CN103257045A - 一种轴承粉尘试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴承粉尘试验装置，包括粉尘箱和驱动轴，驱动轴的左端伸入到粉尘箱内、且伸入部分具有轴承安装部，粉尘箱内还设有内孔周面上具有朝右的顶推台阶面的轴承座；该试验装置还包括粉尘发生机构、轴向加载杆以及径向加载杆，轴向加载杆的右端轴向插入到粉尘箱内、且插入端固设有与轴承座的左端可拆固连的轴向加载盘，径向加载杆径向插装在粉尘箱内并与轴承座可拆固连。整个试验装置涵盖了轴承在运行时的轴向载荷、径向载荷、各种转速和粉尘等多种环境因素对轴承的影响，为高铁轮轴轴承提供了一个相对准确的、模拟高铁的运行环境，在该环境中测试和提取高铁轮轴轴承运行时的各种参数，为研究、设计、制造和使用提供了可靠的依据。

Description

一种轴承粉尘试验装置

技术领域

本发明涉及一种轴承粉尘试验装置，具体涉及一种模拟高铁轮轴轴承实际工作环境的试验设备。

背景技术

目前我国处在高速铁路大发展阶段，作为高速铁路列车行走部分关键零部件的轴承，由于工作环境恶劣、承受载荷工况复杂、要有较长的免维修期等，需要清楚其各项运行参数，为研究、设计、制造和使用该类轴承提供可靠的试验数据，因此，需要研发相应的试验设备。

中国专利CN102636348A公开了一种高速轴承试验机，该试验机主要由加载机构和驱动装置构成，加载机构包括底座、轴承座、驱动轴、轴向加载机构和径向加载机构，轴承座主要由内承载体和固设在内承载体外周上的浮动轴承座构成，驱动轴轴向间隙插装在内承载体内、并通过轴承座两侧的陪试轴承定位支撑，这样将试验轴承装配在驱动轴和内承载体之间，其外圈与内承载体固定、内圈与驱动轴固定；轴向加载机构的作用在于对试验轴承施加轴向载荷，径向加载机构的作用在于对试验轴承施加径向载荷，而驱动装置的作用在于实现驱动轴和轴承的转动，这样通过轴向加载机构、径向加载机构和驱动装置分别设置试验轴承的轴向加载力、径向加载力和转速，以模拟试验轴承的实际工作环境，达到对试验轴承在实际安装工况和运行状态下的性能检测和试验。该实验设备主要考虑的轴承工作环境为轴承载荷和温度的影响，除了这些，对其他的环境因素基本未考虑，但是对于高铁轮轴轴承，还有一个重要的环境因素—粉尘，因此需要考虑粉尘对轴承的影响，由于轴承的试验检测基本是在实验室内进行的，上述试验设备显然无法满足高铁轮轴轴承所需要的实际环境。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够模拟高铁车轴轴承的工作环境来检测模拟环境中的粉尘对轴承性能影响的轴承粉尘试验装置。

本发明采用如下技术方案：一种轴承粉尘试验装置，包括粉尘箱以及与粉尘箱转动密封配合的转动轴线沿左右方向延伸的驱动轴，驱动轴的左端伸入到粉尘箱内、且伸入部分上具有用于安装试验轴承的轴承安装部，粉尘箱内还设有用于在试验时套装在试验轴承上的轴承座，所述轴承座的内孔周面上具有朝右的用于与试验轴承外圈的左端顶推配合的顶推台阶面；该试验装置还包括为粉尘箱内部提供粉尘的粉尘发生机构、对轴承座施加轴向载荷的轴向加载杆以及对轴承座施加径向载荷的径向加载杆，轴向加载杆的右端轴向插入到粉尘箱内、且插入端固设有与轴承座的左端可拆固连的轴向加载盘，径向加载杆径向插装在粉尘箱内并与轴承座可拆固连，所述径向加载杆和轴向加载杆均与粉尘箱滑动密封配合。  

所述粉尘箱包括左右两端开口的筒状箱体，箱体的两端开口处分别密封固设有左、右端盖，所述驱动轴水平穿过右端盖，且右端盖与驱动轴之间装配有第一密封圈，所述轴向加载杆水平穿过左端盖，左端盖与轴向加载杆之间装配有第二密封圈。

所述径向加载杆竖直穿过箱体的底部，径向加载杆的上端伸入到粉尘箱内、且伸入端与轴承座的底部固连，径向加载杆伸入粉尘箱内的部分套设有防尘套，防尘套的下端与粉尘箱的底部固连、上端部箍设有加紧箍。

所述轴承座的上部固设有震动传感器。

所述箱体为圆筒状，箱体的前后侧部分别固设有支撑腿。 

所述粉尘箱内设有用于检测粉尘箱内部温度的温度传感器和位于轴承座外围的沿轴承座周向均布的加热棒，粉尘箱的内、外侧面上还均涂装有保温涂层。

所述扬尘发生机构包括开设在粉尘箱顶部的用于供粉尘磨料注入的注入孔和装配在粉尘箱内的用于将由注入孔注入的粉尘磨料吹起并充满整个粉尘箱的风扇组。

所述粉尘箱上设有具有保温功能的中空透明观察窗，粉尘箱内设有照明灯。

所述驱动轴具有朝左的限位台阶面，且驱动轴的左端可拆固定有用于将试验轴承的内圈顶压在限位台阶面上的轴承端盖。

采用上述结构的轴承粉尘试验装置，由于驱动轴的试验轴承和轴承座均安装在粉尘箱内，驱动轴从粉尘箱右端进入并驱动试验轴承，粉尘箱为试验轴承提供了一个与外界隔离的环境，通过粉尘机构为粉尘箱内部提供一个模拟轴承多种运行工况的粉尘环境；另外，依靠轴向加载杆和径向加载杆分别提供的轴向载荷和径向载荷，粉尘箱一方面能够防止了粉尘对外界环境的污染，另一方面又能模拟高铁轮轴轴承在各种转速下、各种载荷下的实际工作环境，测试粉尘在不同载荷下对高铁轮轴轴承性能的影响。因此，整个试验装置涵盖了轴承在运行时的轴向载荷、径向载荷、各种转速和粉尘等多种环境因素对轴承的影响，为高铁轮轴轴承提供了一个相对准确的、模拟高铁的运行环境，在该环境中测试和提取高铁轮轴轴承运行时的各种参数，为研究、设计、制造和使用提供了可靠的依据。

进一步的，径向加载杆竖直穿过箱体的底部，这种由下向上加载更加接近高速铁路轮轴轴承的实际承载方式，对分析、研究轴承使用的可靠性有更贴近实际工况；而被试验轴承转动时，由于摩擦力的存在，径向加载杆会根据轴承转速的高低、润滑效果的差异、轴向和径向施加压力的大小等因素的影响，径向加载杆会以被试验轴承轴心为圆心，沿轴承的旋转方向形成一个夹角，轴向加载时，由于轴承等装配间隙及连接件变形等因素的影响，径向加载杆也会沿着轴承的轴线方向有一定的位移，因此，防尘套套设在径向加载杆伸入粉尘箱内的部分，能够适应径向加载杆的位置变化，进而确保径粉尘箱与外界之间的密封效果。

附图说明

图1 为本发明的一种实施例的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明的外部结构示意图。

具体实施方式

本发明轴承粉尘试验装置的实施例：如图1-3所示，主要由粉尘箱、驱动轴18、轴承座8、扬尘发生机构、轴向加载机构和径向加载机构构成，粉尘箱包括左右两端开口的箱体9，箱体9由两个弧形板上下对接形成圆筒状，两个弧形板通过螺栓固连，箱体9的左右两端开口处分别密封固设有左端盖1和右端盖15，这样使得粉尘箱内部形成一个封闭的环境，整个粉尘箱的前后侧分别固设有支撑腿24。在右端盖15上开设有与箱体9同轴设置的通孔，该通孔处通过螺栓固定连接有法兰盘16，驱动轴18穿过法兰盘16并与法兰盘16转动配合，其左端伸入到粉尘箱内，为了保证驱动轴18与法兰盘16之间的密封，在法兰盘16与驱动轴18之间装配有第一密封圈；驱动轴18的伸入粉尘箱内的部分具有朝左的限位台阶面，限位台阶面左侧的驱动轴部分为安装试验轴承7的轴承安装部，在驱动轴18的左端通过螺栓固定有轴承端盖6，当试验轴承7安装在轴承安装部后，轴承端盖6和限位台阶面对试验轴承7起到轴向限位的作用；所述轴承座8套装在试验轴承7的外圈上，轴承座8的内孔周面上具有朝右的与试验轴承7的外圈左端顶推配合的顶推台阶面。

轴向加载机构的作用为对轴承座8施加轴向载荷，包括轴向加载杆5，轴向加载杆5水平穿过左端盖1并与左端盖1水平滑动配合，其右端伸入到粉尘箱内、且伸入端固设有轴向加载盘4，轴向加载盘4通过其周向均布的八个螺栓与轴承座8的左端固连，左端盖1与轴向加载杆5之间装配有第二密封圈。径向加载杆的作用为对轴承座8施加径向载荷，包括径向加载杆20，径向加载杆20竖直穿过箱体9的底部并与箱体9上下滑动配合，径向加载杆20的上端与轴承座8的底部固连；同时为了保证径向加载杆20与箱体9之间的密封，径向加载杆20的伸入粉尘箱内的部分套设有防尘套3，防尘套3的下端与粉尘箱底部密封固连、上端部箍设有加紧箍19，防尘套3为柔性可伸缩弹性件，能随径向加载杆20的移动上下伸缩。

所述粉尘发生机构包括开设在粉尘箱的顶部靠右位置的、直径为10mm的通孔，该孔为注入孔14，用来连通大气以及加注粉尘磨料，同时在粉尘箱的前后内壁面上分别安装有风扇托板22，各风扇托板22上均安装有一组风扇23，一组风扇的数量为左右间隔布置的两个，通过控制系统使两组风扇处在多种转速和方向，箱内粉尘气流处在扰动状态，两组风扇23的作用在于将由注入孔注入的粉尘磨料吹起并充满整个空间，从而实现试验轴承粉尘工作环境的模拟。

由于粉尘箱为轴承座8的提供了一个内部环境，在该内部环境内充满粉尘，避免了其他外部环境因素对试验的影响，为对试验轴承7的粉尘试验评价更加准确可靠；同时轴向加载机构和径向加载机构分别通过轴承座对试验轴承施加轴向载荷和径向载荷，驱动轴18为试验轴承提供转动作用力，从而测试粉尘对试验轴承运行时的影响。

作为进一步优化，为了完善试验轴承7的模拟工作环境，在左端盖1的内壁面上安装有八个1100瓦的加热棒2，用来在测试时模拟试验轴承7运行时各种载荷、转速下的温度，八个加热棒2围设在轴承座8的外围并沿轴承座8的周向均布；同时在粉尘箱的顶部中心位置处安装有温度传感器12，温度传感器12的探头伸入到粉尘箱内，温度传感器12用来检测粉尘箱内部温度；另外在粉尘箱的内、外壁上分别涂装有保温涂层21。

作为进一步优化，在轴承座8的顶部装有两个振动传感器10，用来检测试验轴承7的振动数据；在轴承座8内安装有温度传感器，用来实时监测试验轴承的温度；在轴承座8的顶部开设有注油孔11，保证试验轴承7的润滑。另外，在轴向加载杆5和径向加载杆20上分别安装有压力传感器，用来分别监测试验轴承的轴向加载力和径向加载力。

作为本实施例的进一步优化，为了便于观察粉尘箱内部状况，在左端盖1的靠上位置处开设有观察窗，观察窗内嵌装有两层透明钢化玻璃，同时在粉尘箱内还安装有照明灯13。

上述实施例具体工作过程如下：按照控制计算机上专用软件提示步骤进行试验运行工作；运行中，粉尘箱内的加热棒2根据计算机设定温度，将粉尘箱内部加热至各段工作温度；两组风扇23将箱内的粉尘磨料吹起并充满整个箱体内部；驱动轴18在计算机的控制下启动至各种试验转速，最高转速可达3000转/分，相当于高铁列车500公里/小时；轴向加载机构的轴向加载杆5通过轴向加载盘4和轴承座8对试验轴承7的外圈进行轴向分段加载，径向加载机构的径向加载杆20通过轴承座8对试验轴承7径向分段加载，模拟高铁列车运行时的各种载荷和行驶工况。此时打开照明灯13，通过观察窗，可以直观查看箱内情况。在整个测试工作过程中，各温度、振动、压力、扭力、转速等实时地通过信号采集系统，把数据传送给计算机，计算机通过设定的程序，通过控制系统对实验过程进行控制。试验结束后，计算机能输出各种数据和分析报告。

上述实施例中，粉尘发生机构的作用为粉尘箱内部提供粉尘，在其它实施例中，在保证可控温度的前提下，粉尘发生机构也可以采用设置在粉尘箱外部的鼓风机，通过鼓风机吹起粉尘箱内事先装入的粉尘磨料，也能实现粉尘环境的模拟。

在其他实施例中，径向加载杆的也可以穿过粉尘箱的顶部，或者水平穿过粉尘箱，均能实现径向载荷的施加。

Claims (9)

1.一种轴承粉尘试验装置，其特征在于：包括粉尘箱以及与粉尘箱转动密封配合的转动轴线沿左右方向延伸的驱动轴，驱动轴的左端伸入到粉尘箱内、且伸入部分上具有用于安装试验轴承的轴承安装部，粉尘箱内还设有用于在试验时套装在试验轴承上的轴承座，所述轴承座的内孔周面上具有朝右的用于与试验轴承外圈的左端顶推配合的顶推台阶面；该试验装置还包括为粉尘箱内部提供粉尘的粉尘发生机构、对轴承座施加轴向载荷的轴向加载杆以及对轴承座施加径向载荷的径向加载杆，轴向加载杆的右端轴向插入到粉尘箱内、且插入端固设有与轴承座的左端可拆固连的轴向加载盘，径向加载杆径向插装在粉尘箱内并与轴承座可拆固连，所述径向加载杆和轴向加载杆均与粉尘箱滑动密封配合。

2.根据权利要求1所述的轴承粉尘试验装置，其特征在于：所述粉尘箱包括左右两端开口的筒状箱体，箱体的两端开口处分别密封固设有左、右端盖，所述驱动轴水平穿过右端盖，且右端盖与驱动轴之间装配有第一密封圈，所述轴向加载杆水平穿过左端盖，左端盖与轴向加载杆之间装配有第二密封圈。

3.根据权利要求2所述的轴承粉尘试验装置，其特征在于：所述径向加载杆竖直穿过箱体的底部，径向加载杆的上端伸入到粉尘箱内、且伸入端与轴承座的底部固连，径向加载杆伸入粉尘箱内的部分套设有防尘套，防尘套的下端与粉尘箱的底部固连、上端部箍设有加紧箍。

4.根据权利要求3所述的轴承粉尘试验装置，其特征在于：所述轴承座的上部固设有震动传感器。

5.根据权利要求2或3或4所述的轴承粉尘试验装置，其特征在于：所述箱体为圆筒状，箱体的前后侧部分别固设有支撑腿。

6.根据权利要求1所述的轴承粉尘试验装置，其特征在于：所述粉尘箱内设有用于检测粉尘箱内部温度的温度传感器和位于轴承座外围的沿轴承座周向均布的加热棒，粉尘箱的内、外侧面上还均涂装有保温涂层。

7.根据权利要求1所述的轴承粉尘试验装置，其特征在于：所述扬尘发生机构包括开设在粉尘箱顶部的用于供粉尘磨料注入的注入孔和装配在粉尘箱内的用于将由注入孔注入的粉尘磨料吹起并充满整个粉尘箱的风扇组。

8.根据权利要求1所述的轴承粉尘试验装置，其特征在于：所述粉尘箱上设有具有保温功能的中空透明观察窗，粉尘箱内设有照明灯。

9.根据权利要求1所述的轴承粉尘试验装置，其特征在于：所述驱动轴具有朝左的限位台阶面，且驱动轴的左端可拆固定有用于将试验轴承的内圈顶压在限位台阶面上的轴承端盖。

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