CN108181106A - 基于曲柄连杆的轴承试验机用径向交变载荷加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于曲柄连杆的轴承试验机用径向交变载荷加载装置，所述的轴承试验机包括旋转轴(1)，被试轴承(2)安装在所述旋转轴(1)上，该加载装置包括夹具(3)，以及夹具(3)四周设置的轴向对称和径向对称设置的旋转电机‑曲柄连杆机构‑弹簧组件，其中轴向对称设置的旋转电机‑曲柄连杆机构‑弹簧组件对夹具(3)内的被试轴承(2)施加轴向交变载荷，径向对称设置的旋转电机‑曲柄连杆机构‑弹簧组件对夹具(3)内的被试轴承(2)施加径向交变载荷。与现有技术相比，本发明具有可以实现内燃机真实工况载荷等优点。

Description

基于曲柄连杆的轴承试验机用径向交变载荷加载装置

技术领域

本发明涉及一种轴承试验机的加载装置，尤其是涉及一种基于曲柄连杆的轴承试验机用径向交变载荷加载装置。

背景技术

内燃机被广泛应用于汽车、船舶、飞机、坦克、铁路机车、农业机械、工程机械、发电机组等多个行业，其作为动力设备在国民经济中占有非常重要的地位。内燃机中包括了活塞-缸套、活塞环-缸套、曲轴-轴承及凸轮-挺杆等几对重要的摩擦副，其中，曲轴轴承，包括主轴承和连杆轴承(由于该类轴承工作载荷的大小和方向都随时间变化，因此通常称为动载荷轴承)，是内燃机最为关键的摩擦副之一，它不仅影响到内燃机工作的可靠性和耐久性，还影响到内燃机进一步强化的潜力。

轴承的性能及其可靠性是轴承的最重要的性能指标，但由于影响轴承性能因素太多，进行轴承试验是一种有效途径。轴承试验是轴承设计和制造过程中必不缺少的重要的验证过程。试验轴承的加载负荷作为轴承试验机测试的重要参数，其准确性直接影响轴承的试验结果。目前传统的轴承试验装置加载特性单一，不能实现多变载荷的加载，而真实内燃机中动载轴承常处于交变载荷，因此传统的轴承试验用加载装置很难实现发动机动载轴承的交变载荷加载。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可以实现内燃机真实工况载荷的加载的基于曲柄连杆的轴承试验机用径向交变载荷加载装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于曲柄连杆的轴承试验机用径向交变载荷加载装置，所述的轴承试验机包括旋转轴，被试轴承安装在所述旋转轴上，其特征在于，该加载装置包括夹具，以及夹具四周设置的轴向对称和径向对称设置的旋转电机-曲柄连杆机构-弹簧组件，其中轴向对称设置的旋转电机-曲柄连杆机构-弹簧组件对夹具内的被试轴承施加轴向交变载荷，径向对称设置的旋转电机-曲柄连杆机构-弹簧组件对夹具内的被试轴承施加径向交变载荷。

所述的旋转电机-曲柄连杆机构-弹簧组件包括组件A、组件B、组件C和组件 D，其中组件A和组件D轴向对称设置在夹具上下两侧，组件B和组件C径向对称设置在夹具左右两侧。

所述的组件A包括：旋转电机A、曲柄连杆机构A、弹簧A和连接装置A，所述的电机A通过曲柄连杆机构A连接弹簧A一端，弹簧A另一端通过连接装置 A连接夹具；

组件B包括：旋转电机B、曲柄连杆机构B、弹簧B和连接装置B，所述的旋转电机B通过曲柄连杆机构B连接弹簧B一端，弹簧B另一端通过连接装置B 连接夹具；

组件C包括：旋转电机C、曲柄连杆机构C、弹簧C和连接装置C，所述的旋转电机C通过曲柄连杆机构C连接弹簧C一端，弹簧C另一端通过连接装置C 连接夹具；

组件D包括：旋转电机D、曲柄连杆机构D、弹簧D和连接装置D，所述的旋转电机D通过曲柄连杆机构D连接弹簧D一端，弹簧D另一端通过连接装置D 连接夹具。

所述的曲柄连杆机构A包括飞轮、连杆和连接块，所述的连杆与飞轮连接并连接旋转电机A，所述的连接块分别连接连杆和弹簧A。

所述的曲柄连杆机构B、曲柄连杆机构C、曲柄连杆机构D的结构与曲柄连杆机构A的结构相同。

所述的夹具由镜像对称的上夹具和下夹具组成，上夹具和下夹具均成块状，并在上夹具和下夹具相贴合的一面各设一半圆形缺口，组合成的圆形缺口与被试轴承相匹配。

所述的上夹具上表面为平面，与连接装置A连接，下表面内设有一半圆形凹槽，与被试轴承相匹配；下夹具的下表面为平面，与连接装置D连接，上表面设有一半圆形凹槽，与被试轴承相匹配；

上夹具和下夹具闭合后，左侧与连接装置B连接，右侧与连接装置C连接。

所述的轴承试验机还包括控制系统，该控制系统与旋转电机A、旋转电机B、旋转电机C、旋转电机D相连，通过计算机控制旋转电机的旋转角度，进而改变弹簧的拉伸/压缩量，控制弹簧的弹力，可以实现轴承交变载荷的加载，结合内燃机的真实工况条件，通过计算机控制旋转电机的旋转角度与时间的变化量，可以实现内燃机真实工况载荷的加载。利用该轴承径向交变载荷加载装置有助于开展发动机动载轴承试验。

轴承试验机控制系统控制旋转轴的转动，可以实现轴承以给定的转速运转。旋转电机旋转角度的改变是通过轴承试验机控制系统控制，旋转电机旋转角度的改变可以影响弹簧的拉伸/压缩量。由于弹簧的拉伸/压缩量的改变，弹簧将可以在夹具表面施加大小不同、方向可变的作用力。通过在夹具不同区域添加多个旋转电机- 曲柄连杆机构-弹簧单元可以实现轴承径向交变载荷的加载。

所述的被试轴承表面还设有一温度传感器，该温度传感器连接控制系统。采集轴承运转过程中的信号，监测轴承的运转状况。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、通过计算机控制旋转电机的旋转角度，进而改变弹簧的拉伸/压缩量，控制弹簧的弹力，可以实现轴承交变载荷的加载。

2、结合内燃机的真实工况条件，通过计算机控制旋转电机的旋转角度与时间的变化量，可以实现内燃机真实工况载荷的加载。利用该轴承径向交变载荷加载装置有助于开展发动机动载轴承试验。

附图说明

图1为本发明的径向交变载荷加载装置示意图。

图2为曲柄连杆机构A的结构示意图。

图中：1为旋转轴，2为被试轴承，3为夹具，4为旋转电机A，5为曲柄连杆机构A，51为飞轮，52为连杆，53为连接块，6为弹簧A，7为连接装置A，8为旋转电机B，9为曲柄连杆机构B，10为弹簧B，11为连接装置B，12为连接装置C，13为弹簧C，14为曲柄连杆机构C，15为旋转电机C，16为连接装置D， 17为弹簧D，18为曲柄连杆机构D，19为旋转电机D，20为温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种基于曲柄连杆的轴承试验机用径向交变载荷加载装置，所述的轴承试验机包括旋转轴1，被试轴承2安装在所述旋转轴1上，该加载装置包括夹具3，以及夹具3四周设置的轴向对称和径向对称设置的旋转电机-曲柄连杆机构-弹簧组件，其中轴向对称设置的旋转电机-曲柄连杆机构-弹簧组件对夹具3内的被试轴承2施加轴向交变载荷，径向对称设置的旋转电机-曲柄连杆机构-弹簧组件对夹具3内的被试轴承2施加径向交变载荷。

所述的旋转电机-曲柄连杆机构-弹簧组件包括组件A、组件B、组件C和组件 D，其中组件A和组件D轴向对称设置在夹具3上下两侧，组件B和组件C径向对称设置在夹具3左右两侧。

其中，所述的组件A包括：旋转电机A4、曲柄连杆机构A5、弹簧A6和连接装置A7，所述的电机A4通过曲柄连杆机构A5连接弹簧A6一端，弹簧A6另一端通过连接装置A7连接夹具3；组件B包括：旋转电机B8、曲柄连杆机构B9、弹簧B10和连接装置B11，所述的旋转电机B8通过曲柄连杆机构B9连接弹簧B10 一端，弹簧B10另一端通过连接装置B11连接夹具3；组件C包括：旋转电机C15、曲柄连杆机构C14、弹簧C13和连接装置C12，所述的旋转电机C15通过曲柄连杆机构C14连接弹簧C13一端，弹簧C13另一端通过连接装置C12连接夹具3；组件D包括：旋转电机D19、曲柄连杆机构D18、弹簧D17和连接装置D16，所述的旋转电机D19通过曲柄连杆机构D18连接弹簧D17一端，弹簧D17另一端通过连接装置D16连接夹具3。

所述的曲柄连杆机构A5包括飞轮51、连杆52和连接块53，所述的连杆52 与飞轮51连接并连接旋转电机A4，所述的连接块53分别连接连杆52和弹簧A6。所述的曲柄连杆机构B9、曲柄连杆机构C14、曲柄连杆机构D18的结构与曲柄连杆机构A5的结构相同。

所述的夹具3由镜像对称的上夹具和下夹具组成，上夹具和下夹具均成块状，并在上夹具和下夹具相贴合的一面各设一半圆形缺口，组合成的圆形缺口与被试轴承2相匹配。所述的上夹具上表面为平面，与连接装置A7连接，下表面内设有一半圆形凹槽，与被试轴承2相匹配；下夹具的下表面为平面，与连接装置D16连接，上表面设有一半圆形凹槽，与被试轴承2相匹配；上夹具和下夹具闭合后，左侧与连接装置B11连接，右侧与连接装置C12连接。

被试轴承2安装在旋转轴1上，同时，被试轴承2放置于夹具3内部。旋转轴 1由轴承试验机驱动。此外，旋转电机A 4通过曲柄连杆机构A 5将旋转运动转化为直线运动，进而控制弹簧A 6发生拉伸/压缩形变，弹簧A 6通过连接装置A 7 与夹具3相连，施加轴承加载力。类似的，旋转电机B 8通过曲柄连杆机构B 9将旋转运动转化为直线运动，进而控制弹簧B10发生拉伸/压缩形变，弹簧B 10通过连接装置B 11与夹具3相连，施加轴承加载力；旋转电机C 15通过曲柄连杆机构C 14将旋转运动转化为直线运动，进而控制弹簧C 13发生拉伸/压缩形变，弹簧C 13通过连接装置C 12与夹具3相连，施加轴承加载力；旋转电机D 19通过曲柄连杆机构D 18将旋转运动转化为直线运动，进而控制弹簧D 17发生拉伸/压缩形变，弹簧D 17通过连接装置D 16与夹具3相连，施加轴承加载力。

轴承试验机控制系统与旋转电机A4、旋转电机B 8、旋转电机C 15以及旋转电机D19相连。轴承试验机控制系统控制旋转轴1旋转，实现轴承以给定的转速运转。同时，旋转电机A4、旋转电机B 8、旋转电机C 15与旋转电机D 19的运行也受轴承试验机控制系统的控制。被试轴承2表面还设有一温度传感器20，该温度传感器20连接控制系统，采集轴承运转过程中的信号，监测轴承的运转状况。

Claims (9)

1.一种基于曲柄连杆的轴承试验机用径向交变载荷加载装置，所述的轴承试验机包括旋转轴(1)，被试轴承(2)安装在所述旋转轴(1)上，其特征在于，该加载装置包括夹具(3)，以及夹具(3)四周设置的轴向对称和径向对称设置的旋转电机-曲柄连杆机构-弹簧组件，其中轴向对称设置的旋转电机-曲柄连杆机构-弹簧组件对夹具(3)内的被试轴承(2)施加轴向交变载荷，径向对称设置的旋转电机-曲柄连杆机构-弹簧组件对夹具(3)内的被试轴承(2)施加径向交变载荷。

2.根据权利要求1所述的一种基于曲柄连杆的轴承试验机用径向交变载荷加载装置，其特征在于，所述的旋转电机-曲柄连杆机构-弹簧组件包括组件A、组件B、组件C和组件D，其中组件A和组件D轴向对称设置在夹具(3)上下两侧，组件B和组件C径向对称设置在夹具(3)左右两侧。

3.根据权利要求2所述的一种基于曲柄连杆的轴承试验机用径向交变载荷加载装置，其特征在于，所述的组件A包括：旋转电机A(4)、曲柄连杆机构A(5)、弹簧A(6)和连接装置A(7)，所述的电机A(4)通过曲柄连杆机构A(5)连接弹簧A(6)一端，弹簧A(6)另一端通过连接装置A(7)连接夹具(3)；

组件B包括：旋转电机B(8)、曲柄连杆机构B(9)、弹簧B(10)和连接装置B(11)，所述的旋转电机B(8)通过曲柄连杆机构B(9)连接弹簧B(10)一端，弹簧B(10)另一端通过连接装置B(11)连接夹具(3)；

组件C包括：旋转电机C(15)、曲柄连杆机构C(14)、弹簧C(13)和连接装置C(12)，所述的旋转电机C(15)通过曲柄连杆机构C(14)连接弹簧C(13)一端，弹簧C(13)另一端通过连接装置C(12)连接夹具(3)；

组件D包括：旋转电机D(19)、曲柄连杆机构D(18)、弹簧D(17)和连接装置D(16)，所述的旋转电机D(19)通过曲柄连杆机构D(18)连接弹簧D(17)一端，弹簧D(17)另一端通过连接装置D(16)连接夹具(3)。

4.根据权利要求3所述的一种基于曲柄连杆的轴承试验机用径向交变载荷加载装置，其特征在于，所述的曲柄连杆机构A(5)包括飞轮(51)、连杆(52)和连接块(53)，所述的连杆(52)与飞轮(51)连接并连接旋转电机A(4)，所述的连接块(53)分别连接连杆(52)和弹簧A(6)。

5.根据权利要求4所述的一种基于曲柄连杆的轴承试验机用径向交变载荷加载装置，其特征在于，所述的曲柄连杆机构B(9)、曲柄连杆机构C(14)、曲柄连杆机构D(18)的结构与曲柄连杆机构A(5)的结构相同。

6.根据权利要求2所述的一种基于曲柄连杆的轴承试验机用径向交变载荷加载装置，其特征在于，所述的夹具(3)由镜像对称的上夹具和下夹具组成，上夹具和下夹具均成块状，并在上夹具和下夹具相贴合的一面各设一半圆形缺口，组合成的圆形缺口与被试轴承(2)相匹配。

7.根据权利要求4所述的一种基于曲柄连杆的轴承试验机用径向交变载荷加载装置，其特征在于，所述的上夹具上表面为平面，与连接装置A(7)连接，下表面内设有一半圆形凹槽，与被试轴承(2)相匹配；下夹具的下表面为平面，与连接装置D(16)连接，上表面设有一半圆形凹槽，与被试轴承(2)相匹配；

上夹具和下夹具闭合后，左侧与连接装置B(11)连接，右侧与连接装置C(12)连接。

8.根据权利要求2所述的一种基于曲柄连杆的轴承试验机用径向交变载荷加载装置，其特征在于，所述的轴承试验机还包括控制系统，该控制系统与旋转电机A(4)、旋转电机B(8)、旋转电机C(15)、旋转电机D(19)相连，同时，控制旋转轴(1)的旋转速度。

9.根据权利要求2所述的一种基于曲柄连杆的轴承试验机用径向交变载荷加载装置，其特征在于，所述的被试轴承(2)表面还设有一温度传感器(12)，该温度传感器(12)连接控制系统。