CN109520735A - 轴承承载损失测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴承承载损失测试系统，包括底座和安装在底座上的驱动电机、扭矩传感器和加载机构，所述加载机构包括支撑架和设置在支撑架上的转轴、推力轴承滚子、标定轴承组件、待测轴承组件、径向加载装置和轴向加载装置。本发明的测试系统在测试过程中，驱动轴不承受载荷的作用从而保证其正常回转，所用标定轴承只承受径向力的作用，待测轴承既可以单独承受径向力或轴向力，也可以同时承受径向力和轴向力，载荷大小可以进行调节监测，整个装置没有增加多余的摩擦副，并可以根据空载测试结果消除轴承的搅油损失，测试结果准确。

Description

轴承承载损失测试系统

技术领域

本发明涉及一种测试系统，具体涉及一种轴承承载损失测试系统。

背景技术

轴承在各类机械回转机构中应用广泛，研究其承载损失对于系统效率的测试和提升有重要意义。目后对于轴承的测试多是在没有径向和轴向载荷的情况下进行测试的，而轴承在工作过程中基本都承受一定的径向和轴向载荷，测试结果的参考意义不大。

因此，提供一种在有径向和轴向载荷的情况下进行测试的轴承承载损失测试系统显得十分必要。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种轴承承载损失测试系统，能够解决现有轴承扭矩损失测试中无轴向和径向载荷，以及施加载荷后驱动轴回转变形和产生多余摩擦副的问题，转速和载荷均可进行调整，准确的模拟轴承实际的工作状况，测试精度高。

本发明采用的技术方案为：

本发明实施例提供一种轴承承载损失测试系统，包括底座和安装在底座上的驱动电机、扭矩传感器和加载机构，所述加载机构包括支撑架和设置在支撑架上的转轴、推力轴承滚子、标定轴承组件、待测轴承组件、径向加载装置和轴向加载装置；所述扭矩传感器用于测量驱动电机的输出扭矩，一端与所述驱动电机连接，另一端与所述轴向加载装置连接；其中，所述标定轴承组件的标定轴承位于所述转轴的中部，所述待测轴承组件的待测轴承位于所述转轴的两端，径向载荷通过径向加载装置可调节地施加到所述标定轴承上，并通过所述转轴施加到所述待测轴承上，轴向载荷通过所述轴向加载装置施加到所述待测轴承上；所述推力轴承滚子设置在标定轴承组件和待测轴承组件之间，用于减少径向加载时的载荷损失；在测试时，基于在所述驱动电机的转速下标定的标定轴承的无径向载荷时的承载损失和在径向载荷下的承载损失，以及扭矩传感器测量的无载荷时的扭矩和有载荷时的扭矩，确定所述待测轴承的承载损失。

可选地，所述标定轴承组件包括前标定轴承、后标定轴承、前标定轴承外圈衬套、后标定轴承外圈衬套、前标定轴承隔板和后标定轴承隔板，所述前标定轴承和所述后标定轴承安装在所述转轴的中部，所述前标定轴承外圈衬套和所述后标定轴承外圈衬套分别安装在所述前标定轴承和所述后标定轴承的外圈上，所述前标定轴承隔板和所述后标定轴承隔板分别安装在所述前标定轴承外圈衬套和所述后标定轴承外圈衬套的前端和后端；所述推力轴承滚子包括分别安装在所述前标定轴承隔板和所述后标定轴承隔板的前端和后端的前推力轴承滚子和后推力轴承滚子。

可选地，所述待测轴承组件包括对称设置的待测前轴承组件和待测后轴承组件，所述待测前轴承组件包括待测前轴承、待测前轴承外圈隔板、待测前轴承内圈衬套和待测前轴承外圈衬套，所述待测前轴承内圈衬套安装在所述待测前轴承的内孔中，所述待测前轴承内圈衬套的内孔安装在所述转轴的前端，所述待测前轴承的外圈安装在待测前轴承外圈衬套上，并且外圈端面与所述待测前轴承外圈隔板相接触，所述待测前轴承外圈隔板安装在前推力轴承滚子的外侧；所述待测后轴承组件包括待测后轴承、待测后轴承外圈隔板、待测后轴承内圈衬套和待测后轴承外圈衬套，所述待测后轴承内圈衬套安装在所述待测后轴承的内孔中，所述待测后轴承内圈衬套的内孔安装在所述转轴的后端，所述待测后轴承的外圈安装在待测后轴承外圈衬套上，并且外圈端面与所述待测后轴承外圈隔板相接触，所述待测后轴承外圈隔板安装在后推力轴承滚子的外侧。

可选地，所述径向加载装置包括径向加载支撑板、径向加载拉杆、径向加载接头和径向加载套，所述径向加载接头与所述标定轴承外圈衬套连接，所述径向加载套与所述径向加载接头通过销孔连接，所述径向加载拉杆与所述径向加载套通过销孔连接，并穿过所述径向加载支撑板并通过径向加载螺母进行固定；

可选地，所述轴向加载装置包括轴向加载拉杆以及对称设置的轴向加载前组件和轴向加载后组件，所述轴向加载前组件包括轴向加载前压盘和前球形套，所述轴向前压盘安装在所述轴向加载拉杆上并与所述待测前轴承内圈衬套相接触，所述轴向加载前压盘的凹槽向外，所述前球形套安装在所述轴向加载拉杆上并嵌入所述凹槽内，并且前端通过轴向加载前螺母进行固定；所述轴向加载后组件包括轴向加载后压盘和后球形套，所述轴向后压盘安装在所述轴向加载拉杆上并与所述待测后轴承内圈衬套相接触，所述轴向加载后压盘的凹槽向外，所述后球形套安装在所述轴向加载拉杆上并嵌入所述凹槽内，并且后端通过轴向加载后螺母进行固定。

可选地，所述扭矩传感器的一端与所述驱动电机连接，另一个端与所述轴向加载拉杆连接，所述转轴套在所述轴向加载拉杆上。

可选地，所述扭矩传感器的一端通过弹性联轴器和电机转头与所述驱动电机连接，另一端通过弹性联轴器与所述轴向加载拉杆连接。

可选地，所述径向载荷和所述轴向载荷分别通过设置在径向加载拉杆和轴向加载拉杆上的应变片进行测量。

可选地，还包括润滑装置，所述润滑装置包括油管和油泵，所述油管一端与所述支撑架连接，另一端与所述油泵连接。

本发明实施例提供的轴承承载损失测试系统，在测试过程中，驱动电机的驱动轴不承受载荷的作用从而保证其正常回转，所用标定轴承只承受径向力的作用，待测轴承既可以单独承受径向力或轴向力，也可以同时承受径向力和轴向力，载荷大小可以进行调节监测，整个装置没有增加多余的摩擦副，并可以根据空载测试结果消除轴承的搅油损失，测试结果准确。

附图说明

图1为本发明实施例提供的轴承承载损失测试系统的整体结构示意图；

图2为本发明实施例提供的轴承承载损失测试系统的加载装置的纵向剖面示意图。

(附图标记)

1—油泵，2—油管，3—扭矩传感器，4—底座，5—驱动电机，

6—电机转接头，7—弹性联轴器，8—前端盖，9—径向加载支撑板，

10—径向加载拉杆，11—径向加载螺母，12—后端盖，

13—待测前轴承外圈衬套，14—待测前轴承内圈衬套，

15—轴向加载前压盘，16—轴向加载拉杆，17—轴向加载前螺母，

18—前球形套，19—待测前轴承，20—待测前轴承外圈隔板，

21—前标定轴承隔板，22—径向加载套，23—径向加载接头，

24—后标定轴承隔板，25—待测后轴承外圈隔板，

26—待测后轴承，27—后球形套，28—轴向加载后螺母，

29—轴向加载后压盘，30—待测后轴承内圈衬套，

31—待测后轴承外圈衬套，32—后推力轴承滚子，

33—标定轴承外圈衬套，34—标定轴承，35—前推力轴承滚子，36—转轴。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明实施例提供一种轴承承载损失测试系统，包括底座5和安装在底座4上的驱动电机5、扭矩传感器3和加载机构，所述加载机构包括支撑架和设置在支撑架上的转轴36、推力轴承滚子、标定轴承组件、待测轴承组件、径向加载装置和轴向加载装置；所述扭矩传感器用于测量驱动电机的输出扭矩，一端与所述驱动电机连接，另一端与所述轴向加载装置连接；其中，所述标定轴承组件的标定轴承位于所述转轴的中部，所述待测轴承组件的待测轴承位于所述转轴的两端，径向载荷通过径向加载装置可调节地施加到所述标定轴承上，并通过所述转轴施加到所述待测轴承上，轴向载荷通过所述轴向加载装置施加到所述待测轴承上；所述推力轴承滚子设置在标定轴承组件和待测轴承组件之间，用于减少径向加载时的载荷损失；在测试时，基于在所述驱动电机的转速下标定的标定轴承的无径向载荷时的承载损失和在径向载荷下的承载损失，以及扭矩传感器测量的无载荷时的扭矩和有载荷时的扭矩，确定所述待测轴承的承载损失。

具体地，如图1和图2所示，所述标定轴承组件包括标定轴承34(前标定轴承和后标定轴承)、标定轴承外圈衬套33(前标定轴承外圈衬套和后标定轴承外圈衬套)、前标定轴承隔板21和后标定轴承隔板24，所述前标定轴承和所述后标定轴承安装在所述转轴36的中部，由转轴中间位置的轴肩将两个标定轴承34的内圈隔开，所述前标定轴承外圈衬套和所述后标定轴承外圈衬套分别安装在所述前标定轴承和所述后标定轴承的外圈上，所述前标定轴承隔板21和所述后标定轴承隔板24分别安装在所述前标定轴承外圈衬套和所述后标定轴承外圈衬套的前端和后端。在本发明实施例中，标定轴承可包括4个相同型号的轴承。

所述推力轴承滚子包括分别安装在所述前标定轴承隔板和所述后标定轴承隔板的前端和后端的前推力轴承滚子35和后推力轴承滚子32。

所述待测轴承组件包括对称设置的待测前轴承组件和待测后轴承组件，所述待测前轴承组件包括待测前轴承19、待测前轴承外圈隔板20、待测前轴承内圈衬套14和待测前轴承外圈衬套13，所述待测前轴承19的内孔中安装有所述待测前轴承内圈衬套14，内圈端面与衬套轴肩相接触，所述待测前轴承内圈衬套14的内孔安装在所述转轴36的前端，所述待测前轴承19的外圈安装在待测前轴承外圈衬套13上，并且外圈端面与所述待测前轴承外圈隔板20相接触，所述待测前轴承外圈衬套13安装在加载装置内部，所述待测前轴承外圈隔板20安装在前推力轴承滚子35的外侧；所述待测后轴承组件具有与待测前轴承组件相同的组件和安装方式，即包括待测后轴承26、待测后轴承外圈隔板25、待测后轴承内圈衬套30和待测后轴承外圈衬套31，所述待测后轴承36的内孔中安装有所述待测后轴承内圈衬套30，内圈端面与衬套轴肩相接触，所述待测后轴承内圈衬套30的内孔安装在所述转轴36的后端，所述待测后轴承26的外圈安装在待测后轴承外圈衬套31上，并且外圈端面与所述待测后轴承外圈隔板25相接触，所述待测后轴承外圈隔板25安装在后推力轴承滚子的外侧。

所述径向加载装置包括径向加载支撑板9、径向加载拉杆10、径向加载接头23和径向加载套22，所述径向加载接头23与所述标定轴承外圈衬套33连接，可通过焊接连接，所述径向加载套22与所述径向加载接头23通过销孔连接，所述径向加载拉杆10与所述径向加载套22通过销孔连接，并穿过所述径向加载支撑板9并通过径向加载螺母11进行固定，径向加载支撑板9安装在底座4的加载系统支架的上部。

所述轴向加载装置包括轴向加载拉杆16以及对称设置的轴向加载前组件和轴向加载后组件，所述轴向加载前组件包括轴向加载前压盘15和前球形套18，所述轴向前压盘15安装在所述轴向加载拉杆16上并与所述待测前轴承内圈衬套14相接触，所述轴向加载前压盘15的凹槽向外，所述前球形套18安装在所述轴向加载拉杆上并嵌入所述凹槽内，并且前端通过轴向加载前螺母17进行固定；所述轴向加载后组件具有与轴线加载前组件相同的组件和安装方式，即包括轴向加载后压盘29和后球形套27，所述轴向后压盘29安装在所述轴向加载拉杆16上并与所述待测后轴承内圈衬套30相接触，所述轴向加载后压盘29的凹槽向外，所述后球形套安装在所述轴向加载拉杆16上并嵌入所述凹槽内，并且后端通过轴向加载后螺母28进行固定。

此外，加载装置还可包括前端盖8和后端盖12，前端盖8通过螺栓安装在底座4的加载装置的支撑架的前端，后端盖12通过螺栓安装在底座4的加载装置的支撑架的后端。

在本发明实施例中，驱动电机5位于系统的前端，通过螺栓固定于底座4的电机支架处，扭矩传感器3安放在传感器支架处，一端与所述驱动电机5连接，另一,端与所述轴向加载拉杆16连接，所述转轴36套在所述轴向加载拉杆16上。具体地，所述扭矩传感器3的一端通过弹性联轴器7和电机转头6与所述驱动电机5连接，另一端通过弹性联轴器7与所述轴向加载拉杆6连接。

在本发明实施例中，所述径向载荷和所述轴向载荷可分别通过设置在径向加载拉杆和轴向加载拉杆上的应变片进行测量。

进一步地，本发明的测试系统还包括润滑装置，所述润滑装置包括油管2和油泵1，所述油管2一端与所述支撑架连接，另一端与所述油泵连接。具体地，可在支撑架上开设进油口，在后端盖12开设出油口，使得润滑油通过进油口进入加载装置，以对各组件进行润滑，润滑后的油通过出油口回流到油泵，形成循环流动。

在本发明实施例中，整个测试系统通过驱动电机5进行驱动和转速调节；径向载荷通过径向加载拉杆10上的径向加载螺母11来调节，径向载荷通过标定轴承外圈衬套33作用到标定轴承34上，并通过转轴36作用到待测前轴承内圈衬套14和待测后轴承内圈衬套30上，进而施加到待测前轴承19和待测后轴承26上，每个轴承上承受的径向载荷均为所施加载荷的一半；轴向载荷通过轴向加载拉杆16上的轴向加载前螺母17和轴向加载后螺母28来调节，轴向载荷经过前球形套18、轴向加载前压盘15、待测前轴承内圈衬套14施加在待测前轴承19内圈上，经过后球形套27、轴向加载后压盘29、待测后轴承内圈衬套30施加在待测后轴承26内圈上，标定轴承34不承受轴向载荷；加载装置内部的润滑油通过油管2和油泵1进行循环冷却。整个测试系统产生的扭矩通过扭矩传感器3测得，将待测轴承换为与标定轴承34同型号轴承进行径向加载可以得到标定轴承34的径向受载时产生的扭矩，径向与轴向加载的载荷大小通过在径向加载拉杆10和轴向加载拉杆16上粘贴应变片进行标定测量。径向加载装置的销孔连接能够保证径向加载方向垂直于轴向方向，轴向加载前压盘15和轴向加载后压盘29上的凹槽与前球形套18和后球形套27的配合能够保证轴向加载方向与轴线保持一致，前推力轴承滚子35和后推力轴承滚子32可以使径向加载时的摩擦影响减小，使得径向载荷大小测得数据更加准确。

以某一加载过程测试为例，径向载荷为F_径，轴向载荷为F_轴，转速为n。

通过标定可以得到转速n下，标定轴承的无径向载荷时的损失M_标0和径向载荷F_径下的损失M_标；通过测试可以得到无载荷时扭矩传感器3的实测扭矩为M_实0，以及在径向载荷F_径和轴向载荷F_轴时扭矩传感器3的实测扭矩为M_实。由此可以得到，该工况下单个待测轴承的承载损失：

以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照后述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对后述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种轴承承载损失测试系统，其特征在于，包括底座和安装在底座上的驱动电机、扭矩传感器和加载机构，所述加载机构包括支撑架和设置在支撑架上的转轴、推力轴承滚子、标定轴承组件、待测轴承组件、径向加载装置和轴向加载装置；

所述扭矩传感器用于测量驱动电机的输出扭矩，一端与所述驱动电机连接，另一端与所述轴向加载装置连接；

其中，所述标定轴承组件的标定轴承位于所述转轴的中部，所述待测轴承组件的待测轴承位于所述转轴的两端，径向载荷通过径向加载装置可调节地施加到所述标定轴承上，并通过所述转轴施加到所述待测轴承上，轴向载荷通过所述轴向加载装置施加到所述待测轴承上；

所述推力轴承滚子设置在标定轴承组件和待测轴承组件之间，用于减少径向加载时的载荷损失；

在测试时，基于在所述驱动电机的转速下标定的标定轴承的无径向载荷时的承载损失和在径向载荷下的承载损失，以及扭矩传感器测量的无载荷时的扭矩和有载荷时的扭矩，确定所述待测轴承的承载损失。

2.根据权利要求1所述的轴承承载损失测试系统，其特征在于，所述标定轴承组件包括前标定轴承、后标定轴承、前标定轴承外圈衬套、后标定轴承外圈衬套、前标定轴承隔板和后标定轴承隔板，所述前标定轴承和所述后标定轴承安装在所述转轴的中部，所述前标定轴承外圈衬套和所述后标定轴承外圈衬套分别安装在所述前标定轴承和所述后标定轴承的外圈上，所述前标定轴承隔板和所述后标定轴承隔板分别安装在所述前标定轴承外圈衬套和所述后标定轴承外圈衬套的前端和后端；

所述推力轴承滚子包括分别安装在所述前标定轴承隔板和所述后标定轴承隔板的前端和后端的前推力轴承滚子和后推力轴承滚子。

3.根据权利要求2所述的轴承承载损失测试系统，其特征在于，所述待测轴承组件包括对称设置的待测前轴承组件和待测后轴承组件，所述待测前轴承组件包括待测前轴承、待测前轴承外圈隔板、待测前轴承内圈衬套和待测前轴承外圈衬套，所述待测前轴承内圈衬套安装在所述待测前轴承的内孔中，所述待测前轴承内圈衬套的内孔安装在所述转轴的前端，所述待测前轴承的外圈安装在待测前轴承外圈衬套上，并且外圈端面与所述待测前轴承外圈隔板相接触，所述待测前轴承外圈隔板安装在前推力轴承滚子的外侧；所述待测后轴承组件包括待测后轴承、待测后轴承外圈隔板、待测后轴承内圈衬套和待测后轴承外圈衬套，所述待测后轴承内圈衬套安装在所述待测后轴承的内孔中，所述待测后轴承内圈衬套的内孔安装在所述转轴的后端，所述待测后轴承的外圈安装在待测后轴承外圈衬套上，并且外圈端面与所述待测后轴承外圈隔板相接触，所述待测后轴承外圈隔板安装在后推力轴承滚子的外侧。

4.根据权利要求2所述的轴承承载损失测试系统，其特征在于，所述径向加载装置包括径向加载支撑板、径向加载拉杆、径向加载接头和径向加载套，所述径向加载接头与所述标定轴承外圈衬套连接，所述径向加载套与所述径向加载接头通过销孔连接，所述径向加载拉杆与所述径向加载套通过销孔连接，并穿过所述径向加载支撑板并通过径向加载螺母进行固定。

5.根据权利要求3所述的轴承承载损失测试系统，其特征在于，所述轴向加载装置包括轴向加载拉杆以及对称设置的轴向加载前组件和轴向加载后组件，所述轴向加载前组件包括轴向加载前压盘和前球形套，所述轴向前压盘安装在所述轴向加载拉杆上并与所述待测前轴承内圈衬套相接触，所述轴向加载前压盘的凹槽向外，所述前球形套安装在所述轴向加载拉杆上并嵌入所述凹槽内，并且前端通过轴向加载前螺母进行固定；所述轴向加载后组件包括轴向加载后压盘和后球形套，所述轴向后压盘安装在所述轴向加载拉杆上并与所述待测后轴承内圈衬套相接触，所述轴向加载后压盘的凹槽向外，所述后球形套安装在所述轴向加载拉杆上并嵌入所述凹槽内，并且后端通过轴向加载后螺母进行固定。

6.根据权利要求5所述的轴承承载损失测试系统，其特征在于，所述扭矩传感器的一端与所述驱动电机连接，另一个端与所述轴向加载拉杆连接，所述转轴套在所述轴向加载拉杆上。

7.根据权利要求6所述的轴承承载损失测试系统，其特征在于，所述扭矩传感器的一端通过弹性联轴器和电机转头与所述驱动电机连接，另一端通过弹性联轴器与所述轴向加载拉杆连接。

8.根据权利要求1所述的轴承承载损失测试系统，其特征在于，所述径向载荷和所述轴向载荷分别通过设置在径向加载拉杆和轴向加载拉杆上的应变片进行测量。

9.根据权利要求1所述的轴承承载损失测试系统，其特征在于，还包括润滑装置，所述润滑装置包括油管和油泵，所述油管一端与所述支撑架连接，另一端与所述油泵连接。