CN104849048B - 关节轴承动态性能试验机及其传动轴转动驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种关节轴承动态性能试验机及其传动轴转动驱动装置，试验机包括至少两个并行布置的用于驱动待试验轴承的内圈或外圈转动的传动轴，所述传动轴由传动轴转动驱动装置驱动同步转动，传动轴转动驱动装置包括平行连杆机构，平行连杆机构包括与所述传动轴一一对应固连的多个并行延伸的驱动摆杆和铰接在相邻驱动摆杆之间的传动连杆，其中一个驱动摆杆为由动力机构驱动的主动摆杆，动力机构包括驱动电机和与驱动电机的动力输出轴传动连接的主动曲柄，主动曲柄通过驱动连杆驱动主动摆杆摆动，驱动连杆的一端与主动曲柄铰接、另一端与主动摆杆铰接。主动曲柄、驱动连杆及主动摆杆会形成曲柄摇杆机构，结构简单，冲击振动小，噪声较低。

Description

关节轴承动态性能试验机及其传动轴转动驱动装置

技术领域

本发明涉及一种关节轴承动态性能试验机及其传动轴转动驱动装置。

背景技术

关节轴承是一种球面滑动摩擦摆动轴承，它主要由具有外球面的内圈和具有内球面的外圈组成。关节轴承应用广泛，标准化程度高。根据是否有杆端（或是否安装在杆端上），可将关节轴承分为：一般关节轴承和杆端关节轴承。随着工业水平的不断提高，杆端关节轴承在航空、纺织、煤矿等行业的机械设备中得到广泛的应用，同时装备制造业对杆端关节轴承质量的要求也越来越高，评价标准也越来越严格，这就要求设计出一套能够较好的评价杆端关节轴承动态性能的试验设备。

目前，对关节轴承进行试验或测试的机器每次多是仅能测定一套关节轴承，试验效率较低，费时费力且试验结果的可靠性差，而一次进行多套轴承的试验，可有效缩短试验时间，降低试验成本，加快产品开发周期和改进步伐。在授权公告号为CN203231893U的中国实用新型专利中公开了一种可同时对多套关节轴承进行试验的试验机，该试验机包括用于与待测关节轴承内圈同轴传动联接的轴向传动轴，轴向传动轴并行布置有两个，各轴向传动轴的轴向两端分别通过法兰盘、销轴盘对应同轴安装待试验的关节轴承。两轴向传动轴由驱动机构驱动同步转动，驱动机构包括驱动两轴向传动轴同步转动的同步联动机构，该同步联动机构为平行连杆机构，平行连杆机构包括并行延伸的两摆杆和两端分别对应铰接在两摆杆上的传动连杆，两摆杆为分别对应的固连在两轴向传动轴上以驱动轴向传动轴带着关节轴承内圈转动的驱动摆杆，两驱动摆杆中的一个为主动摆杆、另一个为从动摆杆，两摆杆上与相应轴向传动固连的固连部和与传动连杆铰接的铰接部的距离相等。驱动机构还包括与两摆杆中的主动摆杆传动连接的动力机构，动力机构包括驱动电机，驱动电机的动力输出轴上同轴固定装配有旋转盘，旋转盘上偏心布置有连接销，此处的旋转盘和连接销构成固定装配在驱动电机的动力输出轴上的主动曲柄，主动曲柄的输出端上设有滑块，在主动摆杆上设有与滑块导向滑动配合的滑槽，驱动电机通过主动曲柄及滑块驱动主动摆杆摆动。当驱动电机转动时，通过滑动装配在主动摆杆上的滑块可以驱动平行连杆机构的两驱动摆杆转动，两驱动摆杆将通过两轴向传动轴驱动设置于轴向传动轴端部的关节轴承的内圈转动。在试验机上还相应设有用于驱动关节轴承的外圈相对内圈转动的径向传动轴，径向传动轴由与上述驱动两轴向传动轴同步转动的驱动机构结构相同的驱动机构驱动同步转动，最终实现对关节轴承的复合试验。

上述试验机中采用主动曲柄、滑块传动连接的结构驱动平行连杆机构中的驱动摆杆摆动，进行试验时冲击震动较大，噪声大，影响测量精度。并且，由于需要在平行连杆机构中的主动连杆上设置与滑块导向移动配合的滑槽，这就对主动连杆的长度尺寸提出了较高的要求，相对增加了平行连杆机构尺寸，也使得传动连杆和驱动连杆相铰接的位置较为靠近驱动连杆和传动轴固连的位置处，这就使得传动连杆通过从动连杆作用在传动轴上的扭转力矩较短，需要施加较大的驱动力才能满足传动轴的正常转动幅度，也就对驱动电机的功率提出额外的要求。

发明内容

本发明提供一种关节轴承动态性能试验机用传动轴转动驱动装置，以解决现有技术中存在的采用滑块驱动主动摆杆摆动的驱动机构冲击震动较大的技术问题；同时，本发明还提供一种使用上述传动轴转动驱动装置的关节轴承动态性能试验机。

本发明所提供的关节轴承动态性能试验机用传动轴转动驱动装置的技术方案是：关节轴承动态性能试验机用传动轴转动驱动装置，包括用于驱动试验机中至少两个并行布置的传动轴同步转动的平行连杆机构，平行连杆机构包括与所述传动轴一一对应固连的多个并行延伸的驱动摆杆和铰接在相邻驱动摆杆之间的传动连杆，其中一个驱动摆杆为由动力机构驱动的主动摆杆，动力机构包括驱动电机和与驱动电机的动力输出轴传动连接的主动曲柄，所述的主动曲柄通过驱动连杆驱动主动摆杆摆动，驱动连杆的一端与主动曲柄铰接、另一端与主动摆杆铰接。

所述的主动摆杆的一端为用于与试验机上的相应传动轴固连的驱动端，所述传动连杆与主动摆杆铰接的铰接处与主动摆杆的驱动端的间距大于主动摆杆的二分之一杆长。

所述的传动连杆与主动摆杆铰接的铰接处位于所述驱动端和所述驱动连杆与主动摆杆铰接的铰接处之间。

本发明所提供的关节轴承动态性能试验机的技术方案是：关节轴承动态性能试验机，包括至少两个并行布置的用于驱动待试验轴承的内圈或外圈转动的传动轴，所述传动轴由传动轴转动驱动装置驱动同步转动，传动轴转动驱动装置包括平行连杆机构，平行连杆机构包括与所述传动轴一一对应固连的多个并行延伸的驱动摆杆和铰接在相邻驱动摆杆之间的传动连杆，其中一个驱动摆杆为由动力机构驱动的主动摆杆，动力机构包括驱动电机和与驱动电机的动力输出轴传动连接的主动曲柄，所述的主动曲柄通过驱动连杆驱动主动摆杆摆动，驱动连杆的一端与主动曲柄铰接、另一端与主动摆杆铰接。

所述的主动摆杆的一端为用于与试验机上的相应传动轴固连的驱动端，所述传动连杆与主动摆杆铰接的铰接处与主动摆杆的驱动端的间距大于主动摆杆的二分之一杆长。

所述的传动连杆与主动摆杆铰接的铰接处位于所述驱动端和所述驱动连杆与主动摆杆铰接的铰接处之间。

所述的关节轴承动态性能试验机为杆端关节轴承动态性能试验机，所述的传动轴为用于与待测的杆端关节轴承的内圈同轴固连的轴向传动轴，所述杆端关节轴承动态性能试验机还包括用于与待测的杆端关节轴承的杆端固连的液压加载机构，液压加载机构包括液压加载缸和拉压传感器。

所述的杆端关节轴承动态性能试验机中的轴向传动轴上设有用于检测轴向传动轴转动扭矩的扭矩传感器。

所述的拉压传感器通过拉杆装置与待测的杆端关节轴承的杆端固连，所述杆端关节轴承动态性能试验机还包括用于与待测的杆端关节轴承对应的位移传感器，位移传感器具有用于顶压接触在拉杆装置上的测量头。

所述的杆端关节轴承动态性能试验机还包括用于对待测的杆端关节轴承进行温度测试的温度传感器。

本发明的有益效果是：本发明所提供的关节轴承动态性能试验用传动轴转动驱动装置包括平行连杆机构，平行连杆机构包括驱动摆杆和传动连杆，由动力机构中的主动曲柄通过驱动连杆与驱动摆杆中的主动摆动传动连接，主动曲柄、驱动连杆及主动摆杆会形成曲柄摇杆机构，结构简单，冲击振动小，噪声较低，使用方便。不需要另外在主动摆杆上设计滑槽，对主动摆杆的体积没有过多的额外要求，可减小主动摆杆的整体尺寸。

进一步的，传动连杆与主动摆杆铰接的铰接处与主动摆杆的驱动端的间距大于主动摆杆的二分之一杆长，这样可以使得传动连杆可以获得较大尺寸的驱动力矩以通过驱动摆杆驱动传动轴转动，从而可以降低对驱动电机的功率要求。

进一步的，传动连杆与主动摆杆铰接的铰接处位于所述驱动端和所述驱动连杆与主动摆杆铰接的铰接处之间，使得驱动连杆获得较大的驱动力矩以驱动主动摆杆转动，进一步的降低对驱动电机的功率要求。

进一步的，对应设置拉压传感器、扭矩传感器、温度传感器、位移传感器以实现对待测的杆端关节轴承的动态性能的各参数的检测。

附图说明

图1是本发明所提供的关节轴承动态性能试验机的一种实施例的结构示意图；

图2是图1中传动轴转动驱动装置的结构示意图；

图3是图1中液压加载机构的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，一种关节轴承动态性能试验机的实施例，该实施例中的试验机为用于对杆端关节轴承进行试验段杆端关节轴承试验机，该试验机包括两个并行布置的用于驱动待测的杆端关节轴承的内圈转动的传动轴14，两传动轴14为分别与对应待测的杆端关节轴承的内圈同轴设置的轴向传动轴，两传动轴14的两端分别设有一个杆端关节轴承，在通过传动轴转动驱动装置100驱动两传动轴同步转动时，可驱动待测的杆端关节轴承的内圈转动。

本实施例中的传动轴转动驱动装置100包括平行连杆机构包括与所述的两个轴向传动轴一一对应固连的两个并行延伸的驱动摆杆和铰接在相邻的两驱动摆杆之间的传动连杆74，两驱动摆杆中的其中一个为主动摆杆73、另一个为从动摆杆75，主动摆杆73通过胀紧套16与一个传动轴固连，从动摆杆75则通过另一个胀紧套48与另一个传动轴固连，主动摆杆73由动力机构驱动，动力机构包括与动力电机53的动力输出轴传动连接的主动曲柄，主动曲柄包括与动力电机53的动力输出轴同轴传动连接的旋转盘52及偏心设置在旋转盘52上的连接销轴51，连接销轴51与驱动连杆70的一端铰接，驱动连杆70的另一端与主动摆杆73铰接，这样，主动曲柄通过驱动连杆驱动主动摆杆摆动，而主动摆杆73则通过传动连杆74驱动从动摆杆75摆动，同时，由主动摆杆73和从动摆杆75驱动对应的两轴向传动轴转动，最终驱动布置在轴向传动轴轴向两端的4套杆端关节轴承的内圈转动。本实施例中，驱动连杆70的两端分别通过杆端关节轴承与主动曲柄、主动摆杆73铰接，而传动连杆的两端分别通过杆端关节轴承与主动摆杆73及从动摆杆75分别铰接。

本实施例中，动力电机53上控制连接有变频控制器61，这样可以根据实际需要调整动力电机的输出功率，保证轴向传动轴轴向两端的杆端关节轴承以设定的频率摆动。

本实施例中，两轴向传动轴的结构基本相同，均安装在底座17上，两轴向传动轴分别包括中轴14，中轴14安装在轴承座15上，中轴的两端分别与第一刚性联轴器13固连，而第一刚性联轴器13的背离中轴的一端则通过扭矩传感器12同轴的传动连接有第二刚性联轴器11，第二刚性联轴器11同轴传动连接有支撑放置在轴承座9及轴承座11上的支撑轴8，支撑轴8的背离中轴的一端设置有法兰盘7，法兰盘7上法兰连接有轴承加载盘6，轴承加载盘上设有用于安装试验用的杆端关节轴承5的轴承加载盘销轴4。此处的轴向传动轴上的扭矩传感器用于检测轴向传动轴转动扭矩的扭矩传感器。

本实施例中，由于采用曲柄摇杆机构，主动曲柄通过驱动连杆驱动主动摆杆转动，这样，不需要在主动摆杆上设置滑槽，对主动摆杆的自身设计要求降低。本实施例中，主动摆杆73的一端为用于与试验机上的相应传动轴固连的驱动端730，所述传动连杆74与主动摆杆73铰接的铰接处72与主动摆杆73的驱动端730的间距大于主动摆杆73的二分之一杆长。而传动连杆74与主动摆杆73铰接的铰接处72位于所述驱动端730和所述驱动连杆70与主动摆杆73铰接的铰接处71之间。

本实施例中，杆端关节轴承动态性能试验机还包括用于与待测的杆端关节轴承的杆端固连的液压加载机构200，液压加载机构200包括液压加载缸81和拉压传感器80，拉压传感器80通过拉杆装置与待测的杆端关节轴承5的杆端固连，此处的拉杆装置包括上拉杆78、下拉杆79以及固定装配两拉杆上的联接螺栓82。

杆端关节轴承动态性能试验机还包括用于与待测的杆端关节轴承对应的位移传感器，位移传感器3具有用于顶压接触在拉杆装置上的测量头。

另外，杆端关节轴承动态性能试验机还包括用于对待测的杆端关节轴承进行温度测试的温度传感器1，需要说明的是，此处的温度传感器1在使用时，需要在试验用杆端关节轴承5的外圈上开设一个设定直径尺寸的小孔，温度传感器1的测量头插入小孔中。

当对杆端关节轴承开展试验时，先把试验用杆端关节轴承5通过螺纹与上拉杆78连接，将试验用杆端关节轴承5安装在轴承加载盘销轴4上并用螺母锁紧，启动液压加载缸81带动拉压传感器80、下拉杆79移动，将上、下拉杆通过联接螺栓82联接起来，其他三个试验用杆端关节轴承与此相同。

然后，驱动电机53带动旋转盘52转动，主动曲柄通过驱动连杆70带动主动摆杆摆动，主动摆杆73通过传动连杆74带动从动摆杆75摆动，相对应的，驱动两轴向传动轴同步转动，并最终带动待试验的杆端关节轴承的内圈以设定的频率摆动，从而对杆端关节轴承的动态性能（摩擦温升、线磨损量、摩擦系数以及寿命）进行测试。

本实施例中，对应四套待测的杆端关节轴承分别设有一个温度传感器、一个位移传感器及一个拉压传感器，而所有的温度传感器、位移传感器、拉压传感器及轴向传动轴上的扭矩传感器都连接到一个数据采集卡上。

本实施例中提供的为用于对杆端关节轴承进行动态性能试验的试验机，由传动轴转动驱动装置驱动两轴向传动轴转动，在其他实施例中，也可以采用这种试验机对一般的关节轴承进行动态性能试验，当然，也可以采用这种传动轴转动驱动装置对现有技术中的试验机上的径向传动轴进行驱动。

本实施例中，轴向传动轴并行布置有两个，相对应的驱动摆杆也布置有两个。在其他实施例中，轴向传动轴也可以并行布置三个，此时，传动轴转动驱动装置上的驱动摆杆相应也布置三个，各驱动摆杆与各轴向传动轴一一对应固连。

本发明还提供一种关节轴承动态性能试验机用传动轴转动驱动装置的实施例，该实施例中的传动轴转动驱动装置的结构与上述杆端关节轴承动态性能试验机实施例中的传动轴转动驱动装置的结构相同，在此不再赘述。

Claims (9)

1.关节轴承动态性能试验机用传动轴转动驱动装置，包括用于驱动试验机中至少两个并行布置的传动轴同步转动的平行连杆机构，平行连杆机构包括与所述传动轴一一对应固连的多个并行延伸的驱动摆杆和铰接在相邻驱动摆杆之间的传动连杆，其中一个驱动摆杆为由动力机构驱动的主动摆杆，动力机构包括驱动电机和与驱动电机的动力输出轴传动连接的主动曲柄，其特征在于：所述的主动曲柄通过驱动连杆驱动主动摆杆摆动，驱动连杆的一端与主动曲柄铰接、另一端与主动摆杆铰接，主动曲柄、驱动连杆及主动摆杆形成曲柄摇杆机构；传动轴安装在底座上，轴向传动轴包括中轴，中轴安装在第一轴承座上，中轴的两端分别与第一刚性联轴器固连，第一刚性联轴器的背离中轴的一端通过扭矩传感器同轴的传动连接有第二刚性联轴器，第二刚性联轴器同轴传动连接有支撑放置在第二轴承座及第三轴承座上的支撑轴，支撑轴的背离中轴的一端设置有法兰盘，法兰盘上法兰连接有轴承加载盘，轴承加载盘上设有用于安装试验用的杆端关节轴承的轴承加载盘销轴，轴向传动轴上的扭矩传感器用于检测轴向传动轴转动扭矩的扭矩传感器，通过扭矩传感器对杆端关节轴承的摩擦系数进行测试；杆端关节轴承的杆端固连有液压加载机构，液压加载机构包括液压加载缸和拉压传感器，拉压传感器通过拉杆装置与待测的杆端关节轴承的杆端固连，所述拉杆装置包括上拉杆、下拉杆以及固定装配在上、下拉杆上的联接螺栓。

2.根据权利要求1所述的关节轴承动态性能试验机用传动轴转动驱动装置，其特征在于：所述的主动摆杆的一端为用于与试验机上的相应传动轴固连的驱动端，所述传动连杆与主动摆杆铰接的铰接处与主动摆杆的驱动端的间距大于主动摆杆的二分之一杆长。

3.根据权利要求2所述的关节轴承动态性能试验机用传动轴转动驱动装置，其特征在于：所述的传动连杆与主动摆杆铰接的铰接处位于所述驱动端和所述驱动连杆与主动摆杆铰接的铰接处之间。

4.关节轴承动态性能试验机，包括至少两个并行布置的用于驱动待试验轴承的内圈或外圈转动的传动轴，所述传动轴由传动轴转动驱动装置驱动同步转动，传动轴转动驱动装置包括平行连杆机构，平行连杆机构包括与所述传动轴一一对应固连的多个并行延伸的驱动摆杆和铰接在相邻驱动摆杆之间的传动连杆，其中一个驱动摆杆为由动力机构驱动的主动摆杆，动力机构包括驱动电机和与驱动电机的动力输出轴传动连接的主动曲柄，其特征在于：所述的关节轴承动态性能试验机为杆端关节轴承动态性能试验机，所述的主动曲柄通过驱动连杆驱动主动摆杆摆动，驱动连杆的一端与主动曲柄铰接、另一端与主动摆杆铰接，主动曲柄、驱动连杆及主动摆杆形成曲柄摇杆机构；轴向传动轴安装在底座上，轴向传动轴包括中轴，中轴安装在第一轴承座上，中轴的两端分别与第一刚性联轴器固连，第一刚性联轴器的背离中轴的一端通过扭矩传感器同轴的传动连接有第二刚性联轴器，第二刚性联轴器同轴传动连接有支撑放置在第二轴承座及第三轴承座上的支撑轴，支撑轴的背离中轴的一端设置有法兰盘，法兰盘上法兰连接有轴承加载盘，轴承加载盘上设有用于安装试验用的杆端关节轴承的轴承加载盘销轴，所述的关节轴承动态性能试验机中的轴向传动轴上设有用于检测轴向传动轴转动扭矩的扭矩传感器，通过扭矩传感器对杆端关节轴承的摩擦系数进行测试；杆端关节轴承的杆端固连有液压加载机构，液压加载机构包括液压加载缸和拉压传感器，拉压传感器通过拉杆装置与待测的杆端关节轴承的杆端固连，所述拉杆装置包括上拉杆、下拉杆以及固定装配在上、下拉杆上的联接螺栓。

5.根据权利要求4所述的关节轴承动态性能试验机，其特征在于：所述的主动摆杆的一端为用于与试验机上的相应传动轴固连的驱动端，所述传动连杆与主动摆杆铰接的铰接处与主动摆杆的驱动端的间距大于主动摆杆的二分之一杆长。

6.根据权利要求5所述的关节轴承动态性能试验机，其特征在于：所述的传动连杆与主动摆杆铰接的铰接处位于所述驱动端和所述驱动连杆与主动摆杆铰接的铰接处之间。

7.根据权利要求4或5或6所述的关节轴承动态性能试验机，其特征在于：所述的传动轴为用于与待测的杆端关节轴承的内圈同轴固连的轴向传动轴。

8.根据权利要求7所述的关节轴承动态性能试验机，其特征在于：所述杆端关节轴承动态性能试验机还包括用于与待测的杆端关节轴承对应的位移传感器，位移传感器具有用于顶压接触在拉杆装置上的测量头。

9.根据权利要求7所述的关节轴承动态性能试验机，其特征在于：所述的杆端关节轴承动态性能试验机还包括用于对待测的杆端关节轴承进行温度测试的温度传感器。