CN109141877A - 一种用于驱动电机的轴承试验装置 - Google Patents

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余剑
朱克非
周强
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    • G01M13/04—Bearings
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Abstract

本发明涉及一种用于驱动电机的轴承试验装置，所述装置包括：试验轴系模块，用于实现对不同型号的被试验轴承的可拆卸固定；动力驱动模块，与试验轴系模块连接，用于向被试验轴承输出驱动动力，带动被试验轴承旋转；加载模块，与试验轴系模块连接，用于向被试验轴承施加载荷；测量模块，与试验轴系模块连接，用于测量被试验轴承在运转过程中的主要性能参数。与现有技术相比，本发明具有排除其他因素干扰、试验效率高、试验灵活、便于拆装以及适用范围广等优点。

Description

一种用于驱动电机的轴承试验装置
技术领域
本发明涉及电机试验领域，尤其是涉及一种用于驱动电机的轴承试验装置。
背景技术
随着世界能源的日益短缺和环境污染日益严重，促使传统的能源消耗大户产品的汽车驱动方式，逐步由化石能源向新能源过渡，越来越多的汽车制造商将研发的重点逐步由传统化石燃料汽车向新能源汽车转移，而车用驱动电机是新能源汽车的关键核心部件。为提高新能源汽车输出动力，各个整车厂对驱动电机提出了越来越严苛的要求，这些要求主要表现在：工况环境复杂，更高的效率和转速以及更低的噪声、可靠性和价格等。而这其中特别是工况环境以及高转速、低噪音与驱动电机轴承的研发测试有着非常直接的关系，目前，针对普通轴承已有多种试验设备可以用于轴承的测试试验，但是对于驱动电机用轴承的测试试验研究和相关设备较少，不利于车用驱动电机高转速轴承的设计验证。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题提供一种用于驱动电机的轴承试验装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于驱动电机的轴承试验装置，所述装置包括：
试验轴系模块，用于实现对不同型号的被试验轴承的可拆卸固定；
动力驱动模块，与试验轴系模块连接，用于向被试验轴承输出驱动动力，带动被试验轴承旋转；
加载模块，与试验轴系模块连接，用于向被试验轴承施加载荷；
测量模块，与试验轴系模块连接，用于测量被试验轴承在运转过程中的主要性能参数。
所述试验轴系模块包括：
试验固定轴，与被试验轴承的内圈连接，用于作为试验轴系模块的固定中心；
轴承固定组件，与被试验轴承的外圈连接，用于与试验固定轴协同固定被试验轴承；
从动轮，分别与动力驱动模块和试验固定轴的端部连接，用于传递动力驱动模块的输出动力至被试验轴承；
加载轴承，内圈与试验固定轴连接，外圈与加载模块连接，用于传递加载模块的施加载荷至被试验轴承。
所述轴承固定组件包括：
轴承座，与被试验轴承的外圈连接，并与被试验轴承的大小相匹配，用于固定被试验轴承；
轴承压板，分别与轴承座和被试验轴承的外圈连接，用于保证轴承座固定的稳定性。
所述试验轴系模块的数量至少为1个。
所述动力驱动模块包括：
驱动电机，用于提供驱动动力；
主动轮，固定于驱动电机的输出轴上，与被试验轴系模块连接，用于跟随驱动电机的输出轴转动；
传动带，分别与主动轮和试验轴系模块连接，用于将驱动电机输出的驱动动力传送至试验轴系模块，带动被试验轴承转动。
所述加载模块包括：
加载支撑组件，用于固定支撑加载模块；
加载压力施加组件，固定于加载支撑组件上，用于提供载荷；
加载轴套，分别与加载压力施加组件和试验轴系模块连接，用于将加载压力施加组件提供的载荷施加于被试验轴承上。
所述加载支撑组件包括：
加载座，用于作为加载压力施加组件的固定底座；
导向杆，安装于加载座上，一端与加载轴套连接，用于固定加载压力施加组件和加载轴套。
所述加载压力施加组件包括加载板和加载弹簧，所述加载弹簧与加载轴套连接，所述加载板位于加载弹簧上方，安装于导向杆上。
所述测量模块包括安装于试验轴系模块的加速度传感器、压力传感器和温度传感器，安装于动力驱动模块的转速传感器以及安装于加载模块的标尺。
所述装置还包括支撑模块，所述支撑模块包括支撑底座和设置于支撑底座上的支架与带有螺杆移动机构的移动安装板，所述支架与动力驱动模块连接，所述移动安装板与试验轴系模块连接。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)通过试验轴系模块、动力驱动模块、加载模块和测量模块的配合，使得本发明中提出的装置，可以模拟用于驱动电机的主要型号的轴承的运行工况，实现不同型号轴承在较宽的速度范围以及较大的载荷范围内的试验运行，且本装置只对驱动电机的轴承进行试验，可以单独得到轴承的相关参数，排除驱动电机中其他零部件对试验结果的影响，解决了现有技术中对于驱动电机用轴承的试验装置的欠缺问题。
(2)试验轴系模块中，被试验轴承设置于试验轴外部，并通过轴承座和轴承压板牢固的固定于试验轴上，保证了被试验轴承在试验过程中不会发生脱落等情况，安全系数高。
(3)试验轴系模块的数量可以为1个，也可以为多个，在设置多个试验轴系模块时，可以一次对多个不同型号的轴承进行试验，试验效率高，减少了工作人员的工作强度。
(4)试验轴系模块的结构模块化程度高，因而便于拆装，进一步减少了工作人员的工作强度。
(5)动力驱动模块通过驱动电机提供动力，符合该用于驱动电机的试验轴承在工作时的实际情况，而且通过驱动电机的转速可调，因而可以实现被试验轴承全转速范围或者短时超速试验，采集轴承的运行参数，试验范围广泛，可适用于驱动电机用的绝大部分轴承型号的测试试验。
(6)测量模块包括加速度传感器、压力传感器、温度传感器、转速传感器以及标尺，可以实现对被试验轴承在工作过程中的温升、振动、噪声以及寿命参数等所有主要性能参数的测量，测量全面，试验结果准确，为驱动电机用轴承的选型设计提供可靠的试验手段。
(7)装置还设有支撑模块，且支撑模块中的移动安装板带有螺杆移动机构，可以根据被试验轴承的型号及参数对主动轮和从动轮的中心距进行调整，装置灵活且试验的准确性高。
附图说明
图1为用于驱动电机的轴承试验装置的右视图；
图2为用于驱动电机的轴承试验装置的主视图；
图3为试验轴系模块的结构示意图；
图4为试验中添加不同数量的试验轴系模块时的装置原理图，其中(4a)为1个试验轴系模块，(4b)为2个试验轴系模块，(4c)为3个试验轴系模块；
其中，1为支撑底座，2为支架，3为移动安装板，4为螺杆移动机构，5为试验支座，6为加载模块，7为主动轮，8为传动带，9为试验轴系模块，10为加速度传感器，11为驱动电机，12为加载座，13为加载螺钉，14为加载板，15为导向杆，16为加载弹簧，17为标尺，18为加载轴套，19为从动轮，20为试验轴，21为轴承座A，22为被试验轴承A，23为轴承压板，24为加载轴承，25为被试验轴承B，26为轴承座B。
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。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本实施例中提供了一种用于驱动电机的轴承试验装置，包括：试验轴系模块，用于实现对不同型号的被试验轴承的可拆卸固定；动力驱动模块，与试验轴系模块连接，用于向被试验轴承输出驱动动力，带动被试验轴承旋转；加载模块，与试验轴系模块连接，用于向被试验轴承施加载荷；测量模块，与试验轴系模块连接，用于测量被试验轴承在运转过程中的主要性能参数。
其中，试验轴系模块包括：试验固定轴，与被试验轴承的内圈连接，用于作为试验轴系模块的固定中心；轴承固定组件，与被试验轴承的外圈连接，用于与试验固定轴协同固定被试验轴承；从动轮，分别与动力驱动模块和试验固定轴的端部连接，用于传递动力驱动模块的输出动力至被试验轴承；加载轴承，内圈与试验固定轴连接，外圈与加载模块连接，用于传递加载模块的施加载荷至被试验轴承。轴承固定组件包括：轴承座，与被试验轴承的外圈连接，并与被试验轴承的大小相匹配，用于固定被试验轴承；轴承压板，分别与轴承座和被试验轴承的外圈连接，用于保证轴承座固定的稳定性。试验轴系模块的数量至少为1个，其原理图如图4所示，从图中可以看出，试验轴系模块为1个时，动力驱动模块的主动轮直接与试验轴系模块通过传动带连接，在试验轴系模块为2个时，2个试验轴系模块之间通过传动带连接且二者共线，动力驱动模块的主动轮通过传动带分别与二者连接，在试验轴系模块为3个时，3个模块之间每2个成120°角并通过传动带连接，主动轮再通过传动带分别与三者连接，在模块的数量更多时原理不变，即多个试验轴系模块每2个模块之间所呈角度相同，多个试验轴系模块与主动轮均通过传动带连接。动力驱动模块包括：驱动电机，用于提供驱动动力；主动轮，固定于驱动电机的输出轴上，与被试验轴系模块连接，用于跟随驱动电机的输出轴转动；传动带，分别与主动轮和试验轴系模块连接，用于将驱动电机输出的驱动动力传送至试验轴系模块，带动被试验轴承转动。加载模块包括：加载支撑组件，用于固定支撑加载模块；加载压力施加组件，固定于加载支撑组件上，用于提供载荷；加载轴套，分别与加载压力施加组件和试验轴系模块连接，用于将加载压力施加组件提供的载荷施加于被试验轴承上。加载支撑组件包括：加载座，用于作为加载压力施加组件的固定底座；导向杆，安装于加载座上，一端与加载轴套连接，用于固定加载压力施加组件和加载轴套。加载压力施加组件包括加载板和加载弹簧，加载弹簧与加载轴套连接，加载板位于加载弹簧上方，安装于导向杆上。测量模块包括安装于试验轴系模块的加速度传感器、压力传感器和温度传感器，安装于动力驱动模块的转速传感器以及安装于加载模块的标尺。该装置还包括支撑模块，支撑模块包括支撑底座和设置于支撑底座上的支架与带有螺杆移动机构的移动安装板，支架与动力驱动模块连接，移动安装板与试验轴系模块连接。
根据上述结构得到的具体装置如图1和图2所示，原理图如图(4b)所示，该装置包括支撑底座1，一个支架2和一个移动安装板3安装在支撑底座1上；一个驱动电机11安装于支架2上，驱动电机的输出轴上固定连接主动轮7；试验支座5安装于移动安装板3上；螺杆移动机构4安装于移动安装板3和试验支座5之间；两个加载模块6安装于试验支座5两端面间；两个试验轴系模块9安装于试验支座5，两个试验轴系模块9上的从动轮19通过传动带8与主动轮7连接；通过设计两个试验轴系模块9的几何尺寸，使得两个从动轮19的轴线与主动轮7的轴线成等腰三角形，保证两个轴系所受皮带传递的径向力相等。
加载模块6包括安装于试验支座5上的加载座12，加载座12上安装加载螺钉13和四根导向杆15，导向杆15上安装加载板14，导向杆另一端安装在加载轴套18上，加载轴套18上放置加载弹簧16，加载弹簧16上端与加载板14接触，加载板14与加载螺钉13接触。
试验轴系模块9如图3所示，包括安装于试验支座5上的轴承座A21和轴承座B26以及轴承压板23，轴承座A21和轴承座B26分别装有被试验轴承A22和被试验轴承B25，被试验轴承A22和被试验轴承B25的内圈安装于试验轴20上，试验轴20上安装两个加载轴承24，试验轴20轴端部安装从动轮19。
该装置还包括测量模块：加速度传感器10以及温度传感器安装于试验支座5上的通孔处，与试验轴系模块9上的被试验轴承A22和被试验轴承B25直接接触，用以在线测量被试轴承的温升和振动情况；一个标尺17安装在加载座12上，用以测量加载板14的位置计算弹簧16的加载力。
通过对驱动电机用轴承进行台架试验，可以单独得到轴承的温升、振动、寿命参数，剔除电机中其他零部件对电机整机性能参数的影响。通过电机控制器改变电机转速，实现被试轴承全转速范围或者短时超速试验，采集轴承的运行参数；为驱动电机轴承的选型设计提供试验数据。本实施例中被试轴承的转速为0～16000转/分，单个试验轴承载荷0-5000N，通过改变轴承座和试验轴，可实现驱动电机用绝大部分轴承型号的测试试验。在试验过程中，使用热敏电阻和加速度传感器测量轴承外圈的温升和振动参数，使用控制器记录试验轴承的运转转数和寿命。

Claims (10)

1.一种用于驱动电机的轴承试验装置，其特征在于，所述装置包括：
试验轴系模块，用于实现对不同型号的被试验轴承的可拆卸固定；
动力驱动模块，与试验轴系模块连接，用于向被试验轴承输出驱动动力，带动被试验轴承旋转；
加载模块，与试验轴系模块连接，用于向被试验轴承施加载荷；
测量模块，与试验轴系模块连接，用于测量被试验轴承在运转过程中的主要性能参数。
2.根据权利要求1所述的用于驱动电机的轴承试验装置，其特征在于，所述试验轴系模块包括：
试验固定轴，与被试验轴承的内圈连接，用于作为试验轴系模块的固定中心；
轴承固定组件，与被试验轴承的外圈连接，用于与试验固定轴协同固定被试验轴承；
从动轮，分别与动力驱动模块和试验固定轴的端部连接，用于传递动力驱动模块的输出动力至被试验轴承；
加载轴承，内圈与试验固定轴连接，外圈与加载模块连接，用于传递加载模块的施加载荷至被试验轴承。
3.根据权利要求2所述的用于驱动电机的轴承试验装置，其特征在于，所述轴承固定组件包括：
轴承座，与被试验轴承的外圈连接，并与被试验轴承的大小相匹配，用于固定被试验轴承；
轴承压板，分别与轴承座和被试验轴承的外圈连接，用于保证轴承座固定的稳定性。
4.根据权利要求1所述的用于驱动电机的轴承试验装置，其特征在于，所述试验轴系模块的数量至少为1个。
5.根据权利要求1所述的用于驱动电机的轴承试验装置，其特征在于，所述动力驱动模块包括：
驱动电机，用于提供驱动动力；
主动轮，固定于驱动电机的输出轴上，与被试验轴系模块连接，用于跟随驱动电机的输出轴转动；
传动带，分别与主动轮和试验轴系模块连接，用于将驱动电机输出的驱动动力传送至试验轴系模块，带动被试验轴承转动。
6.根据权利要求1所述的用于驱动电机的轴承试验装置，其特征在于，所述加载模块包括：
加载支撑组件，用于固定支撑加载模块；
加载压力施加组件，固定于加载支撑组件上，用于提供载荷；
加载轴套，分别与加载压力施加组件和试验轴系模块连接，用于将加载压力施加组件提供的载荷施加于被试验轴承上。
7.根据权利要求6所述的用于驱动电机的轴承试验装置，其特征在于，所述加载支撑组件包括：
加载座，用于作为加载压力施加组件的固定底座；
导向杆，安装于加载座上，一端与加载轴套连接，用于固定加载压力施加组件和加载轴套。
8.根据权利要求6所述的用于驱动电机的轴承试验装置，其特征在于，所述加载压力施加组件包括加载板和加载弹簧，所述加载弹簧与加载轴套连接，所述加载板位于加载弹簧上方，安装于导向杆上。
9.根据权利要求1所述的用于驱动电机的轴承试验装置，其特征在于，所述测量模块包括安装于试验轴系模块的加速度传感器、压力传感器和温度传感器，安装于动力驱动模块的转速传感器以及安装于加载模块的标尺。
10.根据权利要求1所述的用于驱动电机的轴承试验装置，其特征在于，所述装置还包括支撑模块，所述支撑模块包括支撑底座和设置于支撑底座上的支架与带有螺杆移动机构的移动安装板，所述支架与动力驱动模块连接，所述移动安装板与试验轴系模块连接。
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