CN111426475A - 一种主轴轴承冲击试验台 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种主轴轴承冲击试验台，包括动力系统、试验台主体、加载系统、润滑系统；所述动力系统包括驱动电机、增速箱；所述试验台主体包括轴承试验腔；所述轴承试验腔包括试验轴、试验轴承、径向加载机构与轴向加载机构；所述驱动电机、增速箱、试验轴依次连接；所述径向加载机构与轴向加载机构连接所述加载系统；所述加载系统包括轴向加载伺服油缸和径向加载伺服油缸；所述轴、径向加载伺服油缸连接同一液压站，并连接力传感器、位移传感器和伺服阀；本发明能同时实现对试验轴承的冲击载荷加载和静载荷加载，可模拟实际工况中主轴轴承承受的交变载荷载荷，且可提高载荷的控制精度，使试验结果更真实、准确、有效。

Description

一种主轴轴承冲击试验台
技术领域
本发明涉及航空发动机技术领域，具体涉及一种航空发动机主轴轴承试验装置。
背景技术
航空发动机主轴轴承作为航空发动机的重要支撑部件，其工作环境恶劣，需在高速、高温、高压和交变载荷条件下进行长时间的工作，轴承的可靠性严重影响到航空发动机的性能，一旦出现失效导致航空发动机不能正常工作，则有可能导致严重的空难事故，故在生产制造过程中，需对主轴轴承的耐久性、疲劳寿命、等一些指标进行测试，根据测试结果对产品存在的问题进行针对性改进；现有技术下的主轴轴承试验台主要是对主轴轴承承受静载荷的情况进行试验，并未针对主轴轴承承受冲击载荷这一情形进行相应的试验设计。
发明内容
故针对现有技术存在的缺陷，本发明提出一种主轴轴承冲击试验台。
本发明采用以下技术方案：
一种主轴轴承冲击试验台，其特征在于包括，动力系统、试验台主体、加载系统、润滑系统；所述动力系统包括驱动电机、增速箱；所述试验台主体包括轴承试验腔；所述轴承试验腔包括机匣、试验轴、试验轴承、径向加载机构与轴向加载机构；所述驱动电机、增速箱、试验轴依次连接；所述试验轴固定在机匣内，由试验轴承支撑；所述轴承试验腔采用简支结构形式，包括设置于动力输入端的支点一和设置于动力输出端的支点二；所述机匣上设有径向开口与轴向开口；所述径向开口处安装有径向加载机构；所述轴向开出安装轴向加载机构；所述径向加载机构与轴向加载机构均为液压加载机构，连接所述加载系统；
所述加载系统包括轴向加载伺服油缸和径向加载伺服油缸；所述轴、径向加载伺服油缸连接同一液压站；所述轴向伺服油缸连接力传感器、位移传感器和伺服阀；所述径向伺服油缸连接力传感器和伺服阀；
所述润滑系统包括试验轴承润滑单元与加载轴承与增速箱润滑单元。
进一步地，所述试验轴中部同时布置有径向受载试验轴承和轴向受载试验轴承。
进一步地，所述试验轴中部布置有径向受载试验轴承；所述支点一处布置有轴向受载试验轴承。
进一步地，所述支点一、支点二处设有辅助轴承；支点二处的辅助轴承为角接触轴承。
进一步地，所述试验轴承润滑单元包括主油箱、供油管路、回油管路；所述主油箱上设有加热器、液位计和温度传感器；所述供油管路上设有供油泵组合压力传感器；所述回油管路上设有回油泵组，温度传感器、水冷却器、金属屑沫传感器。
进一步地，所述增速箱采用输入轴、输出轴同轴心结构，设有两级减速机构。
进一步地，所述机匣内各轴承外环处安装有温度传感器；近轴承处机匣外部安装有振动传感器。
本发明的有益效果如下：
(1)本发明提出主轴轴承冲击试验台设置轴承试验腔以及与伺服油缸连接的轴向、纵向加载机构，并且伺服阀与力传感器、位移传感器组成闭环控制，可在无需改动机械结构的情况下，能同时实现对试验轴承的冲击载荷加载和静载荷加载，可模拟实际工况中主轴轴承承受的交变载荷载荷，且可提高载荷的控制精度，使试验结果更真实、准确、有效。
(2)本发明分别针对试验轴承、辅助轴承、增速箱设计了润滑系统，可对以上各处进行润滑与加热，即模拟了真实工况又延长了试验台寿命；机匣内各轴承外环处安装有温度传感器，近轴承处机匣外部安装有振动传感器。可监测试验台运行情况，便于及时对试验台进行安全保护。
附图说明
图1为轴承试验腔结构示意图；
图2为轴承试验腔结构示意图；
图3为加载系统与轴承试验腔连接结构示意图；
图4为增速箱内部结构示意图；
图5为机匣结构示意图；
图6为加载系统原理示意图；
图7为试验轴承润滑单元原理示意图；
图8为辅助轴承与增速箱润滑单元示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及实施例对本发明作进一步说明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明提出一种主轴轴承冲击试验台，该冲击试验台的试验台主体为一轴承试验腔，该轴承试验腔包括机匣、试验轴、试验轴承；该冲击试验台的动力系统由驱动电机和增速箱组成，驱动电机提供转矩，增速箱进行变速并通过联轴器连接试验轴，驱动试验轴进行旋转，如图3所示，驱动电机、增速箱、轴承试验腔共同固定在一T型槽铸铁平台上，平台工作面四周设有集油槽；本实施例中，驱动电机选用变频调速三相异步电动机，增速箱的输入轴、输出轴同轴心布置，设有两级减速机构，如图4所示；轴承试验腔内的试验轴根据需测试的试验轴承的规格进行设计，试验轴承规格不同时，需配备相应的轴承衬套和试验轴。
如图1、2所示，轴承试验腔采用简支结构形式，包括设置于动力输入端6的支点一1和设置于动力输出端的支点二2，支点一1和支点二2处均设有辅助轴承4，支点一1处采用一对角接触轴承；本实施例中，机匣内的试验轴中部试验轴承加载区9同时布置有径向受载试验轴承和轴向受载试验轴承；机匣的结构如图5所示，机匣上设有径向开口与轴向开口，其中径向开口处安装有径向加载机构5，轴向开口处安装有轴向加载机构7，径向加载机构5和轴向加载机构7均为连接加载系统的作动器。
如图6所示，加载系统包括轴向加载伺服油缸和径向加载伺服油缸；轴、径向加载伺服油缸连接同一液压站，液压站结构如图所示，液压站为加载伺服油缸提供符合压力、温度和清洁度要求的液压油，控制系统通过调节伺服阀进油口大小和方向控制加载力的大小，加载力的加载时间、卸载时间和稳定时间均可在控制系统屏幕上进行设置；轴向伺服油缸同时具有静加载和冲击加载的功能，其连接力传感器、位移传感器和伺服阀，这三者组成双闭环控制，力传感器反馈伺服油缸的力，位移传感器反馈伺服油缸的行程，据此控制系统调节伺服阀进油口的大小和方向，由此来控制轴向的静加载和冲击加载；同理，径向伺服油缸连接的力传感器8与伺服阀组成闭环控制，以控制径向的静加载。
本发明中设置润滑系统对试验轴承3、辅助轴承和增速箱进行润滑，因辅助轴承与增速箱的工作介质、温度、压力参数均相近，故这两者共用同一润滑单元，即本发明的润滑系统包括试验轴承润滑单元和辅助轴承与增速箱润滑单元，其中如图7所示，试验轴承润滑单元包括主油箱、供油管路、回油管路；主油箱上设有加热器、液位计和温度传感器，用于滑油的存储与加温；供油管路上设有供油泵和压力传感器，供油泵组前后设有吸油滤和供油滤，可保证供油质量并实时监测系统供油压力；回油管路上设有回油泵组，温度传感器、水冷却器、金属屑沫传感器，实时监测回油温度和回油金属屑沫含量，并可通过调节冷却水流量控制回油温度。
如图8所示，辅助轴承与增速箱润滑单元同样设有主油箱与供油管路、回油管路，主油箱由电加热管进行加热，油箱上设置有温度传感器，可以实时监测油箱内滑油温度；供油管路采用一台供油泵组分别对齿箱、轴承箱进行供油，在供油泵组前后分别设置有吸油滤和供油滤，以保证供油质量。在两条供油支路上分别设有压力传感器，以便实时监测系统供油压力；而回油管路采用两台回油泵分别对齿箱和轴承箱进行抽油，两条回油支路在经过单向阀后流入一台水冷却器，经回油滤过滤后导入主油箱。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于，试验轴承的布置加载方式不同；本实施例中中试验轴中部布置径向受载试验轴承，而在支点二处布置轴向受载试验轴承；切换以上试验轴承3的两种布置加载方式，只需对机匣轴承座处做区别设计，并配备相应的轴承衬套，即可满足试验功能的要求，无需改动机匣外廓结构设计。
显然，上述实例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种主轴轴承冲击试验台，其特征在于，包括动力系统、试验台主体、加载系统、润滑系统；
所述动力系统包括驱动电机、增速箱；所述试验台主体包括轴承试验腔；所述轴承试验腔包括机匣、试验轴、试验轴承、径向加载机构与轴向加载机构；所述驱动电机、增速箱、试验轴依次连接；所述试验轴固定在机匣内，由试验轴承支撑；所述轴承试验腔采用简支结构形式，包括设置于动力输入端的支点一和设置于动力输出端的支点二；所述机匣上设有径向开口与轴向开口；所述径向开口处安装有径向加载机构；所述轴向开口安装轴向加载机构；所述径向加载机构与轴向加载机构连接所述加载系统；
所述加载系统包括轴向加载伺服油缸和径向加载伺服油缸；所述轴、径向加载伺服油缸连接同一液压站；所述轴向伺服油缸连接力传感器、位移传感器和伺服阀；所述径向伺服油缸连接力传感器和伺服阀；
所述润滑系统包括试验轴承润滑单元与辅助轴承与增速箱润滑单元。
2.根据权利要求1所述的主轴轴承冲击试验台，其特征在于，所述试验轴中部同时布置有径向受载试验轴承和轴向受载试验轴承。
3.根据权利要求1所述的主轴轴承冲击试验台，其特征在于，所述试验轴中部布置有径向受载试验轴承；所述支点二处布置有轴向受载试验轴承。
4.根据权利要求1所述的主轴轴承冲击试验台，其特征在于，所述支点一、支点二处设有辅助轴承；支点一处的辅助轴承为角接触轴承。
5.根据权利要求1所述的主轴轴承冲击试验台，其特征在于，所述试验轴承润滑单元包括主油箱、供油管路、回油管路；所述主油箱上设有加热器、液位计和温度传感器；所述供油管路上设有供油泵组和压力传感器；所述回油管路上设有回油泵组，温度传感器、水冷却器、金属屑沫传感器。
6.根据权利要求1所述的主轴轴承冲击试验台，其特征在于，所述增速箱采用输入轴、输出轴同轴心结构，设有两级减速机构。
7.根据权利要求1所述的主轴轴承冲击试验台，其特征在于，所述机匣内各轴承外环处安装有温度传感器；近轴承处机匣外部安装有振动传感器。
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