CN103439112A

CN103439112A - 高速铁路轴承综合性能试验台

Info

Publication number: CN103439112A
Application number: CN2013104215440A
Authority: CN
Inventors: 马飞; 苏敏; 刁克军; 李韶凡; 谈越明; 杨少宏; 庄国军
Original assignee: Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute; Luoyang LYC Bearing Co Ltd
Current assignee: CRRC Qingdao Sifang Rolling Stock Research Institute Co Ltd; Luoyang LYC Bearing Co Ltd
Priority date: 2013-09-16
Filing date: 2013-09-16
Publication date: 2013-12-11

Abstract

本发明公开一种用于对轴承性能测试的实验装置，具体的说，涉及一种高速铁路轴承综合性能测试的试验台，包括构架、主轴组成、驱动电机、径向加载装置、轴向加载装置和被试轴承组成，其中主轴组成包括支撑轴承座和主轴，主轴的两端设有被试轴承安装位；被试轴承组成包括被试轴承和被试轴承外围的被试轴箱；径向加载装置上端与被试轴箱连接，下端与构架底板相连；该试验台还设有伺服液压系统、风速模拟系统、润滑系统和电气测控系统。本发明的优点是能够根据高铁轴承运行的实际环境的工作特点，模拟完成对轴承进行急加速试验和耐久性试验，以便分析轴承的摩擦磨损性、抗疲劳性和润滑油脂特性，为改进轴承设计和优化润滑技术提供有效依据。

Description

高速铁路轴承综合性能试验台

技术领域

本发明涉及一种用于对轴承性能测试的实验装置，具体的说，涉及一种高速铁路轴承综合性能测试的试验台。

背景技术

高速铁路轴承是指营运速率达到每小时250公里以上的铁路运输系统，是铁路车辆重要的行走支撑部件，其精度、寿命、可靠性等指标对高铁车辆的性能和安全性起着重要的作用，而随着铁路客车车速的进一步提高，对轴承的可靠性和性能提出了更高的要求，现在已经研制出了适用于时速高达500公里的高速铁路轴承，在轴承接入铁路客车车毂两端之前，必须根据高铁轴承运行的实际环境的工作特点，对轴承进行急加速试验和耐久性试验，分析轴承的摩擦磨损性、抗疲劳性和润滑油脂特性，通过试验分析发现被测轴承存在的缺陷，找出缺陷产生的潜在原因，为改进轴承设计制造水平和优化润滑技术提供有效依据。

现有的轴承试验装置大都是通过加载载荷的方式对轴承主轴的强度和支撑度进行测试，无法对实际使用过程中的不同工况条件下进行模拟，包括轴承温度、轴承润滑油脂、急加速试验和耐久性试验等，且目前轴承试验装置是针对时速为250公里以下的高速铁路轴承进行测试，对于时速高达500公里的高速铁路轴承和其它轨道车辆轴承没有专门的轴承综合性能测试试验台，因此急需设计一种适用于高速动车组、铁道机车、火车、客车车辆和城市轨道交通车辆的轴承检验试验装置，对高速铁路轴承的各项性能参数进行试验测试，保证车辆行驶的安全性和可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够模拟高速铁路轴承的实际环境的工作特点的高速铁路轴承综合性能试验台，以满足对时速高达500公里的高速铁路轴承进行测试的需要。

本发明的技术方案是：一种高速铁路轴承综合性能试验台，其特征在于：该试验台包括构架、主轴组成、驱动电机、径向加载装置、轴向加载装置和被试轴承组成，所述的主轴组成安装在固定构架的上部，主轴组成包括支撑轴承座和主轴，主轴的两端设有被试轴承安装位，驱动电机通过皮带驱动主轴旋转，支撑轴承座设于被试轴承安装位和主轴之间；所述的被试轴承组成包括被试轴承和被试轴承外围的被试轴箱，支撑轴承座和被试轴承安装位各有2只，均布于主轴的两侧；所述的轴向加载装置安装于主轴组成的外部；所述的径向加载装置上端与被试轴箱连接，下端与构架底板相连；该试验台还设有伺服液压系统、风速模拟系统、润滑系统和电气测控系统。

优选的是，所述的径向加载装置包括加载梁、加载油缸、径向加载调节装置、拉压力传感器和连杆，拉压力传感器共有2只，安装于连杆和加载梁之间，径向加载调节装置上端与加载油缸相连，下端与构架底板相连，径向加载调节装置沿轴向方向为可调节，径向加载调节装置还设有将调节后的径向加载装置固定于构架底座的T型块。

优选的是，所述的轴向加载装置包括加载油缸、力传感器、加载梁、连杆和轴承座，加载梁设于轴向加载装置的两端，加载梁一端呈V型结构，V型结构加载梁内部依次与加载油缸和力传感器相连，加载梁和连杆形成封闭的框架结构。

优选的是，所述的支撑轴承座包括轴承座、轴承、轴承端盖和润滑及冷却喷嘴，润滑及冷却喷嘴设于支撑轴承座的顶端，轴承座的一侧设有温度传感器、液位传感器、液位计和液位调节块，轴承座为剖分式结构，包括上轴承座和下轴承座，上轴承座和下轴承座之间设有橡胶密封圈，轴承座和轴承端盖之间设有密封O型圈。

优选的是，所述的构架上沿支撑轴承座的四周设有漏油回收槽，漏油回收槽与安装于构架内部的回收盒相连。

优选的是，所述的风速模拟系统安装于构架的一侧，包括高压离心风机、测量仪表、风速调节变频器和风速控制系统，高压离心风机一端连接圆形风筒，风筒末端安装有检测模拟风速值的风速测量传感器，风筒筒口端对准被试轴承组成。

优选的是，所述的伺服液压系统为试验台提供轴向和径向加载载荷，轴向加载装置和径向加载装置分别与伺服液压系统相连，伺服液压系统包括伺服控制系统、伺服作动器和伺服液压油源，伺服液压油源设有降低油液温度的冷却水循环系统。

本发明与现有技术相比的有益效果为：

（1）该试验台包括构架、主轴组成、驱动电机、径向加载装置、轴向加载装置和被试轴承组成，还设有伺服液压系统、风速模拟系统、润滑系统和电气测控系统，能够根据高铁轴承运行的实际环境的工作特点，模拟完成对轴承进行急加速试验和耐久性试验，以便分析轴承的摩擦磨损性、抗疲劳性和润滑油脂特性，为改进轴承设计和优化润滑技术提供有效依据；

（2）本发明是针对时速高达500公里的高速铁路轴承的综合性能测试试验台，可完成对最大转速为3000r/min，测试风速为0-45m/s，轴向最大加载负荷为100kN，径向最大加载负荷为200kN的模拟试验。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的试验台整体结构示意图；

图3为本发明主轴组成的结构示意图；

图4为本发明径向加载装置的结构示意图。

图中，1—构架，2—主轴组成，3—驱动电机，4—径向加载装置，5—轴向加载装置，6—被试轴承组成，7—支撑轴承座，8—主轴，9—被试轴承安装位，10—加载梁，11—加载油缸，12—径向加载调节装置，13—拉压力传感器，14—连杆，15—风速模拟系统

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式：

参见图1、图2和图3，一种高速铁路轴承综合性能试验台用于模拟轮轴系统，该试验台包括构架1、主轴组成2、驱动电机3、径向加载装置4、轴向加载装置5和被试轴承组成6，主轴组成2安装在固定构架1的上部，主轴组成2包括支撑轴承座7和主轴8，主轴8的两端设有被试轴承安装位9，驱动电机3通过皮带驱动主轴8旋转，支撑轴承座7设于被试轴承安装位9和主轴8之间；支撑轴承座7和被试轴承安装位9各有2只，均布于主轴8的两侧；被试轴承组成6包括被试轴承和被试轴承外围的被试轴箱；轴向加载装置5安装于主轴组成2的外部；径向加载装置4上端与被试轴箱连接，下端与构架底板相连；该试验台还设有伺服液压系统、风速模拟系统、润滑系统和电气测控系统。

参见图4，径向加载装置4包括加载梁10、加载油缸11、径向加载调节装置12、拉压力传感器13和连杆14，拉压力传感器13共有2只100kN的拉压力传感器，可提供最大为200kN的加载载荷，安装于连杆14和加载梁10之间，径向加载调节装置12上端与加载油缸11相连，下端与构架底板相连，径向加载调节装置12沿轴向方向为可调节，轴向调节范围为±50mm，径向加载调节装置12还设有将调节后的径向加载装置4固定于构架底座的T型块。

轴向加载装置5包括加载油缸、力传感器、加载梁、连杆和轴承座，加载梁设于轴向加载装置的两端，两端的加载梁可向外摆动，方便更换被试轴承，加载梁一端呈V型结构，V型结构加载梁内部依次与加载油缸和力传感器相连，加载梁和连杆形成封闭的框架结构。

支撑轴承座7包括轴承座、轴承、轴承端盖和润滑及冷却喷嘴，润滑及冷却喷嘴设于支撑轴承座7的顶端，轴承座的一侧设有温度传感器、液位传感器、液位计和液位调节块，当温度传感器和液位传感器检测到轴承的温度或润滑油液位过高或过低时，系统自动报警，防止支撑轴承座7损坏，液位调节块可帮助调节轴承润滑油液位的高度，保证轴承得到良好的润滑效果；轴承座为剖分式结构，包括上轴承座和下轴承座，上轴承座和下轴承座之间设有橡胶密封圈，轴承座和轴承端盖之间设有密封O型圈。

构架1为各系统的安装载体，构架1上部安装有主轴组成2、被试轴承组成6和轴向加载装置5，构架1上沿支撑轴承座7的四周设有漏油回收槽，漏油回收槽与安装于构架内部的回收盒相连。

风速模拟系统15安装于构架1的一侧，包括高压离心风机、测量仪表、风速调节变频器和风速控制系统，高压离心风机一端连接圆形风筒，风筒末端安装有检测模拟风速值的风速测量传感器，风筒筒口端对准被试轴承组成6，风速模拟系统15共有两套，风筒筒口端以45°方向吹向被试轴承，风筒筒口端距离被试轴承为0.8m，风速的调节范围为0-45m/s，通过风速调节变频器调节风机转速，达到所需的模拟风速。

伺服液压系统为试验台提供轴向和径向加载载荷，轴向加载装置5和径向加载装置4分别与伺服液压系统相连，伺服液压系统包括伺服控制系统、伺服作动器和伺服液压油源，伺服液压油源设有降低油液温度的冷却水循环系统。

润滑系统为模拟轮轴系统运行过程中对支撑轴承座7进行润滑的系统，根据模拟系统的进行起停状态控制，在模拟轮轴系统运行之前，将润滑系统开启，控制润滑系统中的润滑油泵将润滑油输送至轴承部位进行润滑，同时将轴承在运行过程中产生的热量带出，降低轴承温度；当模拟轮轴系统运行结束时，将润滑系统关闭，润滑系统工作停止。润滑系统上安装有入口流量调节阀、出口流量调节阀和监控流量的流量计，入口流量调节阀和出口流量调节阀分别与支撑轴承座7相连，润滑系统还设有液位计和防止液位过低的限位报警装置。

电气测控系统设有数据采集系统，对试验台系统中的拉压力传感器、轴向加载装置上的力传感器、温度传感器、液位传感器和风速测量传感器进行信号采集，同时，电气测控系统还设有轴承振动、伺服液压系统和轴箱温度参数进行实时采集，并将采集到的信息传送至上位机进行运算、处理和管理。

Claims

1.一种高速铁路轴承综合性能试验台，其特征在于：该试验台包括构架、主轴组成、驱动电机、径向加载装置、轴向加载装置和被试轴承组成，所述的主轴组成安装在固定构架的上部，主轴组成包括支撑轴承座和主轴，主轴的两端设有被试轴承安装位，驱动电机通过皮带驱动主轴旋转，支撑轴承座设于被试轴承安装位和主轴之间；所述的被试轴承组成包括被试轴承和被试轴承外围的被试轴箱，支撑轴承座和被试轴承安装位各有2只，均布于主轴的两侧；所述的轴向加载装置安装于主轴组成的外部；所述的径向加载装置上端与被试轴箱连接，下端与构架底板相连；该试验台还设有伺服液压系统、风速模拟系统、润滑系统和电气测控系统。

2.根据权利要求1所述的高速铁路轴承综合性能试验台，其特征在于：所述的径向加载装置包括加载梁、加载油缸、径向加载调节装置、拉压力传感器和连杆，拉压力传感器共有2只，安装于连杆和加载梁之间，径向加载调节装置上端与加载油缸相连，下端与构架底板相连，径向加载调节装置沿轴向方向为可调节，径向加载调节装置还设有将调节后的径向加载装置固定于构架底座的T型块。

3.根据权利要求1所述的高速铁路轴承综合性能试验台，其特征在于：所述的轴向加载装置包括加载油缸、力传感器、加载梁、连杆和轴承座，加载梁设于轴向加载装置的两端，加载梁一端呈V型结构，V型结构加载梁内部依次与加载油缸和力传感器相连，加载梁和连杆形成封闭的框架结构。

4.根据权利要求1所述的高速铁路轴承综合性能试验台，其特征在于：所述的支撑轴承座包括轴承座、轴承、轴承端盖和润滑及冷却喷嘴，润滑及冷却喷嘴设于支撑轴承座的顶端，轴承座的一侧设有温度传感器、液位传感器、液位计和液位调节块，轴承座为剖分式结构，包括上轴承座和下轴承座，上轴承座和下轴承座之间设有橡胶密封圈，轴承座和轴承端盖之间设有密封O型圈。

5.根据权利要求1所述的高速铁路轴承综合性能试验台，其特征在于：所述的构架上沿支撑轴承座的四周设有漏油回收槽，漏油回收槽与安装于构架内部的回收盒相连。

6.根据权利要求1所述的高速铁路轴承综合性能试验台，其特征在于：所述的风速模拟系统安装于构架的一侧，包括高压离心风机、测量仪表、风速调节变频器和风速控制系统，高压离心风机一端连接圆形风筒，风筒末端安装有检测模拟风速值的风速测量传感器，风筒筒口端对准被试轴承组成。

7.根据权利要求1所述的高速铁路轴承综合性能试验台，其特征在于：所述的伺服液压系统为试验台提供轴向和径向加载载荷，轴向加载装置和径向加载装置分别与伺服液压系统相连，伺服液压系统包括伺服控制系统、伺服作动器和伺服液压油源，伺服液压油源设有降低油液温度的冷却水循环系统。