CN103335845B - 锥形动压螺旋槽轴承轴向承载能力测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种锥形动压螺旋槽轴承轴向承载能力测试装置，该测试装置由机械部分和电控部分组成；高频电机（1）安装在测试装置架（12）上部，传动轴（2）安装在高频电机下部，试验轴承（3）安装于传动轴下方，轴承座（5）安装在轴承座圈（6）内部，轴承座圈位于垫圈（4）上部的加载套（11）内，加载套安装在剖分式定位环（9）内部，滚珠（10）安装在剖分式定位环的直线滚道内部，剖分式定位环安装在测试装置架（12）底部，加载杠杆（8）安装在测试装置架（12）底部，加载杠杆的外端设置加重用的砝码，内端设置在加载套下方；应变梁（13）的内端嵌于加载套的U型槽内，外端连接电控部分的动静态应变测试系统。

Description

锥形动压螺旋槽轴承轴向承载能力测试装置

技术领域

本发明涉及一种用于锥形动压螺旋槽轴承承载能力的测试装置，属于机械工程（基础零部件）领域。

背景技术

自十九世纪60年代荷兰飞利浦实验室提出动压螺旋槽轴承基本理论以来，动压螺旋槽轴承得到了迅速发展，成为动压滑动轴承领域的一个重要分支。锥形动压螺旋槽轴承就是此类轴承的一种特殊形式，它是利用轴承锥面上形成的动压润滑膜同时提供轴向和径向支承，具有结构紧凑、承载能力大、制造相对简单等优点。飞利浦实验室首次将锥形动压螺旋槽轴承成功应用于微型电机轴上，国内外其他学者也针对锥形动压螺旋槽轴承设计了一些测试装置。随着制造技术的进步，锥形动压螺旋槽轴承承载能力测试装置也越来越复杂。总的来说，锥形动压螺旋槽轴承轴向承载能力测试装置普遍采用立式结构，转速和载荷可调。但是此类测试装置普遍存在以下明显的缺点：

1）驱动部件与被试轴承多用联轴器联接，很难保证轴系的同轴度。因此，试验过程中产生的冲击载荷对轴承轴向承载能力试验结果影响较大。

2）常见锥形动压螺旋槽轴承测试装置通常采用径向滚动轴承或径向滑动轴承作为辅助支承，以满足锥形动压螺旋槽轴承的同轴度要求，系统复杂、成本高。

3）传统测试装置采用的液压加载、电磁加载等加载方式结构复杂、成本高。

4）被试轴承部分结构复杂，安装拆卸繁琐；

5）传统测试装置的轴承座一般采用刚性支承，易引起轴承载荷偏载，且系统振动大，且噪声较大。

发明内容

技术问题：针对目前锥形动压螺旋槽轴承承载能力测试装置存在的问题，本发明提出一种简易的锥形动压螺旋槽轴承轴向承载能力测试装置，旨在简化测试装置结构，降低成本，简化操作，提高工作性能。

技术方案：本发明所采用的锥形动压螺旋槽轴承轴向承载能力测试装置是：锥形动压螺旋槽轴承安装在高频电机主轴端，由变频器直接驱动，实现高速运行（转速可达0－5万转/分），省去了联轴器等中间联接件，提高了轴承的旋转精度。

本发明的锥形动压螺旋槽轴承轴向承载能力测试装置由机械部分和电控部分组成；高频电机安装在测试装置架上部，传动轴安装在高频电机下部，试验轴承安装于传动轴下方，轴承座安装在轴承座圈内部，轴承座圈位于垫圈上部，轴承座圈安装在加载套内，加载套安装在剖分式定位环内部，滚珠安装在剖分式定位环的直线滚道内部，剖分式定位环安装在测试装置架底部，加载杠杆安装在测试装置架底部，加载杠杆的外端设置加重用的砝码，加载杠杆的内端设置在加载套下方；应变梁的内端嵌于加载套的U型槽内，应变梁的外端连接电控部分的动静态应变测试系统。

试验轴承与传动轴直接联接。

试验轴承与加载套采用阻尼环弹性支承，不仅补偿同轴度误差，而且确保系统稳定运行。

剖分式定位环的内侧设置直线滚珠导轨。直线滚珠导轨的滚道位于剖分式定位环内，横截面为圆形，内置钢球，与轴承座圈构成滚珠导轨。

加载套上开设U型槽，应变梁嵌于Ｕ型槽中，通过测量梁的应变来测量轴承摩擦力矩。

有益效果：本发明提供一类简易的锥形动压螺旋槽轴承轴向承载能力测试装置。利用试验轴承与电机主轴一体化联接，传动平稳，解决了联轴器等引起的冲击载荷；轴承窝安装在弹性阻尼环内，补偿同轴度误差，减轻系统振动；剖分式定位环外表面放置直线滚珠导轨，不仅确保灵活加载与摩擦力矩测量，而且方便试件的更换。总的来说，此种测试装置能简便地测试锥形动压螺旋槽滑动轴承承载能力。

附图说明

图1是本发明的锥形动压螺旋槽轴承轴向承载能力测试装置的总体结构原理图。

以上的图中有：高频电机1，传动轴2，试验轴承3，阻尼环4，轴承座5，轴承座圈6，垫圈7，杠杆8，剖分式定位环9，滚珠10，加载套11，台架12，应变梁13。

具体实施方式

在结构上，锥形动压螺旋槽轴承轴向承载能力测试装置由机械部分和电控部分组成。其中机械部分有：测试装置架、传动轴、轴承座圈、垫圈、阻尼环、加载套、剖分式定位环、滚珠、加载杠杆、应变梁；电控部分有：变频器、高频电机、动静态应变仪。

高频电机安装在测试装置架上部，与变频器相连，试验轴承与电机轴联接。试验轴承座位于轴承座圈内。轴承座圈位于传动轴下方，安装于阻尼环内。阻尼环位于轴承加载套和轴承座圈之间。加载套开设U型槽，并将应变梁嵌于其中。垫圈位于轴承座底部，剖分式定位环、加载杠杆安装于测试装置架底部，滚珠位于剖分式定位环的直线滚道内。

本发明的锥形动压螺旋槽轴承承载能力测试装置，其工作原理为：通过变频器实现高频电机无级变速，电机主轴带动试验轴承做旋转；采用砝码施加轴向试验加载；采用平衡法，由动静态应变仪实时测量应变梁的应变来测量轴承摩擦扭矩。本测试装置能方便地完成锥形动压螺旋槽轴承承载能力的测试，且工作转速和载荷范围较宽。

本发明的简易型锥形动压螺旋槽轴承轴向承载能力测试装置采用以下主要部件构成：

变频器：西门子电器有限公司生产的CD2000A（B）；

高频电机：西门子电器有限公司生产的高频电机4SD51A。

应变仪：江苏华东测试技术有限公司生产的DH-3817动静态应变测试仪。

机械部分有：高频电机1安装在测试装置架12上部，传动轴2安装在高频电机下部，试验轴承3安装于传动轴2下方，轴承座5安装在轴承座圈6内部，轴承座圈6位于垫圈7上部，轴承座圈6安装在加载套11内，加载套11安装在剖分式定位环9内部，滚珠10安装在剖分式定位环9的直线滚道内部，定位环9安装在测试装置架12底部，加载杠杆8安装在测试装置架12底部，加载杠杆8的外端设置加重用的砝码，加载杠杆8的内端设置在加载套11下方；应变梁13的内端嵌于加载套11的U型槽内，应变梁13的外端连接电控部分的动静态应变测试系统的应变仪。

Claims (3)

1.一种锥形动压螺旋槽轴承轴向承载能力测试装置，其特征在于该测试装置由机械部分和电控部分组成；高频电机(1)安装在测试装置架(12)上部，传动轴(2)安装在高频电机下部，试验轴承(3)安装于传动轴(2)下方，轴承座(5)安装在轴承座圈(6)内部，轴承座圈(6)位于垫圈(7)上部，轴承座圈(6)安装在加载套(11)内，加载套(11)安装在剖分式定位环(9)内部，滚珠(10)安装在剖分式定位环(9)的直线滚道内部，剖分式定位环(9)安装在测试装置架(12)底部，加载杠杆(8)安装在测试装置架(12)底部，加载杠杆(8)的外端设置加重用的砝码，加载杠杆(8)的内端设置在加载套(11)下方；应变梁(13)的内端嵌于加载套(11)的U型槽内，应变梁(13)的外端连接电控部分的动静态应变测试系统；

试验轴承(3)与传动轴(2)直接联接；试验轴承(3)与加载套(11)采用阻尼环弹性支承，不仅补偿同轴度误差，而且确保系统稳定运行。

2.根据权利要求1所述的锥形动压螺旋槽轴承轴向承载能力测试装置，其特征在于剖分式定位环(9)的内侧设置直线滚珠导轨，直线滚珠导轨的滚道位于剖分式定位环(9)内，横截面为圆形，内置钢球，与轴承座圈构成滚珠导轨。

3.根据权利要求1所述的锥形动压螺旋槽轴承轴向承载能力测试装置，其特征在于加载套上开设U型槽，应变梁嵌于U型槽中，通过测量梁的应变来测量轴承摩擦力矩。