CN107367388A - 航空滚动轴承热稳定性测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种航空滚动轴承热稳定性测试装置，包括计算机系统、工作平台和设置在工作平台上的驱动系统、测试系统和加载系统；测试系统包括测试机壳，测试机壳内通过支撑轴承组设置高速测试主轴，高速测试主轴上设置被测轴承；在被测轴承的内圈位置、外圈位置和滚动体位置均设置有温度传感器；驱动系统的高速电主轴的输出端通过联轴器与所述的高速测试主轴连接；加载系统包括径向加载机构和轴承加载体；本发明装置通过在试验轴承的内圈、外圈、滚动体上布置温度传感器以获取较为全面的航空滚动轴承温度场分布规律；可以有效测定并获取航空滚动轴承热失稳的关键影响机理及其抑制方法，以提高滚动轴承的性能和寿命。
Description
技术领域
本发明属于轴承测试技术领域，尤其涉及一种航空滚动轴承热稳定性测试装置。
背景技术
滚动轴承作为机械设备的旋转支撑零部件，在进行航空滚动轴承润滑失效研究时，其热稳定性是关键问题。轴承一旦发生热失稳，其温度就会急剧上升，会对其稳定可靠运行产生极大的威胁。对于航空滚动轴承的热稳定性判断，以往大多依靠运动学、动力学分析理论及仿真分析方法的结合来研究，但很难对轴承寿命做出准确预测，也无法准确提供其失效机理和可靠性分析结果。从已有文献分析可知，以往轴承测试台大多侧重于疲劳寿命试验，针对轴承热失稳测试台方面资料缺乏。因此，设计一套航空滚动轴承热稳定性试验台，以测定并获取航空滚动轴承热失稳的关键影响机理具有重要研究意义与工程价值。
发明内容
本发明目的在于提供一种航空滚动轴承热稳定性测试装置，解决现有技术中缺少专用的航空滚动轴承各部件热稳定性测量设备的问题。
为了解决上述问题，本发明的技术方案为：
航空滚动轴承热稳定性测试装置，包括计算机系统、工作平台和设置在工作平台上的驱动系统、测试系统和加载系统；
所述的测试系统包括测试机壳，测试机壳内通过支撑轴承组设置高速测试主轴，高速测试主轴上设置被测轴承；在被测轴承的内圈位置、外圈位置和滚动体位置均设置有温度传感器，温度传感器通过引线伸出机壳与计算机系统连接；
所述的驱动系统与计算机系统连接，驱动系统包括电主轴基座和设置在电主轴基座上的高速电主轴，高速电主轴的输出端通过联轴器与所述的高速测试主轴连接；
所述的加载系统与计算机系统连接，加载系统包括径向加载机构和轴承加载体；轴承加载体的一端设置在测试机壳内并与被测轴承接触，另一端伸出测试机壳外并正对径向加载机构的加载头。
所述的工作平台上设置有驱动系统直线导轨、测试系统直线导轨和加载系统直线导轨，驱动系统、测试系统、加载系统分别活动的设置在驱动系统直线导轨、测试系统直线导轨和加载系统直线导轨上；所述的驱动系统直线导轨和测试系统直线导轨垂直设置，加载系统直线导轨与测试系统直线导轨垂直设置。
所述的径向加载机构采用伺服液压缸，所述的轴承加载体包括加载壳体、从前到后依次设置在加载壳体内的加载前杆和加载后杆；加载前杆的前端端头伸出加载壳体并通过低副加载头与被测轴承接触，加载前杆的末端设置有盲孔；所述的加载后杆的末端端头伸出加载壳体与伺服液压缸的加载头正对，加载后杆的前端设置有和加载前杆盲孔对应的凸头。
在所述加载前杆末段和加载后杆前段均设置有弹簧座，在两个弹簧座之间的加载前杆和加载后杆上套设有一个加载缓冲弹簧。
所述被测轴承和支撑轴承组均连接有润滑油喷油管，润滑油喷油管的入口设置在测试机壳外。
所述的高速测试主轴通过其首尾的前支撑轴承组和后支撑轴承组设置在测试机壳内，被测轴承设置在两组支撑轴承组之间的高速测试主轴上。
所述的高速测试主轴通过依次设置的前支撑轴承组、后支撑轴承组和被测轴承设置在测试机壳内。
所述的驱动系统直线导轨、测试系统直线导轨和加载系统直线导轨均为双轨结构。
本发明的有益效果：
本发明装置通过在试验轴承的内圈、外圈、滚动体上合理布置温度传感器及其支撑附件以获取较为全面的航空滚动轴承温度场分布规律；本发明装置辅以位移、载荷、转速等各类测量参数的变化和参数信息记录，可以有效测定并获取航空滚动轴承热失稳的关键影响机理及其抑制方法，以提高滚动轴承的性能和寿命；其具有结构简单，运行可靠，成本低廉，易于扩展，安装和调试方便等优点。
附图说明
图1为本发明的结构原理图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明加载机构的结构示意图；
图中，1-工作平台，2-驱动系统，3-测试系统，4-加载系统，5-高速测试主轴，6-被测轴承，7-电主轴基座，8-高速电主轴，9-联轴器，10-驱动系统直线导轨，11-测试系统直线导轨，12-加载系统直线导轨，13-加载壳体，14-加载前杆，15-加载后杆，16-低副加载头，17-加载缓冲弹簧，18-润滑油喷油管，19-前支撑轴承组，20-后支撑轴承组，21-加载机构，22-轴承加载体。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明：
参见图1-图3所示的一种航空滚动轴承热稳定性测试装置，包括计算机系统、工作平台1和设置在工作平台上1的驱动系统2、测试系统3和加载系统4；
所述的测试系统3包括测试机壳，测试机壳内通过支撑轴承组设置高速测试主轴5，高速测试主轴5上设置被测轴承6；在被测轴承6的内圈位置、外圈位置和滚动体位置均设置有温度传感器，温度传感器通过引线伸出机壳与计算机系统连接；
所述的驱动系统2与计算机系统连接，驱动系统2包括电主轴基座7和设置在电主轴基座7上的高速电主轴8，高速电主轴8的输出端通过联轴器9与所述的高速测试主轴5连接；
所述的加载系统4与计算机系统连接，加载系统4包括径向加载机构21和轴承加载体22；轴承加载体22的一端设置在测试机壳内并与被测轴承6接触，另一端伸出测试机壳外并正对径向加载机构21的加载头。
所述的工作平台上设置有驱动系统直线导轨10、测试系统直线导轨11和加载系统直线导轨12，驱动系统2、测试系统3、加载系统4分别活动的设置在驱动系统直线导轨10、测试系统直线导轨11和加载系统直线导轨12上；所述的驱动系统直线导轨10和测试系统直线导轨11垂直设置，加载系统直线导轨12与测试系统直线导轨11垂直设置。
所述的加载机构21为伺服液压缸，所述的轴承加载体22包括加载壳体13、从前到后依次设置在加载壳体13内的加载前杆14和加载后杆15；加载前杆14的前端端头伸出加载壳体并通过低副加载头16与被测轴承6接触，加载前杆14的末端设置有盲孔；所述的加载后杆15的末端端头伸出加载壳体13与伺服液压缸的加载头正对，加载后杆15的前端设置有和加载前杆14盲孔对应的凸头。
在所述加载前杆14末段和加载后杆15前段均设置有弹簧座，在两个弹簧座之间的加载前杆和加载后杆上套设有一个加载缓冲弹簧17。
所述被测轴承6和支撑轴承组均连接有润滑油喷油管18，润滑油喷油管18的入口设置在测试机壳外。
所述的高速测试主轴5通过依次设置的前支撑轴承组19、后支撑轴承组20和被测轴承6设置在测试机壳内。在其他实施例中，所述的高速测试主轴5通过其首尾的前支撑轴承组19和后支撑轴承组20设置在测试机壳内，被测轴承6设置在两组支撑轴承组之间的高速测试主轴5上。
所述的驱动系统直线导轨10、测试系统直线导轨11和加载系统直线导轨12均为双轨结构。
本发明的工作原理为：
根据实验要求设定变频器初始频率以控制高速电主轴8转速，高速电主轴8通过联轴器9驱动测试系统3的测试主轴5转动，测试主轴5在转动的过程中，被测轴承6和支撑轴承组均使用润滑油喷油管18进行润滑，并通过加载机构21对被测轴承6施加径向载荷。试验开始后，计算机系统中的数据采集处理程序通过采集高速电主轴8实际转速、加载机构21施加的径向载荷、各个温度传感器测量所得的试验轴承6内圈温度、试验轴承6外圈温度、试验轴承6滚动体温度、润滑油温度，并将这些数据送入计算机内的 A/D 转换板，经过计算机判断、运算、处理后，用不同的曲线表示出来，实现数据实时采集、处理和存储。通过更换试验轴承6的型号与改变位移、载荷、转速等各类工况参数，本发明测试装置可以方便地获取各种不同型号航空滚动轴承的热性能参数，进而研究各参数影响下航空滚动轴承热失稳的深层次机理及其有效抑制方法。
本发明可灵活方便获得滚动轴承内圈/外圈/滚动体等关键接触对的多温度分布场，进而可以有效分析各参数作用下航空滚动轴承热失稳机理及其抑制方法。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为发明的权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.航空滚动轴承热稳定性测试装置，其特征在于：包括计算机系统、工作平台（1）和设置在工作平台（1）上的驱动系统（2）、测试系统（3）和加载系统（4）；
所述的测试系统（3）包括测试机壳，测试机壳内通过支撑轴承组设置高速测试主轴（5），高速测试主轴（5）上设置被测轴承（6）；在被测轴承（6）的内圈位置、外圈位置和滚动体位置均设置有温度传感器，温度传感器通过引线伸出机壳与计算机系统连接；
所述的驱动系统（2）与计算机系统连接，驱动系统（2）包括电主轴基座（7）和设置在电主轴基座（7）上的高速电主轴（8），高速电主轴（8）的输出端通过联轴器（9）与所述的高速测试主轴（5）连接；
所述的加载系统（4）与计算机系统连接，加载系统（4）包括径向加载机构（21）和轴承加载体（22）；轴承加载体（22）的一端设置在测试机壳内并与被测轴承（6）接触，另一端伸出测试机壳外并正对径向加载机构（21）的加载头。
2.根据权利要求1所述的航空滚动轴承热稳定性测试装置，其特征在于：所述的工作平台上设置有驱动系统直线导轨（10）、测试系统直线导轨（11）和加载系统直线导轨（12），驱动系统（2）、测试系统（3）、加载系统（4）分别活动的设置在驱动系统直线导轨（10）、测试系统直线导轨（11）和加载系统直线导轨（12）上；所述的驱动系统直线导轨（10）和测试系统直线导轨（11）垂直设置，加载系统直线导轨（12）与测试系统直线导轨（11）垂直设置。
3.根据权利要求1或2所述的航空滚动轴承热稳定性测试装置，其特征在于：所述的径向加载机构（21）为伺服液压缸，所述的轴承加载体（22）包括加载壳体（13）、从前到后依次设置在加载壳体（13）内的加载前杆（14）和加载后杆（15）；加载前杆（14）的前端端头伸出加载壳体并通过低副加载头（16）与被测轴承（6）接触，加载前杆（14）的末端设置有盲孔；所述的加载后杆（15）的末端端头伸出加载壳体（13）与伺服液压缸的加载头正对，加载后杆（15）的前端设置有和加载前杆（14）盲孔对应的凸头。
4.根据权利要求3所述的航空滚动轴承热稳定性测试装置，其特征在于：在所述加载前杆（14）末段和加载后杆（15）前段均设置有弹簧座，在两个弹簧座之间的加载前杆（14）和加载后杆（15）上套设有一个加载缓冲弹簧（17）。
5.根据权利要求4所述的航空滚动轴承热稳定性测试装置，其特征在于：所述被测轴承（6）和支撑轴承组均连接有润滑油喷油管（18），润滑油喷油管（18）的入口设置在测试机壳外。
6.根据权利要求5所述的航空滚动轴承热稳定性测试装置，其特征在于：所述的高速测试主轴（5）通过其首尾的前支撑轴承组（19）和后支撑轴承组（20）设置在测试机壳内，被测轴承（6）设置在两组支撑轴承组之间的高速测试主轴（5）上。
7.根据权利要求5所述的航空滚动轴承热稳定性测试装置，其特征在于：所述的高速测试主轴（5）通过依次设置的前支撑轴承组（19）、后支撑轴承组（20）和被测轴承（6）设置在测试机壳内。
8.根据权利要求7所述的航空滚动轴承热稳定性测试装置，其特征在于：所述的驱动系统直线导轨（10）、测试系统直线导轨（11）和加载系统直线导轨（12）均为双轨结构。
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