CN106969917A - 滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及摩擦学试验领域。为提高试滚动轴承的摩擦学试验精度,本发明提出一种滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置,其包括支撑装置和加载机构,支撑装置包括底座、转轴支座和支撑转轴;支撑转轴安装在转轴支座上并套设有T型支承环和锁紧螺母,试验时,T型支承环压扣在滚动轴承上,锁紧螺母锁紧固定在滚动轴承两侧;加载机构包括位于同一平面内的电磁铁芯和导磁环,电磁铁芯的两个磁极从侧方朝向支撑转轴并在滚动轴承的水平直径的上、下两侧对称,磁极端面为与支撑转轴同心的弧形面;导磁环套设在T型支承环上并与电磁铁芯的磁极端面之间设置有气隙。采用该种滚动轴承摩擦学试验用载荷加载装置进行滚动轴承摩擦学试验时,试验精度高。
Description
技术领域
本发明涉及摩擦学试验领域,尤其涉及一种在对滚动轴承进行摩擦学试验时用的载荷加载装置。
背景技术
在对滚动轴承进行摩擦学试验时,需向滚动轴承加载载荷。目前,在进行滚动轴承摩擦学试验时,载荷加载装置都是直接与滚动轴承接触并向滚动轴承施加轴向载荷或径向载荷而产生载荷。但是,在试验过程中,滚动轴承高速旋转引起的振动经常会使加载轴向载荷或径向载荷的作用点发生偏移而影响试验加载的载荷的精度,进而影响试验结果的精度。另外,由于载荷加载装置是通过直接接触滚动轴承向滚动轴承加载载荷的,该种加载方式会在加载接触面产生静载荷,进而影响试验加载的载荷的精度,从而影响试验结果的精度。
发明内容
为提高试滚动轴承的摩擦学试验精度,本发明提出一种滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置,该载荷加载装置包括支撑装置和加载机构,所述支撑装置包括底座、转轴支座和支撑转轴,所述转轴支座垂直设置在所述底座上,且所述转轴支座的上部安装有支撑轴承;所述支撑转轴的两端穿设在所述支撑轴承内,且在所述支撑转轴的中部套设有T型支承环和锁紧螺母,当滚动轴承安装在所述支撑转轴上时,所述T型支承环压扣在所述滚动轴承上,所述锁紧螺母位于所述滚动轴承两侧将所述滚动轴承锁紧固定在所述支撑转轴上;所述加载机构包括位于同一平面内的电磁铁芯和导磁环,所述电磁铁芯安装在位于所述底座上的铁芯支架上,所述电磁铁芯的两个磁极在所述滚动轴承的水平直径的上、下两侧对称并从所述支撑转轴的侧方朝向所述支撑转轴,且所述电磁铁芯的磁极端面为与所述支撑转轴同心的弧形面;所述导磁环套设在所述T型支承环上,且所述导磁环与所述电磁铁芯的磁极端面之间设置有气隙。采用该种滚动轴承摩擦学试验用载荷加载装置向滚动轴承加载载荷时,通过向加载机构中的电磁铁芯通入直流电使电磁铁芯的磁极与导磁环之间产生麦克斯韦吸引力,进而实现向滚动轴承加载载荷的目的。这种载荷加载方式为非接触式加载方式,既可以满足载荷加载要求,又可以避免在加载载荷的过程中因加载机构与滚动轴承之间产生静摩擦而影响滚动轴承的摩擦学试验精度,从而提高试验精度。
优选地,所述铁芯支架为与所述底座垂直的竖直杆,结构简单,制作安装方便。进一步地,所述电磁铁芯为“凹”字形结构,且该“凹”字形结构的底部贴靠固定在所述铁芯支架上。结构简单,安装方便。
优选地,所述底座上设置有弧形导轨和角度刻度盘,所述铁芯支架的下端设置有滑块和指针,所述滑块与所述弧形导轨配合并可沿所述弧形导轨滑动,所述指针指向所述角度刻度盘。这样,在试验过程中,可根据需要调整加载机构中的电磁铁芯和导磁环所在平面与滚动轴承的中心轴线之间的夹角,从而可根据需要调整加载机构施加到滚动轴承上的轴向载荷和径向载荷的值,试验方便,且适用范围广。
优选地,所述气隙的厚度为0.4-0.6mm。这样,既可以保证电磁铁芯通电后产生的磁场能够对导磁环产生麦克斯韦吸引力,又可避免导磁环与电磁铁芯之间的气隙的厚度过小而影响试验精度。
优选地,所述导磁环为镍钼合金导磁环或铁镍合金导磁环,导磁率高,导磁性能好。
优选地,所述导磁环通过两个定位螺钉安装在所述T型支承环上,且两个所述定位螺钉的中心轴线与所述T型支承环的竖直直径重合。这样,在试验过程中,可直接绕定位螺钉转动导磁环来调整导磁环所在平面与滚动轴承的中心轴线之间的夹角的值,从而完成对加载机构施加到的实验滚动轴承上的轴向载荷和径向载荷的值,操作简单方便。
优选地,所述载荷加载装置中包括两组加载机构,且该两组加载机构位于于所述支撑转轴所在的竖直平面的两侧。这样,在试验时,可根据需要调整通入加载机构中的电磁铁芯中的直流电和加载机构中的电磁铁芯及导磁环所在平面与滚动轴承的中心轴线之间的夹角,并可使载荷加载装置仅向滚动轴承施加轴向载荷。
优选地,所述支撑转轴的端部设置有联轴器。这样,可利用同一驱动装置驱动多个载荷加载装置中的支撑转轴转动,从而同时完成多个同一型号的滚动轴承的摩擦学试验。
附图说明
图1为本发明滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置的俯视示意图
图2为图1中的C1-C1向剖视示意图;
图3为图1所示的滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置中的导磁环和电磁铁芯所在平面与支撑转轴垂直时的C2-C2向剖视图;
图4为本发明滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置中的加载机构产生载荷的原理图;
图5为本发明滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置向滚动轴承同时加载径向载荷和轴向载荷时的原理示意图;
图6为本发明滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置向滚动轴承加载纯轴向载荷时的结构示意图;
图7为本发明滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置向滚动轴承加载纯轴向载荷时的原理示意图。
具体实施方式
下面,结合图1-7对本发明滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置的结构及加载载荷的原理进行详细说明。
如图1-3所示,本发明滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置包括支撑装置1和加载机构2。其中,支撑装置1包括底座11、转轴支座12和支撑转轴13,转轴支座12垂直设置在底座11上,且转轴支座12上安装有支撑轴承121;支撑转轴13的两端穿设在支撑轴承121内,支撑转轴13的中部套设有横断面为T型面的T型支承环14和锁紧螺母15。试验时,滚动轴承3安装在支撑转轴13的中部,T型支承环14压扣在滚动轴承上,锁紧螺栓15锁紧固定在滚动轴承3的两侧以将滚动轴承3锁紧固定在支撑转轴13上。另外,在利用该载荷加载装置对滚动轴承进行摩擦学试验时,既可以单独对一个滚动轴承进行试验,也可以同时对两个滚动轴承进行试验,此时两个滚动轴承背对背地安装在支撑转轴13上并位于T型支承环14的内环凸起的两侧。优选地,在锁紧螺母15锁紧固定滚动轴承3时,在锁紧螺母15和滚动轴承3之间设置弹性垫圈16,以防止锁紧螺母15松动而影响试验结果。优选地,在支撑转轴13的端部设置有联轴器4。这样,试验人员可根据试验需要将两个或多个载荷加载装置连接在一起,以利用同一驱动装置驱动多个载荷加载装置中的支撑转轴13转动,从而同时完成多个同一型号的滚动轴承的摩擦学试验。
加载机构2包括位于同一平面内的电磁铁芯21和导磁环22,其中,电磁铁芯21安装在位于支撑转轴13侧方的铁芯支架17上端,电磁铁芯21的两个磁极在滚动轴承3的水平直径的上、下两侧对称并从支撑转轴13的侧方朝向支撑转轴13,且电磁铁芯21的磁极端面为与支撑转轴13同心的弧形面。优选地,电磁铁芯21为“凹”字形结构,且该“凹”字形结构的底部贴靠固定在铁芯支架17上。导磁环22套设在T型支承环14上,且导磁环22与电磁铁芯21的两个磁极端面之间设置有间隙,从而在电磁铁芯21的磁极端面与导磁环22之间形成气隙。优选地,铁芯支架17为垂直设置在底座11上的竖直杆,结构简单,设置方便。优选地,底座11上设置有弧形导轨111和角度刻度盘112,铁芯支架17的下端设置有滑块18和指针19,滑块18与弧形导轨111配合并可沿弧形导轨111滑动,且指针19指向角度刻度盘112。这样,在试验过程中,可根据试验需要调整电磁铁芯21和导磁环22与滚动轴承3的中心轴线之间的夹角,进而实现对加载的载荷的方向及大小的调整,方便试验。优选地,电磁铁芯21的磁极端面与导磁环22之间的气隙厚度为0.4-0.6mm。这样,既可以保证电磁铁芯21通电后产生的磁场能够对导磁环22产生麦克斯韦吸引力,又可避免导磁环22与电磁铁芯21之间的气隙的厚度过小而影响试验精度。优选地,导磁环22采用含镍合金材料制成,比如镍钼合金材料或铁镍合金材料,导磁性能好。优选地,导磁环22通过两个定位螺钉221安装在T型支承环14上,且两个定位螺钉221的中心轴线与T型支承环14的竖直直径重合。这样,可使导磁环22在水平面上饶竖直直径转动,进而可根据试验需要调整导磁环22与滚动轴承3的中心轴线之间的夹角,进而实现对加载的载荷的方向及大小的调整。
另外,在该滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置中可设置两组加载机构2,且这两组加载机构2位于支撑转轴13所在的竖直平面的两侧并呈对称设置。这样,可利用两组加载机构2向滚动轴承3加载纯轴向载荷,即两组加载机构向滚动轴承3加载的径向载荷因大小相同、方向相反而相互抵消。
下面,结合图4-7,对该滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置对滚动轴承加载载荷的原理进行说明。
由于电磁铁芯21是由硅钢片叠制和线圈缠绕而成的,即由硅钢片叠压制成铁芯,再将线圈缠绕在铁芯上。如图4所示,电磁铁芯21中的线圈通直流电时会产生一个闭合磁场,该闭合磁场的磁路为:电磁铁芯21的磁极Mp1—气隙A—导磁环22—气隙B—电磁铁芯21的磁极Mp2,该闭合磁场可以对具备高导磁率的导磁环22产生麦克斯韦吸引力Fn1和Fn2,且Fn1和Fn2的合力Fn为电磁铁芯21与导磁环22相互作用所产生的载荷,即加载机构2加载到滚动轴承3上的载荷。
由于电磁铁芯21的两个磁极Mp1、Mp2在滚动轴承3即导磁环22的水平直径的上、下两侧对称,故:
即
其中,
φ为穿过单个磁极Mp1或Mp2的磁通量,
B为向电磁铁芯21通入的直流电的电流为I产生的闭合磁场的磁感应强度,且(N为电磁铁芯21中线圈的匝数,δ为气隙的厚度),
S为电磁铁芯21的单个磁极Mp1或Mp2的面积,
μ0为空气导磁率,
β为电磁铁芯21的两个磁极Mp1、Mp2端面的中心点与导磁环的圆心O连线形成的圆心角。
在将磁感应强度B带入后,
同时,为避免因存在漏磁现象而影响试验精度,故在计算加载载荷时,需考虑漏磁系数Kf,此时,漏磁系数Kf磁路决定,在本发明中根据经验优选Kf=1.05。
综上可知,在利用本发明滚动轴承摩擦学试验用载荷加载装置对滚动轴承加载载荷时,可以通过调节通入电磁铁芯17的直流电的电流I的大小来改变磁感应强度B的大小,从而改变电磁铁芯17的两个磁极Mp1、Mp2和导磁环21之间产生的麦克斯韦力Fn1和Fn2的大小,进而改变加载到滚动轴承3上的载荷Fn的大小。
由于导磁环22及电磁铁芯21所在平面与滚动轴承3的中心轴线的夹角为α时,如图5所示,加载机构2加载到滚动轴承3上的载荷包括轴向载荷Fa和径向载荷Fr,且,
Fa=Fn×cosα,
Fr=Fn×sinα。
当0°<α<90°时,加载机构2加载到滚动轴承3上的轴向载荷Fa和径向载荷Fr均大于零,故加载机构2同时向滚动轴承3加载轴向载荷Fa和径向载荷Fr;
当α=90°时,加载机构2加载到的滚动轴承3上的轴向载荷Fa为零,径向载荷Fr大于零,故加载机构2向滚动轴承3加载的载荷为纯径向载荷Fr,且Fr=Fn;
当滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置中包括两组加载机构2,且该两组加载机构2中的导磁环22所在平面与滚动轴承3的中心轴线的夹角为α1和α2时,如图6和7所示,两组加载机构2加载到滚动轴承3上的载荷分别为F1n和F2n,轴向载荷分别为F1a和F2a,径向载荷分别为F1r和F2r。故,当α1=α2=α并通过调整通入两个加载机构2中的电磁铁芯21中的直流电的电流I使F1n=F2n时,两个加载机构2加载到滚动轴承3上的径向载荷F1r和F2r大小相等且方向相反,轴向载荷F1a和F2a大小相等且方向相同,滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置加载到滚动轴承上的径向载荷Fr为零,轴向载荷Fa大于零,故滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置加载到滚动轴承上的载荷为纯轴向载荷Fa,且Fa=(F1n+F2n)×cosα。
Claims (9)
1.一种滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置,其特征在于,该载荷加载装置包括支撑装置和加载机构,所述支撑装置包括底座、转轴支座和支撑转轴,所述转轴支座垂直设置在所述底座上,且所述转轴支座的上部安装有支撑轴承;所述支撑转轴的两端穿设在所述支撑轴承内,且在所述支撑转轴的中部上套设有T型支承环和锁紧螺母,当滚动轴承安装在所述支撑转轴上时,所述T型支承环压扣在所述滚动轴承上,所述锁紧螺母位于所述滚动轴承两侧将所述滚动轴承锁紧固定在所述支撑转轴上;所述加载机构包括位于同一平面内的电磁铁芯和导磁环,所述电磁铁芯安装在位于所述底座上的铁芯支架上,所述电磁铁芯的两个磁极在所述滚动轴承的水平直径的上、下两侧对称并从所述支撑转轴的侧方朝向所述支撑转轴,且所述电磁铁芯的磁极端面为与所述支撑转轴同心的弧形面;所述导磁环套设在所述T型支承环上,且所述导磁环与所述电磁铁芯的磁极端面之间设置有气隙。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置,其特征在于,所述铁芯支架为与所述底座垂直的竖直杆。
3.根据权利要求2所述的滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置,其特征在于,所述电磁铁芯为“凹”字形结构,且该“凹”字形结构的底部贴靠固定在所述铁芯支架上。
4.根据权利要求3所述的滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置,其特征在于,所述底座上设置有弧形导轨和角度刻度盘,所述铁芯支架的下端设置有滑块和指针,所述滑块与所述弧形导轨配合并可沿所述弧形导轨滑动,所述指针指向所述角度刻度盘。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置,其特征在于,所述气隙的厚度为0.4-0.6mm。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置,其特征在于,所述导磁环为镍钼合金导磁环或铁镍合金导磁环。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置,其特征在于,所述导磁环通过两个定位螺钉安装在所述T型支承环上,且两个所述定位螺钉的中心轴线与所述T型支承环的竖直直径重合。
8.根据权利要求7所述滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置,其特征在于,所述载荷加载装置中包括两组加载机构,且该两组加载机构位于所述支撑转轴所在的竖直平面的两侧。
9.根据权利要求1-4中任意一项所述的滚动轴承摩擦学试验用的载荷加载装置,其特征在于,所述支撑转轴的端部设置有联轴器。
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20181123 Termination date: 20210525 |