CN111855213A - 一种高铁齿轮箱轴承试验机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高铁齿轮箱轴承试验机，涉及轴承试验技术领域，包括底座，底座上固定设置有箱体，箱体内设置有空腔，箱体内转动设置有用于安装试验轴承的主轴；箱体上开设有注油孔，注油孔与空腔连通，箱体上开设有出油孔；还包括用于驱动主轴转动的驱动源；用于对试验轴承施加轴向载荷的轴向加载机构；以及，用于对试验轴承施加径向载荷的径向加载机构。试验时，将试验轴承安装在主轴上，通过驱动源驱动主轴转动，然后通过轴向加载机构对试验轴承施加沿主轴轴向的压力，通过径向加载机构对试验轴承施加沿主轴径向的压力，同时通过注油孔向箱体的空腔内加注润滑油，以模拟试验轴承真实工作环境，实现检测试验轴承性能的目的，提高检测的准确性。

Description

一种高铁齿轮箱轴承试验机

技术领域

本发明涉及轴承试验技术领域，特别涉及一种高铁齿轮箱轴承试验机。

背景技术

高速铁路或地铁减速箱内的轴承是一种重要的部件，其精度、寿命、可靠性等指标对高铁车辆的性能和安全性起着重要的作用，而随着铁路客车车速的进一步提高，对轴承的可靠性和性能提出了更高的要求。而轴承试验机需要完成各种技术条件，比如高速运转、轴向加载、径向加载，这就需要设计人员在工艺装备设计的过程中，在试验机有限的空间内能够实现各种试验参数的技术要求。

申请公布号为CN109855872A的中国专利公开了一种通用滚子轴承试验机，包括机架，机架上转动设置有主轴，主轴上间隔套设有两个试验轴承，每个试验轴承上套设有衬套，机架包括支撑板，衬套上开设有用于与支撑板卡接的卡槽，机架上设置有用于对主轴施加径向拉力的第一液压缸，机架上设置有轴向加载机构，机架上固定设置有电机，连接轴与电机的输出轴之间通过联轴器连接。试验时，将试验轴承安装在主轴上，通过第一液压缸对主轴施加径向拉力，以及通过轴向加载机构对主轴施加轴向压力，再通过电机驱动主轴旋转，实现对轴承的模拟试验。

其不足之处在于，对于高铁或地铁上减速箱内的轴承，因其在高速旋转以及油润滑的环境中使用，上述的轴承试验机难以适用于高铁减速箱内的轴承，亟待改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高铁齿轮箱轴承试验机，具有便于对轴承真实工况进行模拟，提高试验准确性的优点。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种高铁齿轮箱轴承试验机，包括底座，所述底座上固定设置有箱体，所述箱体内设置有空腔，所述箱体内转动设置有用于安装试验轴承的主轴；

所述箱体上开设有用于加注润滑油的注油孔，注油孔与空腔连通，所述箱体上开设有出油孔；

还包括用于驱动主轴转动的驱动源；

用于对试验轴承施加轴向载荷的轴向加载机构；以及，

用于对试验轴承施加径向载荷的径向加载机构。

通过采用上述技术方案，试验时，将试验轴承安装在主轴上，通过驱动源驱动主轴转动，然后通过轴向加载机构对试验轴承施加沿主轴轴向的压力，通过径向加载机构对试验轴承施加沿主轴径向的压力，同时通过注油孔向箱体的空腔内加注润滑油，以模拟试验轴承真实工作环境，实现检测试验轴承性能的目的，提高检测的准确性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主轴上套设有用于与试验轴承抵接的试验轴承座，所述试验轴承座内穿设有用于检测试验轴承温度和振动的检测元件。

通过采用上述技术方案，通过检测元件实现检测试验轴承的温度和振动的目的，便于在试验过程中实时了解试验轴承的温度和振动参数。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述主轴上套设有承接轴承，所述承接轴承上设置有承接轴承座；所述箱体上沿主轴的径向开设有第一导向孔，所述径向加载机构包括第一油缸和第一导向杆，所述第一导向杆滑动穿设于第一导向孔内，所述第一油缸固定设置于箱体上，所述第一油缸的活塞杆靠近第一导向杆的一端设置有第一压力传感器。

通过采用上述技术方案，试验时，启动第一油缸，第一油缸带动第一导向杆运动，第一导向杆挤压承接轴承座，然后将压力传递给承接轴承以及主轴，主轴将压力传递给试验轴承，实现对试验轴承施加径向载荷的目的；而第一导向杆与导向孔配合，起到保证主轴受到垂直于主轴轴向的压力，有效地防止主轴受到其他方向的压力，提高试验的准确性；而第一压力传感器用于检测施加的径向载荷。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一导向杆与承接轴承座之间设置有第一关节球轴承。

通过采用上述技术方案，第一关节球轴承的设置，保证主轴受到压力的垂直度，有效地防止承接轴承受到其他方向的压力而导致承接轴承移位或倾斜。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述轴向加载机构包括第二油缸和第二导向杆，所述箱体的侧壁上沿主轴的轴向开设有第二导向孔，所述第二导向杆滑动穿设于第二导向孔内，所述第二油缸固定设置于箱体上，所述第二油缸的活塞杆靠近第二导向杆的一端设置有第二压力传感器，所述第二导向杆靠近主轴的一端固定设置有轴承加力座，所述轴承加力座与试验轴承的外圈抵接。

通过采用上述技术方案，试验时，启动第二油缸，第二油缸带动第二导向杆运动，第二导向杆挤压轴承加力座，轴承加力座给试验轴承施加轴向压力；第二导向孔与第二导向杆配合，使得试验轴承仅受到沿主轴轴向的压力，保证试验精度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述轴承加力座上远离第二导向杆的一端固定设置有延伸段，所述延伸段与试验轴承的外圈远离主轴的侧壁抵接。

通过采用上述技术方案，延伸段与试验轴承的外圈远离主轴的侧壁抵接，防止试验轴承的外圈因热胀冷缩形变而发生倾斜，导致试验轴承的滚子受力不均，防止影响试验。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第二导向杆与轴承加力座之间设置有第二关节球轴承。

通过采用上述技术方案，第二关节球轴承的设置，使得轴承加力座受到的压力始终沿主轴的轴向方向，保证试验的精度。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述轴承加力座的底壁沿主轴的轴向开设有导向槽，所述试验轴承座上固定设置有与导向槽滑移连接的导向块。

通过采用上述技术方案，导向槽与导向块配合，使得轴承加力座只能够沿主轴的轴向移动，防止轴承加力座沿其他方向摆动。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一导向孔内设置有第一导套，所述第一导套与第一导向杆之间设置有第一密封件；所述第二导向孔内设置有第二导套，所述第二导套与第二导向杆之间设置有第二密封件。

通过采用上述技术方案，第一密封件的设置，起到密封第一导向杆与第一导套之间间隙的目的；而第二密封件起到密封第二导套与第二导向杆之间间隙的目的，因主轴高速旋转，空腔内将产生大量油雾，第一密封件和第二密封件提高整体的密封性，有效地防止油雾泄漏。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：还包括冷却机，所述注油孔连通有注油管，所述出油孔连通有出油管，所述出油管的输出端与冷却机的输入端连通，所述冷却机的输出端与注油管的输入端连通，所述注油管上设置有油泵。

通过采用上述技术方案，在试验的过程中，主轴高速旋转，导致润滑油温度较高，注油管、出油管与油泵配合，以给试验轴承循环注油，冷却机的设置，起到调节油温的目的，使得试验轴承能够在真实工况下的温度进行试验，提高试验精度。

综上所述，本发明本包括以下至少一种有益技术效果：

一、试验时，将试验轴承安装在主轴上，通过驱动源驱动主轴转动，然后通过轴向加载机构对试验轴承施加沿主轴轴向的压力，通过径向加载机构对试验轴承施加沿主轴径向的压力，同时通过注油孔向箱体的空腔内加注润滑油，以模拟试验轴承真实工作环境，实现检测试验轴承性能的目的，提高检测的准确性；

二、试验轴承的底部，也就是靠近底座的一侧被润滑油完全㓎没，且受到的压力大于试验轴承的顶部，因此两处的温度和振动通常也不同；两个检测元件分别检测试验轴承的最高处和最低处的温度和振动情况，提高试验结果的准确性；

三、而第一导向杆与导向孔配合，起到保证主轴受到垂直于主轴轴向的压力，有效地防止主轴受到其他方向的压力，提高试验的准确性；而第一压力传感器用于检测施加的径向载荷；

四、因主轴高速旋转，空腔内将产生大量油雾，第一密封件和第二密封件提高整体的密封性，有效地防止油雾泄漏。

附图说明

图1是本发明的整体结构的主视图；

图2是本发明的侧视图；

图3是本发明图2中A部分的放大图；

图4是本发明的主轴、径向加载机构以及轴向加载机构的结构示意图；

图5是本发明的径向加载机构的结构示意图；

图6是本发明的轴向加载机构的结构示意图。

附图标记：1、底座；11、电机座；111、驱动源；112、固定螺栓；12、T形槽；121、T形块；2、箱体；21、注油孔；211、注油管；2111、油泵；2112、流量计；22、出油孔；221、出油管；23、第一导向孔；231、第一导套；2311、第一密封件；2312、第一O型密封圈；2313、第一凹槽；24、第二导向孔；241、第二导套；2411、第二密封件；2412、第二O型密封圈；2413、第二凹槽；25、第一壳体；251、密封槽；2511、密封条；26、第二壳体；3、主轴；31、承接轴承；32、承接轴承座；33、联轴器；4、冷却机；5、轴向加载机构；51、第二油缸；511、第二压力传感器；52、第二导向杆；521、轴承加力座；5211、导向槽；5212、延伸段；522、第二关节球轴承；523、第二铜套；6、径向加载机构；61、第一油缸；611、第一压力传感器；62、第一导向杆；621、第一关节球轴承；622、第一铜套；7、试验轴承座；71、检测元件；72、导向块；73、油道；74、卡肩；8、过滤器；9、抵接套；10、套环。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，一种高铁齿轮箱轴承试验机，包括底座1，底座1上通过螺栓固定设置有箱体2，箱体2内转动设置有用于安装试验轴承的主轴3；箱体2内开设有空腔，主轴3水平设置于空腔内。还包括用于驱动主轴3转动的驱动源111；用于对试验轴承施加轴向载荷的轴向加载机构5；以及用于对试验轴承施加径向载荷的径向加载机构6。

如图2、3所示，箱体2包括第一壳体25和第二壳体26，第一壳体25固定设置在底座1上，第一壳体25和第二壳体26通过螺栓固定连接。第一壳体25靠近第二壳体26的侧壁开设有密封槽251，密封槽251内嵌设有密封条2511，密封条2511为O型密封圈。

其中，如图1所示，驱动源111为电机，电机采用交流伺服电机，电机的最高转速为4500r/min。底座1上设置有电机座11，电机固定设置在电机座11上；电机通过联轴器33与主轴3同轴固定连接，联轴器33上设置有扭矩传感器（图中未示出）。

如图2、3所示，底座1的顶壁沿主轴3的轴向开设有T形槽12，T形槽12至少平行设置两条，T形槽12内滑动设置有T形块121，电机座11上穿设有与T形块121螺纹连接的固定螺栓112。在装卸试验轴承时，拧松固定螺栓112，然后向远离主轴3的方向移动电机，以便于装卸试验轴承。

如图4所示，主轴3上套设有承接轴承31，承接轴承31的极限转速不低于3500r/min，承接轴承31为圆柱滚子轴承；承接轴承31上套设有承接轴承座32。本实施例中，试验轴承设置两个，分别位于承接轴承31的两侧，且两试验轴承到承接轴承31之间的间距相等；以保证两试验轴承受到相同大小的径向压力。

如图4所示，主轴3上套设有用于与试验轴承抵接的试验轴承座7，试验轴承座7内穿设有用于检测试验轴承温度和振动的检测元件71，检测元件71为温度振动传感器；温度振动传感器能够同时检测试验轴承的温度和振动，便于在试验过程中实时了解试验轴承的温度和振动参数。

如图4所示，为了提高检测准确性，每个试验轴承座7设置有至少两个检测元件71，本实施例中，每个试验轴承对应设置有两个检测元件71，其中一个检测元件71用于检测试验轴承的最高点，另一个检测元件71用于检测试验轴承的最低点。需要指出的是，此处的试验轴承的最高点是指试验轴承的外圈远离底座1的位置，同理，最低点是指试验轴承的外圈靠近底座1的位置。试验轴承座7的顶壁和底壁均开设有贯穿至试验轴承外圈的检测孔（图中未示出），温度振动传感器穿设在检测孔内并与试验轴承的外圈抵触。

试验时，试验轴承的底部，也就是试验轴承靠近底座1的一侧被润滑油完全㓎没，且受到的压力大于试验轴承的顶部，因此两处的温度和振动通常也不同；两个检测元件71分别检测试验轴承的最高处和最低处的温度和振动情况，提高试验结果的准确性。

如图2、4所示，箱体2上开设有用于加注润滑油的注油孔21，注油孔21与空腔连通，箱体2上开设有出油孔22；注油孔21位于出油孔22的上方。注油孔21连通有注油管211，出油孔22连通有出油管221。试验轴承座7上开设有油道73，油道73与注油管211连通。且每个试验轴承座7上均设置有两个油道73，两个油道73位于试验轴承的两端。在注油时，便于润滑油进入试验轴承内，使得试验轴承润滑均匀，提高试验轴承试验准确性和寿命。

另外，如图2所示，还设置有冷却机4，冷却机4可以采用板式换热器；出油管221的输出端与冷却机4的输入端连通，冷却机4的输出端与注油管211的输入端连通，注油管211上设置有油泵2111。

在试验的过程中，主轴3高速旋转，导致润滑油温度较高，在实际试验过程中，油温将达到120℃左右。注油管211、出油管221与油泵2111配合，以给试验轴承循环注油，冷却机4的设置，起到调节油温的目的，使得试验轴承能够在真实工况下的温度进行试验，提高试验精度。

如图2所示，注油管211和/或出油管221上设置有用于过滤润滑油的过滤器8，本实施例中，出油管221和注油管211上均连通有过滤器8，用于过滤润滑油。箱体2上设置有与注油管211连通的流量计2112，箱体2上设置有液位计（图中未示出），液位计与箱体2的空腔连通；以便于监控箱体2内的润滑油的液位高度。

其中，如图5所示，径向加载机构6包括第一油缸61和第一导向杆62，箱体2上沿主轴3的径向开设有第一导向孔23，第一导向杆62滑动穿设于第一导向孔23内。第一导向孔23内设置有第一导套231，第一导套231套设于第一导向杆62上。因第一油缸61的活塞杆在施加载荷时，可能会有微量的倾斜，而第一导向杆62起到导向的作用，保证径向载荷的垂直度。

如图5所示，第一导套231与第一导向杆62之间设置有第一铜套622，第一铜套622套设在第一导向杆62上，以减小第一导向杆62受到的摩擦力，减小第一导向杆62受到的磨损，延长使用寿命。

另外，如图5所示，第一导套231与第一导向杆62之间设置有第一密封件2311，第一密封件2311为套设于第一导向杆62上的盘根。第一导套231上套设有第一O型密封圈2312；具体地，第一导套231靠近第一导向孔23的外壁上沿第一导套231的周向开设有第一凹槽2313，第一O型密封圈2312嵌设在第一凹槽2313内并与第一导向孔23的孔壁抵触。

如图5所示，第一油缸61竖直固定设置于箱体2的顶壁上，第一油缸61的活塞杆靠近第一导向杆62的一端设置有第一压力传感器611，第一压力传感器611与第一导向杆62的顶壁抵触。第一导向杆62与承接轴承31座之间设置有第一关节球轴承621；以保证主轴3受到压力的垂直度， 有效地防止承接轴承31受到其他方向的压力而导致承接轴承31摆动或倾斜。

其中，如图6所示，轴向加载机构5包括第二油缸51和第二导向杆52，箱体2的侧壁上沿主轴3的轴向开设有第二导向孔24，第二导向杆52滑动穿设于第二导向孔24内。第二导向孔24内设置有第二导套241，第二导套241与第二导向杆52之间设置有第二密封件2411，第二密封件2411为盘根。第二导套241上套设有第二O型密封圈2412，具体地，第二导套241靠近第二导向孔24的外壁上沿第二导套241的周向开设有第二凹槽2413，第二O型密封圈2412嵌设在第二凹槽2413内并与第二导向孔24的孔壁抵触。

如图6所示，第二导套241与第二导向杆52之间设置有第二铜套523，第二铜套523套设在第二导向杆52上。第二油缸51水平固定设置于箱体2上，第二油缸51的活塞杆靠近第二导向杆52的一端设置有第二压力传感器511。

如图4、6所示，第二导向杆52靠近主轴3的一端固定设置有轴承加力座521，轴承加力座521远离第二导向杆52的一端与试验轴承的外圈靠近第二导向杆52的端面抵接。并且，轴承加力座521上远离第二导向杆52的一端固定设置有延伸段5212，延伸段5212与试验轴承的外圈远离主轴3的侧壁抵接。主轴3上套设有抵接套9，抵接套9的一端与试验轴承的内圈抵接，另一端与承接轴承31的内圈抵接。

如图4所示，远离第二油缸51的试验轴承上套设有套环10，套环10与试验轴承的外圈抵接。靠近套环10的试验轴承座7上设置有与套环10的端面抵接的卡肩74。套环10和轴承加力座521均与试验轴承座7之间存在间隙。

因在试验的过程中，温度较高，试验轴承因热胀冷缩将产生形变；而延伸段5212以及套环10起到限制试验轴承径向自由度的作用，防止试验轴承的外圈因热胀冷缩形变而发生倾斜，防止试验轴承的滚子受力不均而影响试验。

其中，如图6所示，第二导向杆52与轴承加力座521之间设置有第二关节球轴承522；使得轴承加力座521受到的压力始终沿主轴3的轴向方向，保证试验的精度。

如图6所示，为了使轴承加力座521只能够沿主轴3的轴向移动，防止轴承加力座521沿其他方向摆动；在轴承加力座521的底壁沿主轴3的轴向开设有导向槽5211，试验轴承座7上固定设置有与导向槽5211滑移连接的导向块72。导向块72位于空腔内，导向块72的宽度与导向槽5211相适配。

具体操作过程：试验时，将两个试验轴承安装在主轴3上，启动电机，电机驱动主轴3转动；启动第一油缸61和第二油缸51，第二油缸51带动第二导向杆52运动，第二导向杆52挤压轴承加力座521，轴承加力座521给试验轴承施加轴向压力；第一油缸61带动第一导向杆62运动，第一导向杆62挤压承接轴承座32，然后将压力传递给承接轴承31以及主轴3，主轴3将压力传递给试验轴承，以对试验轴承施加径向载荷。同时通过注油孔21向箱体2的空腔内加注润滑油，以模拟试验轴承真实工作环境，实现检测试验轴承性能的目的；而第一导向杆62起到导向的作用，使得承接轴承座32仅仅受到沿主轴3径向方向的压力，有效地提高检测的准确性；同时防止承接轴承31偏移或倾斜。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高铁齿轮箱轴承试验机，包括底座(1)，其特征在于：所述底座(1)上固定设置有箱体(2)，所述箱体(2)内设置有空腔，所述箱体(2)内转动设置有用于安装试验轴承的主轴(3)；

所述箱体(2)上开设有用于加注润滑油的注油孔(21)，注油孔(21)与空腔连通，所述箱体(2)上开设有出油孔(22)；

还包括用于驱动主轴(3)转动的驱动源(111)；

用于对试验轴承施加轴向载荷的轴向加载机构(5)；以及，

用于对试验轴承施加径向载荷的径向加载机构(6)。

2.根据权利要求1所述的一种高铁齿轮箱轴承试验机，其特征在于：所述主轴(3)上套设有用于与试验轴承抵接的试验轴承座(7)，所述试验轴承座(7)内穿设有用于检测试验轴承温度和振动的检测元件(71)。

3.根据权利要求2所述的一种高铁齿轮箱轴承试验机，其特征在于：所述主轴(3)上套设有承接轴承(31)，所述承接轴承(31)上设置有承接轴承座(32)；所述箱体(2)上沿主轴(3)的径向开设有第一导向孔(23)，所述径向加载机构(6)包括第一油缸(61)和第一导向杆(62)，所述第一导向杆(62)滑动穿设于第一导向孔(23)内，所述第一油缸(61)固定设置于箱体(2)上，所述第一油缸(61)的活塞杆靠近第一导向杆(62)的一端设置有第一压力传感器(611)。

4.根据权利要求3所述的一种高铁齿轮箱轴承试验机，其特征在于：所述第一导向杆(62)与承接轴承(31)座之间设置有第一关节球轴承(621)。

5.根据权利要求4所述的一种高铁齿轮箱轴承试验机，其特征在于：所述轴向加载机构(5)包括第二油缸(51)和第二导向杆(52)，所述箱体(2)的侧壁上沿主轴(3)的轴向开设有第二导向孔(24)，所述第二导向杆(52)滑动穿设于第二导向孔(24)内，所述第二油缸(51)固定设置于箱体(2)上，所述第二油缸(51)的活塞杆靠近第二导向杆(52)的一端设置有第二压力传感器(511)，所述第二导向杆(52)靠近主轴(3)的一端固定设置有轴承加力座(521)，所述轴承加力座(521)与试验轴承的外圈抵接。

6.根据权利要求5所述的一种高铁齿轮箱轴承试验机，其特征在于：所述轴承加力座(521)上远离第二导向杆(52)的一端固定设置有延伸段(5212)，所述延伸段(5212)与试验轴承的外圈远离主轴(3)的侧壁抵接。

7.根据权利要求6所述的一种高铁齿轮箱轴承试验机，其特征在于：所述第二导向杆(52)与轴承加力座(521)之间设置有第二关节球轴承(522)。

8.根据权利要求7所述的一种高铁齿轮箱轴承试验机，其特征在于：所述轴承加力座(521)的底壁沿主轴(3)的轴向开设有导向槽(5211)，所述试验轴承座(7)上固定设置有与导向槽(5211)滑移连接的导向块(72)。

9.根据权利要求6或8所述的一种高铁齿轮箱轴承试验机，其特征在于：所述第一导向孔(23)内设置有第一导套(231)，所述第一导套(231)与第一导向杆(62)之间设置有第一密封件(2311)；所述第二导向孔(24)内设置有第二导套(241)，所述第二导套(241)与第二导向杆(52)之间设置有第二密封件(2411)。

10.根据权利要求1所述的一种高铁齿轮箱轴承试验机，其特征在于：还包括冷却机(4)，所述注油孔(21)连通有注油管(211)，所述出油孔(22)连通有出油管(221)，所述出油管(221)的输出端与冷却机(4)的输入端连通，所述冷却机(4)的输出端与注油管(211)的输入端连通，所述注油管(211)上设置有油泵(2111)。

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