CN112557035A - 一种主驱动轴承试验台及试验系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种主驱动轴承试验台及试验系统，包括台架，台架上集成有动力机构，台架内安装有测试轴承系统，测试轴承系统与动力机构相连接。本发明通过两套轴承系统同步运转，消除摩擦旋转副，通过对测试轴承系统进行荷载，测试轴承系统承受力传递到待测轴承系统中，进而实现了待测轴承系统性能试验，同时模拟真实工况下主驱动轴承受力情况，大大提高试验结果贴近真实环境，便于为后续产品开发提供有力的数据支撑，并且整体结构设计紧凑，设备高度集成，提高操作可靠性。

Description

一种主驱动轴承试验台及试验系统

技术领域

本发明涉及盾构机主驱动轴承试验的技术领域，尤其涉及一种主驱动轴承试验台及试验系统。

背景技术

目前大型主轴承试验台主要围绕风电主轴承开展试验，在盾构机主轴承试验方面国内外还处于探索阶段。且该类试验台为了消除轴承摩擦旋转副，加载方式为直接加载在轴承定圈上，并未考虑轴承实际受载情况（有些为动圈受载），这增加了试验结果的不明确性，例如在专利申请号为“2019111653004”、专利名称为“一种主轴承轴向力加载试验装置”以及专利申请号为“201710320452.1”、专利名称为“盾构机主轴承径向振动加载试验系统及试验方法”中公开了一种直接加载在轴承定圈的加载方式，并且对比文件1“2019111653004”公开的为外力加载，需要提供足够的反力提供前进的趋势，增加了试验成本；对比文件2公开了径向加载装置直接将载荷施加在刀盘上，会产生旋转副，需要提供耐磨钢带进行减磨，当耐磨钢带磨损剧烈后，需要及时更换，增加了实验时间成本；另一方面，该类试验台加载方式并未考虑到实际受载，一般采用几个或几组加载装置，这与实际情况不符，例如在专利申请号“201921803852.9”、专利名称为“一种盾构主轴承损伤模拟试验系统”中公开了一种多组加载装置的试验系统，虽然能够实现对轴承加载试验数据获取，但是试验过程中轴承试验状态与实际工况下工作状态有很大的区别，试验数据失真率较高，因此设计一种模拟真实工况下的主轴承试验装置。

发明内容

针对目前轴承试验装置，加载方式为直接加载在轴承定圈上，并且加载方式未考虑到实际受载，与实际工况不符，试验数据失真率较高的技术问题，本发明提出一种主驱动轴承试验台。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：

一种主驱动轴承试验台，包括台架，台架上集成有动力机构，台架内安装有测试轴承系统，测试轴承系统与动力机构相连接。

优选地，所述测试轴承系统包括测试轴承、测试轴承连接法兰、测试轴承荷载大法兰和测试轴承连接盘，测试轴承连接法兰通过高强度螺栓与测试轴承外圈和测试轴承荷载大法兰相连接，测试轴承荷载大法兰设置在台架外侧，测试轴承荷载大法兰与动力机构相连接且动力机构与测试轴承外圈相配合。

优选地，所述动力机构包括轴向荷载机构和径向荷载机构，轴向荷载机构和径向荷载机构集成设置在台架上；所述轴向荷载机构沿台架圆周方向均匀布置且轴向荷载机构与测试轴承荷载大法兰相连接，相邻轴向荷载机构之间且在台架内安装有径向荷载机构，径向荷载机构伸缩端与测试轴承外圈相配合。

优选地，所述轴向荷载机构包括轴向油缸，轴向油缸沿台架圆周方向均匀布置且轴向油缸一端与测试轴承荷载大法兰相连接，轴向另一端与台架相连接；所述径向荷载机构包括径向油缸，径向油缸安装在相邻轴向油缸支架的台架内且径向油缸一端活动穿设在台架上部，径向油缸另一端安装在台架内壁上且与测试轴承外圈相配合。

优选地，所述台架包括台架底块、台架左侧块、台架右侧块和台架顶圈，台架底块通过底架左侧块和台架右侧块与台架顶圈相连接，台架底块、台架左侧块、台架右侧块和台架顶圈外侧设置有测试轴轴承系统中的测试轴承荷载大法兰；所述台架底块与待测轴承外圈相连接；所述台架顶圈沿圆周方向上均匀安装有若个台架顶块，相邻台架顶块之间开设有安装槽，动力系统中轴向油缸设置在安装槽内。

一种主驱动轴承试验系统，包括主驱动轴承试验台，主驱动轴承试验台台架内测试轴承系统和动力机构组成荷载测试系统，台架内安装有待测轴承系统和驱动系统，待测轴承系统与驱动系统相连接且测试轴承系统与待测轴承系统同步转动，荷载测试系统、待测轴承系统与驱动系统组成模拟工况下主驱动轴承试验系统。

优选地，所述待测轴承系统包括待测轴承、待测轴承连接盘和待测轴承连接法兰，待测轴承连接法兰通过高强度螺栓与待测轴承外圈和台架固定连接，待测轴承外圈与台架中台架底块相连接，待测轴承内圈通过待测轴承连接盘与测试轴承系统中测试轴承连接盘相连接实现同步转动，待测轴承内圈与驱动系统相配合且驱动系统与台架相连接。

优选地，所述驱动系统包括调心滚子轴承、小齿轮、驱动箱体、减速机、电机和扭矩限制器，电机末端安装有扭矩限制器，电机与减速机相连接，减速机通过花键轴与小齿轮相连接，小齿轮与待测轴承系统中待测轴承内圈相啮合且小齿轮与待测轴承内圈之间安装有调心滚子轴承，驱动箱体分别与台架中台架底块、待测轴承外圈和减速机相连接。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明通过两套轴承系统同步运转，消除摩擦旋转副，通过对测试轴承系统进行荷载，测试轴承系统承受力传递到待测轴承系统中，进而实现了待测轴承系统性能试验，同时模拟真实工况贴近真实环境下主驱动轴承受力情况，大大提高试验结果精准性，便于为后续产品开发提供有力的数据支撑，并且整体结构设计紧凑，设备高度集成，提高操作可靠性。

2、本发明为一种大型主驱动轴承综合性能试验加载装置，整体加载方式为内力加载，不需要提供特殊场地，并且通过加载装置与测试轴承系统高度集成化，减小了占地面积，通过将载荷施加到测试轴承上，测试轴承将载荷力传递至主试轴承内圈，消除了旋转副，实现无摩擦加载。

3、本发明可模拟大型掘进机主驱动轴承实际施工是真实受力工况，并通过各类传感器直接测量并实时记录输出实验数据；当试验结束后，可将主试轴承、陪试轴承拆解、检测其掘进后性能，验证其是否达标，对之后的产品可大大提高可靠性；通过实验结果也可改进现有产品设计及加工，提高产品使用寿命。大型主驱动轴承综合性能试验台的研制成功，使我们提高产品可靠性，进一步完善产品设计、改进工艺提供重要的实验数据。也将加快我国国产化盾构主驱动轴承研发过程，缩短与国外的差距，提升国内产品市场份额。同时也可降低昂贵的主驱动轴承价格，节约经济成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明待测轴承系统安装结构示意图。

图3为本发明中轴向荷载机构安装结构示意图。

图4为本发明中径向荷载机构安装机构示意图。

图中，1为待测轴承内密封，2为待测轴承连接盘，3为测试轴承连接盘，4为待测轴承外密封，5为待测轴承连接法兰，6为测试轴承外密封，7为测试轴承，8为测试轴承连接法兰，9为高强度螺栓，10为调心滚子轴承，11为小齿轮，12为花键轴，13为待测轴承，14为驱动箱体，15为减速机，16为电机，17为扭矩限制器，18为测试轴承荷载大法兰，19为连接耳板Ⅰ，20为轴向油缸，21为连接耳板Ⅱ，22为径向油缸，23为径向油缸安装螺栓，24为台架，25为抬架左侧块，26为台架右侧块，27为抬架顶块，28为台架底块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：如图1所示，一种主驱动轴承试验台，包括台架24，台架24上集成有动力机构，利用动力机构为测试轴承系统提供轴向力、径向力以及倾覆力矩，台架24内安装有测试轴承系统，测试轴承系统与动力机构相连接。

所述测试轴承系统包括测试轴承7、测试轴承连接法兰8、测试轴承荷载大法兰18和测试轴承连接盘3，测试轴承连接法兰8通过高强度螺栓9与测试轴承外圈和测试轴承荷载大法兰18相连接，测试轴承外圈与测试轴承连接盘之间安装有测试轴承外密封6，测试轴承荷载大法兰18设置在台架24外侧，测试轴承荷载大法兰18与动力机构相连接且动力机构与测试轴承外圈相配合。

如图3和图4所示，所述动力机构包括轴向荷载机构和径向荷载机构，轴向荷载机构和径向荷载机构集成设置在台架24上，利用轴向荷载和径向荷载集成在台架上配合测试轴承系统组成试验台，整体结构设计紧凑，设备高度集成，减小设备占地面积，有助于提高操作可靠性；所述轴向荷载机构沿台架24圆周方向均匀布置且轴向荷载机构与测试轴承荷载大法兰18相连接，相邻轴向荷载机构之间且在台架24内安装有径向荷载机构，径向荷载机构伸缩端与测试轴承外圈相配合。

所述轴向荷载机构包括轴向油缸20，轴向油缸20沿台架24圆周方向均匀布置且轴向油缸20一端通过连接耳板Ⅰ19与测试轴承荷载大法兰18相连接，轴向油缸20另一端通过连接耳板Ⅱ21与台架24相连接；所述径向荷载机构包括径向油缸22，径向油缸22安装在相邻轴向油缸20之间的台架24内且径向油缸22一端活动穿设在台架24上部，径向油缸22另一端安装在台架24内壁上，径向油缸通过径向油缸安装螺栓23且与测试轴承外圈相配合，台架内侧预留空位，供径向油缸伸出作用在测试轴承外圈上，使得测试轴承承受径向荷载。

所述台架24包括台架底块28、台架左侧块25、台架右侧块26和台架顶圈，台架底块28通过底架左侧块25和台架右侧块26与台架顶圈相连接，台架底块通过地脚锚栓紧固在地面上，台架底块28、台架左侧块25、台架右侧块26和台架顶圈外侧设置有测试轴承荷载大法兰18；所述台架底块28与待测轴承外圈相连接；所述台架顶圈沿圆周方向上均匀安装有若个台架顶块27，相邻台架顶块27之间开设有安装槽，动力系统中轴向油缸20设置在安装槽内。

实施例2：如图2所示，一种主驱动轴承试验系统，包括主驱动轴承试验台，主驱动轴承试验台台架24内测试轴承系统和动力机构组成荷载测试系统，台架24内安装有待测轴承系统和驱动系统，待测轴承系统与驱动系统相连接且测试轴承系统与待测轴承系统同步转动，荷载测试系统、待测轴承系统与驱动系统组成模拟工况下主驱动轴承试验系统，通过两套轴承系统同步运转，消除摩擦旋转副，通过对测试轴承系统进行荷载，测试轴承系统承受力传递到待测轴承系统中，进而实现了待测轴承系统性能试验，同时模拟真实工况贴近真实环境下主驱动轴承受力情况，大大提高试验结果精准性，便于为后续产品开发提供有力的数据支撑，并且整体结构设计紧凑，设备高度集成，提高操作可靠性。

所述待测轴承系统包括待测轴承13、待测轴承连接盘2和待测轴承连接法兰5，待测轴承连接法兰5通过高强度螺栓9与待测轴承外圈和台架24固定连接，待测轴承外圈与台架24中台架底块28相连接，待测轴承内圈通过待测轴承连接盘2与测试轴承系统中测试轴承连接盘3相连接实现同步转动，待测轴承外圈与待测轴承连接法兰和待测轴承连接盘之间安装有待测轴承外密封4，待测轴承连接盘与连接套件之间安装有待测轴承内密封1，待测轴承内圈与驱动系统相配合且驱动系统与台架24相连接，为保证待测轴承和荷载测试系统之间无相对转动，采用两套轴承同时运转的试验方案，消除摩擦旋转副，试验台加载原理为轴向加载采用若干个轴向油缸提供轴向力，试验过程中，油缸产生轴向拉力，力通过测试轴承连接法兰8施加在陪试轴承上，此时，试验轴承内圈受到轴向力；径向加载采用若干个径向油缸提供径向力和倾覆力矩，试验过程中，油缸产生径向力，力通过陪试轴承传递到试验轴承上，同时，因为存在力矩，施加倾覆力矩作用于试验轴承上；至此，试验轴承实现轴向、径向及倾覆力矩的加载。

所述驱动系统包括调心滚子轴承10、小齿轮11、驱动箱体14、减速机15、电机16和扭矩限制器17，电机16末端安装有扭矩限制器17，利用扭矩限制器实时监测电机输出的扭矩值，电机16与减速机15相连接，减速机15通过花键轴12与小齿轮11相连接，小齿轮11与待测轴承系统中待测轴承内圈相啮合，利用电机提供转速，通过减速机后有花键轴将力传递到小齿轮上，带动小齿轮再由小齿轮带动主试轴承内圈内齿啮合传动，从而提供主试轴承旋转所需驱动且小齿轮11与待测轴承内圈之间安装有调心滚子轴承10，驱动箱体14分别与台架中台架底块28、待测轴承外圈和减速机15相连接，驱动箱体通过高强度螺栓与台架连接，本实施例试验系统可模拟大型掘进机主驱动轴承实际施工是真实受力工况，并通过各类传感器直接测量并实时记录输出实验数据；当试验结束后，可将主试轴承、陪试轴承拆解、检测其掘进后性能，验证其是否达标，对之后的产品可大大提高可靠性；通过实验结果也可改进现有产品设计及加工，提高产品使用寿命。大型主驱动轴承综合性能试验台的研制成功，使我们提高产品可靠性，进一步完善产品设计、改进工艺提供重要的实验数据；也将加快我国国产化盾构主驱动轴承研发过程，缩短与国外的差距，提升国内产品市场份额。同时也可降低昂贵的主驱动轴承价格，节约经济成本。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种主驱动轴承试验台，其特征在于，包括台架（24），台架（24）上集成有动力机构，台架（24）内安装有测试轴承系统，测试轴承系统与动力机构相连接。

2.根据权利要求1所述的主驱动轴承试验台，其特征在于，所述测试轴承系统包括测试轴承（7）、测试轴承连接法兰（8）、测试轴承荷载大法兰（18）和测试轴承连接盘（3），测试轴承连接法兰（8）通过高强度螺栓（9）与测试轴承外圈和测试轴承荷载大法兰（18）相连接，测试轴承荷载大法兰（18）设置在台架（24）外侧，测试轴承荷载大法兰（18）与动力机构相连接且动力机构与测试轴承外圈相配合。

3.根据权利要求1或2所述的主驱动轴承试验台，其特征在于，所述动力机构包括轴向荷载机构和径向荷载机构，轴向荷载机构和径向荷载机构集成设置在台架（24）上；所述轴向荷载机构沿台架（24）圆周方向均匀布置且轴向荷载机构与测试轴承荷载大法兰（18）相连接，相邻轴向荷载机构之间且在台架（24）内安装有径向荷载机构，径向荷载机构伸缩端与测试轴承外圈相配合。

4.根据权利要求3所述的主驱动轴承试验台，其特征在于，所述轴向荷载机构包括轴向油缸（20），轴向油缸（20）沿台架（24）圆周方向均匀布置且轴向油缸（20）一端与测试轴承荷载大法兰（18）相连接，轴向油缸（20）另一端与台架（24）相连接；所述径向荷载机构包括径向油缸（22），径向油缸（22）安装在相邻轴向油缸（20）之间的台架（24）内且径向油缸（22）一端活动穿设在台架（24）上部，径向油缸（22）另一端安装在台架（24）内壁上且与测试轴承外圈相配合。

5.根据权利要求4所述的主驱动轴承试验台，其特征在于，所述台架（24）包括台架底块（28）、台架左侧块（25）、台架右侧块（26）和台架顶圈，台架底块（28）通过底架左侧块（25）和台架右侧块（26）与台架顶圈相连接，台架底块（28）、台架左侧块（25）、台架右侧块（26）和台架顶圈外侧设置有测试轴承荷载大法兰（18）；所述台架底块（28）与待测轴承外圈相连接；所述台架顶圈沿圆周方向上均匀安装有若个台架顶块（27），相邻台架顶块（27）之间开设有安装槽，动力系统中轴向油缸（20）设置在安装槽内。

6.一种主驱动轴承试验系统，其特征在于，包括如权利要求1或5所述的主驱动轴承试验台，主驱动轴承试验台台架（24）内测试轴承系统和动力机构组成荷载测试系统，台架（24）内安装有待测轴承系统和驱动系统，待测轴承系统与驱动系统相连接且测试轴承系统与待测轴承系统同步转动，荷载测试系统、待测轴承系统与驱动系统组成模拟工况下主驱动轴承试验系统。

7.根据权利要求6所述的主驱动轴承试验系统，其特征在于，所述待测轴承系统包括待测轴承（13）、待测轴承连接盘（2）和待测轴承连接法兰（5），待测轴承连接法兰（5）通过高强度螺栓（9）与待测轴承外圈和台架（24）固定连接，待测轴承外圈与台架（24）中台架底块（28）相连接，待测轴承内圈通过待测轴承连接盘（2）与测试轴承系统中测试轴承连接盘（3）相连接实现同步转动，待测轴承内圈与驱动系统相配合且驱动系统与台架（24）相连接。

8.根据权利要求6或7所述的主驱动轴承试验系统，其特征在于，所述驱动系统包括调心滚子轴承（10）、小齿轮（11）、驱动箱体（14）、减速机（15）、电机（16）和扭矩限制器（17），电机（16）末端安装有扭矩限制器（17），电机（16）与减速机（15）相连接，减速机（15）通过花键轴（12）与小齿轮（11）相连接，小齿轮（11）与待测轴承系统中待测轴承内圈相啮合且小齿轮（11）与待测轴承内圈之间安装有调心滚子轴承（10），驱动箱体（14）分别与台架中台架底块（28）、待测轴承外圈和减速机（15）相连接。

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