CN107462418A - 一种高精度滚动轴承静刚度测试装置及方法 - Google Patents

一种高精度滚动轴承静刚度测试装置及方法 Download PDF

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杨朝晖
南凯刚
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Abstract

本发明公开了一种高精度滚动轴承静刚度测试装置及方法，采用双作用液压缸和单作用液压缸所组成的液压系统作为被测轴承轴向与径向载荷施加的直接驱动元件，保证被测轴承测试过程精确平稳，提高测试装置可重复测量精度；通过液压泵与位移传感器的相配合，可实现滚动轴承静刚度自动测试，提高测试系统的扩展性；通过两个电感比较仪测量固定于压盖上的测量臂的轴向与径向位移，反映不同载荷作用下的轴承静刚度，本发明的测量精度高，实现了轴向与径向载荷的精确控制，该测试装置用于精确测试纯轴向载荷、纯径向载荷以及轴径联合载荷作用下滚动轴承轴向、径向静刚度变化规律。

Description

一种高精度滚动轴承静刚度测试装置及方法
技术领域
本发明属于滚动轴承测量领域，具体涉及一种高精度滚动轴承静刚度测试装置及方法。
背景技术
滚动轴承是一种精密机械元件，广泛应用于航空航天、车辆、机床主轴、电机、精密仪表等重要工业系统，起着支承和传递动力的作用。滚动轴承的静刚度直接影响到系统的性能。因此，采用行之有效的试验方法精确测试滚动轴承在纯轴向、纯径向以及轴向与径向的联合载荷作用下的静刚度特性，分析材料属性、结构参数、加工质量和服役条件对滚动轴承静刚度特性的影响规律，对提高滚动轴承的设计、加工、装配以及使用水平，进而提高滚动轴承的服役性能具有十分重要的意义。
传统的静刚度测试方法，直接将载荷作用于轴承内圈或者外圈上，通过测量相对应的内圈或者外圈的位移实现静刚度测试。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足，提供了一种高精度滚动轴承静刚度测试装置及方法，能够测量滚动轴承在纯轴向、纯径向以及轴向与径向联合载荷作用下的位移量，进而评估滚动轴承静刚度特性。
为了达到上述目的，一种高精度滚动轴承静刚度测试装置包括固定在基座上的机架，机架上设置有用于支承被测轴承的芯轴，芯轴上方设置有用于固定被测轴承外圈的压盖，压盖上设置有位移测量臂；
所述机架上设置有双作用液压缸，双作用液压缸下方通过第一连接杆连接有轴向压力传感器，轴向压力传感器上设置有用于挤压压盖顶部的压盘；
所述机架上设置有单作用液压缸，单作用液压缸通过第二连接杆连接径向压力传感器，径向压力传感器上设置有用于挤压压盖侧面的顶杆；
所述基座旁吸附有第一磁性表座和第二磁性表座，第一磁性表座和第二磁性表座上分别设置有用于采集位移测量臂轴向和径向位移量的第一电感比较仪和第二电感比较仪。
所述双作用液压缸连接双作用液压泵。
所述单作用液压缸连接单作用液压泵。
所述芯轴上设置有用于拆卸被测轴承的隔圈。
所述芯轴采用可更换芯轴。
所述压盖与被测轴承的外圈间隙配合，芯轴余被测轴承的内圈过渡配合。
所述压盖圆周方向开设有三个工艺孔，顶端中心开设有中心孔，中心孔和三个工艺孔与固定组件相配合。
还包括用于拆卸被测轴承的轴承拆卸组件。
所述压盖的周向均布有三个精加工的测量臂安装面和一个径向载荷施加面。
一种高精度滚动轴承静刚度测试装置的工作方法，包括以下步骤：
步骤一，擦拭压盖和压盘的结合面，然后在压盖和压盘的结合面上分别均匀涂一层油脂，使之形成油膜；
擦拭顶杆和压盘的结合面，然后在顶杆和压盘的结合面上分别均匀涂一层油脂，使之形成油膜；
步骤二，将两个磁性表座吸附到机架的测量位置，并安装好两个电感比较仪使之与测量臂处于垂直和水平位置，设置好两个电感比较仪的参数，准备开始加载；
步骤三，测量纯轴向刚度，清零轴向压力传感器的读数，使用双作用液压泵缓慢逐级施加载荷，记录相应载荷点的两个电感比较仪读数；
步骤四，测量联合载荷下的轴承刚度，先使用双作用液压泵对轴施加固定的载荷，再使用单作用液压泵缓慢逐级施加载荷，同时记录轴向和径向电感比较仪的相应读数；
步骤五，重复步骤三和步骤四直至试验完成。
与现有技术相比，本发明采用双作用液压缸和单作用液压缸所组成的液压系统作为被测轴承轴向与径向载荷施加的直接驱动元件，保证被测轴承测试过程精确平稳，提高测试装置可重复测量精度；通过液压泵与位移传感器的相配合，可实现滚动轴承静刚度自动测试，提高测试系统的扩展性；，通过两个电感比较仪测量固定于压盖上的测量臂的轴向与径向位移，反映不同载荷作用下的轴承静刚度，本发明的测量精度高，实现了轴向与径向载荷的精确控制，该测试装置用于精确测试纯轴向载荷、纯径向载荷以及轴径联合载荷作用下滚动轴承轴向、径向静刚度变化规律。
进一步的，本发明采用可更换芯轴与压盖的方式适配多种型号滚动轴承，提高测试装置的兼容性。
进一步的，本发明采用轴向双作用液压缸配合隔圈、轴承拉拔组件与固定组件的方法实现被测轴承内外圈无损拆卸，提高测试装置的易用性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明轴承拆卸组件的示意图；
图3为本发明固定组件的示意图；
图4为本发明的原理图；
其中，1、基座；2、芯轴；3、机架；4-1、第一磁性表座；4-2、第二磁性表座；5、隔圈；6-1、第一电感比较仪；6-2、第二电感比较仪；7、测量臂；8、被测轴承；9、压盖；10、压盘；11、轴向压力传感器；12、第一连接杆；13、双作用液压缸；14、顶杆；15、径向压力传感器；16、第二连接杆；17、单作用液压缸；18、双作用液压泵；19、单作用液压泵；20、轴承拆卸组件；21、固定组件。
具体实施方式
下面结合附图对发明做进一步说明。
参见图1至图4，本发明包括固定在基座1上的机架3，机架3上设置有用于支承被测轴承8的芯轴2，芯轴2上设置有用于拆卸被测轴承8的隔圈5，芯轴2上方设置有用于固定被测轴承8外圈的压盖9，压盖9上设置有位移测量臂7；
机架3上设置有双作用液压缸13，双作用液压缸13下方通过第一连接杆12连接有轴向压力传感器11，轴向压力传感器11上设置有用于挤压压盖9顶部的压盘10，双作用液压缸13连接双作用液压泵18；
压盖9与被测轴承8的外圈间隙配合，芯轴2与被测轴承8的内圈过渡配合，压盖9圆周方向开设有三个工艺孔，顶端中心开设有中心孔，中心孔和三个工艺孔与固定组件21相配合，压盖9的周向均布有三个精加工的测量臂安装面和一个径向载荷施加面。
机架上设置有单作用液压缸17，单作用液压缸17通过第二连接杆16连接径向压力传感器15，径向压力传感器15上设置有用于挤压压盖9侧面的顶杆14，单作用液压缸17连接单作用液压泵19；
基座1旁吸附有第一磁性表座4-1和第二磁性表座4-2，第一磁性表座4-1和第二磁性表座4-2上分别设置有用于采集位移测量臂7轴向和径向位移量的第一电感比较仪6-1和第二电感比较仪6-2。
优选的，芯轴2采用可更换芯轴。
优选的，还包括用于拆卸被测轴承8的轴承拆卸组件20。
一、被测轴承装配过程；
A.选择与被测轴承8配合的芯轴2安装于机架3上，并用螺栓固定；
B.将配套的隔圈5套装到芯轴2上；
C.使用轴承加热器加热被测轴承8的内圈，加热到约100℃，迅速将加热好的被测轴承8安装到芯轴2上；
D.等待被测轴承8冷却到室温后，用轴向双作用油缸13压被测轴承内圈，消除被测轴承8由于热胀冷缩产生的小间隙；
E.将压盖9套装到被测轴承9上；
F.将测量臂7安装到压盖9上，调整好水平；
G.将压盘10和轴向压力传感器11连接到双作用油缸13上；
二、测试过程；
A.擦拭压盖9和压盘10的结合面，然后在两结合面上分别均匀涂一层油脂，使之形成油膜；
B.擦拭顶杆14和压盘10的结合面，然后在两结合面上分别均匀涂一层油脂，使之形成油膜；
C.将两个磁性表座吸附到机架3的测量位置，并安装好两个电感比较仪使之与测量臂7处于垂直和水平位置，设置好两个电感比较仪的参数，准备开始加载；
D.测量纯轴向刚度，清零轴向压力传感器11的读数，使用双作用液压泵18缓慢逐级施加载荷，记录相应载荷点的两个电感比较仪读数；
E.测量联合载荷下的轴承刚度，先使用双作用液压泵18对轴施加固定的载荷，再使用单作用液压泵19缓慢逐级施加载荷，同时记录轴向和径向电感比较仪6的相应读数；
F.重复过程D、E直至试验完成。
三、被测轴承拆卸过程；
A.测量完成后，先卸掉压盘10和轴向压力传感器11；
B.拆压盖9，使用固定组件21固定被测轴承外圈，将轴承拆卸组件20安装到双作用油缸13上，调整好位置，使拆卸组件只勾住压盖9，使用双作用液压泵18反向拉，将压盖9从被测轴承上拉出；
C.拆被测轴承8，调整好轴承拆卸组件20位置，使之勾住隔圈5，使用双作用液压泵18反向拉，将轴承从芯轴2上拔出；
D.被测轴承拆卸完成，重复所以流程可重复进行试验。
采用静压油膜实现被测轴承在轴向与径向载荷作用下所对应的轴向与径向位移互不干涉，提高测试装置精度。

Claims (10)

1.一种高精度滚动轴承静刚度测试装置，其特征在于，包括固定在基座(1)上的机架(3)，机架(3)上设置有用于支承被测轴承(8)的芯轴(2)，芯轴(2)上方设置有用于固定被测轴承(8)外圈的压盖(9)，压盖(9)上设置有位移测量臂(7)；
所述机架(3)上设置有双作用液压缸(13)，双作用液压缸(13)下方通过第一连接杆(12)连接有轴向压力传感器(11)，轴向压力传感器(11)上设置有用于挤压压盖(9)顶部的压盘(10)；
所述机架上设置有单作用液压缸(17)，单作用液压缸(17)通过第二连接杆(16)连接径向压力传感器(15)，径向压力传感器(15)上设置有用于挤压压盖(9)侧面的顶杆(14)；
所述基座(1)旁吸附有第一磁性表座(4-1)和第二磁性表座(4-2)，第一磁性表座(4-1)和第二磁性表座(4-2)上分别设置有用于采集位移测量臂(7)轴向和径向位移量的第一电感比较仪(6-1)和第二电感比较仪(6-2)。
2.根据权利要求1所述的一种高精度滚动轴承静刚度测试装置，其特征在于，所述双作用液压缸(13)连接双作用液压泵(18)。
3.根据权利要求1所述的一种高精度滚动轴承静刚度测试装置，其特征在于，所述单作用液压缸(17)连接单作用液压泵(19)。
4.根据权利要求1所述的一种高精度滚动轴承静刚度测试装置，其特征在于，所述芯轴(2)上设置有用于拆卸被测轴承(8)的隔圈(5)。
5.根据权利要求1所述的一种高精度滚动轴承静刚度测试装置，其特征在于，所述芯轴(2)采用可更换芯轴。
6.根据权利要求1所述的一种高精度滚动轴承静刚度测试装置，其特征在于，所述压盖(9)与被测轴承(8)的外圈间隙配合，芯轴(2)与被测轴承(8)的内圈过渡配合。
7.根据权利要求1所述的一种高精度滚动轴承静刚度测试装置，其特征在于，所述压盖(9)圆周方向开设有三个工艺孔，顶端中心开设有中心孔，中心孔和三个工艺孔与固定组件(21)相配合。
8.根据权利要求1所述的一种高精度滚动轴承静刚度测试装置，其特征在于，还包括用于拆卸被测轴承(8)的轴承拆卸组件(20)。
9.根据权利要求1所述的一种高精度滚动轴承静刚度测试装置，其特征在于，所述压盖(9)的周向均布有三个精加工的测量臂安装面和一个径向载荷施加面。
10.权利要求1所述的一种高精度滚动轴承静刚度测试装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，擦拭压盖(9)和压盘(10)的结合面，然后在压盖(9)和压盘(10)的结合面上分别均匀涂一层油脂，使之形成油膜；
擦拭顶杆(14)和压盘(10)的结合面，然后在顶杆(14)和压盘(10)的结合面上分别均匀涂一层油脂，使之形成油膜；
步骤二，将两个磁性表座吸附到机架(3)的测量位置，并安装好两个电感比较仪使之与测量臂(7)处于垂直和水平位置，设置好两个电感比较仪的参数，准备开始加载；
步骤三，测量纯轴向刚度，清零轴向压力传感器(11)的读数，使用双作用液压泵(18)缓慢逐级施加载荷，记录相应载荷点的两个电感比较仪读数；
步骤四，测量联合载荷下的轴承刚度，先使用双作用液压泵(18)对轴施加固定的载荷，再使用单作用液压泵(19)缓慢逐级施加载荷，同时记录轴向和径向电感比较仪(6)的相应读数；
步骤五，重复步骤三和步骤四直至试验完成。
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