CN112857807A - 交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置及方法，装置主要包括驱动电机、加载电机、受载轴、交变载荷发生件、被测滚动轴承、探头移动架、超声纵波探头。其中驱动电机驱动受载轴转动，使受载轴右端的被测滚动轴承以特定转速转动；加载电机驱动交变载荷发生件产生交变载荷，经受载轴对被测滚动轴承实现不同大小和频率的交变载荷加载；探头移动架可调节超声纵波探头与被测滚动轴承两侧的贴合位置；通过超声纵波探头监测被测轴承在模拟工作状态下的应力。该试验装置可模拟滚动轴承在不同转速、承受不同大小和频率的交变载荷的工作状态，并监测应力分布情况，从而用于滚动轴承承载和使用性能的实验研究。

Description

交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置及方法，尤其适用于模拟滚动轴承处于不同转速、承受不同大小和频率的交变载荷的工作状态，并监测滚动轴承的应力分布的实验研究。

背景技术

滚动轴承是用于支撑回转构件的基本机械元件，在现代装备、机器和仪器等领域的机构中有着广泛的使用。机构中滚动轴承的选用和失效形式在使用过程中备受关注，它对提高滚动轴承使用性能、保障机械系统的可靠性和稳定性具有重要作用。

实际中，滚动轴承的选用和失效形式主要与轴承转速和承受的载荷有关，原因是轴承的工作转速和载荷决定了滚动轴承的应力状况。所以探究轴承所受应力与转速和载荷的关系，对指导机构中轴承的选用及提高轴承的寿命有着重要意义。

由于机构在运作时内部和外部的作用力往往呈周期变化，所以轴承承受的载荷常常是交变载荷。并且理论表明，滚动轴承在经向载荷作用下，滚动摩擦副不同部位的载荷分布是不同的。所以研究工作中的滚动轴承的应力状况，需综合考虑轴承转速、交变载荷的加载和轴承周向位置等因素。

目前，超声波检测技术已经十分成熟，广泛应用于构件的应力无损检测。利用超声波法监测滚动轴承工作时滚动摩擦副的应力，无需破坏或停止运转的轴承，能够极大限度地减少测量手段对轴承实际应力状况的影响。

经专利查询和文献检索，目前还没有在综合考虑滚动轴承转速、交变载荷的加载和轴承周向位置等因素的情况下，利用超声纵波监测轴承应力状况的类似试验装置。鉴于此，发明一种利用超声波探究滚动轴承在交变载荷下应力状况的试验装置，将对滚动轴承的使用性能研究和工程应用具有重要意义。

发明内容

发明目的：为了模拟滚动轴承的实际工作状态并对滚动轴承应力状况进行研究，本发明提出了一种利用超声纵波波监测滚动轴承受交变载荷时应力状况的试验装置。

技术方案：本发明交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置，主要包括工作台、驱动电机、加载电机、左支撑、右支撑、前支撑、后支撑、受载轴、交变载荷发生件、被测滚动轴承、探头移动架、超声纵波探头、超声发射接收器、数字示波器、计算机。

所述的交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置，受载轴分别通过左端的一般轴承和右端的被测滚动轴承支撑在左支撑和右支撑上，左支撑和右支撑均固定在工作台上；驱动电机驱动受载轴及其右端的被测滚动轴承转动，改变驱动电机转速可模拟被测轴承以不同转速转动；加载电机驱动交变载荷发生件运作，产生正弦交变载荷经受载轴作用于被测滚动轴承，通过改变加载调速电机转速和交变载荷发生件上配置块质量，可模拟不同大小、不同频率的交变载荷加载；前支撑和后支撑固定在工作台上，用于保证交变载荷发生件在非竖直方向上的稳定；探头移动架置于右支撑上，探头移动架的两侧各布置一个超声纵波探头，利用探头移动架可实现超声探头的空间位置调整，使超声探头与被测轴承外圈不同位置贴合并进行应力监测；右支撑采用可分离形式，并内置了轴承内外径调整环，方便被测轴承的安装和更换，可对不同尺寸的轴承进行实验；超声发射接收器用于激励发射探头产生纵波，纵波经被测轴承外圈传播后由另一侧接收探头接收，且超声发射接收器可将接收和发射的声信号转换为电信号；实验中，数字示波器和计算机用于对超声发射接收器输出的电信号进行波形显示、数据存储和分析处理。

有益效果：采用上述方案，具有以下优点和突出效果：

1)改变驱动电机转速可模拟被测轴承以不同转速转动，便于研究转速对滚动轴承应力状况的影响；

2)利用交变载荷发生件实现正弦交变载荷施加于滚动轴承上，非常贴切地模拟出滚动轴承实际工作状态下的受载情况；

3)通过改变加载电机转速和交变载荷发生件上配置块质量，可改变交变载荷的大小和频率，提高了实验中交变载荷的可变性和丰富性；

4)利用探头移动架上可调整超声探头的空间位置，使探头能对轴承外圈不同位置的应力状况经行监测，且探头移动架的操作简单方便，在不停机状态下便可进行探头位置调整；

5)右支撑采用可分离形式，便于被测轴承的安装和更换，并内置了滚动轴承内外径调整环，可以使装置用于不同内外径滚动轴承的实验研究；

6)采用超声纵波手段对实验中轴承外圈的应力进行监测，不会破环轴承且能够实现轴承运转情况下进行原位监测，极大限度减小了测量手段对滚动轴承实际应力状况的影响；

7)整个实验装置结构紧凑，各部件布置合理，装置的操作简单方便，在充分考虑了实验人员实际操作情况下进行了人性化设计。

附图说明

图1为交变载荷滚动轴承应力超声原位监测装置右等轴侧视图

图2为交变载荷滚动轴承应力超声原位监测装置左等轴侧视图

图3为交变载荷发生件结构图

图4为滚动轴承载荷分布示意图

图5为右支撑及探头移动架结构图

图6为超声纵波信号发射、接收和处理示意图

图7为交变载荷滚动轴承应力超声原位监测装置操作流程图

图中：1-计算机；2-数字示波器；3-超声发射接收器；4-前支撑；5-探头移动架；5-1-水平移动台；5-2-水平锁紧螺母；5-3-贴合移动台；5-4-齿轮Z₆；5-5-齿轮Z₇；5-6-竖直移动台；5-7-水平滚珠丝杆；5-8-水平旋钮；5-9-弹簧；5-10-竖直滚珠丝杠；5-11-左贴合滚珠丝杠；5-12-贴合锁紧螺母；5-13-右贴合滚珠丝杠；5-14-齿轮Z₈；5-15-竖直锁紧轮齿；5-16-竖直锁紧螺母；5-17-齿轮Z₉；6-工作台；7-超声纵波发射探头；8-超声纵波接收探头；9-被测滚动轴承；10-右支撑；10-1-右立柱上盖；10-2-右立柱；10-3-外径调整环；10-4-键；10-5-内径调整环；11-受载轴；12-后支撑；13-加载传动轴；14-齿轮Z₁；15-V带轮R₁；16-加载V带；17-V带轮R₂；18-加载电机；19-交变载荷发生件；19-1-右加载轴；19-2-滚子轴承d₁；19-3-齿轮Z₄；19-4-左加载轴；19-5-齿轮Z₅；19-6-加载座；19-7-配重块；19-8-稳定杆；19-9-加载杆；19-10-滚子轴承d₂；19-11-滚珠；20-齿轮Z₂；21-左支撑；22-齿轮Z₃；23-驱动座；24-驱动传动轴；25-V带轮R₃；26-驱动V带；27-V带轮R₄；28-驱动电机；29-加载电机控制器；30-驱动电机控制器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细说明：

如图1和图2所示，交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置主要包括工作台6、驱动电机28、加载电机18、驱动座23、左支撑21、右支撑10、前支撑4、后支撑12、受载轴11、交变载荷发生件19、被测滚动轴承9、探头移动架5、超声纵波发射探头7、超声纵波接收探头8、超声发射接收器3、数字示波器2、计算机1。驱动电机28、加载电机18、驱动座23、左支撑21、右支撑10、前支撑4、后支撑12固定于工作台6上；受载轴11左右两端分别支撑于左支撑21和右支撑10上；被测滚动轴承9置于右支撑10内，并支撑受载轴11的右端；交变载荷发生件19通过前支撑4和后支撑12限制在受载轴11上方；探头移动架5设置在右支撑10上；超声纵波发射探头7和超声纵波接收探头8分别设置在探头移动架5两侧，并与被测滚动轴承9外圈两侧贴合；超声发射接收器3、数字示波器2和计算机1按图示位置摆放在工作台6上。

如图2所示，V带轮R₄27固定于驱动电机28轴端，驱动传动轴24支撑于驱动座23上，V带轮R₃25和齿轮Z₃固定在驱动轴24上，齿轮Z₂固定在受载轴11上；V带轮R₄27和V带轮R₃25通过驱动V带26连接，齿轮Z₃和齿轮Z₂外啮合；驱动电机28通过V带轮R₄27、驱动V带26、V带轮R₃25、齿轮Z₃和齿轮Z₂组成的传动链驱动受载轴11及其右端的被测滚动轴承9转动，驱动传动链的传动比为

(其中R为V带轮半径，Z为齿轮齿数)；传动链中带传动部分在驱动电机28启停和变速时起到缓冲作用，齿轮传动部分提高受载轴11转动的稳定性；驱动电机控制器30用于控制驱动电机28的启停和转速调节，改变驱动电机28转速可以实现受载轴11以不同转速转动，模拟被测滚动轴承9在不同转速下运行。

如图2和图3所示，V带轮R₂17固定于加载电机18轴端，加载传动轴13支撑于后支撑12上，V带轮R₁15和齿轮Z₁14固定于加载传动轴13上；V带轮R₂17和V带轮R₁15通过加载V带16连接，齿轮Z₁14和交变载荷发生件19上的齿轮Z₄外啮合；加载电机18通过V带轮R₂17、加载V带16、V带轮R₁15、齿轮Z₁14和齿轮Z₄组成的传动链带动交变载荷发生件19运转，加载传动链的传动比为

传动链中带传动部分在加载电机18启停和变速时起到缓冲作用，齿轮传动部分提高交变载荷发生件19运转的稳定性；加载电机控制器29用于控制加载电机18的启停和转速调节，改变加载电机18转速可以实现交变载荷发生件19以不同转速运行。

如图3所示，交变载荷发生件19由加载座19-6、右加载轴19-1、左加载轴19-4、齿轮Z₄19-3、齿轮Z₅19-5、滚子轴承d₁19-2、配重块19-7、稳定杆19-8、加载杆19-9、滚子轴承d₂19-10和滚珠19-11组成。右加载轴19-1和左加载轴19-4通过滚子轴承d₁19-2支撑于加载座19-6上；齿轮Z₄19-3固定于右加载轴19-1上，齿轮Z₅19-5固定于左加载轴19-4上，齿轮Z₄19-3和齿轮Z₅19-5外啮合(其中Z₄＝Z₅)；四个配重块19-7对称固定于右加载轴19-1和左加载轴19-4两端；加载杆19-9上端为圆柱制有螺纹与加载座19-6固定，下端圆环内置滚子轴承d₂19-10；滚子轴承d₂19-10内圈固定于受载轴11上，使交变载荷发生件19产生的载荷施加于受载轴11上；稳定杆19-8左端和右端各有一个螺栓孔，分别用于与前支撑4和后支撑12固定；加载杆19-9中间部位为正方形柱状，稳定杆19-8中间部位为正方形环状，加载杆19-9和稳定杆19-8通过中间部位相互嵌套，两者之间的凹槽内设置有滚珠19-11以形成滚动摩擦副。交变载荷施加原理：齿轮Z₄19-3和齿轮Z₅19-5被加载传动链带动后沿相反方向转动；四个配重块19-7相对于各自的旋转轴右加载轴19-1和左加载轴19-4为偏心质量，配重块19-7旋转时会产生不平衡惯性力；右加载轴19-1和加载轴19-4上产生的不平衡关系力在水平方向上相互抵消，竖直方向上相互叠加，四个配重块19-7产生的惯性力可合为一个沿竖直方向的正弦交变力F＝meω²sinωt(其中m为四个配重块19-7的偏心质量，e为偏心距，ω为右加载轴19-1和左加载轴19-4转速)；交变载荷F经加载杆19-9和滚子轴承19-10作用于受载轴11上，实现对受载轴11右端被测滚动轴承9的载荷施加；稳定杆19-8保证交变载荷发生件19在非竖直方向上的稳定性；稳定杆19-8和加载杆19-9之间设置滚珠19-11形成滚动摩擦副，减小摩擦力对交变载荷F施加的影响；同时，改变加载电机18的转速和更换不同质量的配重块19-7(即改变me和ω)，便可调节正弦交变力F＝meω²sinωt的大小和频率，从而模拟被测滚动轴承9承受不同大小和频率的交变载荷时的情形。

如同4所示，滚动轴承受径向载时，只有半圈有载荷分布，且各处的载荷分布并不相同，所以用超声纵波对滚动轴承应力监测时，通过探头移动架5改变超声纵波发射探头7和超声纵波接收探头8的空间位置，以实现对被测滚动轴承9受载半圈的不同位置进行监测。

如图5所示，探头移动架5由竖直滚珠丝杠5-10、竖直移动台5-6、齿轮Z₈5-14、齿轮Z₉5-17、竖直锁紧轮齿5-15、竖直锁紧螺母5-16、左贴合滚珠丝杠5-11、右贴合滚珠丝杠5-13、贴合移动台5-3、齿轮Z₆5-4、齿轮Z₆5-5、贴合锁紧螺母5-12、水平滚珠丝杠5-7、水平移动台5-1、水平旋钮5-8、水平锁紧螺母5-2和弹簧5-9组成(各移动台内的螺旋孔和丝杠之间均设置有减小摩擦力的滚珠，其中滚珠未在图中示出)。竖直滚珠丝杠5-10支撑于右立柱10-2上；竖直移动台5-6通过内部的竖直螺旋孔旋合在竖直滚珠丝杠5-10上；齿轮Z₈5-14固定在竖直滚珠丝杠5-10下端，齿轮Z₉5-17支撑于右立柱10-2上，齿轮Z₈5-14和齿轮Z₉5-17外啮合；竖直锁紧轮齿5-15和竖直锁紧螺母5-16设置在右立柱10-2上；左贴合滚珠丝杠5-11和右贴合滚珠丝杠5-13穿过竖直移动台5-6内部的通孔，两端支撑于贴合移动台5-3；左贴合滚珠丝杠5-11和右贴合滚珠丝杠5-13自身的螺旋部分以竖直移动台5-6分为两端，且旋向相反；左贴合滚珠丝杠5-11和右贴合滚珠丝杠5-13位于竖直移动台5-6分同侧部分的螺旋方向相反；固定于左贴合滚珠丝杠5-11一端的齿轮Z₆5-4和固定于右贴合滚珠丝杠5-13一端的齿轮Z₆5-5外啮合；贴合锁紧螺母5-12设置在右贴合滚珠丝杠5-13另一端；两个贴合移动台5-3分别通过内部的水平螺旋孔旋合在左贴合滚珠丝杠5-11和右贴合滚珠丝杠5-13的两端；水平滚珠丝杠5-7支撑于贴合移动台5-3上，一端固定有水平旋钮5-8，另一端设置有水平锁紧螺母5-2；水平移动台5-1通过内部的水平螺旋孔旋合在水平滚珠丝杠5-7上；水平移动台5-1上端用于放置探头的圆孔内设置有弹簧5-9。

探头移动架5的工作原理和操作方式：旋动齿轮Z₉5-17，经齿轮Z₈5-14使竖直滚珠丝杠5-10转动，通过竖直滚珠丝杠5-10和竖直移动台5-6之间构成的螺旋副将旋转运动转换为直线运动，实现竖直移动台5-6上下移动，待竖直移动台5-6到达要求高度后，将竖直锁紧轮齿5-15和齿轮Z₉5-17啮合，再将竖直锁紧螺母5-16旋紧在右立柱10-2上，压住竖直锁紧轮齿5-15，固定竖直移动台5-6的高度位置；旋动水平旋钮5-8，使水平滚珠丝杠5-7转动，通过水平滚珠丝杠5-7与水平移动台5-1之间的螺旋副将旋转运动转换为直线运动，实现水平移动台5-1水平移动，旋紧水平锁紧螺母5-2，固定水平移动台5-1的水平位置，由于两侧的水平移动台5-1无法同步移动，所以在贴合移动台5-3标记刻度，便于操作时将两侧水平移动台5-1移至对称位置；旋动齿轮Z₆5-4或齿轮Z₆5-5，使左贴合滚珠丝杠5-11和右贴合滚珠丝杠5-13沿相反方向转动，通过左贴合滚珠丝杠5-11和右贴合滚珠丝杠5-13与贴合移动台5-3之间的螺旋副将旋转运动转换为直线运动，实现贴合移动台5-3与被测滚动轴承9间轴向位置的移动，由于左贴合滚珠丝杠5-11和右贴合滚珠丝杠5-13的螺旋部分设置，两侧的贴合移动台5-3将对称移动，旋紧贴合锁紧螺母5-12，固定贴合移动台5-3位置；通过探头移动架5调节探头位置时，先进行竖直移动台5-6或水平移动台5-1的位置调节，确定探头的竖直水平位置后，最后调节贴合移动台5-3，使探头与被测滚动轴承9两侧外圈贴合；水平移动台5-1内的弹簧5-9在探头贴合移动时起缓存作用，以保护探头。

如图5所示，右支撑10由右立柱上盖10-1、右立柱10-2、外径调整环10-3、键10-4和内径调整环10-5组成。右立柱上盖10-1固定于右立柱10-2上；外径调整环10-3置于右立柱上盖10-1和右立柱10-2组成的环内；内径调整环10-5通过键10-4与受载轴11右端固连；被测滚动轴承9置于外径调整环10-3和内径调整环10-5之间。当对不同尺寸的被测滚动轴承9进行实验时，只需将右立柱上盖10-1与右立柱10-2分离后，更换被测滚动轴承9及与其内外直径匹配的外径调整环10-3和内径调整环10-5。

如图6所示，超声纵波发射探头7和超声纵波接收探头8分别与被测滚动轴承9外圈两侧贴合(探头一个发射超声纵波，另一个接收超声纵波，不区分两侧位置)；超声发射接收器3用电信号激励超声纵波发射探头7产生纵波，纵波经被测滚动轴承9外圈传播后被超声纵波接收探头8接收，超声发射接收器3再将超声纵波接收探头8接收到纵波转换为电信号；超声发射接收器3将发出和接收到的电信号输出给数字示波器2，数字示波器2用于实验时信号的显示，同时将电信号数字化；数字示波器2将数字信号传输给计算机，便于数据的存储和处理。从而利用超声纵波法检测被测滚动轴承9在不同转速、承受不同大小和频率的交变载荷状态时的应力及其分布情况。

如图7所示，交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置的操作流程为：开始试验时，先为被测滚动轴承9匹配对应尺寸的外径调整环10-3和内径调整环10-5，并将被测滚动轴承9、外径调整环10-3内径调整环10-5装配置右支撑10内；接着启动驱动电机28和加载电机18，并开启计算机1、数字示波器2和超声发射接收器3；然后使用探头移动架5调整超声纵波发射探头7和超声纵波接收探头8位置，并对监测到的信号进行观察、记录和分析处理；实验中，如需改变测被测滚动轴承9的工作转速，可调节驱动电机28转速；实验中，如需改变交变载荷大小和频率，需先关闭加载电机18，然后更换交变载荷发生件19上配重块19-7的质量，再开启加载电机18并调至特定转速；实验中，如需监测被测滚动轴承9不同位置的应力分布情况，无需关停各设备便可调节探头移动架5；实验中，如需对不同尺寸的被测滚动轴承9进行监测，需先关闭驱动电机28和加载电机18，再更换被测滚动轴承9、外径调整环10-3内径调整环10-5；试验结束前，需先关闭驱动电机28和加载电机18，再拆卸被测滚动轴承9、外径调整环10-3内径调整环10-5，最后关闭计算机1、数字示波器2和超声发射接收器3。

Claims (10)

1.一种交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置，包括工作台(6)，工作台(6)上设有顺序连接的计算机(1)、数字示波器(2)和超声发射接收器(3)，其特征在于：工作台(6)上还设有轴承工作模拟装置，所述的轴承工作模拟装置包括横向并排设置在工作台(6)上的前支撑(4)和后支撑(12)，前支撑(4)和后支撑(12)之间设有交变载荷发生件(19)，交变载荷发生件(19)下方纵向连接有受载轴(11)，受载轴(11)一端通过有左支撑(21)置在工作台(6)上，另一端设有被测滚动轴承(9)，被测滚动轴承(9)通过右支撑(10)设置在工作台(6)上，右支撑(10)上设有探头移动架(5)，探头移动架(5)上设有用以检测被测滚动轴承(9)状态的超声纵波发射探头(7)和超声纵波接收探头(8)，超声纵波发射探头(7)和超声纵波接收探头(8)通过线路与超声发射接收器(3)相连接，受载轴(11)上还设有齿轮Z₂(20)；

所述交变载荷发生件(19)包括加载座(19-6)，加载座(19-6)上并排设有相互啮合的轴承齿轮A和轴承齿轮B，所述轴承齿轮A包括齿轮Z₄(19-3)，齿轮Z₄(19-3)通过右加载轴(19-1)在两侧分别设有滚子轴承d₁(19-2)，右加载轴(19-1)两端位于两个滚子轴承d₁(19-2)外侧设有两个配重块(19-7)，所述轴承齿轮B包括齿轮Z₅(19-5)，齿轮Z₅(19-5)通过左加载轴(19-4)在两侧分别设有滚子轴承(19-2)，左加载轴(19-4)两端位于两个滚子轴承(19-2)外侧设有两个配重块(19-7)，加载座(19-6)底部通过螺纹连接有横向设置的稳定杆(19-8)，稳定杆(19-8)下方设有圆环结构的加载杆(19-9)，加载杆(19-9)内置滚子轴承d₂(19-10)，所述受载轴(11)设置在滚子轴承d₂(19-10)内，稳定杆(19-8)左端和右端各设有一个螺栓孔，分别用于与前支撑(4)和后支撑(12)连接固定；

所述后支撑(12)上通过加载传动轴(13)设有与齿轮Z₄(19-3)啮合的齿轮Z₁(14)，加载传动轴(13)通过加载V带(16)连接有加载电机(18)；

所述工作台(6)上还设有与齿轮Z₂(20)啮合的齿轮Z₃(22)，齿轮Z₃(22)通过驱动V带(26)连接有驱动电机(28)。

2.根据权利要求1所述的交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置，其特征在于：所述的齿轮Z₁(14)的加载传动轴(13)上设有V带轮R₁(15)，所述加载电机(18)的输出轴上设有V带轮R₂(17)，加载V带(16)方分别连接V带轮R₁(15)和V带轮R₂(17)并进行传动。

3.根据权利要求1所述的交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置，其特征在于：所述的齿轮Z₃(22)通过驱动传动轴(24)设置在驱动座(23)上，其中驱动传动轴(24)上还设有V带轮R₃(25)，所述驱动电机(28)的输出轴上设有V带轮R₄(27)，驱动V带(26)设置在V带轮R₃(25)和V带轮R₄(27)上并进行传动。

4.根据权利要求1所述的交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置，其特征在于：受载轴(11)固定在滚子轴承d₂(19-10)的内圈上，使交变载荷发生件(19)产生的载荷施加于受载轴(11)上。

5.根据权利要求1所述的交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置，其特征在于：稳定杆(19-8)的中间部位为正方体结构，上方为柱体制有螺纹，套在加载杆(19-9)中部的正方形杆外围，两者之间的凹槽内设置有滚珠(19-11)。

6.根据权利要求1所述的交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置，其特征在于：右支撑(10)包括顶部为半弧形的右立柱(10-2)，右立柱(10-2)上方设有半弧形结构的右立柱上盖(10-1)，所述被测滚动轴承(9)外侧设有轴承外圈调整环(10-3)，被测滚动轴承(9)内侧设有轴承内径调整环(10-5)，轴承内径调整环(10-5)圆心处通过键(10-4)与受载轴(11)固定连接。

7.根据权利要求6所述的交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置，其特征在于：当对不同尺寸的被测滚动轴承(9)进行测试时，只需将右立柱上盖(10-1)与右立柱(10-2)分离后，更换不同型号尺寸的轴承外径调整环(10-3)和轴承内圈径调整环(10-5)即可。

8.根据权利要求6所述的交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置，其特征在于：所述的右支撑(10)上设有可以三轴移动的探头移动架(5)，所述探头移动架(5)包括分别设置在右支撑(10)前后两侧横向设置的两组贴合移动台(5-3)，两组贴合移动台(5-3)上分别设有一个水平移动台(5-1)，贴合移动台(5-3)内支撑设有水平滚珠丝杠(5-7)，水平滚珠丝杠(5-7)一端固定有水平旋钮(5-8)，另一端设置有水平锁紧螺母(5-2)；水平移动台(5-1)通过底部设有的水平螺旋孔与水平滚珠丝杠(5-7)匹配连接，水平移动台(5-1)上分别设有超声纵波发射探头(7)和超声纵波接收探头(8)，所述超声纵波发射探头(7)和超声纵波接收探头(8)后方设有使其紧贴被测滚动轴承(9)外圈两侧的弹簧(5-9)；贴合移动台(5-3)下方设有竖直移动台(5-6)，竖直移动台(5-6)下方设有竖直滚珠丝杠(5-10)，竖直移动台(5-6)通过内部的竖直螺旋孔旋合在竖直滚珠丝杠(5-10)，竖直移动台(5-6)内部设有通孔，通孔内平行设有左贴合滚珠丝杠(5-11)和右贴合滚珠丝杠(5-13)，贴合锁紧螺母(5-12)设置在右贴合滚珠丝杠(5-13)另一端，左贴合滚珠丝杠(5-11)和右贴合滚珠丝杠(5-13)自身的螺旋部分以竖直移动台(5-6)分为两端，且旋向相反；左贴合滚珠丝杠(5-11)和右贴合滚珠丝杠(5-13)位于竖直移动台(5-6)同侧部分的螺旋方向相反；左贴合滚珠丝杠(5-11)和右贴合滚珠丝杠(5-13)同一端设有外啮合的齿轮Z₆(5-4)和齿轮Z₆(5-5)，其中齿轮Z₆(5-4)设置在左贴合滚珠丝杠(5-11)上，齿轮Z₆(5-5)设置在右贴合滚珠丝杠(5-13)上；竖直滚珠丝杠(5-10)下端水平设置有齿轮Z₈(5-14)，齿轮Z₈(5-14)外啮合有齿轮Z₉(5-17)，齿轮Z₉(5-17)一侧在右立柱(10-2)上设有相互匹配的竖直锁紧轮齿(5-15)和竖直锁紧螺母(5-16)；工作时，旋动齿轮Z₉(5-17)，经齿轮Z₈(5-14)使竖直滚珠丝杠(5-10)转动，通过竖直滚珠丝杠(5-10)和竖直移动台(5-6)之间构成的螺旋副将旋转运动转换为直线运动，实现竖直移动台(5-6)上下移动，待竖直移动台(5-6)到达要求高度后，将竖直锁紧轮齿(5-15)和齿轮Z₉(5-17)啮合，再将竖直锁紧螺母(5-16)旋紧在右立柱(10-2)上，压住竖直锁紧轮齿(5-15)，固定竖直移动台(5-6)的高度位置。

9.根据权利要求6所述的交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置，其特征在于：超声发射接收器(3)用电信号激励超声纵波发射探头(7)产生纵波，纵波经被测滚动轴承(9)外圈传播后被超声纵波接收探头(8)接收，超声发射接收器(3)再将超声纵波接收探头(8)接收到纵波转换为电信号；超声发射接收器(3)将发出和接收到的电信号输出给数字示波器(2)，数字示波器(2)用于实验时信号的显示，同时将电信号数字化；数字示波器(2)将数字信号传输给计算机(1)，便于数据的存储和处理，从而利用超声纵波法检测被测滚动轴承(9)在不同转速、承受不同大小和频率的交变载荷状态时的应力及其分布情况。

10.一种使用上述任一权利要求所述交变载荷滚动轴承应力超声原位监测试验装置及方法，其特征在于步骤如下：

首先为被测滚动轴承(9)匹配对应尺寸的外径调整环(10-3)和内径调整环(10-5)，并将被测滚动轴承(9)、外径调整环(10-3)内径调整环(10-5)装配置右支撑(10)内；

然后启动驱动电机(28)和加载电机(18)，并开启计算机(1)、数字示波器(2)和超声发射接收器(3)；

通过探头移动架(5)调整超声纵波发射探头(7)和超声纵波接收探头(8)位置，并对监测到的信号进行观察、记录和分析处理；

如需改变测被测滚动轴承(9)的工作转速，可调节驱动电机(28)转速；如需改变交变载荷大小和频率，需先关闭加载电机(18)，然后更换交变载荷发生件(19)上配重块(19-7)的质量，再开启加载电机(18)并调至特定转速；如需监测被测滚动轴承(9)不同位置的应力分布情况，无需关停各设备便可调节探头移动架(5)；如需对不同尺寸的被测滚动轴承(9)进行监测，需先关闭驱动电机(28)和加载电机(18)，再更换被测滚动轴承(9)、外径调整环(10-3)内径调整环(10-5)；

最后检测结束后先关闭驱动电机(28)和加载电机(18)，再拆卸被测滚动轴承(9)、外径调整环(10-3)内径调整环(10-5)，最后关闭计算机(1)、数字示波器(2)和超声发射接收器(3)。

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