CN112763217A - 一种实现多维激振加载的滚动轴承试验机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种实现多维激振加载的滚动轴承试验机构，该装置可以实现轴承试验机的轴向和径向振动激励，以及对试验轴承径向和轴向的加载，实现滚动轴承实际的外部振动和受载工况的模拟。本发明包括轴向振动装置、底座、径向振动装置、试验机主体、轴向加载装置、径向加载装置、电机。轴向振动装置和径向振动装置通过螺栓连接在底座上，分别安装在试验机的轴向和径向，振动装置的执行元件为电动激振器，通过振动杆对试验机主体施加多维振动激励；试验机主体和底座之间采用柔性材料连接的结构，试验机主体在振动激励作用下，通过柔性材料的弹性变形实现相对于底座的振动位移。

Description

一种实现多维激振加载的滚动轴承试验机构
技术领域
本发明涉及一种实现多维激振加载的滚动轴承试验机构，适用于主动振动的滚动轴承的寿命试验和动态可靠性试验。
背景技术
滚动轴承被称为“工业的关节”，现如今广泛使用在各类机械设备中，但是由于国外对高性能高可靠性滚动轴承设计方法的封锁，国内对高性能轴承的设计方法还有很大的进步空间，航空、航天、高铁等领域的高性能高寿命滚动轴承几乎都依赖进口，亟需开展高性能滚动轴承动态可靠性的相关研究。目前对高性能滚动轴承可靠性的研究是国家的重点研究方向，研究滚动轴承动态可靠性相关内容，需要滚动轴承振动试验的相关内容，普通的试验台难以满足要求，所以需要搭建模拟滚动轴承运行过程中复杂振动工况的试验台，进行振动试验，获得轴承的性能参数，进而依据动态可靠性理论指导高性能滚动轴承的设计。故本发明为高性能滚动轴承动态可靠性设计方法研究提供了试验台设计结构。
发明内容
本发明的目的在于：针对滚动轴承动态可靠性试验的要求，设计一种实现多维激振加载的滚动轴承试验机构，并利用其试验结果进行高性能滚动轴承动态可靠性的设计研究。
本发明的技术方案是：一种实现多维激振加载的滚动轴承试验机构，其特征包括：轴向振动装置(1)、底座(2)、轴向加载装置(3)、径向振动装置(4)、径向加载装置(5)、试验机主体(6)、电机(7)。试验机主体(6)采用螺栓连接的结构，将其固定在底座(2)上，通过柔性材料的弹性变形实现振动位移；电机(7)通过柔性联轴器与试验机主体的主轴(18)相连，传递转矩；径向加载装置(5)和轴向加载装置(3)均选用液压油缸(36)(34)，通过加载杆(37)(35)对试验机进行多维加载；径向振动装置(4)和轴向振动装置(1)的执行元件采用电动式激振器(33)(30)，高频振动通过振动杆(32)(31)来实现试验机主体的多维振动，模拟实际工况，探究轴承动态可靠性方法。
所述试验体主体(6)包括轴承箱下座(8)、第一陪试轴承端盖(9)、第一陪试轴承套环(10)、试验轴承端盖(11)、试验轴承套环(12)、径向加载杆(13)、轴承箱上座(14)、第二陪试轴承套环(15)、调整环(16)、油封(17)、主轴(18)、第二陪试轴承端盖(19)、第一陪试轴承(20)、第二轴套(21)、长轴套(22)、试验轴承(23)、第一轴套(24)、第二陪试轴承(25)和轴向加载杆(26)。
所述螺纹连接结构包括柔性材料(27)、环形垫片(28)、螺栓(29)，通过四个柔性螺纹连接结构，将试验机主体固定在底座(6)的同时，实现小幅度的多维振动；电机的输出轴通过联轴器与主轴(18)连接，通过联轴器将转矩由电机(7)传给主轴(18)，联轴器可以根据实际需要调整电机轴与主轴(18)的安装距，主轴(18)带动试验轴承(23)以及陪试轴承(20)(25)旋转，通过轴套、套环、轴肩以及端盖固定试验轴承(23)的轴向和径向位置；轴承箱上座(14)和轴承箱下座(8)通过四组六角头螺栓(29)进行连接，两端用轴端盖(9)(19)配合固定螺栓以及密封圈，为轴承试验提供一个密闭的环境，弹簧垫圈起到方式固定螺栓松动的作用。
本发明和现有技术相比的有益效果是：
所述的一种实现多维激振加载的滚动轴承试验机构，由轴向振动装置、底座、轴向加载装置、径向振动装置、径向加载装置、试验机主体、电机组成。相较于传统滚动轴承试验机，该试验机利用径向振动装置和轴向振动装置实现多维振动，同时利用柔性连接的结构使试验机拥有多个方向的振动位移，为滚动轴承可靠性试验机开辟了一种新的思路；并且该试验机采用电机直驱的方式提供动力，使动态试验机的结构更加紧凑，有更广阔的发展空间。
附图说明
图1为滚动轴承动态可靠性试验机总体示意图；
在图1中，1为轴向振动装置、2为底座、3为轴向加载装置、4为径向振动装置、5为径向加载装置、6为试验机主体、7为电机；
图2为试验机主体示意图；
在图2中，8是轴承箱下座、9是第一陪试轴承端盖、10是第一陪试轴承套环、11是试验轴承端盖、12是试验轴承套环、13是径向加载杆、14是轴承箱上座、15是第二陪试轴承套环、16是调整环、17是油封、18是主轴、19是第二陪试轴承端盖、20是第一陪试轴承、21是第二轴套、22是长轴套、23是试验轴承、24是第一轴套、25是第二陪试轴承，26是轴向加载杆；
图3为柔性材料螺纹连接示意图；
在图3中，27是柔性材料、28是环形垫片、29是螺栓；
图4为轴向振动装置和径向振动装置示意图
在图4中，30是轴向电动式激振器，31是轴向振动杆，32是径向振动杆，33是径向电动式激振器；
图5为轴向加载装置和径向加载装置示意图；
在图5中，34是轴向液压油缸，35是轴向加载杆，36是径向液压油缸，37是径向加载杆；
图6为试验机箱体等轴测视图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括轴向振动装置(1)、底座(2)、轴向加载装置(3)、径向振动装置(4)、径向加载装置(5)、试验机主体(6)、电机(7)；电机(7)为试验机主轴(18)以及试验轴承(23)提供转矩，径向加载装置(5)和轴向加载装置(3)的执行元件是液压油缸(36)(34)，进而实现对试验轴承(23)的多维加载；径向振动装置(4)和轴向振动装置(1)的执行元件是电动式激振器(33)(30)，通过振动杆(32)(31)对试验机主体(6)传递激振力，使试验机产生多维振动，模仿实际工况。
如图2所示，本发明的试验体主体(6)包括轴承箱下座(8)、第一陪试轴承端盖(9)、第一陪试轴承套环(10)、试验轴承端盖(11)、试验轴承套环(12)、径向加载杆(13)、轴承箱上座(14)、第二陪试轴承套环(15)、调整环(16)、油封(17)、主轴(18)、第二陪试轴承端盖(19)、第一陪试轴承(20)、第二轴套(21)、长轴套(22)、试验轴承(23)、第一轴套(24)、第二陪试轴承(25)和轴向加载杆(26)。试验机工作过程中，电机(7)带动主轴(18)旋转，由于主轴与滚动轴承之间为过盈配合，故滚动轴承随着主轴旋转，模仿实际工况。其中试验轴承(23)与陪试轴承(20)(25)的内径为25mm，可以通过调节轴承端盖以及轴承套环来改变试验轴承外径，用不同型号试验轴承进行试验。
如图3所示，试验机主体(6)通过四组柔性连接和底座(2)相固定，柔性连接结构包括柔性材料(27)、环形垫片(28)、螺栓(29)。在轴向振动装置(1)和径向振动装置(4)的作用下，试验机主体(6)产生小幅度的多维振动，振动量通过柔性材料(27)的弹性变形来抵消，也可以通过调节柔性材料(27)以及环形垫片(28)的厚度调整试验机的振动量。
如图4所示，径向振动装置(4)和轴向振动装置(1)的执行元件采用电动式激振器(33)(30)，电动式激振器产生高频激振力，通过径向振动杆(32)和轴向振动杆(31)传递给试验机主体(6)，使试验机在水平面振动，可以单独使用径向振动装置(4)或者轴向振动装置(1)，探索不同振动方向对试验轴承的影响。
如图5所示，轴向加载装置(3)和径向加载装置(5)的执行元件为液压油缸(34)(36)，轴向液压油缸(34)通过4组螺栓连接到轴承箱下座的上，通过两根轴向加载杆(35)将载荷施加在试验轴承端盖(11)上；径向液压油缸(36)通过径向加载杆(37)作用在试验轴承套环(12)上，对试验轴承(23)施加径向作用力。
本发明是一种实现多维激振加载的滚动轴承试验机构，为滚动轴承的动态可靠性方法的研究提供了一套试验装置。
本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (3)

1.一种实现多维激振加载的滚动轴承试验机构，其特征在于：
A.采用了试验机主体与底座的柔性连接结构，即该试验机主体(6)采用四组螺栓(29)和柔性材料(27)将其固定到底座(6)上；
B.采用了多维振动载荷加载结构，即轴向振动装置(1)和径向振动装置(4)通过螺栓(29)和底座(2)固定，轴向振动装置(1)位于试验机主体(6)左侧，径向振动装置(4)位于试验机主体(6)后侧，两个振动装置同时工作，对试验机主体(6)施加多维振动激励。
2.如权利要求1A所述的柔性连接结构，其特征在于：螺栓(29)连接试验机主体(6)和底座(2)，螺栓(29)周围添加柔性材料(27)和环形垫片(28)，在激振力作用下，用通用柔性材料(27)的弹性变形量实现试验机主体(6)的多维振动，通过调整柔性材料(27)的厚度，调节试验机主体(6)的振动位移量；添加环形垫片(28)，可以更好地施加螺栓(29)的轴向预载荷，同时在调节柔性材料(27)厚度时，更换合适尺寸的环形垫片(28)，而不用对试验机轴承箱下座(8)的通孔进行再加工。
3.如权利要求1B所述的多维振动载荷加载结构，其特征在于：所述的径向振动装置(4)和轴向振动装置(1)中的电动激振器(30)(33)产生相互垂直的水平高频激振力，通过轴向振动杆(31)和径向振动杆(32)作用于轴承箱下座(8)，从而实现试验机主体(6)在水平面上的高频振动。
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