CN104180991B - 超高速含油轴承综合性能试验机 - Google Patents

Abstract

超高速含油轴承综合性能试验机，包括一用于装夹待测含油轴承的装卡装置、一通过装卡装置对待测含油轴承施加负载力的负载装置、一与待测含油轴承内孔配合的动压测试轴、一用于支撑动压测试轴的回转支撑装置和一个驱动装置，装卡装置的顶部设置有用于插设温度传感器的测温孔，且该温度传感器与驱动装置均与一外设的电控柜连接；装卡装置由上夹块和下夹块组成，待测含油轴承加持在上夹块和下夹块之间，下夹块通过其两端与负载装置连接的吊绳悬浮设置，上夹块由负载装置对其施加向下的负载力。本发明的装置整体高重复性，高精度，高寿命，自冷却，易操作，易润滑，结构简单，制造成本低，性能稳定，智能化程度高，实用效果好。

Description

超高速含油轴承综合性能试验机

技术领域

本发明涉及粉末冶金轴承测试技术领域，具体地说是一种超高速含油轴承综合性能试验机。

背景技术

含油轴承是由金属粉末和其他减摩材料经压制、烧结、整形和浸油而成，因粉末冶金减摩材料的组织是多孔的，在孔间隙中可存储润滑油。当轴上套设含油轴承转动时，轴与含油轴承之间形成泵吸作用，润滑油渗出至含油轴承的内孔壁面上，并与相应轴接触，形成润滑；在轴停止运动时，润滑油会回流至含油轴承的内部。在不从外部供油的情况下，含油轴承可长期运转使用。因此，含油轴承被大量的应用于微小的马达、电动工具、家用小电器零部件、办公机械等设备中。

含油轴承的性能因其配方、制作工艺以及使用润滑油的质量而存在较大差异。因此，需要一种对含油轴承进行性能测试的专用设备。目前，市场现有的粉末冶金含油轴承测试设备，存在以下不足之处：

1、现有粉末冶金含油轴承试验、测试设备，实际测速范围在200r/min~2800r/min、300r/min~2800r/min、20r/min~600r/min等范围，罕有超过普通电机额定转速；同时体积巨大、笨重，需配备大功率气站、或液压站以满足负载调整，虽然可以无极变载荷，但是载荷是压力与缸径的计算值，精度低，在实际测试中无法精确测定负载大小，且负载方向受轴承外形球形、圆柱、异形影响，载荷方向差异大；

2、轴承的装卡普遍采用高同心度固定座，但是粉末冶金含油轴承虽然圆度精度高，但是内外径同心度精度普遍是圆度精度的4~10倍，由此降低了试验重复性，同时此类装卡多为过盈配合压装或过渡配合小间隙活装，因测试轴承尺寸散差引起的经缩量难于控制，造成测试轴与测试轴承间隙难于控制；

3、现有粉末冶金含油轴承试验、测试设备，采用传统电机作为驱动振动大、噪音大，液压站或气站运转时会出现高频振动，以上振动会传导给测试轴及测试轴承，会增大测试轴径向跳动，从而直接影响测试轴承在实验中温度值精度。

发明内容

本发明的技术目的为：提供一种超高速含油轴承综合性能试验机，解决现有技术中含油轴承试验机体积大、不能满足轴承测试高转速的要求；夹装、负载装置不稳固，精准度差；同时回转支撑装置噪音大、发热严重、寿命丧失快，进而造成的测试结果误差较大、重复性差、测试成本较高等技术难题。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：超高速含油轴承综合性能试验机，包括一个用于装夹待测含油轴承的装卡装置、一个用于通过装卡装置对待测含油轴承施加负载力的负载装置、一个与待测含油轴承内孔配合的动压测试轴、一个用于支撑动压测试轴的回转支撑装置和一个用于驱动动压测试轴转动的驱动装置，装卡装置的顶部设置有用于插设温度传感器的测温孔，且该温度传感器与驱动装置均与一个外设的电控柜连接；所述的装卡装置由上夹块和下夹块组成，待测含油轴承加持在上夹块和下夹块之间，所述的下夹块通过其两端与负载装置连接的吊绳悬浮设置，上夹块由负载装置对其施加向下的负载力。

所述的回转支撑装置设有一支撑座，该支撑座上开设有一个供动压测试轴穿设固定的通孔，在所述通孔的内部，动压测试轴的外侧从内到外依次套设有自润滑轴承和用于固定自润滑轴承的弹性轴套，所述支撑座的顶端开设有多个与通孔相连通的螺纹孔，且每个螺纹孔内均配设有用于限定弹性轴套在通孔内位置的定位锁紧螺钉，所述支撑座的顶端开设有用于向动压测试轴的外侧面提供润滑油的注油口，所述支撑座内沿弹性轴套的外圆周设置有循环冷却水通道，且支撑座的顶端设置有与循环冷却水通道相贯通的冷取水嘴。

所述的弹性轴套在沿轴线方向开设有一条缝，缝的一侧设置有一个螺丝顶孔。

所述装卡装置上夹块下侧的中心设有一向下凸出的卡接部，卡接部两侧对称设有两个向下延伸的导向柱，所述下夹块上端面的中部设有一个呈V字形下凹的加持部，该加持部与卡接部配合起装卡作用，下夹块的两端还分别延伸出一连接部，两个连接部上分别开设有一个用于与上夹块上的两个导向柱配合的导向孔，两个连接部的端部分别设有用于连接向上施力的吊绳的挂载槽，两个导向柱的下端分别设有用于连接向下施力的吊绳的挂载槽。

所述上夹块的卡接部为等腰梯形结构，且等腰梯形结构的下底面设置在下夹块V字形加持部的内侧。

所述的负载装置包括一框状支撑架，该支撑架上设置有负载给予单元，该负载给予单元包括两组配重机构，且每组配重机构由对称设置在装卡装置两侧的配重组件组成，所述的配重组件包括承力杆、加载轴和配重块，所述承力杆通过其上设置的一个销轴固定在支撑架上，并以该销轴为支点构成一个杠杆机构，每根承力杆的一端固定有与之垂直设置用以套设配重块的加载轴，另一端连接有一吊绳，其中一组配重机构的两个配重组件通过吊绳向上牵引下夹块的两端，另一组配重机构的两个配重组件通过绕过导向轮的吊绳向下牵引上夹块的两端。

所述两组配重机构中的吊绳分别绕过对应设置的导向轮后与装卡装置连接，所述的导向轮安装在导轮座内，导轮座固定在支撑架上。

在矩形框状支撑架的前后两侧对称设置有两套用于同时测量两个待测含油轴承的装卡装置和负载给予单元。

所述驱动装置的输出轴通过一联轴器与动压测试轴传动连接，且该联轴器为波纹管联轴器。

所述的驱动装置设置在试验台Ⅰ，负载装置设置在试验台Ⅱ上，该试验台Ⅰ和试验台Ⅱ相互分立设置，且试验台Ⅰ和试验台Ⅱ的下方设置有一块减震底板。

有益效果：

1、本发明的超高速含油轴承综合性能试验机，提供了驱动转速超过30000r/min，并可无级调速的超高回转精度的测试转速给予；精准、稳定的动态平衡负载；平衡浮动自适应的装卡形式，能够准确给予定量夹持力；以及全模拟轴承使用环境的稳态无振动干扰的稳定测试环境；装置整体高重复性，高精度，高寿命，自冷却，易操作，易润滑，结构简单，制造成本低，性能稳定，智能化程度高，实用效果好。

2、本发明中的回转支撑装置解决了现有的滚动轴承在30000r/min以上需求转速情况下，一些已经超出轴承本身极限转速，一些需要苛刻的润滑、冷却条件，还有一些无法承载大的径向力，导致加速滚动轴承的精度和寿命的丧失以及高噪音高热，还会造成测试机整体的测试结果误差较大、重复性差、测试成本较高等问题。回转支撑装置结构简单、操作方便，实现了低噪音、低热，同时润滑、冷却方便，加工成本低，寿命长、易更换，安全可靠性好。

3、本发明中的装卡装置解决了因轴承的制造工艺影响，轴承外径的尺寸与圆度散差较大，传统装卡方式会改变测试轴承原始形态的技术问题。卡具中的下夹块为正V形结构，能够保证在待测轴承装入卡具后，轴承受重力作用下能够在正V形结构下夹块内进行自动调心，防止由于轴承装歪造成的试验结果不准确现象的发生。装卡装置结构简单，设计合理，可根据负载方向，定向给予轴承圆周任意角度、任意大小的夹持力及负载，安全可靠性好，精准度高，实用性强，适合推广使用。

4、本发明中的的负载装置，解决了现有的油泵、气泵等负载方式实际负载大小与额定负载大小差距较大，配重设备体积大、加载难度高、且负载方向单一等技术难题造成的实验结果误差大、重复性差等问题。负载装置结构简单、操作方便，加载方向可调，负载大小精准度高，安全可靠性好。同时，装置可同时完成两组轴承的同步测试，测试效率高，对比性强，可重复性强，适合推广使用。

附图说明

图1是本发明的结构示意主视图；

图2是本发明的结构示意右视图；

图3是本发明的结构示意原理图；

图4是本发明中回转支撑装置的结构示意图；

图5是本发明中回转支撑装置的结构示意左视图；

图6是本发明中装卡装置的结构示意图；

图7是本发明中负载装置的结构示意图；

附图标记：1、试验台Ⅰ，2、试验台Ⅱ，3、驱动装置，4、待测含油轴承，5、温度传感器，6、电控柜，7、动压测试轴，8、支撑座，9、自润滑轴承，10、弹性轴套，11、注油口，12、冷取水嘴，13、定位锁紧螺钉，14、上夹块，1401、卡接部，1402、导向柱， 15、下夹块，1501、加持部，16、连接部，17、挂载槽，18、支撑架，19、承力杆，20、加载轴，21、配重块，22、销轴，23、吊绳，24、导向轮，25、导轮座，26、联轴器，27、减震底板，28、挡盖。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式：

超高速含油轴承综合性能试验机，包括两个相互分立设置的试验台Ⅰ1和试验台Ⅱ2，设置在试验台Ⅰ1上的驱动装置3以及设置在试验台Ⅱ2上的负载装置，该负载装置的内部设置有用于装夹待测含油轴承4的装卡装置，装卡装置的顶部设置有用于插设温度传感器5的测温孔，温度传感器5插入孔内与待测含油轴承4的外表面相接触，且该温度传感器5与驱动装置3均与一个外设的电控柜6连接，所述驱动装置3的输出轴上传动连接有用于转动插装在待测含油轴承4中心孔内的动压测试轴7，该动压测试轴7的外侧设置有回转支撑装置。所述驱动装置3的输出轴通过一联轴器26与动压测试轴7传动连接，且该联轴器26为波纹管联轴器。所述的试验台Ⅰ1和试验台Ⅱ2的下方设置有一块减震底板27。

所述的回转支撑装置设有一支撑座8，该支撑座8上开设有一个供动压测试轴7穿设固定的通孔，在所述通孔的内部，动压测试轴7的外侧从内到外依次套设有自润滑轴承9和弹性轴套10，所述支撑座8的顶端开设有用于向动压测试轴7的外侧面提供润滑油的注油口11，所述动压测试轴7外侧面套设的自润滑轴承9为多个，且注油口11设置在每相邻两个自润滑轴承3之间的区域。所述支撑座8内沿弹性轴套10的外圆周设置有循环冷却水通道，且支撑座8的顶端设置有与循环冷却水通道相贯通的冷取水嘴12，所述支撑座8的顶端还开设有多个与通孔相连通的螺纹孔，且每个螺纹孔内均配设有用于限定弹性轴套10在通孔内位置的定位锁紧螺钉13。支撑座8的两侧端面上均设置有挡盖28，挡盖28上开设有供动压测试轴7穿过的孔。所述的弹性轴套10在沿轴线方向开设有一条缝，缝的一侧设置有一个螺丝顶孔。

所述的装卡装置包括上夹块14和下夹块15，上夹块14下侧的中心设有一向下凸出的卡接部1401，卡接部1401两侧对称设有两个向下延伸的导向柱1402，所述下夹块15上端面的中部设有一个呈V字形下凹的加持部1501，该加持部1501与卡接部1401配合起装卡作用，下夹块15的两端还分别延伸出一连接部16，两个连接部16上分别开设有一个用于与上夹块14上的两个导向柱1402配合的导向孔，两个连接部16的端部分别设有用于连接向上施力的吊绳23的挂载槽17，两个导向柱1402的下端分别设有用于连接向下施力的吊绳23的挂载槽17。

所述上夹块14的卡接部1401为等腰梯形结构，且等腰梯形结构的下底面设置在下夹块15V字形加持部1501的内侧。

所述的负载装置包括一矩形框状支撑架18，该支撑架18上设置有负载给予单元，所述的负载给予单元包括上下平行设置的两组配重机构，且每组配重机构由偶数个左右对称设置的配重组件组成，所述的配重组件包括承力杆19、加载轴20和配重块21，所述承力杆19通过其上设置的一个销轴22固定在支撑架18上，并以该销轴22为支点构成一个杠杆机构，每根承力杆19的一端固定有与之垂直设置用以套设配重块21的加载轴20，另一端均连接有一吊绳23，所述的吊绳23绕过导向轮24分别与承力杆19和装卡装置连接，所述的导向轮24安装在导轮座25内，导轮座25固定在支撑架18上，承力杆19设置配重块21的一端固定有一根用于托举配重块21的承力轴，该承力轴与承力杆19处于同一水平面，且与承力杆19垂直，所述的加载轴20固定在承力轴上，并与承力轴承力杆19组成的平面垂直。所述的两组配重机构均通过吊绳23分别与上夹块14和下夹块15连接用以为待测含油轴承4提供向下和向上的夹持力。

在矩形框状支撑架18的前后两侧对称设置有两套用于同时测量两个待测含油轴承4的装卡装置和负载给予单元。

本发明的超高速含油轴承综合性能试验机在具体安装时，先将安装有减震底板的试验台Ⅰ和试验台Ⅱ置于水平基础上，依次装入超高速驱动装置、超高速联轴器、动压高速测试轴，回转支撑装置、负载装置和装卡装置，校准驱动装置以及动压高速测试轴在回转支撑装置中的同心度，锁紧定位锁紧螺钉。

对于回转支撑装置：通过支撑座侧面的通孔，将自润滑轴承配对装入弹性轴套后整体装入支撑座的通孔内，选取不同测试直径的动压测试轴穿设装入自润滑轴承中心的孔内，从支撑座顶部的注油孔内加注润滑油或润滑脂，再通过支撑座顶端装入定位锁紧螺钉将弹性轴套锁紧在通孔内部，旋转动压测试轴，使其与自润滑轴承配合旋转顺畅；在支撑座的侧面通过紧固螺钉将挡盖固定在支撑座上，最后装入冷却水嘴使支撑座内的冷却水系统通畅。在使用中，将动压高速测试轴装置装入测试设备，动压测试轴的一端通过高速联轴器与高速回转输入端连接，另一端套设待测试的粉末冶金滑动轴承，通过冷取水嘴接入冷却水系统。装置启动后，随着温度与转速提升，注油口内注入的润滑油或润滑脂流入动压测试轴与自润滑轴承之间的间隙内，形成油膜，使动压测试轴浮起以增强润滑效果，降低噪音，同时内部注油可减少润滑油或润滑脂的损失，冷却装置将装置温度控制在理想工作温度内。装置的弹性轴套上开设有方便弹性轴套和自润滑轴承之间拆卸的缝隙和螺丝顶孔，该螺丝顶孔内用于插设一个螺钉，螺钉能够顶起弹性轴套上的缝隙，使弹性轴套的内部通孔变大，进而方便自润滑轴承的拆卸和安装，以及损坏时的拆卸维修。弹性轴套和自润滑轴承之间配合度好，弹性轴套能够在动压测试轴转动过程中，吸收一定的震动，延长自润滑轴承的使用寿命。

对于装卡装置：将上夹块的导向柱穿设插接在下夹块上的导向孔内，下夹块和上夹块上均设置有挂载槽，挂载槽上绕至连接有柔性连接件，通过提拉柔性连接件即可控制上夹块与下夹块之间装卡部的空间大小，用于将待测轴承放置于装卡部内，挂载槽上绕至连接的柔性连接件还能够定向给予轴承圆周任意角度、任意大小的夹持力及负载，精准度高，可靠性好。

对于负载装置：将支撑架装于测试设备中，两侧依次装入销轴、承力杆、承力轴和加载轴，将导向轮安装在导轮座内，每根吊绳绕过导向轮一端连接承力杆上的钩挂槽，另一端连接对应装卡装置上的钩挂槽，将待测轴承装卡在装卡装置的上夹块和下夹块之间后，调整吊绳长度，使承力杆水平；此时加载轴竖直，再根据负载需求在加载轴上套设在相应重量的配重块。此时本负载装置安装完成，可进入测试过程。装置中上夹块上的两根吊绳与一组配重机构连接，用于为待测轴承提供向下的夹持力；下夹块上的两根吊绳与另一组配重机构连接，用于为待测轴承提供向上的夹持力。测试中，可根据不同测试项目改变负载大小与负载方向。

装入待测含油轴承后，将温度传感器插入测温孔，此时，温度传感器直接接触待测含油轴承外表面，将温度传感器和驱动装置线接入电控柜，电控柜接入电源，一次启动各种控制电源，设定转速，按实验要求给予负载，即可启动测试。测试完成后，提取温度变化数据，导入分析软件，直至出具全套数据报告温度、速度、载荷、时间、载荷方向、间隙、振动、材质等。

本发明的超高速含油轴承综合性能试验机，结构简单，设计合理，使用方便，装置整体实用性强，适合推广使用。

Claims (8)

1.超高速含油轴承综合性能试验机，其特征在于：包括一个用于装夹待测含油轴承（4）的装卡装置、一个用于通过装卡装置对待测含油轴承（4）施加负载力的负载装置、一个与待测含油轴承（4）内孔配合的动压测试轴（7）、一个用于支撑动压测试轴（7）的回转支撑装置和一个用于驱动动压测试轴（7）转动的驱动装置（3），装卡装置的顶部设置有用于插设温度传感器（5）的测温孔，且该温度传感器（5）与驱动装置（3）均与一个外设的电控柜（6）连接；所述的装卡装置由上夹块（14）和下夹块（15）组成，待测含油轴承（4）加持在上夹块（14）和下夹块（15）之间，所述的下夹块（15）通过其两端与负载装置连接的吊绳悬浮设置，上夹块（14）由负载装置对其施加向下的负载力；

所述的回转支撑装置设有一支撑座（8），该支撑座（8）上开设有一个供动压测试轴（7）穿设固定的通孔，在所述通孔的内部，动压测试轴（7）的外侧从内到外依次套设有自润滑轴承（9）和用于固定自润滑轴承（9）的弹性轴套（10），所述支撑座（8）的顶端开设有多个与通孔相连通的螺纹孔，且每个螺纹孔内均配设有用于限定弹性轴套（10）在通孔内位置的定位锁紧螺钉（13），所述支撑座（8）的顶端开设有用于向动压测试轴（7）的外侧面提供润滑油的注油口（11），所述支撑座（8）内沿弹性轴套（10）的外圆周设置有循环冷却水通道，且支撑座（8）的顶端设置有与循环冷却水通道相贯通的冷取水嘴（12）；

所述装卡装置上夹块（14）下侧的中心设有一向下凸出的卡接部（1401），卡接部（1401）两侧对称设有两个向下延伸的导向柱（1402），所述下夹块（15）上端面的中部设有一个呈V字形下凹的加持部（1501），该加持部（1501）与卡接部（1401）配合起装卡作用，下夹块（15）的两端还分别延伸出一连接部（16），两个连接部（16）上分别开设有一个用于与上夹块（14）上的两个导向柱（1402）配合的导向孔，两个连接部（16）的端部分别设有用于连接向上施力的吊绳的挂载槽（17），两个导向柱（1402）的下端分别设有用于连接向下施力的吊绳的挂载槽（17）。

2.根据权利要求1所述的超高速含油轴承综合性能试验机，其特征在于：所述的弹性轴套（10）在沿轴线方向开设有一条缝，缝的一侧设置有一个螺丝顶孔。

3.根据权利要求1所述的超高速含油轴承综合性能试验机，其特征在于：所述上夹块（14）的卡接部（1401）为等腰梯形结构，且等腰梯形结构的下底面设置在下夹块（15）V字形加持部（1501）的内侧。

4.根据权利要求1或3所述的超高速含油轴承综合性能试验机，其特征在于：所述的负载装置包括一框状支撑架（18），该支撑架（18）上设置有负载给予单元，该负载给予单元包括两组配重机构，且每组配重机构由对称设置在装卡装置两侧的配重组件组成，所述的配重组件包括承力杆（19）、加载轴（20）和配重块（21），所述承力杆（19）通过其上设置的一个销轴（22）固定在支撑架（18）上，并以该销轴（22）为支点构成一个杠杆机构，每根承力杆（19）的一端固定有与之垂直设置用以套设配重块（21）的加载轴（20），另一端连接有一吊绳，其中一组配重机构的两个配重组件通过吊绳向上牵引下夹块（15）的两端，另一组配重机构的两个配重组件通过绕过导向轮（24）的吊绳向下牵引上夹块（14）的两端。

5.根据权利要求4所述的超高速含油轴承综合性能试验机，其特征在于：所述两组配重机构中的吊绳分别绕过对应设置的导向轮（24）后与装卡装置连接，所述的导向轮（24）安装在导轮座（25）内，导轮座（25）固定在支撑架（18）上。

6.根据权利要求5所述的超高速含油轴承综合性能试验机，其特征在于：在框状支撑架（18）的前后两侧对称设置有两套用于同时测量两个待测含油轴承（4）的装卡装置和负载给予单元。

7.根据权利要求1所述的超高速含油轴承综合性能试验机，其特征在于：所述驱动装置（3）的输出轴通过一联轴器（26）与动压测试轴（7）传动连接，且该联轴器（26）为波纹管联轴器。

8.根据权利要求1所述的超高速含油轴承综合性能试验机，其特征在于：所述的驱动装置（3）设置在试验台Ⅰ（1），负载装置设置在试验台Ⅱ（2）上，该试验台Ⅰ（1）和试验台Ⅱ（2）相互分立设置，且试验台Ⅰ（1）和试验台Ⅱ（2）的下方设置有一块减震底板（27）。