CN108195586B - 一种铁路货车轴承弯道加载试验台 - Google Patents

一种铁路货车轴承弯道加载试验台 Download PDF

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Abstract

本发明属于轴承测试领域，提供一种铁路货车轴承弯道加载试验台，试验台整体上采用卧式结构形式，伺服电机通过联轴器和主轴转接轴驱动主轴，被试轴承安装在主轴一端，主轴另一端安装有车轮，铁轨通过枕木和扣件等固定并与加载装置保持一定的位置；通过调整螺杆使加载装置的滑动块变化高度和角度，来实现铁轨与车轮间的相互挤压，从而模拟铁路货车过弯道时轴承的受载。此试验装置简易、低成本，可在轴承运转情况下模拟铁路货车轴承的弯道加载，包括径向、轴向和偏载加载。

Description

一种铁路货车轴承弯道加载试验台
技术领域
本发明属于轴承测试领域，涉及一种铁路货车轴承弯道加载试验台，尤其涉及一种模拟铁路货车轴承弯道加载试验台。
背景技术
滚动轴承是旋转机械中的关键零部件，其性能直接影响着旋转机械的性能和寿命。而轴承加载试验装置及试验台对于研究测试滚动轴承性能有着重要意义。
铁路货车轴承在工作中通常要承受径向、轴向的交变载荷,目前铁路货车轴承常用加载试验器直接对被试轴承进行径向和轴向加载，无法模拟铁路货车过弯道时车轮的不同受载形式对货车轴承受载的影响。
滚动轴承试验台常用加载方式主要分为液压加载和机械加载等。液压加载通过液压缸给轴承施加载荷，需要额外配备液压泵站、电磁阀等，且需要与PLC等控制系统连接。因此，此加载方式具有成本高，维护困难，易泄露，噪声大等缺点。国内外试验器多采用液压加载方式，通过施加轴向和径向交变载荷，模拟轴承的实际受力状态，例如专利：一种用于航空轴承试验器的力载荷加载装置(CN 204359529 U)。常用机械加载方式有杠杆砝码加载、弹簧加载、凸轮机构加载等，但位移与力之间是非线性对应的，加载精度就难以把握和实现，难以便捷的实现轴承组合加载。
发明内容
本发明针对大轴重铁路货车滚动轴承，设计了一种铁路货车轴承试验器，用来模拟铁路货车过弯道时车轮不同受载形式下轴承的受力状况。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种铁路货车轴承弯道加载试验台，加载试验台采用卧式结构形式，包括驱动电机1、主轴2、联轴器3、被测轴承箱4、车轮5、铁轨6、铁轨扣件7、枕木8、底台9和加载装置10。
所述的驱动电机1通过电机底座固定在底台9上，底台9设有T型槽结构。所述的联轴器3为膜片联轴器，其一端与驱动电机1连接，另一端通过主轴转接轴11与主轴2连接并带动主轴2旋转，被测轴承箱4安装在主轴2的一端，主轴2的另一端与车轮5连接，车轮5通过平键51、锁紧螺母52与主轴2配合固定。所述的被测轴承箱4底端通过轴承座底座12固定在底台9上。所述的铁轨扣件7通过扣件弹片螺栓固定锁紧铁轨6，铁轨扣件7的两端分别固定在枕木8上，枕木8固定在加载装置10上方，加载装置10固定在底台9上。该试验台可实现模拟火车过弯道时轴承的轴向、径向受载和偏载。
所述的被测轴承箱4包括双列圆锥滚子轴承41、轴承座42、轴承压盖43、轴承内挡圈44、锁紧螺母45。所述的轴承座42包括上箱体421和下箱体422，两部分通过螺栓连接，下箱体422固定在轴承座底座12上。所述的被测轴承41通过其外圈表面与轴承座42的内孔配合，被测轴承41的内圈与主轴2的末端轴肩和外表面相配合，用于固定被测轴承41位置；所述的轴承压盖43与轴承座42固定连接，用于固定被测轴承41的外圈；所述的轴承内挡圈44用于固定被测轴承41的内圈，所述的锁紧螺母45用于锁紧轴承内挡圈44。
所述的加载装置10为分离式楔形结构，包括螺杆1011、固定块1012、滑动块1013、锁紧螺栓1014和地脚螺栓1015。
所述的滑动块1013为楔形结构，设置在枕木8下方，枕木8开有通孔，用于通过地脚螺栓1015。滑动块1013的大端面开有一凹槽，用于设置地脚螺栓1015，其内部设有一水平方向的螺纹通孔，用于通过螺杆1011。
所述的固定块1012底部为长方形结构，通过锁紧螺栓1014固定在底台9的T型槽上；固定块1012上方一端为矩形结构，另一端为楔形结构，矩形结构在垂直方向设有一凹槽，固定块1012楔形结构的斜面与滑动块1013楔形结构的斜面配合，自由接触，二者能够相对滑动。
所述的螺杆1011一端与滑动块1013内部的螺纹孔配合连接，另一端与固定块1012矩形结构的凹槽连接，螺杆1011在凹槽的两侧通过螺母固定，用于限制螺杆1011水平方向的平动，即螺杆1011只能沿凹槽在垂直方向移动；螺杆1011与底台9平行。
所述的地脚螺栓1015底端固定在固定块1012的T型槽结构上，顶端依次穿过滑动块1013大端面的凹槽、枕木8的通孔后，通过螺母锁紧固定。
模拟铁路货车过弯道时轴承的径向受载：松开地脚螺栓1015枕木8上方的螺母，同时拧动调整螺杆1011，螺杆1011推动滑动块1013沿固定块1012的斜面滑动，进而带动枕木8沿垂直方向移动，实现铁轨6与车轮5之间的相互挤压。
模拟铁路货车过弯道时轴承的轴向受载：同时推动两个枕木8两端的加载装置10，加载装置10通过固定块1012在底台9上沿同一方向水平移动，带动枕木8水平方向移动，实现铁轨6与车轮5之间的相互挤压。
模拟铁路货车过弯道时轴承的偏载：锁紧其中一个枕木8两端的加载装置10，推动另一个枕木8两端的加载装置10沿同一方向水平移动，铁轨6挤压车轮5，模拟轴承的偏载。
试验台整体上采用卧式结构形式，伺服电机通过联轴器和主轴转接轴驱动主轴，被试轴承安装在主轴一端，主轴另一端安装有车轮，铁轨通过枕木和扣件等固定并与加载装置保持一定的位置。通过调整螺杆使加载装置的滑动块变化高度和角度，来实现铁轨与车轮间的相互挤压，从而模拟铁路货车过弯道时轴承的受载。此试验装置简易、低成本，可在轴承运转情况下模拟铁路货车轴承的弯道加载，包括径向、轴向和偏载加载。
本发明的有益效果为：能够真实、简易地实现模拟铁路火车过弯道时轴承的受载情况，安装拆卸方便，装置简易、成本低。
附图说明
图1为本发明试验台结构示意图；
图2为本发明试验台结构剖视示意图；
图3为可分离式轴承座结构示意图；
图4为加载装置结构示意图；
图5为加载装置固定块结构示意图；
图6为加载装置布局示意图。
图中：1驱动电机；2主轴；3联轴器；4被测轴承箱；5车轮；6铁轨；7铁轨扣件；8枕木；9底台；10加载装置；11主轴转接轴；12轴承座底座；41被测轴承；42轴承座；43轴承压盖；44轴承内挡圈；45锁紧螺母；421上箱体；422下箱体；51平键；52锁紧螺母；1011螺杆；1012固定块；1013滑动块；1014锁紧螺栓；1015地脚螺栓。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
本发明针对大轴重铁路货车滚动轴承，设计一种铁路货车轴承试验器，用来模拟铁路货车过弯道时车轮不同受载形式下轴承的受力状况，以满足30t轴重353132X2—2RS和27t轴重353130X3—2RS—ZC等规格铁路货车轴承性能及寿命的试验。
结合图1，一种铁路货车轴承弯道加载试验台，该试验台包括驱动电机1、主轴2、联轴器3、被测轴承箱4、车轮5、铁轨6、铁轨扣件7、枕木8、底台9和加载装置10。所述的电机1通过螺栓与电机底座连接，电机底座通过地脚螺栓与底台9固定连接，所述的被测轴承箱4通过轴承座底座和地脚螺栓与底台9固定连接，所述的电机1和被测轴承箱4通过滚动轴承与主轴2和膜片联轴器3连接，电机1通过膜片联轴器3带动主轴2旋转，所述的主轴2一端安装有车轮5，所述的铁轨扣件7通过卡扣、螺栓和弹簧等锁紧铁轨6，所述的枕木8与铁轨扣件7为分离式结构，铁轨扣件7的两端分别通过螺栓固定在枕木8上，枕木8通过螺栓固定在两个对称分布的加载装置10的上，所述的底台9为带有T型槽的底台，所述的加载装置10为双层可分离式结构，通过地脚螺栓1014与底台9固定。
结合图2和图3，所述的被测轴承箱4包括双列圆锥滚子轴承41、轴承座42、轴承压盖43、轴承内挡圈44、锁紧螺母45。所述的双列圆锥滚子轴承41为被测轴承，所述的轴承座42包括上箱体421和下箱体422，两部分通过螺栓连接，所述的下箱体422通过螺栓与轴承座底座12固定连接。所述的被测轴承41通过其外圈表面与轴承座42的内孔配合，被测轴承的内圈与主轴2的末端轴肩和外表面相配合，用于固定被测轴承位置，所述的轴承压盖43通过螺栓与轴承座42固定连接，用于固定被测轴承的外圈，所述的轴承内挡圈44通过螺栓与轴承座连接，用于固定被测轴承的内圈，所述的锁紧螺母45通过螺纹与主轴配合，用于锁紧轴承内挡圈44。所述的车轮5是通过花键51和锁紧螺母52固定在主轴2的一端。
结合图4和图5，所述的加载装置10包括螺杆1011、固定块1012、滑动块1013和锁紧螺栓1014。所述的滑动块1013为楔形结构，滑动块1013大端面开有一凹槽，用于穿过地脚螺栓1015，滑动块1013内部设有一水平方向的螺纹通孔。所述的固定块1012底部为方形结构，通过锁紧螺栓1014固定在底台9的T型槽上；固定块1012上方一端设有矩形结构，另一端设有楔形结构，矩形结构在垂直方向设有一凹槽，固定块1012楔形结构的斜面与滑动块1013楔形结构的斜面配合，自由接触，二者能够相对滑动。所述的螺杆1011一端与滑动块1013内部的螺纹孔配合连接，另一端与固定块1012矩形结构的凹槽连接，螺杆1011在凹槽的两侧通过螺母固定，用于限制螺杆1011水平方向的平动，即螺杆1011只能沿凹槽在垂直方向移动；螺杆1011与底台9平行。所述的地脚螺栓1015底端固定在固定块1012的T型槽结构上，顶端依次穿过滑动块1013大端面的凹槽、枕木8的通孔后，通过螺母锁紧固定。
结合图6，加载装置布局方式，所述的加载方式为机械螺旋拉杆加载方式。所述的枕木8两端下面分别对称安装两个加载装置103和104，所述的枕木8两端下面分别对称安装两个加载装置101和102。
本发明加载及试验台工作原理为：普通工况下，铁轨与转轴垂直，车轮与铁轨平行并接触，铁路货车过弯道时，轮缘受到铁轨的挤压力。本试验台可实现径向、轴向和偏载工况的加载。具体的实施方案为：
车轮径向加载：松开地脚螺栓1015枕木8上方的螺母，同时顺时针转动四个加载装置10中的四个螺杆1011，螺杆1011推动滑动块1013沿固定块1012的斜面向上滑动，实现两块枕木8同时沿Z正方向移动相同的距离，铁轨同枕木一起沿Z方向移动并挤压车轮产生径向力，以此模拟轴承的径向受力。
车轮轴向加载：加载装置101和102沿Y正方向整体移动一定的距离，同时加载装置103和104沿Y正方向移动相同的距离，由于枕木通过地脚螺栓1015固定在加载装置的固定块上，此时枕木和铁轨也沿Y正方向移动，铁轨挤压车轮产生轴向力，以此模拟轴承的轴向受力。
车轮偏载：固定加载装置103和104，加载装置101和102沿Y正方向整体移动一定的距离，使铁轨与车轮处于不平行位置，铁轨挤压车轮产生偏载，以此模拟轴承的偏载。
被测试轴承的轴承座上布置传感器，传感器与采集系统相连，可模拟火车过弯道时轴承的受力状况和振动特性。

Claims (5)

1.一种铁路货车轴承弯道加载试验台，其特征在于，所述的加载试验台采用卧式结构形式，包括驱动电机(1)、主轴(2)、联轴器(3)、被测轴承箱(4)、车轮(5)、铁轨(6)、铁轨扣件(7)、两个枕木(8)、底台(9)和加载装置(10)；驱动电机(1)为伺服电机；
所述的驱动电机(1)通过电机底座固定在底台(9)上，底台(9)设有T型槽结构；所述的联轴器(3)一端与驱动电机(1)连接，另一端通过主轴转接轴(11)与主轴(2)连接并带动主轴(2)旋转，被测轴承箱(4)安装在主轴(2)的一端，主轴(2)的另一端与车轮(5)连接；所述的被测轴承箱(4)底端通过轴承座底座(12)固定在底台(9)上；所述的铁轨扣件(7)用于固定锁紧铁轨(6)，铁轨扣件(7)的两端分别固定在枕木(8)上，枕木(8)固定在加载装置(10)上方，加载装置(10)固定在底台(9)上；该试验台能够模拟火车过弯道时轴承的轴向、径向受载和偏载；
所述的加载装置(10)包括螺杆(1011）、固定块(1012)、滑动块(1013)、锁紧螺栓(1014)和地脚螺栓(1015)；
所述的滑动块(1013)为楔形结构，设置在枕木(8)下方，枕木(8)开有通孔，用于通过地脚螺栓(1015)；滑动块(1013)的大端面开有一凹槽，用于设置地脚螺栓(1015)，其内部设有一水平方向的螺纹通孔，用于通过螺杆(1011）；
所述的固定块(1012)底部为长方形结构，通过锁紧螺栓(1014)固定在底台(9)的T型槽上；固定块(1012)上方一端为矩形结构，另一端为楔形结构，矩形结构在垂直方向设有一凹槽，固定块(1012)楔形结构的斜面与滑动块(1013)楔形结构的斜面配合，自由接触，二者能够相对滑动；
所述的螺杆(1011）一端与滑动块(1013)内部的螺纹孔配合连接，另一端与固定块(1012)矩形结构的凹槽连接，螺杆(1011）在凹槽的两侧通过螺母固定，用于限制螺杆(1011）水平方向的平动，即螺杆(1011）只能沿凹槽在垂直方向移动；螺杆(1011）与底台(9)平行；
所述的地脚螺栓(1015)底端固定在固定块(1012)的T型槽结构上，顶端依次穿过滑动块(1013)大端面的凹槽、枕木(8)的通孔后，通过螺母锁紧固定；
模拟铁路货车过弯道时轴承的径向受载：松开地脚螺栓(1015)枕木(8)上方的螺母，同时拧动调整螺杆(1011），螺杆(1011）推动滑动块(1013)沿固定块(1012)的斜面滑动，带动枕木(8)沿垂直方向移动，实现铁轨(6)与车轮(5)之间的相互挤压；
模拟铁路货车过弯道时轴承的轴向受载：同时推动两个枕木(8)两端的加载装置(10)，加载装置(10)通过固定块(1012)在底台(9)上沿同一方向水平移动，带动枕木(8)水平方向移动，实现铁轨(6)与车轮(5)之间的相互挤压；
模拟铁路货车过弯道时轴承的偏载：锁紧其中一个枕木(8)两端的加载装置(10)，推动另一个枕木(8)两端的加载装置(10)沿同一方向水平移动，铁轨(6)挤压车轮(5)，模拟轴承的偏载。
2.根据权利要求1所述的一种铁路货车轴承弯道加载试验台，其特征在于，所述的被测轴承箱(4)包括双列圆锥滚子轴承(41)、轴承座(42)、轴承压盖(43)、轴承内挡圈(44)、锁紧螺母a(45)，双列圆锥滚子轴承(41)为被测轴承；所述的轴承座(42)包括上箱体(421)和下箱体(422)，两部分通过螺栓连接，下箱体(422)固定在轴承座底座(12)上；所述的被测轴承通过其外圈表面与轴承座(42)的内孔配合，被测轴承的内圈与主轴(2)的末端轴肩和外表面相配合，用于固定被测轴承位置；所述的轴承压盖(43)与轴承座(42)固定连接，用于固定被测轴承的外圈；所述的轴承内挡圈(44)用于固定被测轴承的内圈，所述的锁紧螺母a(45)用于锁紧轴承内挡圈(44)。
3.根据权利要求1或2所述的一种铁路货车轴承弯道加载试验台，其特征在于，所述的车轮(5)通过平键(51)、锁紧螺母b(52)与主轴(2)配合固定。
4.根据权利要求1或2所述的一种铁路货车轴承弯道加载试验台，其特征在于，所述的联轴器(3)为膜片联轴器。
5.根据权利要求3所述的一种铁路货车轴承弯道加载试验台，其特征在于，所述的联轴器(3)为膜片联轴器。
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