CN104374572B - 大型叉车门架滚轮轴承单元寿命试验系统及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型叉车门架滚轮轴承单元寿命试验系统及试验方法，其所测滚轮轴承单元工况为外圈旋转，它包括试验头部件、加载部件、传动部件、机架和控制监控系统。滚轮轴承单元安装于试验头部件的导轨上，导轨可滑动与传动轮接触；传动轮安装在传动轴上，传动轴通过变频电机、减速器和链轮链条驱动，通过变频来实现无级调速；加载系统采用减压稳压加载原理；控制监控系统包括温度传感器、转速传感器、振动传感器、工控机和显示器；传感器将测得的滚轮轴承单元振动和滚轮轴承单元温度信号通过工控机在显示器上显示。本发明在测试条件下稳定运行，测试轴承范围广大，可测试大型叉车门架滚轮轴承单元使用的工况。

Description

大型叉车门架滚轮轴承单元寿命试验系统及试验方法

技术领域

本发明涉及一种大型叉车门架滚轮轴承单元寿命试验系统及试验方法，尤其涉及一种能测试大型重载，其使用工况为外圈旋转的滚轮轴承单元寿命的系统及方法。

背景技术

大型叉车门架滚轮轴承单元及汽车发电机轴承使用的工况均为外圈旋转，因其使用工况特殊，对轴承的寿命及可靠性的要求也相当高。目前，随着外圈旋转轴承的需求及应用范围不断的扩大，其产品质量要求也比原来越严格。目前现有的轴承寿命试验机无法测试大型的外圈旋转滚轮轴承单元，故我们专门设计了一款外圈旋转滚轮轴承单元寿命试验系统，以研究实际使用过程中外圈旋转滚轮轴承单元的寿命及可靠性。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种大型叉车门架滚轮轴承单元寿命试验系统及试验方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种大型叉车门架滚轮轴承单元寿命试验系统，用于测试滚轮轴承单元的寿命，包括：加载部件、机架、工作平板、试验头部件、传动部件和控制监控系统；其中所述加载部件、传动部件和工作平板均固定在机架上；所述试验头部件固定在工作平板上；所述加载部件作用力在试验头部件上，并推动试验头部件使之与传动部件接触；所述传动部件和试验头部件均与控制监控系统相连。

所述加载部件包括平板加长板、泵站、蓄能器、电接点压力表、截止阀、调压阀、压力表、砝码挂钩、压力变送器、电磁换向阀和液压油缸；所述泵站包括单向电磁换向阀、溢流阀、油泵、电动机、过滤器和单向阀；所述电动机的输出轴与油泵相连，油泵的进油口通过过滤器与油箱管路相连，油泵出油口分别与单向阀和溢流阀管路相连，溢流阀的另一端与油箱管路相连，单向阀的另一端与蓄能器一端相连，在单向阀跟蓄能器的管道上安装单向电磁换向阀，单向电磁换向阀的另一端与油箱管路相连，蓄能器的另一端与截止阀相连，在蓄能器跟截止阀连接的管道上连接电接点压力表，截止阀的另一端与调压阀的一端相连，调压阀的另一端与电磁换向阀的P接口相连，在截止阀跟调压阀的管道上连接压力表和压力变送器，电磁换向阀的A接口跟液压油缸的前端口相连，电磁换向阀的B接口与液压油缸的后端口相连；液压油缸安装在平板加长板上，平板加长板固定在工作平板上；调压阀下方安装砝码挂钩，通过调节砝码的质量来调定该调压阀的二次油油压。

所述传动部件包括变频器、交流变频电机、减速器、链条、两个链轮、传动轴、传动轮、轴承垫块、传动轴承和定位板；所述变频器与交流变频电机相连，控制交流变频电机的转速和方向；交流变频电机与减速器相连，减速器的输出轴上安装一链轮，传动轴的一端安装另一链轮，两个链轮通过链条连接；传动轮装于传动轴上，传动轴的二端各安装一传动轴承，传动轴承固定在轴承垫块上，轴承垫块固定在工作平板上，每次更换传动轮时，用定位板来定位。

所述试验头部件包括中心柱、锁紧螺母、固定板、导轨底座、上导轨座、水平微调螺钉、水平微调板、钢球、螺钉、导轨、加长导轨、试验轴和固定套；所述导轨底座通过中心柱与工作平板相连，通过锁紧螺母固定中心柱使导轨底座不会移动，然后再拧紧导轨底座上的个螺钉使得导轨底座与工作平板固定连接，导轨底座上装上导轨座，上导轨座通过钢球连接导轨，滚轮轴承单元装在试验轴上，试验轴安装在导轨上，用固定套固定，固定套定位在导轨上，试验轴可随导轨的滑动而与传动轮接触；水平微调板固定在工作平板上，水平微调螺钉安装在水平微调板上，通过水平微调螺钉调整导轨底座的位置；当滚轮轴承单元外径小于150mm时，需要将加长导轨安装在导轨上。

所述控制监控系统包括温度传感器、转速传感器、振动传感器、工控机和显示器；温度传感器安装在试验轴轴心处，来测试滚轮轴承单元温度变化；转速传感器装在传动轴有链轮一侧的端面，用来测试传动轴的转速，振动传感器装在固定板上；振动传感器、温度传感器和转速传感器通过滤波装置和A/D数模转换器与工控机连接，工控机与显示器相连，通过工控机将测定的数值显示在显示器上。

一种适用上述大型叉车门架滚轮轴承单元寿命试验系统的试验方法，包括以下步骤：

1、将待试验的滚轮轴承单元安装在导轨上，调整待测滚轮轴承单元的中心位置，具体为：推动导轨使待测滚轮轴承单元与传动轮刚好接触，低速试运转三分钟后，松开导轨底座上的6个螺钉和固定中心柱的锁紧螺母，通过低速试运转时待测滚轮轴承单元和传动轮接触转动留下的摩擦痕印调整导轨底座的位置，使滚轮轴承单元对准传动轮中心，再低速试运转三分钟，确定好位置后，锁紧锁紧螺母，并把导轨底座边上的6个螺钉逐个拧紧；

2、设定待试验的滚轮轴承单元的工作模式和试验参数，所述工作模式包括手动模式和自动模式，所述手动模式具体为：在工控机上设定待试验的滚轮轴承单元的执行时间和执行频率，启动试验系统；所述自动模式具体为：在工控机上设定待试验的滚轮轴承单元的总步数、每一步的执行时间和执行频率，启动试验系统；所述频率值为正值时表示传动轴正转，频率值为负值时表示传动轴反转；

3、试验系统运转后，打开截止阀并调节调压阀使加载部件开始运转，液压油缸的推力作用在导轨上，使待测滚轮轴承单元与传动轮接触；根据步骤2设定的待试验的滚轮轴承单元的工作模式和试验参数，在运行的前2小时内分3次将砝码加到砝码挂钩上；工控机上输入的频率值传输到变频器上，变频器控制交流变频电机的转速和方向；交流变频电机控制传动轴的转速和方向；振动传感器、温度传感器和转速传感器将采集的数据通过工控机在显示器上显示，完成滚轮轴承单元的寿命试验。

本发明的有益效果是：在可变速，大载荷的测试条件下运行稳定，其可试验的轴承内外径尺寸范围广，可测一切工况为外圈旋转的轴承。还可以通过自动模式和手动模式控制所测轴承的正反转，更准确的测试轴承的寿命性能。

附图说明

图1为滚轮轴承单元寿命试验系统的各部件总示意图；

图2为滚轮轴承单元寿命试验系统的主视图；

图3为滚轮轴承单元寿命试验系统的左视图；

图4为加载系统液压原理图；

图5为试验头座部件示意图；

图6为传动部件示意图；

图7为安装滚轮时定位装置示意图；

图8为控制监控系统原理示意图；

图中：加载部件1、机架2、试验头部件3、传动部件4、控制监控系统5、显示器6、工控机7、泵站8、平板加长板9、工作平板10、振动传感器11、加长导轨12、轴承垫块13、传动轴承14、转速传感器15、砝码挂钩16、水平微调螺钉17、水平微调板18、钢球19、液压油缸20、调压阀21、压力表22、电磁换向阀23、压力变送器24、截止阀25、单向电磁换向阀26、溢流阀27、油泵28、电动机29、过滤器30、单向阀31、蓄能器32、电接点压力表33、中心柱34、锁紧螺母35、固定板36、导轨底座37、上导轨座38、导轨39、试验轴40、固定套41、滚轮轴承单元42、定位板43、温度传感器44、螺钉45、传动轴46、传动轮47、链轮48、链条49、减速器50、交流变频电机51。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

根据外圈旋转轴承的使用工况，为了能测试滚动轴承单位的范围更广，要求外圈的接触疲劳寿命更高的轴承，本发明设计的主要技术参数：试验轴承内径为φ50-120mm、外径为φ100-260mm；转速为50-200r/min(无级调速)；最大径向载荷200KN，误差≤±2％；测量参数为滚轮轴承单元转速、振动和内圈温度。

如图1-3所示，本发明一种大型叉车门架滚轮轴承单元寿命试验系统，用于测试滚轮轴承单元42的寿命，包括：加载部件1、机架2、工作平板10、试验头部件3、传动部件4和控制监控系统5；其中所述加载部件1、传动部件4和工作平板10均固定在机架2上；所述试验头部件3固定在工作平板10上；所述加载部件1作用力在试验头部件3上，并推动试验头部件3使之与传动部件4接触；所述传动部件4和试验头部件3均与控制监控系统5相连。

如图4所示，所述加载部件1包括平板加长板9、泵站8、蓄能器32、电接点压力表33、截止阀25、调压阀21、压力表22、砝码挂钩16、压力变送器24、电磁换向阀23和液压油缸20；所述泵站8包括单向电磁换向阀26、溢流阀27、油泵28、电动机29、过滤器30和单向阀31；所述电动机29的输出轴与油泵28相连，油泵28的进油口通过过滤器30与油箱管路相连，油泵28出油口分别与单向阀31和溢流阀27管路相连，溢流阀27的另一端与油箱管路相连，单向阀31的另一端与蓄能器32一端相连，在单向阀31跟蓄能器32的管道上安装单向电磁换向阀26，单向电磁换向阀26的另一端与油箱管路相连，蓄能器32的另一端与截止阀25相连，在蓄能器32跟截止阀25连接的管道上连接电接点压力表33，截止阀25的另一端与调压阀21的一端相连，调压阀21的另一端与电磁换向阀23的P接口相连，在截止阀25跟调压阀21的管道上连接压力表22和压力变送器24，电磁换向阀23的A接口跟液压油缸20的前端口相连，电磁换向阀23的B接口与液压油缸20的后端口相连；液压油缸20安装在平板加长板9上，平板加长板9固定在工作平板10上；调压阀21下方安装砝码挂钩16，通过调节砝码的质量来调定该调压阀21的二次油油压。电磁换向阀23为二位四通换向阀，加载时处于B位，复位卸载时处于A位。调压阀依靠砝码的重量调定该阀的二次压力油油压，液压油缸20安装在平板加长板9上，加载力作用在导轨上通过导轨的滑动传递到滚轮轴承单元42上。试验中计算力的大小时需要将调压阀21下方安装的放砝码用的砝码挂钩16质量约2kg计入砝码中。试验中加载力为恒定力，根据试验要求来定，误差可控制在±2％以内。此系统的特点是：加载稳定，液压系统能耗小，避免了因油泵长期工作而给压力油带来温升，氧化等不利因素，使之使用寿命大大延长。

如图5所示，所述试验头部件3包括中心柱34、锁紧螺母35、固定板36、导轨底座37、上导轨座38、水平微调螺钉17、水平微调板18、钢球19、螺钉45、导轨39、加长导轨12、试验轴40和固定套41；所述导轨底座37通过中心柱34与工作平板10相连，通过锁紧螺母35固定中心柱34使导轨底座37不会移动，然后再拧紧导轨底座37上的6个螺钉45使得导轨底座37与工作平板10固定连接，导轨底座37上装上导轨座38，上导轨座38通过钢球19连接导轨39，滚轮轴承单元42装在试验轴40上，试验轴40安装在导轨39上，用固定套41固定，固定套41定位在导轨39上，试验轴40可随导轨39的滑动而与传动轮47接触；水平微调板18固定在工作平板10上，水平微调螺钉17安装在水平微调板18上，通过水平微调螺钉17调整导轨底座37的位置，进而进行外圈旋转试验；当滚轮轴承单元42外径小于150mm时，需要将加长导轨12安装在导轨39上。滚轮轴承单元42和传动轮47之间为线接触，传动轮47旋转靠摩擦带动滚轮轴承单元42外圈旋转。为了保证滚轮轴承单元42与传动轮47之间线接触状况良好，在导轨底座37处设有滚轮轴承单元轴心线水平微调机构，可调节滚轮轴承单元42水平方向角度0～±5°，以保证滚轮轴承单元42轴心线与传动轴46轴心线平行，试验时及时调整可避免因接触偏载而使轴承寿命及试验数据的真实性产生较大的影响。具体调整方式如下：通过导轨39使滚轮轴承单元42与传动轮47轻微接触，通过摩擦痕迹来调整导轨底座37中心点，用专用工具松开导轨底座37上的螺钉45和连接导轨底座37中心柱34上的锁紧螺母35，左右各边相对调整水平微调螺钉17来调整导轨底座37位置，使滚轮轴承单元42对准传动轮47中心，试运转后，再用专用工具锁紧螺母35，并导轨底座37上的6个螺钉45逐个拧紧。在试验过程中有时会有轴承外圈局部剧烈摩擦和传动轮剧烈磨损的情况发生，为此对外圈较薄、载荷较大的轴承需要在其外圈加一个固定套以防止外圈受较大径向力发生变形，继而影响试验，传动轮47的材料也应选择一些高强度的合金钢，经热处理后表面硬度与轴承外圈相当。

如图6、7所示，所述传动部件4包括变频器、交流变频电机51、减速器50、链条49、两个链轮48、传动轴46、传动轮47、轴承垫块13、传动轴承14和定位板43；所述变频器与交流变频电机51相连，控制交流变频电机51的转速和方向；交流变频电机51与减速器50相连，减速器50的输出轴上安装一链轮48，传动轴46的一端安装另一链轮48，两个链轮48通过链条49连接；传动轮47装于传动轴46上，传动轴46的二端各安装一传动轴承14，传动轴承14固定在轴承垫块13上，轴承垫块13固定在工作平板10上，每次更换传动轮47时，用定位板43来定位。传动轴46上安装的是UCP310的外球面轴承，因外球面无法实行定位，因此，特意设计了两块定位板43来准确定位传动轴46的水平位置。保证传动轴46与基准面(链条49外侧的面)垂直。故每次更换传动轮47都必须用两块定位板43来重新定位传动轴46。主电动机变速装置通过传动链使扭矩传入传动轴46，传动轴46转动带着传动轮47转动。主电动机采用交流变频电动机，通过变频来实现无级调速。

如图8所示，所述控制监控系统5包括温度传感器44、转速传感器15、振动传感器11、工控机7和显示器6；温度传感器44安装在试验轴40轴心处，来测试滚轮轴承单元42温度变化；转速传感器15装在传动轴46有链轮48一侧的端面(靠近端面不接触，留有一点缝隙，它是靠磁感应来测速的)，用来测试传动轴46的转速，则滚轮轴承单元42的外圈转速为：传动轴46转速×传动轮47直径/滚轮轴承单元42；振动传感器11装在固定板36上；振动传感器11、温度传感器44和转速传感器15通过滤波装置和A/D数模转换器与工控机7连接，工控机7与显示器6相连，通过工控机7将测定的数值显示在显示器6上。

一种上述大型叉车门架滚轮轴承单元寿命试验系统的试验方法，包括以下步骤：

1、将待试验的滚轮轴承单元42安装在导轨39上，调整待测滚轮轴承单元42的中心位置，具体为：推动导轨39使待测滚轮轴承单元42与传动轮47刚好接触，低速试运转三分钟后，松开导轨底座37上的6个螺钉45和固定中心柱34的锁紧螺母35，通过低速试运转时待测滚轮轴承单元42和传动轮47接触转动留下的摩擦痕印调整导轨底座37的位置，使滚轮轴承单元42对准传动轮47中心，再低速试运转三分钟，确定好位置后，锁紧锁紧螺母35，并把导轨底座37边上的6个螺钉45逐个拧紧；

2、设定待试验的滚轮轴承单元42的工作模式和试验参数，所述工作模式包括手动模式和自动模式，所述手动模式具体为：在工控机7上设定待试验的滚轮轴承单元42的执行时间和执行频率，启动试验系统；所述自动模式具体为：在工控机7上设定待试验的滚轮轴承单元42的总步数、每一步的执行时间和执行频率，启动试验系统；所述频率值为正值时表示传动轴46正转，频率值为负值时表示传动轴46反转；

3、试验系统运转后，打开截止阀25并调节调压阀21使加载部件1开始运转，液压油缸20的推力作用在导轨39上，使待测滚轮轴承单元42与传动轮47接触；根据步骤2设定的待试验的滚轮轴承单元42的工作模式和试验参数，在运行的前2小时内分3次将砝码加到砝码挂钩16上；工控机7上输入的频率值传输到变频器上，变频器控制交流变频电机51的转速和方向；交流变频电机51控制传动轴46的转速和方向；振动传感器11、温度传感器44和转速传感器15将采集的数据通过工控机7在显示器6上显示，完成滚轮轴承单元42的寿命试验。工控机7可对滚轮轴承单元42的振动、温度进行监控并实现越界停机的功能。

Claims (4)

1.一种大型叉车门架滚轮轴承单元寿命试验系统，用于测试滚轮轴承单元(42)的寿命，其特征在于，包括：加载部件(1)、机架(2)、工作平板(10)、试验头部件(3)、传动部件(4)和控制监控系统(5)；其中所述加载部件(1)、传动部件(4)和工作平板(10)均固定在机架(2)上；所述试验头部件(3)固定在工作平板(10)上；所述加载部件(1)作用力在试验头部件(3)上，并推动试验头部件(3)使之与传动部件(4)接触；所述传动部件(4)和试验头部件(3)均与控制监控系统(5)相连；所述传动部件(4)包括变频器、交流变频电机(51)、减速器(50)、链条(49)、两个链轮(48)、传动轴(46)、传动轮(47)、轴承垫块(13)、传动轴承(14)和定位板(43)；所述变频器与交流变频电机(51)相连，控制交流变频电机(51)的转速和方向；交流变频电机(51)与减速器(50)相连，减速器(50)的输出轴上安装一链轮(48)，传动轴(46)的一端安装另一链轮(48)，两个链轮(48)通过链条(49)连接；传动轮(47)装于传动轴(46)上，传动轴(46)的二端各安装一传动轴承(14)，传动轴承(14)固定在轴承垫块(13)上，轴承垫块(13)固定在工作平板(10)上，每次更换传动轮(47)时，用定位板(43)来定位；所述试验头部件(3)包括中心柱(34)、锁紧螺母(35)、固定板(36)、导轨底座(37)、上导轨座(38)、水平微调螺钉(17)、水平微调板(18)、钢球(19)、螺钉(45)、导轨(39)、加长导轨(12)、试验轴(40)和固定套(41)；所述导轨底座(37)通过中心柱(34)与工作平板(10)相连，通过锁紧螺母(35)固定中心柱(34)使导轨底座(37)不会移动，然后再拧紧导轨底座(37)上的6个螺钉(45)使得导轨底座(37)与工作平板(10)固定连接，导轨底座(37)上装上导轨座(38)，上导轨座(38)通过钢球(19)连接导轨(39)，滚轮轴承单元(42)装在试验轴(40)上，试验轴(40)安装在导轨(39)上，用固定套(41)固定，固定套(41)定位在导轨(39)上，试验轴(40)可随导轨(39)的滑动而与传动轮(47)接触；水平微调板(18)固定在工作平板(10)上，水平微调螺钉(17)安装在水平微调板(18)上，通过水平微调螺钉(17)调整导轨底座(37)的位置；当滚轮轴承单元(42)外径小于150mm时，需要将加长导轨(12)安装在导轨(39)上。

2.根据权利要求1所述大型叉车门架滚轮轴承单元寿命试验系统，其特征在于，所述加载部件(1)包括平板加长板(9)、泵站(8)、蓄能器(32)、电接点压力表(33)、截止阀(25)、调压阀(21)、压力表(22)、砝码挂钩(16)、压力变送器(24)、电磁换向阀(23)和液压油缸(20)；所述泵站(8)包括单向电磁换向阀(26)、溢流阀(27)、油泵(28)、电动机(29)、过滤器(30)和单向阀(31)；所述电动机(29)的输出轴与油泵(28)相连，油泵(28)的进油口通过过滤器(30)与油箱管路相连，油泵(28)出油口分别与单向阀(31)和溢流阀(27)管路相连，溢流阀(27)的另一端与油箱管路相连，单向阀(31)的另一端与蓄能器(32)一端相连，在单向阀(31)跟蓄能器(32)的管道上安装单向电磁换向阀(26)，单向电磁换向阀(26)的另一端与油箱管路相连，蓄能器(32)的另一端与截止阀(25)相连，在蓄能器(32)跟截止阀(25)连接的管道上连接电接点压力表(33)，截止阀(25)的另一端与调压阀(21)的一端相连，调压阀(21)的另一端与电磁换向阀(23)的P接口相连，在截止阀(25)跟调压阀(21)的管道上连接压力表(22)和压力变送器(24)，电磁换向阀(23)的A接口跟液压油缸(20)的前端口相连，电磁换向阀(23)的B接口与液压油缸(20)的后端口相连；液压油缸(20)安装在平板加长板(9)上，平板加长板(9)固定在工作平板(10)上；调压阀(21)下方安装砝码挂钩(16)，通过调节砝码的质量来调定该调压阀(21)的二次油油压。

3.根据权利要求1所述大型叉车门架滚轮轴承单元寿命试验系统，其特征在于，所述控制监控系统(5)包括温度传感器(44)、转速传感器(15)、振动传感器(11)、工控机(7)和显示器(6)；温度传感器(44)安装在试验轴(40)轴心处，来测试滚轮轴承单元(42)温度变化；转速传感器(15)装在传动轴(46)有链轮(48)一侧的端面，用来测试传动轴(46)的转速，振动传感器(11)装在固定板(36)上；振动传感器(11)、温度传感器(44)和转速传感器(15)通过滤波装置和A/D数模转换器与工控机(7)连接，工控机(7)与显示器(6)相连，通过工控机(7)将测定的数值显示在显示器(6)上。

4.一种适用权利要求2所述大型叉车门架滚轮轴承单元寿命试验系统的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将待试验的滚轮轴承单元(42)安装在导轨(39)上，调整待测滚轮轴承单元(42)的中心位置，具体为：推动导轨(39)使待测滚轮轴承单元(42)与传动轮(47)刚好接触，低速试运转三分钟后，松开导轨底座(37)上的6个螺钉(45)和固定中心柱(34)的锁紧螺母(35)，通过低速试运转时待测滚轮轴承单元(42)和传动轮(47)接触转动留下的摩擦痕印调整导轨底座(37)的位置，使滚轮轴承单元(42)对准传动轮(47)中心，再低速试运转三分钟，确定好位置后，锁紧锁紧螺母(35)，并把导轨底座(37)边上的6个螺钉(45)逐个拧紧；

(2)设定待试验的滚轮轴承单元(42)的工作模式和试验参数，所述工作模式包括手动模式和自动模式，所述手动模式具体为：在工控机(7)上设定待试验的滚轮轴承单元(42)的执行时间和执行频率，启动试验系统；所述自动模式具体为：在工控机(7)上设定待试验的滚轮轴承单元(42)的总步数、每一步的执行时间和执行频率，启动试验系统；所述频率值为正值时表示传动轴(46)正转，频率值为负值时表示传动轴(46)反转；

(3)试验系统运转后，打开截止阀(25)并调节调压阀(21)使加载部件(1)开始运转，液压油缸(20)的推力作用在导轨(39)上，使待测滚轮轴承单元(42)与传动轮(47)接触；根据步骤2设定的待试验的滚轮轴承单元(42)的工作模式和试验参数，在运行的前2小时内分3次将砝码加到砝码挂钩(16)上；工控机(7)上输入的频率值传输到变频器上，变频器控制交流变频电机(51)的转速和方向；交流变频电机(51)控制传动轴(46)的转速和方向；振动传感器(11)、温度传感器(44)和转速传感器(15)将采集的数据通过工控机(7)在显示器(6)上显示，完成滚轮轴承单元(42)的寿命试验。