CN111929064A - 轴承多维自动加载疲劳试验机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴承多维自动加载疲劳试验机，试验台架上面装有被测轴承加载装置，被测轴承加载装置内装有用于安装被测轴承的轴承座，被测轴承加载装置两端连接伺服电缸径向加载机构，一侧连接伺服电缸轴向加载机构，另一侧连接被测轴承驱动机构，伺服电缸径向加载机构和伺服电缸轴向加载机构中分别设有拉压力传感器，被测轴承驱动机构中设有扭矩、角度传感器；拉压力传感器、扭矩、角度传感器连接测控仪器，测控仪器通过驱动器分别连接伺服电缸径向加载机构、伺服电缸轴向加载机构以及被测轴承驱动机构，用于控制驱动伺服电缸径向加载机构、伺服电缸轴向加载机构的加载，实现自动轴、径向向加载以及多种载荷加载形式，并自动读取载荷谱、多种载荷测试信息。

Description

轴承多维自动加载疲劳试验机

技术领域

本发明涉及一种疲劳试验机，尤其是一种轴承加载疲劳试验机。

背景技术

轴承加载疲劳试验机是指在载荷作用下进行疲劳寿命试验的设备，其疲劳寿命试验结果可揭示出轴承机构设计、制造工艺、材质以及润滑等质量水平，是综合评价轴承产品质量的重要指标。

我国轴承加载疲劳试验机研制起步较晚，最早的试验平台是从苏联引进，多以径向、轴向双向加载为主，不能自动识别载荷谱，而且采用伺服油腔加载，工作噪音大，长时间运转会产生漏油现象，污染环境。因此随着轴承精度及可靠性要求的不断提高，现有的轴承加载疲劳试验机性能也不能完全满足需求。

因此，根据轴承加载疲劳试验的新要求，需要研制开发一种新型多维度加载、自动测控、具备高测试精度的轴承加载疲劳试验机，采用伺服电缸驱动，自动读取载荷谱，自动实现全载荷测试，提高测试范围、精度和工作效率，全面提高轴承加载疲劳试验的测试水平。

发明内容

本发明是要提供一种轴承多维自动加载疲劳试验机，可以全面提高轴承加载疲劳试验的测试水平，实现轴向加载、径向加载、轴向径向同时加载功能，实现自动模拟轴承工况、自动加载、自动控制、自动测试、等全自动测控功能，测试精度及工作效率更高，通过导入不同型号轴承的试验载荷谱，可以适用于多工况、多规格轴承的加载疲劳试验，工作噪声低，无污染。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种轴承多维自动加载疲劳试验机，包括试验台架、被测轴承加载装置、伺服电缸径向加载机构、伺服电缸轴向加载机构以及被测轴承驱动机构，所述试验台架上面装有被测轴承加载装置，所述被测轴承加载装置内装有用于安装被测轴承的轴承座，所述被测轴承加载装置两端连接伺服电缸径向加载机构，一侧连接伺服电缸轴向加载机构，另一侧连接被测轴承驱动机构，所述伺服电缸径向加载机构和伺服电缸轴向加载机构中分别设有拉压力传感器，所述被测轴承驱动机构中设有扭矩传感器和角度传感器；所述拉压力传感器、扭矩传感器以及角度传感器连接测控仪器，所述测控仪器通过驱动器分别连接伺服电缸径向加载机构、伺服电缸轴向加载机构以及被测轴承驱动机构，用于控制驱动伺服电缸径向加载机构、伺服电缸轴向加载机构的加载，实现自动轴向加载、径向加载、轴向径向以及多种载荷加载形式，并自动读取载荷谱、多种载荷测试信息。

进一步，所述测控仪器通过导入不同型号轴承的试验载荷谱，模拟不同轴承的运动模式，调整伺服电缸径向加载机构、伺服电缸轴向加载机构、被测轴承驱动机构、拉压力传感器和扭矩传感器参数，用于多载荷、多工况、多规格轴承的加载疲劳试验。

进一步，所述伺服电缸径向加载机构包括径向加载电缸、径向加载支撑座、径向加载连接杆、径向加载支撑轴，所述被测轴承加载装置两边分别装有径向加载支撑座，其中，一个所述径向加载支撑座通过径向加载连接杆一端连接到被测轴承加载装置上，径向加载连接杆另一端连接固定在试验台架的径向加载电缸，径向加载电缸与径向加载连接杆之间还连接有拉压力传感器，另一个所述径向加载支撑座通过径向加载支撑轴顶在被测轴承加载装置上。

进一步，所述伺服电缸轴向加载机构包括轴向加载电缸、轴向加载支撑座、轴向加载轴、轴向加载连接装置，所述轴向加载电缸、轴向加载支撑座分别安装在试验台架一侧上面，所述轴向加载支撑座内的轴向加载轴一端顶在被测轴承内圈上，另一端通过轴向加载连接装置与轴向加载电缸连接，所述轴向加载电缸和轴向加载连接装置之间还连接有拉压力传感器。

进一步，所述被测轴承驱动机构包括驱动轴、驱动电机、传动装置、驱动轴支撑座、传动盘、驱动连接装置，所述驱动电机、传动装置、驱动轴支撑座分别安装在试验台架的另一侧上面，所述驱动轴支撑座内的驱动轴一端顶在被测轴承内圈上，另一端通过联轴器连接扭矩传感器的一端，扭矩传感器的另一端通过联轴器与传动装置内的传动轴相连，所述传动轴连接传动盘，传动盘通过驱动连接装置以及联轴器连接驱动电机，所述传动装置装有角度传感器。

进一步，所述测控仪器放置在试验台架旁边，所述测控仪器内含工控机、采集卡、显示器、控制器、以及径向加载电缸、轴向加载电缸、驱动电机的驱动器。

本发明的有益效果是：

本发明采用伺服电缸驱动控制技术，自动读取载荷谱，实现自动轴向加载、径向加载、轴向径向同时加载功能，实现多种载荷加载形式、多种载荷测试信息、多种工况的自由组合及自动控制，实现自动模拟轴承工况、自动加载、自动控制、自动测试等全自动测控功能；通过导入不同型号轴承的试验载荷谱，模拟不同轴承的运动模式，调整伺服电缸和传感器参数，可以适用于多载荷、多工况、多规格轴承的加载疲劳试验，由测控系统采集、记录加载过程信息，最终通过采集的传感器信息，判断、验证被试产品的寿命。测试自动化程度及测试精度高，工作效率高，工作噪声低，无污染，全面提高轴承加载疲劳试验的测试水平。

附图说明

图1是轴承多维自动加载疲劳试验机结构示意图；

图2是自动加载系统控制原理图；

图3是加载载荷测试信息。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

如图1，2所示，本发明的轴承多维自动加载疲劳试验机，由试验台架1、径向加载电缸2、拉压力传感器3、径向加载支撑座4、径向加载连接杆5、轴向加载支撑座6、轴向加载轴7、轴向加载连接装置8、轴向加载电缸9、驱动轴10、驱动轴支撑座11、联轴器12、扭矩传感器13、角度传感器14、传动装置15、传动盘16、驱动连接装置17、联轴器18、驱动电机19、被测轴承20、被测轴承加载装置21、测控仪器(柜)22及各零部件安装螺栓、电缸和传感器控制线、测控软件等组成。

安装结构及实施过程如下：

一、基本实施过程(见图1)

(1)被测轴承安装：被测轴承加载装置21安装到试验台架1上，再将被测轴承20安装在轴承座内。

(2)径向加载零部件安装：

1)分别将径向加载电缸2、径向加载支撑座4安装在试验台架1上，其中两个径向加载支撑座4分别安装在被测轴承加载装置21两边。

2)再将径向加载连接杆5安装在径向加载支撑座4内，连接杆一端连接到被测轴承加载装置21上。

3)将拉压力传感器3安装在径向加载电缸2电缸和径向加载连接杆5之间，拉压力传感器3两端分别与电缸输出轴和连接杆相连。

4)将径向加载支撑轴10安装在径向加载支撑座4内，一端顶在被测轴承加载装置21上。

根据实际情况，对径向加载电缸2、径向加载支撑座4的位置进行微调及固定。

(3)轴向加载零部件安装：

1)分别将轴向加载电缸9、轴向加载支撑座6安装在试验台架1一侧上。

2)将轴向加载轴7安装在轴向加载支撑座6内，一端顶在被测轴承20内圈上。

3)将轴向加载连接装置8安装在轴向加载轴7上，将拉压力传感器3安装在轴向加载电缸9和轴向加载连接装置8之间。

根据实际情况，对轴向加载电缸9、轴向加载支撑座6的位置进行微调及固定。

(4)驱动零部件安装：

1)分别将驱动电机19、传动装置15、驱动轴支撑座11安装在试验台架1的另一侧上。

2)将驱动轴10安装在驱动轴支撑座11上，驱动轴10一端顶在被测轴承20内圈上。

3)将扭矩传感器13装在传动装置15和驱动轴支撑座11之间，扭矩传感器13一端通过联轴器12与驱动轴10相连，另一端通过联轴器12与传动装置15内的传动轴相连。

4)将角度传感器14安装在传动装置15上。

5)将传动盘16安装在传动装置15上。

6)将联轴器18安装在驱动电机19输出轴上。

7)将驱动连接装置17装在联轴器18和传动盘16之间。

根据实际情况，对驱动电机19、传动装置15、驱动轴支撑座11的位置进行微调及固定。

(5)测控仪器安装

1)将测控仪器(柜)22放到试验台架1旁边，测控仪器(柜)22内含工控机、采集卡、显示器、控制器等仪器设备。另外，径向加载电缸2、轴向加载电缸9、驱动电机19的驱动器也装在柜内。

2)将径向加载电缸2、拉压力传感器3、轴向加载电缸9、扭矩传感器13、角度传感器14、驱动电机19的电源线、控制线接入测控仪器(柜)22上。

3)启动测控仪器(柜)22内工控机，将测控软件装入测控系统中，检测各输入输出信号，无异常。

在装配前先将各零部件清理(洗)干净，在零部件安装调整完成后，接检查各连接件、紧固件无松动。

打开测控仪器，将需要测试轴承的载荷谱导入系统，保证系统能够正确读取。

打开疲劳试验机测控软件，控制径向加载电缸2、拉压力传感器3、轴向加载电缸9、扭矩传感器13、角度传感器14、驱动电机19工作，按被测轴承载荷谱要求进行自动运动、自动加载、自动测试试验。

二、实现被测轴承多种加载方式、多种载荷测试信息、多种工况、多种规格控制(加载系统控制原理见图2)

(1)多种加载方式

径向加载：径向加载电缸2接到指令后，电杆输出轴伸出推动拉压力传感器3，通过径向加载连接杆5，将径向负载加到被测轴承20上。

轴向加载：轴向加载电缸5接到指令后，电杆输出轴伸出推动拉压力传感器3，依次通过轴向加载连接装置8、轴向加载轴7，将轴向负载加到被测轴承20上。

轴向、径向同时加载：轴向加载电缸2、径向加载电缸5同时接到指令，通过相关零部件将同时将轴向、径向负载加到被测测轴承20上。

加载波形：正弦波、三角波、方波、恒定力可选。

(2)多种载荷测试信息

测控仪器(柜)22中测试系统可以自动读取载荷谱(见表1)，识别载荷谱中被试规格轴承的加载方式、各种载荷测试信息(见图3)，包括静载荷幅值大小，动载荷幅值大小，加载时间占比分配等。

表1轴承载荷谱

(3)多工况控制

被测轴承驱动：驱动电机19接到指令后，驱动电机输出轴依次通过联轴器18、驱动连接装置17、传力盘16、传动装置15、联轴器12、扭矩传感器13、联轴器12、驱动轴10，将驱动力传给被测轴承，使被测轴承运转。其中驱动连接装置17、传力盘16可以采取圆轮、凸轮两种传动结构组合，使传动装置15可以实现转动、摆动两种运动形式。

被测轴承运转工况控制：通过测控仪器发出不同指令，控制驱动电机转速变化，使被测轴承实现高速、低速、变速运动。通过更换驱动连接装置17、传力盘16传动零件组合，使被测轴承可以实现转动、摆动两种工作模式。通过角度传感器14反馈闭环，使被测轴承可以实现任意角度的摆动工作模式。

(4)多规格控制：

当被试轴承发生改变、载荷发生变化或测试传感器不满足要求时，需更换加载伺服电缸，切换驱动器上指令和反馈连接接口，及切换传感器机箱上量程接口。

1)更换拉压力传感。在加载伺服缸最大出力允许范围内，仅更换拉压力传感器的情况：①更换传感器；②选择传感器机箱后面板量程传感器插座；③选择传感器机箱前面板，径向、轴向对应量程传感器；④更换输入反馈信号及驱动器的指令接口。

2)更换伺服电缸。因被试件载荷发生变化，或超出伺服电缸量程时需要更换电缸的情况：①传感器不变化的情况，仅需更换径向、轴向伺服电缸，选择相应伺服缸的号启动；②更换缸的同时，传感器也发生变化，可以同时更换拉压力传感器。

Claims (6)

1.一种轴承多维自动加载疲劳试验机，包括试验台架、被测轴承加载装置、伺服电缸径向加载机构、伺服电缸轴向加载机构以及被测轴承驱动机构，其特征在于：所述试验台架上面装有被测轴承加载装置，所述被测轴承加载装置内装有用于安装被测轴承的轴承座，所述被测轴承加载装置两端连接伺服电缸径向加载机构，一侧连接伺服电缸轴向加载机构，另一侧连接被测轴承驱动机构，所述伺服电缸径向加载机构和伺服电缸轴向加载机构中分别设有拉压力传感器，所述被测轴承驱动机构中设有扭矩传感器和角度传感器；所述拉压力传感器、扭矩传感器以及角度传感器连接测控仪器，所述测控仪器通过驱动器分别连接伺服电缸径向加载机构、伺服电缸轴向加载机构以及被测轴承驱动机构，用于控制驱动伺服电缸径向加载机构、伺服电缸轴向加载机构的加载，实现自动轴向加载、径向加载、轴向径向以及多种载荷加载形式，并自动读取载荷谱、多种载荷测试信息。

2.根据权利要求1所述的轴承多维自动加载疲劳试验机，其特征在于：所述测控仪器通过导入不同型号轴承的试验载荷谱，模拟不同轴承的运动模式，调整伺服电缸径向加载机构、伺服电缸轴向加载机构、被测轴承驱动机构、拉压力传感器和扭矩传感器参数，用于多载荷、多工况、多规格轴承的加载疲劳试验。

3.根据权利要求1所述的轴承多维自动加载疲劳试验机，其特征在于：所述伺服电缸径向加载机构包括径向加载电缸、径向加载支撑座、径向加载连接杆、径向加载支撑轴，所述被测轴承加载装置两边分别装有径向加载支撑座，其中，一个所述径向加载支撑座通过径向加载连接杆一端连接到被测轴承加载装置上，径向加载连接杆另一端连接固定在试验台架的径向加载电缸，径向加载电缸与径向加载连接杆之间还连接有拉压力传感器，另一个所述径向加载支撑座通过径向加载支撑轴顶在被测轴承加载装置上。

4.根据权利要求1所述的轴承多维自动加载疲劳试验机，其特征在于：所述伺服电缸轴向加载机构包括轴向加载电缸、轴向加载支撑座、轴向加载轴、轴向加载连接装置，所述轴向加载电缸、轴向加载支撑座分别安装在试验台架一侧上面，所述轴向加载支撑座内的轴向加载轴一端顶在被测轴承内圈上，另一端通过轴向加载连接装置与轴向加载电缸连接，所述轴向加载电缸和轴向加载连接装置之间还连接有拉压力传感器。

5.根据权利要求1所述的轴承多维自动加载疲劳试验机，其特征在于：所述被测轴承驱动机构包括驱动轴、驱动电机、传动装置、驱动轴支撑座、传动盘、驱动连接装置，所述驱动电机、传动装置、驱动轴支撑座分别安装在试验台架的另一侧上面，所述驱动轴支撑座内的驱动轴一端顶在被测轴承内圈上，另一端通过联轴器连接扭矩传感器的一端，扭矩传感器的另一端通过联轴器与传动装置内的传动轴相连，所述传动轴连接传动盘，传动盘通过驱动连接装置以及联轴器连接驱动电机，所述传动装置装有角度传感器。

6.根据权利要求1所述的轴承多维自动加载疲劳试验机，其特征在于：所述测控仪器放置在试验台架旁边，所述测控仪器内含工控机、采集卡、显示器、控制器、以及径向加载电缸、轴向加载电缸、驱动电机的驱动器。

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