算机28、数显仪表29。

安装基板2用12个M20的螺栓固定在铸铁平台1上，构成试验测试基础平台。在基础平台上，安装一对下轴承座3均分别用8个M18的螺栓固定在安装基板2上，一对轴承21安装在心轴13两端，轴承21内圈和心轴13之间过盈连接，轴承21外圈安装于轴承套5中，然后将轴承21、心轴13和轴承套5一起安装在下轴承座3里，并用上轴承座4压紧轴承套5，上轴承座3和下轴承座4之间用2个M20的螺栓固定。预紧螺栓台7、轴向螺栓台18用2个M18的螺栓固定在安装基板2上，预紧螺栓台7安装有预紧螺杆8，预紧螺杆8一端安装有加载杆16，另一端装有传递杆23，在预紧螺杆8和传递杆23之间装有橡胶弹簧22，橡胶弹簧22和传递杆23之间留有间隙，静力传感器24安装在传递杆23另一端；轴向螺栓台18安装有加载螺杆15，加载螺杆15一端安装有加载杆16，另一端装有传递杆23，在加载螺杆15和传递杆23之间装有橡胶弹簧22，橡胶弹簧22和传递杆23之间留有间隙，静力传感器24安装在传递杆23另一端；径向加载架17采用两个分别用2个M20的螺栓固定在安装基板2靠近心轴13的轴端处，径向加载架17中安装有加载螺杆15，双加载螺杆15的轴线所在的平面垂直于安装基板2水平面，且经过心轴13的轴线，加载螺杆15一端安装有加载杆16，另一端装有传递杆23，在加载螺杆15和传递杆23之间装有橡胶弹簧22，橡胶弹簧22和传递杆23之间留有间隙，静力传感器24安装在传递杆23另一端。施加预紧力时，通过预紧螺杆8实现轴承21预紧；施加径向力时，通过径向加载架17中的加载螺杆15对心轴13两端同步加载，经过心轴13将力传递到轴承21上；施加轴向力时，通过轴向螺栓台18中的加载螺杆15将力作用在心轴13上，由心轴13将力传递到轴承21上，加载力的大小均通过静力传感器24和数显仪表29记录，实现无极加载。激振器9通过弹性绳10悬挂在支架12上，阻抗头11一端通过顶杆与激振器9相连，另一端通过心轴13的轴向联接螺纹孔和心轴13相连。压电式加速度传感器14通过吸盘分别布置在轴承套5和心轴13上，轴承套5上布置压电式传感器14，心轴13上布置的压电式加速度传感器14。上述压电式加速度传感器14输出端和阻抗头11的力输出端分别接入信号调理仪25输入端a和b，激振器9输入端和功率放大器17输出端e相连，信号调理仪25的输出端和功率放大器27的输入端分别接入数据采集器26的输入端c和d，最数据采集器26通过USB接口和电子计算机28相连。一般情况下，阻抗头11的力信号接入数据采集器26的第一通道，电式加速度传感器14输出信号分别接入2以后的通道即可。最后，用数据线将静力传感器24和数显仪表29相连。

预紧螺杆8轴线距离下轴承座3底端面距离60mm；轴向螺栓台18中的加载螺杆15轴线和心轴13的轴线同轴度误差为1mm。

轴承套5上布置压电式传感器14的数量为4，心轴13上布置的压电式加速度传感器14的数量为3。

Claims (3)

1.一种轴承动态特性参数测试装置，其特征在于，包括试验装置和仪器设备系统；所述试验装置包括铸铁平台(1)、安装基板(2)、下轴承座(3)、上轴承座(4)、轴承套(5)、预紧螺母(6)、预紧螺栓台(7)、预紧螺杆(8)、弹性绳(10)、橡胶弹簧(22)、支架(12)、心轴(13)、加载螺杆(15)、加载杆(16)、径向加载架(17)、轴向螺栓台(18)、滑键(19)、轴端螺母(20)、轴承(21)、传递杆(23)；所述仪器设备系统包括激振器(9)、阻抗头(11)、压电式加速度传感器(14)、静力传感器(24)、信号调理仪(25)、数据采集器(26)、功率放大器(27)、电子计算机(28)、数显仪表(29)；其中，安装基板(2)固定于铸铁平台(1)上，安装基板(2)上表面铣有T型槽和键槽，两个下轴承座(3)装配在安装基板(2)上，其中，一个下轴承座(3)固定于安装基板(2)上，另一个下轴承座(3)用螺栓固定在安装基板(2)上，下轴承座(3)下表面安装有滑键(19)，上轴承座(4)和下轴承座(3)装配组成对开式轴承座，轴承套(5)安装在上轴承座(4)和下轴承座(3)之间，并用螺栓与上轴承座(4)和下轴承座(3)固定，待测轴承(21)安装在轴承套(5)中，轴承(21)外圈由预紧螺母(6)压紧固定，心轴(13)两端和一对轴承(21)装配，轴承(21)内圈由轴端螺母(20)压紧固定；预紧螺栓台(7)固定在安装基板(2)上、预紧螺杆(8)装在预紧螺栓台(7)中，预紧螺杆(8)一端装有加载杆(16)，另一端装有传递杆(23)，在预紧螺杆(8)和传递杆(23)之间装有橡胶弹簧(22)，橡胶弹簧(22)和传递杆(23)之间留有间隙，静力传感器(24)安装在传递杆(23)另一端；轴向螺栓台(18)固定在安装基板(2)上，加载螺杆(15)装在轴向螺栓台(18)中，加载螺杆(15)一端装有加载杆(16)，另一端装有传递杆(23)，在加载螺杆(15)和传递杆(23)之间装有橡胶弹簧(22)，橡胶弹簧(22)和传递杆(23)之间留有间隙，静力传感器(24)安装在传递杆(23)另一端；两个径向加载架(17)用螺栓固定在安装基板(2)靠近心轴(13)的两轴端处，加载螺杆(15)装在径向加载架(17)中，双加载螺杆(15)的轴线所在的平面垂直于安装基板(2)水平面，且经过心轴(13)的轴线，加载螺杆(15)一端装有加载杆(16)，另一端装有传递杆(23)，在加载螺杆(15)和传递杆(23)之间装有橡胶弹簧(22)，橡胶弹簧(22)和传递杆(23)之间留有间隙，静力传感器(24)安装在传递杆(23)另一端；激振器(9)通过弹性绳(10)悬挂于支架(12)上，阻抗头(11)通过顶杆与激振器(9)相连，心轴(13)轴端面加工有轴向联接螺纹孔，轴向联接螺纹孔位于心轴(13)的轴线和端面的几何中心交点处；在测量时，阻抗头(11)通过螺柱与心轴(13)上的轴向联接螺纹孔联接，压电式加速度传感器(14)通过磁头吸盘分别安装在心轴(13)和轴承套(5)上，压电式加速度传感器(14)和阻抗头(11)通过数据线和信号调理仪(25)输入端相连，信号调理仪(25)输出端和数据采集器(26)相连，功率放大器(27)输出端和激振器(9)相连，功率放大器(27)输入端和数据采集器(26)相连，数据采集器(26)通过USB接口数据线连于电子计算机(28)上，数显仪表(29)输入端和静力传感器(24)相连。

2.根据权利要求1所述的轴承动态特性参数测试装置，其特征在于，所述的预紧螺杆(8)轴线距离下轴承座(3)底端面距离40～60mm；轴向螺栓台(18)中的加载螺杆(15)轴线和心轴(13)的轴线重合，允许同轴度误差在1mm以内。

3.根据权利要求1所述的轴承动态特性参数测试装置，其特征在于，所述的心轴(13)上布置的压电式加速度传感器(14)的数量大于等于二，布置在轴承套(5)上的压电式加速度传感器(14)的数量大于等于二。