CN106092579B - 地铁轴承试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地铁轴承试验机，本试验机由试验主体、试验头、轴向加载机构、径向加载机构、安装底板、驱动机构、冷却机构等部分组成，具有试验结构刚性大、试验精度高、高速运行可靠、试验头拆装方便和试验机易于维修等特点。

Description

地铁轴承试验机

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，具体涉及一种地铁轴承试验机。

背景技术

随着经济的发展和社会的进步，交通问题严重制约着我国城市的发展，地铁作为有效解决城市交通问题的途径，进年来取得了长足的发展，与此同时与之配套的地铁列车轴承发展也很快，地铁轴承技术被国外垄断，我国地铁车辆轴承长期依赖进口的局面有望打破，目前，国内地铁轴承试制成功，改变了地铁轴承全部依靠进口的历史，但是要是生产出来的地铁轴承满足相关的标准，建立试验测试平台是基础条件之一。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种为在模拟地铁轴承安装和运转的工况下，试验地铁轴承在承受一定的径向载荷和轴向载荷下的轴承性能的地铁轴承试验机。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种地铁轴承试验机，它主要由试验主体、试验头、径向加载机构、轴向加载机构、冷却机构、驱动机构和安装底板组成，试验主体安装在安装底板上，试验头分别安装在试验主体的两端，径向加载机构安装在安装底板上并且与试验头连接，轴向加载机构安装在安装底板上并且与试验头连接，冷却机构安装在安装底板上并且位于试验机主体的上方，驱动机构安装在安装底板上并且与试验主体连接。

更进一步的技术方案是，试验主体包括底座、下座和上座，底座通过螺栓固定安装在安装底板上，底座与下座通过螺栓连接，下座与上座采用凹凸止口定位并通过螺栓连接，在上座与下座之间安装有主轴，主轴两端分别与试验头连接，主轴中部安装有第一同步带轮，主轴两端分别安装有衬套，衬套上端与上座连接、下端与下座连接，在主轴与衬套之间安装有支撑轴承，支撑轴承分别与主轴和衬套接触，支撑轴承两端分别设置有外挡圈和内挡圈，并且外挡圈和内挡圈均安装在主轴上，衬套两端面上分别通过螺栓连接有外端盖和内端盖，内端盖上安装有接头，接头上安装有油管，油管上安装有第二温度传感器接头，第二温度传感器接头上安装有温度传感器，上座上安装有第一温度传感器接头，第一温度传感器接头穿过衬套并向内延伸至支撑轴承表面，第一温度传感器接头上安装有温度传感器和振动传感器。

更进一步的技术方案是，衬套上开设有油槽，油槽与水平方向的夹角为3度并且该油槽按照外端盖至内端盖的方向倾斜设置，油槽靠近内端盖的端部与接头连通，油槽两端设置有进油孔，油槽中部设置有回油孔，进油孔和回油孔均与支撑轴承连通。

更进一步的技术方案是，外端盖上设置有沉槽，外挡圈上设置有凹槽。

本技术方案中首先采用底座、下座和上座组成试验主体的主体结构，同时底座、下座和上座均是由钢板焊接组成的框架结构，采用框架结构具有强度高，可以使试验主体具有较高的承载能力，然后采用衬套将主轴安装在上座和下座之间，通过衬套外圆的挡边实现在安装过程中与上座、下座的定位，在衬套和主轴之间通过安装支撑轴承，从而保证主轴转动的流畅性，支撑轴承通过又润滑，具体实现方式如下，首先通过油管将润滑油引入设置在衬套上的油槽，然后通过与支撑轴承连通的进油孔，从而将润滑油引入支撑轴承进行润滑，润滑结束后，又通过出油孔将润滑油引出，为了便于将润滑油引出，这里将油槽与水平方向的夹角设置为3度，并且油槽按照外端盖至内端盖的方向倾斜设置，通过倾斜设置，就能将出油孔流出的润滑油引出至油管内，然后在通过在油管下端设置第二温度传感器接头，在第二传感器接头内安装温度传感器，从而通过温度传感器检测支撑轴承内回油的温度，为了防止高速运转过程中，支撑轴承出现漏油的现象，这里在外端盖上加工出沉槽，在外挡圈上加工出凹槽，这样通过凹槽和沉槽形成对支撑轴承的两道密封，将支撑轴承内的润滑油当在衬套的油槽内，从而通过衬套的回油孔流出。

本技术方案中通过设置穿过衬套并向内延伸至支撑轴承表面的而第一温度传感器接头，通过在第一温度传感器接头内安装温度传感器和振动传感器，从而在试验过程中对支撑轴承的温度和振动监控。

更进一步的技术方案是，试验头包括轴承座、轴承盖、轴承端盖、第一双片铰链、第一销轴，轴承座安装在主轴的端部，轴承盖和轴承端盖分别通过螺钉与轴承座连接，轴承盖靠近衬套，轴承端盖远离衬套，第一双片铰链通过螺钉与轴承端盖连接，第一销轴安装在第一双片铰链的孔内。

本技术方案中通过由轴承座、轴承盖和轴承端盖等部件过程的试验头，试验头的作用主要是用来在试验过程中将试验轴承安装在其中，再通过径向加载机构和轴承加载机构对试验轴承提供径向和轴向载荷。

更进一步的技术方案是，径向加载机构包括第一连杆、拉力传感器、第二连杆、铰链座、第三销轴、第二关节轴承和径向加载油缸，径向加载油缸通过螺钉固定安装在安装底板上，径向加载油缸与第二关节轴承连接，第二关节轴承通过第三销轴与铰链座连接，铰链座与第二连杆连接，第二连杆与拉力传感器连接，拉力传感器与第一连杆连接，第一连杆与轴承座连接。

本技术方案中通过在径向加载油缸的作用下，再通过第二关节轴承、第三销轴、铰链座、第二连杆、第一连杆的作用，将径向加载的负荷传递到两端试验头内的试验轴承上，实现径向加载。

更进一步的技术方案是，轴向加载机构包括中长轴、第一关节轴承、第二销轴、支撑座、第二双片铰链、左横梁、第一单片铰链、长轴、右横梁、短轴、支架、轴向加载油缸、耳轴铰链、连接轴、拉压传感器和传感器安装座，支撑座通过螺栓固定安装在安装底板上，耳轴铰链和支架均通过螺栓与支撑座连接，耳轴铰链与轴向加载油缸连接，轴向加载油缸与连接轴连接，连接轴与传感器安装座连接，拉压传感器安装在传感器安装座上，传感器安装座与中长轴的一端连接，中长轴的另一端与第一关节轴承连接，第一关节轴承通过第二销轴与第二双片铰链连接，第二双片铰链通过螺栓与左横梁连接，支架与短轴的一端连接，短轴的另一端通过第一关节轴承和螺母与右横梁连接，长轴的一端与第一关节轴承连接，第一关节轴承通过第二销轴与第二双片铰链连接，第二双片铰链通过螺栓与左横梁连接，长轴的另一端通过第一关节轴承和螺母与右横梁连接，第一单片铰链分别与左横梁和右横梁连接，并且两个实验头通过第一销轴分别第一单片铰链连接。

本技术方案中通过在轴向加载油缸作用下，再通过由第一关节轴承、第二销轴、第二双片铰链、第一单片铰链形成的铰链机构传递到主轴两端的试验头内的试验轴承上，从而实现轴向加载。

更进一步的技术方案是，冷却机构包括风机和风机支架，风机支架安装在安装底板上，风机安装在风机支架上，风机为两个，两个风机的出风口分别正对两个实验头，并且两个风机的出风口与两个实验头为一一对应设置。

本技术方案中风机采用两台功率为2.2KW的变频调速风机，通过风机支架安装在安装底板上，这样首先通过风机支架安装实现装拆方便，通过变频调速风机实现风速大小可调。

更进一步的技术方案是，驱动机构包括电机底板、电机、同步带和第二同步带轮，电机底板安装在安装底板上，电机安装在电机底板上，第二同步带轮安装在电机的输出轴上，第二同步带轮通过同步带与第一同步带轮连接，电机的输出轴端部连接测量装置。

更进一步的技术方案是，测量装置包括连接轴、联轴器、编码器和编码器支架，连接轴与电机的输出轴连接，编码器支架安装在电机底板上，编码器安装在编码器支架上，编码器通过联轴器与连接轴连接。

本技术方案中同步带将第一同步带轮和第二同步带轮连接，这样通过电机就能驱动主轴转动，从而在重荷加载要求下同时满足转速的要求，本技术方案中电机采用55KW变频调速电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本试验机由试验主体、试验头、轴向加载机构、径向加载机构、安装底板、驱动机构、冷却机构等部分组成，具有试验结构刚性大、试验精度高、高速运行可靠、试验头拆装方便和试验机易于维修等特点。

同时地铁轴承试验机的设计、制造完成，满足了地铁轴承试验要求，填补了公司在新产品实验部分的空白；实验得出的数据，为今后进一步完善地铁轴承的制造，打下了坚实的基础。

附图说明

图1为本发明一种实施例的地铁轴承试验机的结构示意图。

图2为图1中B处的放大结构示意图。

图3为图1的侧视图。

图4为图1的俯视图。

图5为图4中A向的结构示意图。

如图所示，其中对应的附图标记名称为：

1试验主体,110底座,111下座,112上座,113第一温度传感器接头,114主轴,115外端盖,116外挡圈,117支撑轴承,118衬套,119内挡圈,120内端盖,121第一同步带轮,122接头,123油管,124第二温度传感器接头,125凹槽,126沉槽,127进油孔,128回油孔,129油槽，2试验头,21轴承座,22轴承盖,24地铁轴承,25轴承端盖,26第一双片铰链,27第一销轴，3径向加载机构,30第三销轴，31第二关节轴承,32径向加载油缸,33铰链座,34第二连杆,35拉力传感器,36第一连杆，4轴向加载机构,41中长轴,42第一关节轴承,43第二销轴,44支撑座,45第二双片铰链,46左横梁,47第一单片铰链,48长轴,49右横梁,411短轴,412支架,413轴向加载油缸,414耳轴铰链,415连接轴,416拉压传感器,417传感器安装座，5冷却机构,50风机支架,51风机，6驱动机构,61编码器支架,62编码器,63联轴器,64连接轴,65第二同步带轮,66同步带,67电机,68电机底板，7安装底板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步阐述。

如图1-5所示的地铁轴承试验机，它主要由试验主体1、试验头2、径向加载机构3、轴向加载机构4、冷却机构5、驱动机构6和安装底板7组成，试验主体1安装在安装底板7上，试验头2分别安装在试验主体1的两端，径向加载机构3安装在安装底板7上并且与试验头2连接，轴向加载机构4安装在安装底板7上并且与试验头2连接，冷却机构5安装在安装底板7上并且位于试验机主体1的上方，驱动机构6安装在安装底板7上并且与试验主体1连接，试验主体1包括底座110、下座111和上座112，底座110通过螺栓固定安装在安装底板7上，底座110与下座111通过螺栓连接，下座111与上座112采用凹凸止口定位并通过螺栓连接，在上座112与下座111之间安装有主轴114，主轴114两端分别与试验头2连接，主轴114中部安装有第一同步带轮121，主轴114两端分别安装有衬套118，衬套118上端与上座112连接、下端与下座111连接，在主轴114与衬套118之间安装有支撑轴承117，支撑轴承117分别与主轴114和衬套118接触，支撑轴承117两端分别设置有外挡圈116和内挡圈119，并且外挡圈116和内挡圈119均安装在主轴114上，衬套118两端面上分别通过螺栓连接有外端盖115和内端盖120，内端盖120上安装有接头122，接头122上安装有油管123，油管123上安装有第二温度传感器接头124，第二温度传感器接头124上安装有温度传感器，上座112上安装有第一温度传感器接头113，第一温度传感器接头113穿过衬套118并向内延伸至支撑轴承117表面，第一温度传感器接头113上安装有温度传感器和振动传感器，试验头2包括轴承座21、轴承盖22、轴承端盖25、第一双片铰链26、第一销轴27，轴承座21安装在主轴114的端部，轴承盖22和轴承端盖25分别通过螺钉与轴承座21连接，轴承盖22靠近衬套118，轴承端盖25远离衬套118，第一双片铰链26通过螺钉与轴承端盖25连接，第一销轴27安装在第一双片铰链26的孔内，径向加载机构3包括第一连杆36、拉力传感器35、第二连杆34、铰链座33、第三销轴30、第二关节轴承31和径向加载油缸32，径向加载油缸32通过螺钉固定安装在安装底板7上，径向加载油缸32与第二关节轴承31连接，第二关节轴承31通过第三销轴30与铰链座33连接，铰链座33与第二连杆34连接，第二连杆34与拉力传感器35连接，拉力传感器35与第一连杆36连接，第一连杆36与轴承座21连接，轴向加载机构4包括中长轴41、第一关节轴承42、第二销轴43、支撑座44、第二双片铰链45、左横梁46、第一单片铰链47、长轴48、右横梁49、短轴411、支架412、轴向加载油缸413、耳轴铰链414、连接轴415、拉压传感器416和传感器安装座417，支撑座44通过螺栓固定安装在安装底板7上，耳轴铰链414和支架412均通过螺栓与支撑座44连接，耳轴铰链414与轴向加载油缸413连接，轴向加载油缸413与连接轴415连接，连接轴415与传感器安装座417连接，拉压传感器416安装在传感器安装座417上，传感器安装座417与中长轴41的一端连接，中长轴41的另一端与第一关节轴承42连接，第一关节轴承42通过第二销轴43与第二双片铰链45连接，第二双片铰链45通过螺栓与左横梁46连接，支架412与短轴411的一端连接，短轴411的另一端通过第一关节轴承42和螺母与右横梁49连接，长轴48的一端与第一关节轴承42连接，第一关节轴承42通过第二销轴43与第二双片铰链45连接，第二双片铰链45通过螺栓与左横梁46连接，长轴48的另一端通过第一关节轴承42和螺母与右横梁49连接，第一单片铰链47分别与左横梁46和右横梁49连接，并且两个实验头2通过第一销轴27分别第一单片铰链47连接，冷却机构5包括风机51和风机支架50，风机支架50安装在安装底板7上，风机51安装在风机支架50上，风机51为两个，两个风机51的出风口分别正对两个实验头2，并且两个风机51的出风口与两个实验头2为一一对应设置，驱动机构6包括电机底板68、电机67、同步带66和第二同步带轮65，电机底板68安装在安装底板7上，电机67安装在电机底板68上，第二同步带轮65安装在电机67的输出轴上，第二同步带轮65通过同步带66与第一同步带轮121连接，电机67的输出轴端部连接测量装置。

衬套118上开设有油槽129，油槽129与水平方向的夹角为3度并且该油槽129按照外端盖115至内端盖120的方向倾斜设置，油槽129靠近内端盖120的端部与接头122连通，油槽129两端设置有进油孔127，油槽129中部设置有回油孔128，进油孔127和回油孔128均与支撑轴承117连通，外端盖115上设置有沉槽126，外挡圈116上设置有凹槽125。

测量装置包括连接轴64、联轴器63、编码器62和编码器支架61，连接轴64与电机67的输出轴连接，编码器支架61安装在电机底板68上，编码器62安装在编码器支架61上，编码器62通过联轴器63与连接轴64连接。

本发明的工作原理如下：

地铁轴承实验机是在模拟地铁轴承24在实际工况中承载的载荷和转速下，通过运转实验来检测地铁轴承24的性能。地铁轴承24安装在主轴114两端，在地铁轴承24的的轴向方向和径向方向安装有轴向加载机构4和径向加载机构3，通过与之相连接的轴向加载油缸413和径向加载油缸32的加载来实现实际工况中的轴向载荷和径向载荷。在电机67及同步带轮的驱动下通过同步带66及同步带轮带动主轴114转动，从而带动地铁轴承24转动。通过地铁轴承实验机的模拟实验为今后地铁轴承发展打下了基础。

以上具体实施方式对本发明的实质进行详细说明，但并不能对本发明的保护范围进行限制，显而易见地，在本发明的启示下，本技术领域普通技术人员还可以进行许多改进和修饰，需要注意的是，这些改进和修饰都落在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种地铁轴承试验机，其特征在于，它主要由试验主体(1)、试验头(2)、径向加载机构(3)、轴向加载机构(4)、冷却机构(5)、驱动机构(6)和安装底板(7)组成，所述试验主体(1)安装在安装底板(7)上，所述试验头(2)分别安装在试验主体(1)的两端，所述径向加载机构(3)安装在安装底板(7)上并且与试验头(2)连接，所述轴向加载机构(4)安装在安装底板(7)上并且与试验头(2)连接，所述冷却机构(5)安装在安装底板(7)上并且位于试验主体(1)的上方，所述驱动机构(6)安装在安装底板(7)上并且与试验主体(1)连接；所述试验主体(1)包括底座(110)、下座(111)和上座(112)，所述底座(110)通过螺栓固定安装在安装底板(7)上，所述底座(110)与下座(111)通过螺栓连接，所述下座(111)与上座(112)采用凹凸止口定位并通过螺栓连接，在所述上座(112)与下座(111)之间安装有主轴(114)，所述主轴(114)两端分别与试验头(2)连接，所述主轴(114)中部安装有第一同步带轮(121)，所述主轴(114)两端分别安装有衬套(118)，所述衬套(118)上端与上座(112)连接、下端与下座(111)连接，在所述主轴(114)与衬套(118)之间安装有支撑轴承(117)，所述支撑轴承(117)分别与主轴(114)和衬套(118)接触，所述支撑轴承(117)两端分别设置有外挡圈(116)和内挡圈(119)，并且外挡圈(116)和内挡圈(119)均安装在主轴(114)上，所述衬套(118)两端面上分别通过螺栓连接有外端盖(115)和内端盖(120)，所述内端盖(120)上安装有接头(122)，所述接头(122)上安装有油管(123)，所述油管(123)上安装有第二温度传感器接头(124)，所述第二温度传感器接头(124)上安装有温度传感器，所述上座(112)上安装有第一温度传感器接头(113)，所述第一温度传感器接头(113)穿过衬套(118)并向内延伸至支撑轴承(117)表面，所述第一温度传感器接头(113)上安装有温度传感器和振动传感器。

2.根据权利要求1所述的地铁轴承试验机，其特征在于，所述衬套(118)上开设有油槽(129)，所述油槽(129)与水平方向的夹角为3度并且该油槽(129)按照外端盖(115)至内端盖(120)的方向倾斜设置，所述油槽(129)靠近内端盖(120)的端部与接头(122)连通，所述油槽(129)两端设置有进油孔(127)，所述油槽(129)中部设置有回油孔(128)，所述进油孔(127)和回油孔(128)均与支撑轴承(117)连通。

3.根据权利要求1所述的地铁轴承试验机，其特征在于，所述外端盖(115)上设置有沉槽(126)，所述外挡圈(116)上设置有凹槽(125)。

4.根据权利要求1所述的地铁轴承试验机，其特征在于，所述试验头(2)包括轴承座(21)、轴承盖(22)、轴承端盖(25)、第一双片铰链(26)、第一销轴(27)，所述轴承座(21)安装在主轴(114)的端部，所述轴承盖(22)和轴承端盖(25)分别通过螺钉与轴承座(21)连接，所述轴承盖(22)靠近衬套(118)，所述轴承端盖(25)远离衬套(118)，所述第一双片铰链(26)通过螺钉与轴承端盖(25)连接，所述第一销轴(27)安装在第一双片铰链(26)的孔内。

5.根据权利要求4所述的地铁轴承试验机，其特征在于，所述径向加载机构(3)包括第一连杆(36)、拉力传感器(35)、第二连杆(34)、铰链座

(33)、第三销轴(30)、第二关节轴承(31)和径向加载油缸(32)，所述径向加载油缸(32)通过螺钉固定安装在安装底板(7)上，所述径向加载油缸(32)与第二关节轴承(31)连接，所述第二关节轴承(31)通过第三销轴(30)与铰链座(33)连接，所述铰链座(33)与第二连杆(34) 连接，所述第二连杆(34)与拉力传感器(35)连接，所述拉力传感器(35)与第一连杆(36)连接，所述第一连杆(36)与轴承座(21)连接。

6.根据权利要求4所述的地铁轴承试验机，其特征在于，所述轴向加载机构(4)包括中长轴(41)、第一关节轴承(42)、第二销轴(43)、支撑座(44)、第二双片铰链(45)、左横梁(46)、第一单片铰链(47)、长轴(48)、右横梁(49)、短轴(411)、支架(412)、轴向加载油缸(413)、耳轴铰链(414)、连接轴(415)、拉压传感器(416)和传感器安装座(417)，所述支撑座(44)通过螺栓固定安装在安装底板(7)上，所述耳轴铰链(414)和支架(412)均通过螺栓与支撑座(44)连接，所述耳轴铰链(414)与轴向加载油缸(413)连接，所述轴向加载油缸(413)与连接轴(415)连接，所述连接轴(415)与传感器安装座(417)连接，所述拉压传感器(416)安装在传感器安装座(417)上，所述传感器安装座(417)与中长轴(41)的一端连接，所述中长轴(41)的另一端与第一关节轴承(42)连接，所述第一关节轴承(42)通过第二销轴(43)与第二双片铰链(45)连接，所述第二双片铰链(45)通过螺栓与左横梁(46)连接，所述支架(412)与短轴(411)的一端连接，所述短轴(411)的另一端通过第一关节轴承(42)和螺母与右横梁(49)连接，所述长轴(48)的一端与第一关节轴承(42)连接，所述第一关节轴承(42)通过第二销轴(43)与第二双片铰链(45)连接，所述第二双片铰链(45)通过螺栓与左横梁(46)连接，所述长轴(48)的另一端通过第一关节轴承(42)和螺母与右横梁(49)连接，所述第一单片铰链(47)分别与左横梁(46)和右横梁(49)连接，并且两个试 验头(2)通过第一销轴(27)分别第一单片铰链(47)连接。

7.根据权利要求1所述的地铁轴承试验机，其特征在于，所述冷却机构(5)包括风机(51)和风机支架(50)，所述风机支架(50)安装在安装底板(7)上，所述风机(51)安装在风机支架(50)上，所述风机(51)为两个，两个风机(51)的出风口分别正对两个试 验头(2)，并且两个风机(51)的出风口与两个试 验头(2)为一一对应设置。

8.根据权利要求1所述的地铁轴承试验机，其特征在于，所述驱动机构(6)包括电机底板(68)、电机(67)、同步带(66)和第二同步带轮(65)，所述电机底板(68)安装在安装底板(7)上，所述电机(67)安装在电机底板(68)上，所述第二同步带轮(65)安装在电机(67)的输出轴上，所述第二同步带轮(65)通过同步带(66)与第一同步带轮(121)连接，所述电机(67)的输出轴端部连接测量装置。

9.根据权利要求8所述的地铁轴承试验机，其特征在于，所述测量装置包括连接轴(64)、联轴器(63)、编码器(62)和编码器支架(61)，所述连接轴(64)与电机(67)的输出轴连接，所述编码器支架(61)安装在电机底板(68)上，所述编码器(62)安装在编码器支架(61)上，所述编码器(62)通过联轴器(63)与连接轴(64)连接。