CN110608883B - 一种多类型轴承损伤模拟试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多类型轴承损伤模拟试验系统，包括驱动装置、径向加载装置、轴向加载装置和基座，驱动装置包括驱动支撑台、电机、减速机、驱动箱和驱动轴，驱动支撑台安装于基座上，电机、减速机安装于驱动支撑台上，电机与减速机对应动力连接，减速机的动力轴通过联轴器与驱动轴连接固定；待测圆柱滚子轴承安装于驱动轴上，径向加载装置用于径向作用于轴承方形夹具以实现对待测圆柱滚子轴承的径向加载；轴向加载装置用于实现对测推力滚子轴承的轴向加载。本发明可以单独或组合对待测轴承施加载荷，以研究在单作用或组合载荷下普通单排轴承故障信号的特性，可以实现不同类型轴承在同一试验台上的故障模拟实验。
Description
技术领域
本发明涉及盾构机轴承试验领域，尤其涉及一种多类型轴承损伤模拟试验系统。
背景技术
回转支承在现实工业中应用很广泛，其作用是在两物体之间作相对回转运动的同时承受轴向力、径向力、倾覆力矩，作为机械装置所必须的传动原件，又被人们称为“机器关节”。随着机械行业的快速发展，回转支承在风力发电、工业机器人、隧道掘进机、冶金机械等行业得到了广泛的应用。
盾构机主轴承作为三排滚子回转支承类型，其的工作环境恶劣，通常在重载、偏载、变载和大冲击条件下工作，实际工作中盾构机主轴承容易出现大的变形，长时间的工作有可能导致主轴承齿轮副、滚子、滚道之间产生磨损甚至断裂。破坏的主轴承需从盾构机上方开挖竖井吊出更换，难度非常大，将给盾构施工带来不可估量的损失。目前，我国在盾构机主轴承的制造方面已经有了长足的进展，但在设计研发中仍然存在不少技术难题，特别是国内还没有系统的盾构机主轴承设计方法和优化的制造工艺，且缺乏可靠的试验手段，主轴承的设计研发对于其工程应用有着很重要的影响。针对盾构机主轴承开展故障损伤模拟试验研究，探究故障形式与工况信号之间的映射关系，以便主轴承出现问题及时排查，保证盾构机安全运行具有很大理论及工程意义，得出的试验数据可为盾构主轴承的研制提供重要的理论技术参考。
发明内容
针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种多类型轴承损伤模拟试验系统，基于三排滚子回转支承不同滚子的受力形式，采用不同类型的单排圆柱滚子轴承和单排推力滚子轴承，单独分析轴向力与径向力对于主轴承发生故障时产生的影响；而且本发明根据轴承的规格安装不同的测试工装，可进行外圈固定内圈旋转或行轴承紧环与松环的相对运动两种方式的测试。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种多类型轴承损伤模拟试验系统，包括待测圆柱滚子轴承、待测推力滚子轴承、驱动装置、径向加载装置、轴向加载装置和基座，所述驱动装置、径向加载装置、轴向加载装置安装于基座上，所述驱动装置包括驱动支撑台、电机、减速机、驱动箱和驱动轴，所述驱动支撑台安装于基座上，所述电机、减速机安装于驱动支撑台上，所述电机与减速机对应动力连接，所述驱动箱中转动安装有驱动轴，所述减速机的动力轴通过联轴器与驱动轴连接固定；所述待测圆柱滚子轴承安装于驱动轴上，所述待测圆柱滚子轴承外部固定有轴承方形夹具，所述径向加载装置用于径向作用于轴承方形夹具以实现对待测圆柱滚子轴承的径向加载；所述待测推力滚子轴承左右两侧分别夹持有右加载轴承套筒和左加载轴承套筒，所述左加载轴承套筒与驱动轴端部通过卡盘可拆卸式连接固定，所述轴向加载装置用于轴向作用于右加载轴承套筒以实现对测推力滚子轴承的轴向加载。
为了更好地实现本发明，所述径向加载装置包括径向加载液压缸、压力传感器A和径向加载压头，所述径向加载液压缸底部安装于基座上，所述径向加载液压缸具有径向加载杆，所述径向加载液压缸的径向加载杆上安装有安装法兰A，所述安装法兰A顶部安装有压力传感器A，所述径向加载压头对应安装于压力传感器A顶部，所述径向加载压头顶部与轴承方形夹具底部配合接触。
作为优选，所述轴向加载装置包括油缸支架、轴向加载液压缸和压力传感器B，所述油缸支架安装于基座上，所述轴向加载液压缸固定安装于油缸支架上，所述轴向加载液压缸具有轴向加载杆，所述轴向加载液压缸的轴向加载杆上安装有安装法兰B，所述安装法兰B上安装有压力传感器B，所述压力传感器B与右加载轴承套筒可拆卸式连接固定。
作为优选，所述轴承方形夹具由上半轴承夹具和下半轴承夹具通过螺钉连接固定，所述待测圆柱滚子轴承配合夹持安装于上半轴承夹具和下半轴承夹具之间，所述径向加载压头顶部与下半轴承夹具底部配合接触。
作为优选，所述安装法兰A螺纹安装于径向加载液压缸的径向加载杆上并通过锁紧螺母A锁紧；所述径向加载压头螺纹连接于压力传感器A上并通过锁紧螺母B锁紧。
作为优选，所述安装法兰B螺纹安装于轴向加载液压缸的轴向加载杆上并通过锁紧螺母C锁紧。
作为优选，所述驱动箱内部具有与驱动轴配合转动的轴承，所述驱动箱内部具有用于润滑轴承的润滑油注入装置。
作为优选，所述驱动支撑台滑动安装于基座上，所述基座上还滑动安装有第一支撑座和第二支撑座，所述第一支撑座顶部固定有第一轴承座，所述第二支撑座顶部固定有第二轴承座，所述驱动轴依次转动安装于第一轴承座、第二轴承座上，所述待测圆柱滚子轴承位于第一轴承座与第二轴承座之间。
作为优选，所述驱动轴上固定有待测圆柱滚子轴承安装座，所述待测圆柱滚子轴承固定安装于待测圆柱滚子轴承安装座上；所述基座上开有驱动滑槽，所述驱动支撑台底部具有与驱动滑槽相配合的滑块A，所述驱动支撑台上安装有定位螺栓A；所述基座上开有第一支撑滑槽，所述第一支撑座底部具有与第一支撑滑槽相配合的滑块B，所述第一支撑座上安装有定位螺栓B，所述基座上开有第二支撑滑槽，所述第二支撑座底部具有与第二支撑滑槽相配合的滑块C，所述第二支撑座上安装有定位螺栓C。
作为优选，所述基座上开有液压缸滑槽，所述径向加载液压缸底部具有与液压缸滑槽相配合的滑块D，所述径向加载液压缸上安装有定位螺栓D；所述基座上开有油缸支架滑槽，所述油缸支架底部具有与油缸支架滑槽相配合的滑块E，所述油缸支架上安装有定位螺栓E。
本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明提供了一种不同类型轴承实验台，基于三排滚子回转支承不同滚子的受力形式，采用不同类型的单排圆柱滚子轴承和单排推力滚子轴承，单独分析轴向力与径向力对于主轴承发生故障时产生的影响。而且本发明根据轴承的规格安装不同的测试工装，可进行外圈固定内圈旋转或行轴承紧环与松环的相对运动两种方式的测试。
(2)本发明机构设计简单可靠，可以在一台设备上实现不同类型轴承的故障模拟实验，而且具有切换轴承夹具方便等优点；本发明试验系统设置统一的驱动装置，方便统一、同步调节轴承的转速。
(3)本发明通过轴承方形夹具与加载套筒易于实现待测圆柱滚子轴承和待测推力滚子轴承的夹持，可同时实现不同类型轴承在同一试验台上的故障模拟实验。
(4)本发明加载系统的轴向加载装置、径向加载装置可以单独对待测轴承施加载荷，以研究在单作用载荷下普通单排轴承故障信号的特性，从而也为后续研究多种载荷耦合作用下对主轴承故障信号的影响关系。
(5)本发明试验系统整体为模块化结构，易于拆解组装，可将待测普通单排轴承拆卸改装为主轴承损伤模拟试验台，以研究单排普通轴承故障与主轴承故障之间的耦合关系。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本实施例驱动装置的结构示意图；
图3为本实施例径向加载装置的结构示意图；
图4为本实施例轴向加载装置的结构示意图；
图5为本实施例待测圆柱滚子轴承的安装结构示意图；
图6为本实施例待测推力滚子轴承的安装结构示意图。
其中，附图中的附图标记所对应的名称为：
1－驱动装置，11－电机,12－减速机,13－联轴器,14－驱动箱,15－驱动轴,16－驱动支撑台,17－第一支撑座,18－第二支撑座,19－第一轴承座,110－第二轴承座,111－待测圆柱滚子轴承安装座,2－径向加载装置，21－径向加载液压缸,22－锁紧螺母A,23－安装法兰A,24－压力传感器A,25－锁紧螺母B,26－径向加载压头,3－轴向加载装置，31－轴向加载液压缸,32－锁紧螺母C,33－安装法兰B,34－压力传感器B,35－油缸支架，4－待测圆柱滚子轴承，41－上半轴承夹具,42－下半轴承夹具,5－待测推力滚子轴承，51－右加载轴承套筒,52－左加载轴承套筒,6－基座。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：
实施例
如图1～图6所示，一种多类型轴承损伤模拟试验系统，包括待测圆柱滚子轴承4、待测推力滚子轴承5、驱动装置1、径向加载装置2、轴向加载装置3和基座6，驱动装置1、径向加载装置2、轴向加载装置3安装于基座6上，驱动装置1包括驱动支撑台16、电机11、减速机12、驱动箱14和驱动轴15，驱动支撑台16安装于基座6上，电机11、减速机12安装于驱动支撑台16上，电机11与减速机12对应动力连接，驱动箱14中转动安装有驱动轴15，本发明优选的驱动箱14内部具有与驱动轴15配合转动的轴承，驱动箱14内部具有用于润滑轴承的润滑油注入装置。减速机12的动力轴通过联轴器13与驱动轴15连接固定。待测圆柱滚子轴承4安装于驱动轴15上，待测圆柱滚子轴承4外部固定有轴承方形夹具，径向加载装置2用于径向作用于轴承方形夹具以实现对待测圆柱滚子轴承4的径向加载。待测推力滚子轴承5左右两侧分别夹持有右加载轴承套筒51和左加载轴承套筒52，左加载轴承套筒52与驱动轴15端部通过卡盘可拆卸式连接固定，轴向加载装置3用于轴向作用于右加载轴承套筒51以实现对测推力滚子轴承5的轴向加载。
如图3所示，径向加载装置2包括径向加载液压缸21、压力传感器A24和径向加载压头26，径向加载液压缸21底部安装于基座6上，径向加载液压缸21具有径向加载杆，径向加载液压缸21的径向加载杆上安装有安装法兰A23，安装法兰A23顶部安装有压力传感器A24，径向加载压头26对应安装于压力传感器A24顶部，径向加载压头26顶部与轴承方形夹具底部配合接触。安装法兰A23螺纹安装于径向加载液压缸21的径向加载杆上并通过锁紧螺母A22锁紧。径向加载压头26螺纹连接于压力传感器A24上并通过锁紧螺母B25锁紧。
如图4所示，轴向加载装置3包括油缸支架35、轴向加载液压缸31和压力传感器B34，油缸支架35安装于基座6上，轴向加载液压缸31固定安装于油缸支架35上，轴向加载液压缸31具有轴向加载杆，轴向加载液压缸31的轴向加载杆上安装有安装法兰B33，安装法兰B33上安装有压力传感器B34，压力传感器B34与右加载轴承套筒51可拆卸式连接固定。安装法兰B33螺纹安装于轴向加载液压缸31的轴向加载杆上并通过锁紧螺母C32锁紧。
如图5所示，轴承方形夹具由上半轴承夹具41和下半轴承夹具42通过螺钉连接固定，待测圆柱滚子轴承4配合夹持安装于上半轴承夹具41和下半轴承夹具42之间，径向加载压头26顶部与下半轴承夹具42底部配合接触。
如图1、图2所示，驱动支撑台16滑动安装于基座6上，基座6上还滑动安装有第一支撑座17和第二支撑座18，第一支撑座17顶部固定有第一轴承座19，第二支撑座18顶部固定有第二轴承座110，驱动轴15依次转动安装于第一轴承座19、第二轴承座110上，待测圆柱滚子轴承4位于第一轴承座19与第二轴承座110之间。如图2所示，驱动轴15上固定有待测圆柱滚子轴承安装座111，待测圆柱滚子轴承4固定安装于待测圆柱滚子轴承安装座111上。
如图1所示，基座6上开有驱动滑槽，驱动支撑台16底部具有与驱动滑槽相配合的滑块A，驱动支撑台16上安装有定位螺栓A；驱动支撑台16可以在基座6上滑动，也可以通过定位螺栓A定位固定于基座6的某一位置。基座6上开有第一支撑滑槽，第一支撑座17底部具有与第一支撑滑槽相配合的滑块B，第一支撑座17上安装有定位螺栓B；第一支撑座17可以在基座6上滑动，也可以通过定位螺栓B定位固定于基座6的某一位置。基座6上开有第二支撑滑槽，第二支撑座18底部具有与第二支撑滑槽相配合的滑块C，第二支撑座18上安装有定位螺栓C；第二支撑座18可以在基座6上滑动调节，也可以通过定位螺栓C定位固定于基座6的某一位置。基座6上开有液压缸滑槽，径向加载液压缸21底部具有与液压缸滑槽相配合的滑块D，径向加载液压缸21上安装有定位螺栓D；径向加载液压缸21可以在基座6上滑动调节，也可以通过定位螺栓D定位固定于基座6的某一位置。基座6上开有油缸支架滑槽，油缸支架35底部具有与油缸支架滑槽相配合的滑块E，油缸支架35上安装有定位螺栓E；油缸支架35可以在基座6上滑动调节，也可以通过定位螺栓E定位固定于基座6的某一位置。
本发明提供了一种不同类型轴承实验台，基于三排滚子回转支承不同滚子的受力形式，采用不同类型的单排圆柱滚子轴承和单排推力滚子轴承，单独分析轴向力与径向力对于主轴承发生故障时产生的影响。而且本发明根据轴承的规格安装不同的测试工装，可进行外圈固定内圈旋转或行轴承紧环与松环的相对运动两种方式的测试。
本发明加载系统的轴向加载装置3、径向加载装置2可以单独对待测轴承施加载荷，以研究在单作用载荷下普通单排轴承故障信号的特性，从而也为后续研究多种载荷耦合作用下对主轴承故障信号的影响关系。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多类型轴承损伤模拟试验系统，包括待测圆柱滚子轴承(4)和待测推力滚子轴承(5)，其特征在于：还包括驱动装置(1)、径向加载装置(2)、轴向加载装置(3)和基座(6)，所述驱动装置(1)、径向加载装置(2)、轴向加载装置(3)安装于基座(6)上，所述驱动装置(1)包括驱动支撑台(16)、电机(11)、减速机(12)、驱动箱(14)和驱动轴(15)，所述驱动支撑台(16)安装于基座(6)上，所述电机(11)、减速机(12)安装于驱动支撑台(16)上，所述电机(11)与减速机(12)对应动力连接，所述驱动箱(14)中转动安装有驱动轴(15)，所述减速机(12)的动力轴通过联轴器(13)与驱动轴(15)连接固定；所述待测圆柱滚子轴承(4)安装于驱动轴(15)上，所述待测圆柱滚子轴承(4)外部固定有轴承方形夹具，所述径向加载装置(2)用于径向作用于轴承方形夹具以实现对待测圆柱滚子轴承(4)的径向加载；所述待测推力滚子轴承(5)左右两侧分别夹持有右加载轴承套筒(51)和左加载轴承套筒(52)，所述左加载轴承套简(52)与驱动轴(15)端部通过卡盘可拆卸式连接固定，所述轴向加载装置(3)用于轴向作用于右加载轴承套筒(51)以实现对测推力滚子轴承(5)的轴向加载；所述径向加载装置(2)包括径向加载液压缸(21)、压力传感器A(24)和径向加载压头(26)，所述径向加载液压缸(21)底部安装于基座(6)上，所述径向加载液压缸(21)具有径向加载杆，所述径向加载液压缸(21)的径向加载杆上安装有安装法兰A(23)，所述安装法兰A(23)顶部安装有压力传感器A(24)，所述径向加载压头(26)对应安装于压力传感器A(24)顶部，所述径向加载压头(26)顶部与轴承方形夹具底部配合接触；所述轴向加载装置(3)包括油缸支架(35)、轴向加载液压缸(31)和压力传感器B(34)，所述油缸支架(35)安装于基座(6)上，所述轴向加载液压缸(31)固定安装于油缸支架(35)上，所述轴向加载液压缸(31)具有轴向加载杆，所述轴向加载液压缸(31)的轴向加载杆上安装有安装法兰B(33)，所述安装法兰B(33)上安装有压力传感器B(34)，所述压力传感器B(34)与右加载轴承套筒(51)可拆卸式连接固定。
2.按照权利要求1所述的一种多类型轴承损伤模拟试验系统，其特征在于：所述轴承方形夹具由上半轴承夹具(41)和下半轴承夹具(42)通过螺钉连接固定，所述待测圆柱滚子轴承(4)配合夹持安装于上半轴承夹具(41)和下半轴承夹具(42)之间，所述径向加载压头(26)顶部与下半轴承夹具(42)底部配合接触。
3.按照权利要求1或2所述的一种多类型轴承损伤模拟试验系统，其特征在于：所述安装法兰A(23)螺纹安装于径向加载液压缸(21)的径向加载杆上并通过锁紧螺母A(22)锁紧；所述径向加载压头(26)螺纹连接于压力传感器A(24)上并通过锁紧螺母B(25)锁紧。
4.按照权利要求1所述的一种多类型轴承损伤模拟试验系统，其特征在于：所述安装法兰B(33)螺纹安装于轴向加载液压缸(31)的轴向加载杆上并通过锁紧螺母C(32)锁紧。
5.按照权利要求1所述的一种多类型轴承损伤模拟试验系统，其特征在于：所述驱动箱(14)内部具有与驱动轴(15)配合转动的轴承。
6.按照权利要求1所述的一种多类型轴承损伤模拟试验系统，其特征在于：所述驱动支撑台(16)滑动安装于基座(6)上，所述基座(6)上还滑动安装有第一支撑座(17)和第二支撑座(18)，所述第一支撑座(17)顶部固定有第一轴承座(19)，所述第二支撑座(18)顶部固定有第二轴承座(110)，所述驱动轴(15)依次转动安装于第一轴承座(19)、第二轴承座(110)上，所述待测圆柱滚子轴承(4)位于第一轴承座(19)与第二轴承座(110)之间。
7.按照权利要求6所述的一种多类型轴承损伤模拟试验系统，其特征在于：所述驱动轴(15)上固定有待测圆柱滚子轴承安装座(111)，所述待测圆柱滚子轴承(4)固定安装于待测圆柱滚子轴承安装座(111)上；所述基座(6)上开有驱动滑槽，所述驱动支撑台(16)底部具有与驱动滑槽相配合的滑块A，所述驱动支撑台(16)上安装有定位螺栓A；所述基座(6)上开有第一支撑滑槽，所述第一支撑座(17)底部具有与第一支撑滑槽相配合的滑块B，所述第一支撑座(17)上安装有定位螺栓B，所述基座(6)上开有第二支撑滑槽，所述第二支撑座(18)底部具有与第二支撑滑槽相配合的滑块C，所述第二支撑座(18)上安装有定位螺栓C。
8.按照权利要求1或2所述的一种多类型轴承损伤模拟试验系统，其特征在于：所述基座(6)上开有液压缸滑槽，所述径向加载液压缸(21)底部具有与液压缸滑槽相配合的滑块D，所述径向加载液压缸(21)上安装有定位螺栓D。
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