CN104697795B - 一种轴承故障预测试验系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种轴承故障预测试验系统,属于机械设备产品中主要应用于轴承故障预测试验的设备或系统的产品结构的技术领域。包括有安装在底座上的主轴伺服电机、主传动系统和载荷加载与测试装置;主轴伺服电机与主传动系统通过连接键连接;主传动系统和载荷加载与测试装置通过梅花型弹性联轴器相连,三者分别有着独立的润滑系统。本发明针对现有轴承故障预测试验台技术存在的不足,提供了一种可通过更换不同内径的加载套和加载轴,实现对不同轴承型号或类型的轴承进行故障预测试验;同时具有模拟轴承故障发生的全过程,实现轴承的寿命预测的效果。

Description

一种轴承故障预测试验系统
技术领域
本发明涉及一种轴承故障预测试验系统,属于机械设备产品结构的技术领域,具体说属于机械设备产品中主要应用于轴承故障预测试验的设备或系统的产品结构的技术领域。
背景技术
轴承作为重要基础部件普遍应用于各种机械设备,要求具有高精度、高可靠性和长寿命。轴承故障预测试验系统是进行轴承寿命研究的关键设备。现有技术的该类实验设备,每台只能对一种型号或类型的轴承进行试验,并且加载方式多为水平加载,加载后,存在一定的水平位移;而且,测试轴承转速、温度、所承受的载荷等的测量值都存在一定的误差。
发明内容
本发明针对现有技术的不足提供了一种轴承故障预测试验系统,以实现模拟轴承故障发生的全过程,实现轴承的寿命预测的目的。
为达到所述的目的本发明的技术方案是:
一种轴承故障预测试验系统,包括有底座、主轴伺服电机、主传动系统、梅花型弹性联轴器和载荷加载与测试装置;
所述的主轴伺服电机与主传动系统固定安装在底座上;该主轴伺服电机通过伺服驱动器驱动,该主轴伺服电机与主传动系统通过连接键连接;
所述的主传动系统和载荷加载与测试装置通过该梅花型弹性联轴器相连,该三者分别有着独立的润滑系统。
该主传动系统包括主传动轴、主轴轴承、配油套、主轴内隔套、主轴套筒、主轴套、主轴支座、内隔套、主轴轴承端盖、压块螺母组件、压配式压注油杯、管接头和O型密封圈;
所述的主轴伺服电机固定安装在该主轴支座上,所述的主轴支座通过螺栓固定安装在底座上;该主轴伺服电机与该主传动轴通过连接键连接;
所述的主轴支座整体为内圆外方的管结构;该主传动轴一体同轴穿入该主轴支座内孔中;该主轴支座的顶部沿轴向设置有一对连接该管接头的通孔;该主轴支座上相对于该管接头的外侧,设置有安装该压配式压注油杯的通孔;
所述的主传动轴外圆为阶梯状结构;从穿入端始依次为第一阶梯,第二阶梯,第三阶梯和第四阶梯;该主传动轴位于第一阶梯和第二阶梯之间的外圆表面同轴环套有该主轴套筒,第一轴承组和第二轴承组;该第一轴承组和第二轴承组位于该主轴套筒的两端;
所述的第一轴承组和第二轴承组分别由结构相同的一对主轴轴承组合而成;每对主轴轴承相互平行设置且两者之间由该主轴内隔套分隔;该主轴内隔套外环环套有该配油套,该配油套沿外环设置有与其内环导通的油孔或油槽;
所述的主轴套一端的端头处设置有环形凸起,另一端同轴嵌套安装在主轴支座内;该环形凸起内侧面顶抵该主轴支座的端面,该环形凸起沿外环表面设置有安装该压配式压注油杯的沉孔;该主轴套外环表面上加工有螺纹糟,该螺纹槽的两端头部分别与该主轴支座上两处连接该管接头处的通孔相对应导通;该主轴套外表面的两端分别设置有环形凹槽;该环形凹槽位于所述的螺纹槽的两侧;该环形凹槽内分别装有O型密封圈;该O型密封圈与该主轴支座的内壁呈顶抵状态;
所述的主轴套同轴环套在该第一轴承组和第二轴承组的外环;该主轴套中部沿内表面凸设置有一与该主轴套筒等长且对应位置设置的环形凸部;该第一轴承组的一端顶抵住该第一阶梯,另一端顶抵该主轴套筒和该环形凸部的一端;该第二轴承组的一端顶抵该主轴套筒和该环形凸部的另一端;
所述的主轴套壁内两端处分别设置有彼此独立的管状导油管,一侧的导油管分别与该第一轴承组上配油套的油孔或油槽及该主轴支座上的压配式压注油杯的通孔密封导通;另一侧的导油管分别与该第二轴承组上配油套的油孔或油槽及该主轴套环形凸起沿外环表面设置的安装该压配式压注油杯的沉孔密封导通;
所述的管接头分别连接油冷机的冷却油的进口和出口;
所述的主传动轴第二阶梯和第三阶梯之间的外环表面依次同轴环套有内隔套和压块螺母组件;该压块螺母组件将该内隔套锁固在该主传动轴第二阶梯和第三阶梯之间;该内隔套内端顶抵该第二轴承组的另一端;该内隔套沿外表面一体设置有一环形凸部;
所述的主轴套的两端分别对应设置有结构对应相同的主轴轴承端盖;该主轴轴承端盖为管结构,一端一体设置有一环形凸起,另一端分别顶抵住该第一轴承组和该第二轴承组;该主轴轴承端盖沿内表面设置有一环形凸起;一侧的该主轴轴承端盖的环形凸起内环顶抵该主传动轴外环,另一侧的该主轴轴承端盖的环形凸起内环顶抵该内隔套的外环;该内隔套外表面凸设置的环形凸部顶抵与之对应的该主轴轴承端盖的内环。
该主传动轴沿轴心线设置有通孔,通孔的一端设置有带键槽的沉孔;该主传动轴外圆为沿沉孔端起呈递减的阶梯状结构,该第一阶梯位于靠近沉孔一端的外圆表面。
该第一轴承组和该第二轴承组外圈轴向定位由安装在主轴套两端的该主轴轴承端盖和该主轴套内壁起定位轴肩作用的设置于中部的该环形凸部完成;该第一轴承组和该第二轴承组内圈轴向定位由该主传动轴上起定位轴肩作用的第一阶梯、该主轴套筒和该内隔套完成。
该配油套和该主轴内隔套需配磨。
该载荷加载与测试装置包括加载油缸、加载支架、转换接头、力传感器、铰链、销轴、上加载支座、上加载套、小法兰盘、法兰盘、紧固圆螺母、唇形密封圈A、加载轴、编码器、下加载支座、编码器支架、室温传感器、调整垫、下加载套、测试轴承、隔垫、唇形密封圈B、温度传感器、声发射传感器和三向加速度传感器;
所述的上加载支座为下侧中部设置有一半圆柱形凹部的瓦型结构,所述的下加载支座为上侧中部设置有一半圆柱形凹部的瓦型结构;该上加载支座和该下加载支座两半圆柱对接形成相同轴线的内孔;该半圆型上加载套同轴位于该上加载支座内环并与其配套使用;该半圆型下加载套同轴位于该下加载支座内环并与其配套使用;
所述的上加载套和下加载套同轴对接成的管结构为内外表面分别设置有内定位轴肩和外定位轴肩的管结构,该管结构内表面加工有导油槽;
所述的加载支架由支板、复数个侧板和底板组成框架结构;所述的加载油缸通过螺栓固定在该加载支架的顶部支板上;该加载支架的底板通过复数个侧板与该顶部支板固定连接;
所述的下加载支座的座底通过螺钉与底板紧固连接;该调整垫位于该下加载支座的座底和该底板上表面之间;该底板位于该底座上并与其紧固连接固定;
所述的底板上表面加工有环形槽,该底板的侧面设置有与该环形槽相连的出油孔;
所述的力传感器位于加载油缸和上加载支座之间;该力传感器的上部通过转换接头与该加载油缸机械连接,下部通过铰链和销轴与该上加载支座的顶部机械连接;
所述的加载轴一体同轴水平穿入该上加载支座及上加载套和该下加载支座及下加载套形成的内孔中;一对相同结构的测试轴承位于该加载轴中部;两测试轴承之间设置管形隔垫;该对测试轴承的外环与所述的上加载套和下加载套对接组成的管结构的内表面嵌套配合;该对测试轴承的左侧外圈顶抵该管结构的内定位轴肩;该对测试轴承的右侧内圈通过同时起轴向定位作用的该紧固圆螺母锁固在该加载轴上,其右侧外圈与该小法兰盘内环左侧延伸设置的环形凸环顶抵;该小法兰盘通过呈均匀分布的复数个螺栓固定在所述管结构的端面;该法兰盘位于该小法兰盘的右侧或外侧,通过呈均匀分布的复数个螺栓固定在所述上加载支座和下加载支座一侧的端面;该法兰盘沿一侧端面同轴设置一环形凸起,该环形凸起顶抵该小法兰盘的端面或外端面;
所述管结构的内定位轴肩内环表面处设置有安装该唇形密封圈A的环形凹槽,该唇形密封圈A与该加载轴外表面呈顶抵状态;
所述的法兰盘内环表面处设置有安装唇形密封圈B的环形凹槽,该唇形密封圈B与该加载轴外表面呈顶抵状态;
所述的编码器位于该法兰盘外并沿轴线安装在该加载轴上,该编码器通过编码器支架固定于底座上;该室温传感器通过螺栓固定安装于底座上表面;
所述的温度传感器位于该加载支座上侧肩部的外表面且与外表面固定安装;该温度传感器穿过该上加载支座和该上加载套;
所述的声发射传感器通过螺栓固定安装在该上加载支座的侧面;所述的三向加速度传感器通过螺栓固定安装在该下加载支座的侧面。
该上加载支座与该上加载套之间的间隙为1.5毫米-2毫米;该下加载支座与该下加载套之间的间隙为1.5毫米-2毫米。
位于该加载支座上侧肩部外表面的温度传感器为两个,沿轴向设置,穿入的位置与两个测试轴承分别对应设置。
该小法兰盘为上下半圆型结构;该法兰盘为上下半圆型结构;该小法兰盘和该法兰盘的上半圆型结构与该上加载套和该上加载支座配套使用;该小法兰盘和该法兰盘的下半圆型结构与该下加载套和该下加载支座配套使用。
该力传感器、编码器、室温传感器、温度传感器、声发射传感器和三向加速度传感器分别与信号采集系统相连。
本发明与现有技术相比,具有以下优点及效果:
1)主传动系统驱动采用主轴伺服电机,对转速能精确的控制,且低速段负载特性好,测试轴承速度范围大,并且加载轴端安装有编码器,能够精确检测到加载后轴承转速的变化情况;
2)主传动系统和测试装置通过梅花型弹性联轴器相连,减小了主传动系统产生的振动对测试装置的影响;
3)加载装置的加载油缸通过转换接头直接与力传感器相连,加载支座和加载套采用剖分式结构,测试轴承所承受载荷测量值准确;
4)加载装置采用框架结构,稳定性能好;
5)本发明所述的系统安装有温度传感器和室温传感器,能够减小外界温度对测量数值的影响;
6)本发明所述的系统安装有声发射传感器,能够检测到初期轴承发生的故障情况;
7)针对现有轴承故障预测试验台技术存在的不足,本发明的技术方案提供了一种可通过更换不同内径的加载套和加载轴,实现对不同轴承型号或类型的轴承故障预测试验;因此,本试验系统可用于不同型号的轴承故障预测。
附图说明
图1为本发明轴承故障预测试验系统整体结构的示意图;
图2为图1中主传动系统结构的示意图;
图3为图1中载荷加载与测试装置结构的示意图;
图4为图3中加载支架结构的示意图;
图5为图3中下半部局部结构及温度传感器安装位置的示意图;
图6为图5中沿A-A的剖面示意图。
图中标号说明
1、 主轴伺服电机
2、 主传动系统
2-1、 主传动轴 2-2、 主轴轴承
2-3、 配油套 2-4、 主轴内隔套
2-5、 主轴套筒 2-6、 主轴套
2-7、 主轴支座 2-8、 内隔套
2-9、 主轴轴承端盖 2-10、 压块螺母组件
2-11、 压配式压注油杯 2-12、 管接头
2-13、 O型密封圈
3、 载荷加载与测试装置
3-1、 加载油缸
3-2、 加载支架 3-2-1、 底板
3-2-2、 侧板
3-2-3、 支板
3-3、 转换接头 3-4、 力传感器
3-5、 铰链 3-6、 销轴
3-7、 上加载支座 3-8、 上加载套
3-9、 小法兰盘 3-10、 法兰盘
3-11、 紧固圆螺母 3-12、 唇形密封圈A
3-13、 加载轴 3-14、 编码器
3-15、 下加载支座 3-16、 编码器支架
3-17、 室温传感器 3-18、 调整垫
3-19、 下加载套 3-20、 测试轴承
3-21、 隔垫 3-22、 唇形密封圈B
3-23、 温度传感器 3-24、 声发射传感器
3-25、 三向加速度传感器
4、 梅花型弹性联轴器
5、 底座
具体实施方式
下面结合附图对本发明技术方案详细描述如下,以利全面的了解。
如图1,图2,图3,图4,图5和图6所示,一种轴承故障预测试验系统,包括有底座5、主轴伺服电机1、主传动系统2、梅花型弹性联轴器4和载荷加载与测试装置3;如图1;
所述的主轴伺服电机1与主传动系统2固定安装在底座5上;该主轴伺服电机1通过伺服驱动器驱动,该主轴伺服电机1与主传动系统2通过连接键连接;
所述的主传动系统2和载荷加载与测试装置3通过该梅花型弹性联轴器4相连,该三者分别有着独立的润滑系统。
该主传动系统2包括主传动轴2-1、主轴轴承2-2、配油套2-3、主轴内隔套2-4、主轴套筒2-5、主轴套2-6、主轴支座2-7、内隔套2-8、主轴轴承端盖2-9、压块螺母组件2-10、压配式压注油杯2-11、管接头2-12和O型密封圈2-13;
所述的主轴伺服电机1固定安装在该主轴支座2-7上,所述的主轴支座2-7通过螺栓固定安装在底座5上;该主轴伺服电机1与该主传动轴2-1通过连接键连接;
所述的主轴支座2-7整体为内圆外方的管结构,这里的管结构主要为了说明该主轴支座2-7的中心有一(两端)等径的内孔这一特定的特征;该主传动轴2-1一体同轴穿入(或由右向左水平穿入,如图2)该主轴支座2-7内孔中;该主轴支座2-7的顶部沿轴向(即轴心线横方向)设置有一对连接该管接头2-12的通孔(该通孔应在与轴心线平行的同一条直线上);该主轴支座2-7上相对于该管接头2-12的外侧(即靠近插入的底端或该主轴支座2-7的左端位置,如图2)设置有安装该压配式压注油杯2-11的通孔(该通孔应在该两个管接头2-12连线向左的延长线上);
所述的主传动轴2-1外圆为阶梯状结构;从穿入端(即如图2中的左端)始依次(即如图2中自左至右)为第一阶梯,第二阶梯,第三阶梯和第四阶梯;该主传动轴2-1位于第一阶梯和第二阶梯之间的外圆表面同轴环套有该主轴套筒2-5,;该第一轴承组和第二轴承组位于该主轴套筒2-5的两端;如图2所示即该第一轴承组靠近第一阶梯处,该第二轴承组靠近第二阶梯处;或者说该第一轴承组整体位于该主轴套筒2-5的左端,该第二轴承组整体位于该主轴套筒2-5的右端;
所述的第一轴承组和第二轴承组分别由结构相同的一对(即两个为一对)主轴轴承2-2组合而成;每对主轴轴承2-2相互平行设置且两者之间由该主轴内隔套2-4分隔;该主轴内隔套2-4外环环套有该配油套2-3,该配油套2-3沿外环设置有与其内环导通的油孔或油槽;
所述的主轴套2-6(整体为中空的圆柱形结构)一端的端头处设置有环形凸起,另一端同轴嵌套安装在主轴支座2-7内;该环形凸起内侧面顶抵该主轴支座2-7的端面(如图2的右端面),该环形凸起沿外环表面设置有安装该压配式压注油杯2-11的沉孔(这里的压配式压注油杯2-11相对于前面安装在该主轴支座2-7上的压配式压注油杯2-11为结构相同的另一个压配式压注油杯2-11);该主轴套2-6外环表面上加工有螺纹糟,该螺纹槽的两端头部分别与该主轴支座2-7上两处连接该管接头2-12处的通孔相对应导通;该主轴套2-6外表面的两端分别设置有环形凹槽;该环形凹槽位于所述的螺纹槽的两侧;该环形凹槽内分别装有O型密封圈2-13;该O型密封圈2-13与该主轴支座2-7的内壁呈顶抵状态,该两O型密封圈2-13起密封的作用;
所述的主轴套2-6同轴环套在该第一轴承组和第二轴承组的外环;该主轴套2-6中部沿内表面凸设置有一与该主轴套筒2-5等长且对应位置设置的环形凸部(或者称相对位置设置);该第一轴承组的一端顶抵住该第一阶梯,另一端顶抵该主轴套筒2-5和该环形凸部的一端;该第二轴承组的一端顶抵该主轴套筒2-5和该环形凸部的另一端;详细说实际是该第一轴承组左侧轴承的内圈顶抵住该第一阶梯,该第一轴承组右侧轴承的内圈顶抵该主轴套筒2-5的左端同时该第一轴承组右侧轴承的外圈顶抵环形凸部的左端;该第二轴承组左侧轴承的内圈顶抵该主轴套筒2-5的右端同时该第二轴承组左侧轴承的外圈顶抵该环形凸部的右端;如图2所示;
所述的主轴套2-6壁内两端处分别设置有彼此独立的管状导油管,一侧(例如图2中所示的左侧)的导油管分别与该第一轴承组上配油套2-3的油孔或油槽及该主轴支座2-7上的压配式压注油杯2-11的通孔密封导通;另一侧(例如图2中所示的右侧)的导油管分别与该第二轴承组上配油套2-3的油孔或油槽及该主轴套2-6环形凸起沿外环表面设置的安装该压配式压注油杯2-11的沉孔密封导通;
所述的管接头2-12分别连接油冷机的冷却油的进口和出口;例如如图2所示的位于左侧的管接头2-12连接油冷机的冷却油的进口,位于右侧的管接头2-12连接油冷机的冷却油的出口。
所述的主传动轴2-1第二阶梯和第三阶梯之间的外环表面依次同轴环套有内隔套2-8和压块螺母组件2-10(如图2所示内隔套2-8在左,压块螺母组件2-10在右);该压块螺母组件2-10将该内隔套2-8锁固(或螺旋锁固)在该主传动轴2-1第二阶梯和第三阶梯之间;该内隔套2-8内端顶抵该第二轴承组的另一端,详细说实际是该内隔套2-8左端顶抵该第二轴承组中位于右侧轴承的内圈;该内隔套2-8沿外表面一体设置有一环形凸部;
所述的主轴套2-6的两端分别对应设置有结构对应相同的主轴轴承端盖2-9;该主轴轴承端盖2-9为管结构,一端一体设置有一环形凸起,另一端分别顶抵住该第一轴承组和该第二轴承组;详细描述实际应该位于是主轴套2-6的两端的该主轴轴承端盖2-9均以环形凸起在外的形式以相对方向(例如位于左侧的从左边插入,位于右侧的从右边插入)插入到该主轴套2-6内,且位于左端的该主轴轴承端盖2-9顶抵住该第一轴承组左侧轴承的外圈同时位于右端的该主轴轴承端盖2-9顶抵住该第二轴承组右侧轴承的外圈;如图2所示。
该主轴轴承端盖2-9沿内表面设置有一环形凸起;一侧(或左侧)的该主轴轴承端盖2-9的环形凸起内环顶抵该主传动轴2-1外环,另一侧(或右侧)的该主轴轴承端盖2-9的环形凸起内环顶抵该内隔套2-8的外环;该内隔套2-8外表面凸设置的环形凸部顶抵与之对应的该主轴轴承端盖2-9的内环。
所以笼统的说该第一轴承组和该第二轴承组外圈(轴承外圈)轴向定位由安装在主轴套2-6两端的该主轴轴承端盖2-9和该主轴套2-6内壁起定位轴肩作用的设置于中部的该环形凸部完成;该第一轴承组和该第二轴承组内圈(轴承内圈)轴向定位由该主传动轴2-1上起定位轴肩作用的第一阶梯、该主轴套筒2-5和该内隔套2-8完成。
该主传动轴2-1沿轴心线设置有通孔,通孔的一端设置有带键槽的沉孔;该主传动轴2-1外圆为沿沉孔端起呈递减的阶梯状结构,该第一阶梯位于靠近沉孔一端的外圆表面。
该配油套2-3和该主轴内隔套2-4需配磨。
如图3所示,该载荷加载与测试装置3包括加载油缸3-1、加载支架3-2、转换接头3-3、力传感器3-4、铰链3-5、销轴3-6、上加载支座3-7、上加载套3-8、小法兰盘3-9、法兰盘3-10、紧固圆螺母3-11、唇形密封圈A3-12、加载轴3-13、编码器3-14、下加载支座3-15、编码器支架3-16、室温传感器3-17、调整垫3-18、下加载套3-19、测试轴承3-20、隔垫3-21、唇形密封圈B3-22、温度传感器3-23、声发射传感器3-24和三向加速度传感器3-25;
所述的上加载支座3-7为下侧中部设置有一半圆柱形凹部的瓦型结构,所述的下加载支座3-15为上侧中部设置有一半圆柱形凹部的瓦型结构;所谓的瓦型结构可以理解为一矩形体或一梯形体或一带有底座的矩形体或方形体,沿一侧的端面设置一半圆柱状凹部;如图5所示的该上加载支座3-7为梯形体,沿梯形底面向上设置一半圆柱状凹部,该下加载支座3-15为带有底座的矩形体或方形体,沿矩形体或方形体的上端面设置一半圆柱状凹部;该上加载支座3-7和该下加载支座3-15两半圆柱对接形成相同轴线的内孔(即形成一个完整的圆柱孔);该半圆型上加载套3-8同轴位于该上加载支座3-7内环并与其配套使用;该半圆型下加载套3-19同轴位于该下加载支座3-15内环并与其配套使用;即该上加载支座3-7和该下加载支座3-15对接形成的圆孔与该上加载套3-8和该下加载套3-19对接形成的圆孔(或称管结构)同轴,且后者插在前者内,前者环套着后者;该上加载支座3-7与该上加载套3-8之间的间隙为1.5毫米-2毫米;该下加载支座3-15与该下加载套3-19之间的间隙为1.5毫米-2毫米。
所述的上加载套3-8和下加载套3-19同轴对接成的管结构为内外表面分别设置有内定位轴肩和外定位轴肩的管结构;如图3,图5,图6所示,所谓的内外表面分别设置有内定位轴肩和外定位轴肩为该管结构的截面成一个阶梯状的结构,内部的阶梯为内定位轴肩,外部的的阶梯为外定位轴肩;内定位轴肩为左侧测试轴承3-20的止点位置,外定位轴肩实际是整个管结构插入该上加载支座3-7和该下加载支座3-15中的止点位置;该管结构内表面加工有导油槽;
如图3和图4所示,所述的加载支架3-2由支板3-2-3、复数个(例如2个)侧板3-2-2和底板3-2-1组成框架结构;所述的加载油缸3-1通过螺栓固定在该加载支架3-2的顶部支板3-2-3上(该顶部支板3-2-3上可设置通孔);该加载支架3-2的底板3-2-1通过复数个侧板3-2-2与该顶部支板3-2-3固定连接;
所述的下加载支座3-15的座底通过螺钉与底板3-2-1紧固连接;该调整垫3-18位于该下加载支座3-15的座底和该底板3-2-1上表面之间;该底板3-2-1位于该底座5上并与其紧固连接固定;
所述的底板3-2-1上表面加工有环形槽,该底板3-2-1的侧面设置有与该环形槽相连的出油孔;如图4所示底板右侧为出油孔。
所述的力传感器3-4位于加载油缸3-1和上加载支座3-7之间;该力传感器3-4的上部通过转换接头3-3与该加载油缸3-1机械连接,下部通过铰链3-5和销轴3-6与该上加载支座3-7的顶部机械连接;
所述的加载轴3-13一体同轴水平穿入该上加载支座3-7及上加载套3-8和该下加载支座3-15及下加载套3-19形成的内孔中;一对(两个)相同结构的测试轴承3-20位于该加载轴3-13中部;两测试轴承3-20之间设置管形隔垫3-21;该对测试轴承3-20的外环与所述的上加载套3-8和下加载套3-19对接组成的管结构的内表面嵌套配合;该对测试轴承3-20的左侧(左侧轴承)外圈顶抵该管结构的内定位轴肩;该对测试轴承3-20的右侧(右侧轴承)内圈通过同时起轴向定位作用的该紧固圆螺母3-11锁固在该加载轴3-13上,其右侧(右侧轴承)外圈与该小法兰盘3-9内环左侧延伸设置的环形凸环顶抵(所谓内环左侧延伸设置为该小法兰盘3-9沿内孔向外延伸一凸环,如图3);该小法兰盘3-9通过呈均匀分布的复数个螺栓固定在所述管结构的端面;该法兰盘3-10位于该小法兰盘3-9的右侧或外侧,通过呈均匀分布的复数个螺栓固定在所述上加载支座3-7和下加载支座3-15一侧(或外端或右端,如图3)的端面;该法兰盘3-10沿一侧端面同轴设置一环形凸起,该环形凸起顶抵该小法兰盘3-9的端面或外端面;所谓的外端或右端指靠近该编码器3-14的一端,该编码器3-14位于上加载支座3-7和下加载支座3-15整体结构的外端,而图3所表示的正是图1顺序下来的正确安装位置。
该小法兰盘3-9为上下半圆型结构;该法兰盘3-10为上下半圆型结构;目的是为了对应与上加载套3-8和上加载支座3-7及下加载套3-19和下加载支座3-15的配套使用;该小法兰盘3-9和该法兰盘3-10的上半圆型结构与该上加载套3-8和该上加载支座3-7配套使用;该小法兰盘3-9和该法兰盘3-10的下半圆型结构与该下加载套3-19和该下加载支座3-15配套使用。
所述管结构的内定位轴肩内环表面处设置有安装该唇形密封圈A3-22的环形凹槽,该唇形密封圈A3-22与该加载轴3-13外表面呈顶抵状态;
所述的法兰盘3-10内环表面处设置有安装唇形密封圈B3-12的环形凹槽,该唇形密封圈B3-12与该加载轴3-13外表面呈顶抵状态;
所述的唇形密封圈A3-22和B3-12,安装在上加载套3-8和下加载套3-19内,用于防止测试轴承3-20的润滑油从上、下加载套之间的间隙流出。
所述的编码器3-14位于该法兰盘3-10外并沿轴线安装在该加载轴3-13上,该编码器3-14通过编码器支架3-16固定于底座5上;该室温传感器3-17通过螺栓固定安装于底座5上表面;如图3。
所述的温度传感器3-23位于该加载支座3-7上侧肩部的外表面且与外表面固定安装;该加载支座3-7整体为梯形,该温度传感器3-23安装于一侧或右侧的肩部,如图5;该温度传感器3-23穿过该上加载支座3-7和该上加载套3-8;位于该加载支座3-7上侧肩部外表面的温度传感器3-23为两个,沿轴向设置(即与轴线平行设置),穿入的位置与两个测试轴承3-20分别对应设置。如图6。
所述的声发射传感器3-24通过螺栓固定安装在该上加载支座3-7的侧面;所述的三向加速度传感器3-25通过螺栓固定安装在该下加载支座3-15的侧面。如图5。
该主传动轴2-1与该加载轴3-13同轴,同轴度不大于0.015;
该力传感器3-4、编码器3-14、室温传感器3-17、温度传感器3-23、声发射传感器3-24和三向加速度传感器3-25分别与信号采集系统相连。
综上所述,根据附图所示的一种轴承故障预测试验系统,包括有底座5、主轴伺服电机1、主传动系统2、梅花型弹性联轴器4和载荷加载与测试装置3;所述的主轴伺服电机1,固定安装在主轴支座2-7上,通过伺服驱动器驱动,主轴伺服电机1与主传动轴2-1通过连接键连接;所述的主传动系统2,由主传动轴2-1、主轴轴承2-2、配油套2-3、主轴内隔套2-4、主轴套筒2-5、主轴套2-6、主轴支座2-7、内隔套2-8、主轴轴承端盖2-9、压块螺母组件2-10、压配式压注油杯2-11、管接头2-12和O型密封圈2-13组成;所述的载荷加载与测试装置3由加载油缸3-1、加载支架3-2、转换接头3-3、力传感器3-4、铰链3-5、销轴3-6、上加载支座3-7、上加载套3-8、小法兰盘3-9、法兰盘3-10、紧固圆螺母3-11、唇形密封圈A3-12、加载轴3-13、编码器3-14、下加载支座3-15、编码器支架3-16、室温传感器3-17、调整垫3-18、下加载套3-19、测试轴承3-20、隔垫3-21、唇形密封圈B3-22、温度传感器3-23、声发射传感器3-24和三向加速度传感器3-25组成;主传动系统2和载荷加载与测试装置3通过梅花型弹性联轴器4相连,有着独立的润滑系统。
所述的主轴轴承2-2安装在主传动轴2-1的两端,数量是4,外圈轴向定位由安装在主轴套2-6两端的主轴轴承端盖2-9和主轴套2-6内壁定位轴肩完成,内圈轴向定位由主传动轴2-1上定位轴肩、主轴套筒2-5和内隔套2-8完成,每一端安装数量为2,且两轴承之间装有配油套2-3和主轴内隔套2-4,两端轴承之间装有主轴套筒2-5;所述的配油套2-3和主轴内隔套2-4需配磨;所述的主轴套2-6嵌套安装在主轴支座2-7内,外壁上加工有螺纹糟,螺纹槽端部与主轴支座2-7上两处管接头2-12处的孔相对应,管接头2-12分别连接油冷机的冷却油的进口和出口,冷却油循环流动,带走主轴轴承2-2运行所产生的热量,外壁螺纹槽的两侧,分别装有O型密封圈2-13,数量为2,用于隔离冷却油和润滑脂;所述的主轴支座2-7通过螺栓固定安装在底座5上,主轴支座2-7上相对于管接头2-12的外侧,安装有压配式压注油杯2-11,用于注入主轴轴承2-2润滑所需的润滑脂;所述的主传动轴2-1与主轴套2-6同轴。
所述的加载油缸3-1通过螺栓固定在加载支架3-2上;所述的力传感器3-4安装于加载油缸3-1和上加载支座3-7之间,分别通过转换接头3-3和铰链3-5、销轴3-6与之相连;所述的上加载支座3-7、上加载套3-8、下加载支座3-15和下加载套3-19配套使用,上、下加载支座3-7、3-15和上、下加载套3-8、3-19之间存在1.5mm-2mm的间隙;所述的下加载套3-19与上加载套3-8所对的表面加工有导油槽,润滑油通过导油槽回到测试轴承3-20的位置;所述的下加载支座3-15放置在调整垫3-18上,下加载支座3-15和调整垫3-18通过螺钉连接到加载支架3-2的底板3-2-1上;所述的加载支架3-2由支板3-2-3、侧板3-2-2和底板3-2-1组成,侧板3-2-2的数量为2;所述的底板3-2-1的特征在于:底板3-2-1上围绕下加载支座3-15加工有环形槽,在底板3-2-1的侧面有与环形槽相连的出油孔。
所述的室温传感器3-17,通过螺栓固定安装在底座5上;所述的测试轴承3-20安装在加载轴3-13上,数量为2,两个测试轴承3-20之间用隔垫3-21隔开,轴向定位由紧固圆螺母3-11实现;所述的编码器3-14安装在加载轴3-13上,通过编码器支架3-16固定于底座5上;所述的温度传感器3-23,穿过上加载支座3-7和上加载套3-8,固定安装在上加载支座3-7上,数量为2;所述的声发射传感器3-24通过螺栓固定安装在上加载支座3-7的侧面;所述的三向加速度传感器3-25通过螺栓固定安装在下加载支座3-15的侧面。
所述的唇形密封圈A3-22和B3-12,安装在上、下加载套3-8、3-19内,用于防止测试轴承3-20的润滑油从上、下加载套3-8、3-19之间的间隙流出。
所述的传感器分别与信号采集系统相连。

Claims (8)

1.一种轴承故障预测试验系统,其特征在于包括有底座(5)、主轴伺服电机(1)、主传动系统(2)、梅花型弹性联轴器(4)和载荷加载与测试装置(3);
所述的主轴伺服电机(1)与主传动系统(2)固定安装在底座(5)上;该主轴伺服电机(1)通过伺服驱动器驱动,该主轴伺服电机(1)与主传动系统(2)通过连接键连接;
所述的主传动系统(2)和载荷加载与测试装置(3)通过该梅花型弹性联轴器(4)相连,该主传动系统(2),该载荷加载与测试装置(3)和该梅花型弹性联轴器(4)分别有着独立的润滑系统;
该主传动系统(2)包括主传动轴(2-1)、主轴轴承(2-2)、配油套(2-3)、主轴内隔套(2-4)、主轴套筒(2-5)、主轴套(2-6)、主轴支座(2-7)、内隔套(2-8)、主轴轴承端盖(2-9)、压块螺母组件(2-10)、压配式压注油杯(2-11)、管接头(2-12)和O型密封圈(2-13);
所述的主轴伺服电机(1)固定安装在该主轴支座(2-7)上,所述的主轴支座(2-7)通过螺栓固定安装在底座(5)上;该主轴伺服电机(1)与该主传动轴(2-1)通过连接键连接;
所述的主轴支座(2-7)整体为内圆外方的管结构;该主传动轴(2-1)一体同轴穿入该主轴支座(2-7)内孔中;该主轴支座(2-7)的顶部沿轴向设置有一对连接该管接头(2-12)的通孔;该主轴支座(2-7)上相对于该管接头(2-12)的外侧,设置有安装该压配式压注油杯(2-11)的通孔;
所述的主传动轴(2-1)外圆为阶梯状结构;从穿入端始依次为第一阶梯,第二阶梯,第三阶梯和第四阶梯;该第一阶梯和第二阶梯之间的主传动轴的外圆表面同轴环套有该主轴套筒(2-5),第一轴承组和第二轴承组;该第一轴承组和第二轴承组位于该主轴套筒(2-5)的两端;
所述的第一轴承组和第二轴承组分别由结构相同的一对主轴轴承(2-2)组合而成;每对主轴轴承(2-2)相互平行设置且两者之间由该主轴内隔套(2-4)分隔;该主轴内隔套(2-4)外环环套有该配油套(2-3),该配油套(2-3)沿外环设置有与其内环导通的油孔或油槽;
所述的主轴套(2-6)一端的端头处设置有环形凸起,另一端同轴嵌套安装在主轴支座(2-7)内;该环形凸起内侧面顶抵该主轴支座(2-7)的端面,该环形凸起沿外环表面设置有安装该压配式压注油杯(2-11)的沉孔;该主轴套(2-6)外环表面上加工有螺纹糟,该螺纹槽的两端头部分别与该主轴支座(2-7)上两处连接该管接头(2-12)处的通孔相对应导通;该主轴套(2-6)外表面的两端分别设置有环形凹槽;该环形凹槽位于所述的螺纹槽的两侧;该环形凹槽内分别装有O型密封圈(2-13);该O型密封圈(2-13)与该主轴支座(2-7)的内壁呈顶抵状态;
所述的主轴套(2-6)同轴环套在该第一轴承组和第二轴承组的外环;该主轴套(2-6)中部沿内表面凸设置有一与该主轴套筒(2-5)等长且对应位置设置的环形凸部;该第一轴承组的一端顶抵住该第一阶梯,另一端顶抵该主轴套筒(2-5)和该环形凸部的一端;该第二轴承组的一端顶抵该主轴套筒(2-5)和该环形凸部的另一端;
所述的主轴套(2-6)壁内两端处分别设置有彼此独立的管状导油管,一侧的导油管分别与该第一轴承组上配油套(2-3)的油孔或油槽及该主轴支座(2-7)上的压配式压注油杯(2-11)的通孔密封导通;另一侧的导油管分别与该第二轴承组上配油套(2-3)的油孔或油槽及该主轴套(2-6)环形凸起沿外环表面设置的安装该压配式压注油杯(2-11)的沉孔密封导通;
所述的管接头(2-12)分别连接油冷机的冷却油的进口和出口;
所述的主传动轴(2-1)第二阶梯和第三阶梯之间的外环表面依次同轴环套有内隔套(2-8)和压块螺母组件(2-10);该压块螺母组件(2-10)将该内隔套(2-8)锁固在该主传动轴(2-1)第二阶梯和第三阶梯之间;该内隔套(2-8)内端顶抵该第二轴承组的另一端;该内隔套(2-8)沿外表面一体设置有一环形凸部;
所述的主轴套(2-6)的两端分别对应设置有结构对应相同的主轴轴承端盖(2-9);该主轴轴承端盖(2-9)为管结构,一端一体设置有一环形凸起,另一端分别顶抵住该第一轴承组和该第二轴承组;该主轴轴承端盖(2-9)沿内表面设置有一环形凸起;一侧的该主轴轴承端盖(2-9)的环形凸起内环顶抵该主传动轴(2-1)外环,另一侧的该主轴轴承端盖(2-9)的环形凸起内环顶抵该内隔套(2-8)的外环;该内隔套(2-8)外表面凸设置的环形凸部顶抵与之对应的该主轴轴承端盖(2-9)的内环;
该载荷加载与测试装置(3)包括加载油缸(3-1)、加载支架(3-2)、转换接头(3-3)、力传感器(3-4)、铰链(3-5)、销轴(3-6)、上加载支座(3-7)、上加载套(3-8)、小法兰盘(3-9)、法兰盘(3-10)、紧固圆螺母(3-11)、唇形密封圈A(3-12)、加载轴(3-13)、编码器(3-14)、下加载支座(3-15)、编码器支架(3-16)、室温传感器(3-17)、调整垫(3-18)、下加载套(3-19)、测试轴承(3-20)、隔垫(3-21)、唇形密封圈B(3-22)、温度传感器(3-23)、声发射传感器(3-24)和三向加速度传感器(3-25);
所述的上加载支座(3-7)为下侧中部设置有一半圆柱形凹部的瓦型结构,所述的下加载支座(3-15)为上侧中部设置有一半圆柱形凹部的瓦型结构;该上加载支座(3-7)和该下加载支座(3-15)两半圆柱对接形成相同轴线的内孔;该上加载套(3-8)为半圆型且同轴位于该上加载支座(3-7)内环并与其配套使用;该下加载套(3-19)为半圆型且同轴位于该下加载支座(3-15)内环并与其配套使用;
所述的上加载套(3-8)和下加载套(3-19)同轴对接成的管结构为内外表面分别设置有内定位轴肩和外定位轴肩的管结构,该管结构内表面加工有导油槽;
所述的加载支架(3-2)由支板(3-2-3)、复数个侧板(3-2-2)和底板(3-2-1)组成框架结构;所述的加载油缸(3-1)通过螺栓固定在该加载支架(3-2)的支板(3-2-3)上;该加载支架(3-2)的底板(3-2-1)通过复数个侧板(3-2-2)与该支板(3-2-3)固定连接;
所述的下加载支座(3-15)的座底通过螺钉与底板(3-2-1)紧固连接;该调整垫(3-18)位于该下加载支座(3-15)的座底和该底板(3-2-1)上表面之间;该底板(3-2-1)位于该底座(5)上并与其紧固连接固定;
所述的底板(3-2-1)上表面加工有环形槽,该底板(3-2-1)的侧面设置有与该环形槽相连的出油孔;
所述的力传感器(3-4)位于加载油缸(3-1)和上加载支座(3-7)之间;该力传感器(3-4)的上部通过转换接头(3-3)与该加载油缸(3-1)机械连接,下部通过铰链(3-5)和销轴(3-6)与该上加载支座(3-7)的顶部机械连接;
所述的加载轴(3-13)一体同轴水平穿入该上加载支座(3-7)及上加载套(3-8)和该下加载支座(3-15)及下加载套(3-19)形成的内孔中;一对相同结构的测试轴承(3-20)位于该加载轴(3-13)中部;两测试轴承(3-20)之间设置形状呈管形的隔垫(3-21);该对测试轴承(3-20)的外环与所述的上加载套(3-8)和下加载套(3-19)对接组成的管结构的内表面嵌套配合;该对测试轴承(3-20)的左侧外圈顶抵该管结构的内定位轴肩;该对测试轴承(3-20)的右侧内圈通过同时起轴向定位作用的该紧固圆螺母(3-11)锁固在该加载轴(3-13)上,其右侧外圈与该小法兰盘(3-9)内环左侧延伸设置的环形凸环顶抵;该小法兰盘(3-9)通过呈均匀分布的复数个螺栓固定在所述管结构的端面;该法兰盘(3-10)位于该小法兰盘(3-9)的右侧或外侧,通过呈均匀分布的复数个螺栓固定在所述上加载支座(3-7)和下加载支座(3-15)一侧的端面;该法兰盘(3-10)沿一侧端面同轴设置一环形凸起,该环形凸起顶抵该小法兰盘(3-9)的端面或外端面;
所述管结构的内定位轴肩内环表面处设置有安装该唇形密封圈B(3-22)的环形凹槽,该唇形密封圈B(3-22)与该加载轴(3-13)外表面呈顶抵状态;
所述的法兰盘(3-10)内环表面处设置有安装唇形密封圈A(3-12)的环形凹槽,该唇形密封圈A(3-12)与该加载轴(3-13)外表面呈顶抵状态;
所述的编码器(3-14)位于该法兰盘(3-10)外并沿轴线安装在该加载轴(3-13)上,该编码器(3-14)通过编码器支架(3-16)固定于底座(5)上;该室温传感器(3-17)通过螺栓固定安装于底座(5)上表面;
所述的温度传感器(3-23)位于该上加载支座(3-7)上侧肩部的外表面且与外表面固定安装;该温度传感器(3-23)穿过该上加载支座(3-7)和该上加载套(3-8);
所述的声发射传感器(3-24)通过螺栓固定安装在该上加载支座(3-7)的侧面;所述的三向加速度传感器(3-25)通过螺栓固定安装在该下加载支座(3-15)的侧面。
2.如权利要求1所述的轴承故障预测试验系统,其特征在于该主传动轴(2-1)沿轴心线设置有通孔,通孔的一端设置有带键槽的沉孔;该主传动轴(2-1)外圆为沿沉孔端起呈递减的阶梯状结构,该第一阶梯位于靠近沉孔一端的外圆表面。
3.如权利要求1所述的轴承故障预测试验系统,其特征在于该第一轴承组和该第二轴承组外圈轴向定位由安装在主轴套(2-6)两端的该主轴轴承端盖(2-9)和该主轴套(2-6)内壁起定位轴肩作用的设置于中部的该环形凸部完成;该第一轴承组和该第二轴承组内圈轴向定位由该主传动轴(2-1)上起定位轴肩作用的第一阶梯、该主轴套筒(2-5)和该内隔套(2-8)完成。
4.如权利要求1所述的轴承故障预测试验系统,其特征在于该配油套(2-3)和该主轴内隔套(2-4)需配磨。
5.如权利要求1所述的轴承故障预测试验系统,其特征在于该上加载支座(3-7)与该上加载套(3-8)之间的间隙为1.5毫米-2毫米;该下加载支座(3-15)与该下加载套(3-19)之间的间隙为1.5毫米-2毫米。
6.如权利要求1所述的轴承故障预测试验系统,其特征在于位于该上加载支座(3-7)上侧肩部外表面的温度传感器(3-23)为两个,沿轴向设置,穿入的位置与两个测试轴承(3-20)分别对应设置。
7.如权利要求1所述的轴承故障预测试验系统,其特征在于该小法兰盘(3-9)为上下半圆型结构;该法兰盘(3-10)为上下半圆型结构;该小法兰盘(3-9)和该法兰盘(3-10)的上半圆型结构与该上加载套(3-8)和该上加载支座(3-7)配套使用;该小法兰盘(3-9)和该法兰盘(3-10)的下半圆型结构与该下加载套(3-19)和该下加载支座(3-15)配套使用。
8.如权利要求1所述的轴承故障预测试验系统,其特征在于该力传感器(3-4)、编码器(3-14)、室温传感器(3-17)、温度传感器(3-23)、声发射传感器(3-24)和三向加速度传感器(3-25)分别与信号采集系统相连。
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