CN113029568A - 一种轴承寿命测试系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴承寿命测试系统及方法：包括底座、电机、轴承套及中心轴，轴承套设有同心设置、且与待测轴承外径相匹配的多个内径依次变大的阶梯环孔，阶梯环孔的端部设有内螺纹孔，电机的动力输出端连接中心轴，中心轴穿过待测轴承，底座通过分别设置于轴承套两端的支架一、支架二连接中心轴，轴承套的两端均设有可拆卸的端盖，端盖还设有导通于润滑装置的散热润滑油管；支架二与端盖之间还设有轴向驱动装置及轴向激振器。本发明可同时满足所有轴承类型实验的测试需求，并且当进行单一方面的寿命实验时，能够消除其他因素造成的影响。此外，本发明还能够同时进行多因素的寿命实验。

Description

一种轴承寿命测试系统及方法

技术领域

本发明涉及轴承寿命预测领域，具体涉及一种轴承寿命测试系统及方法。

背景技术

轴承作为旋转机械中最常见、最重要的易损部件之一，其运行情况决定设备的健康状态与使用周期。目前，由于旋转机械所处的环境比较复杂，影响现场的因素很多，轴承故障具有较大的不确定性。此外，轴承故障的发生不仅会降低设备的稳定性，也可能带来意外的停机和人员伤害等事件，严重影响工业生产作业。然而，随着故障诊断方法的发展，在线监测系统作为旋转机械的轴承日常维护的重要手段，只能诊断出轴承的运行状态是否异常，并不能预测其轴承的剩余运行时间。因此，开展旋转机械滚动轴承的诊断与剩余寿命的预测，并提前制定合理的维修方案，具有非常重要的现实和理论意义。

滚动轴承试寿命实验包含轴向载荷、轴向冲击、径向载荷、径向冲击以及内外圈弯矩负载实验，现有的实验装置仅仅能够实现上述少量的实验过程，无法同时满足所有轴承类型实验的测试需求。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供一种轴承寿命测试系统及方法，解决了现有技术中轴承寿命预测装置无法同时满足所有轴承类型实验测试需求的技术问题。

为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：

一种轴承寿命测试系统：包括底座、电机、轴承套及中心轴，轴承套设有同心设置、且与待测轴承外径相匹配的多个内径依次变大的阶梯环孔，阶梯环孔的端部设有内螺纹孔，电机的动力输出端连接中心轴，中心轴穿过待测轴承，底座通过分别设置于轴承套两端的支架一、支架二连接中心轴，轴承套的两端均设有可拆卸的端盖，端盖还设有导通于润滑装置的散热润滑油管；

端盖与中心轴、轴承套之间均设有密封装置；

轴承套的下端设有径向油缸及径向激振器；

支架二与端盖之间还设有轴向驱动装置及轴向激振器；

轴承套还设有若干振动传感器及用于检测被测轴承温度的温度传感器。

作为本发明的一种优选方案，前述的一种轴承寿命测试系统：端盖设有至少两根延伸至支架二另一侧的水平驱动杆，且所有水平驱动杆均连接于连接板，轴向激振器安装于支架二，且激震发生端连接连接板。

作为本发明的一种优选方案，前述的一种轴承寿命测试系统：水平驱动杆与端盖之间还设有轴向压力传感器，且侧部设有活塞，活塞连接与活塞相匹配的轴向油缸，轴向油缸连接支架二，且轴向油缸的两端均导通于液压动力源。

作为本发明的一种优选方案，前述的一种轴承寿命测试系统：轴承套的底部还设有可沿轴承套轴向滑动并锁定于某一轴向位置的支撑板，径向油缸包括径向油缸一、径向油缸二，底座设有平行于中心轴的滑轨，滑轨通过滑动座连接径向油缸一、径向油缸二的一端，径向油缸一、径向油缸二的另一端均通过径向压力传感器连接支撑板。

作为本发明的一种优选方案，前述的一种轴承寿命测试系统：端盖的中心还设有分体式的内圈，内圈与端盖之间通过嵌套式橡胶圈连接。

作为本发明的一种优选方案，前述的一种轴承寿命测试系统：嵌套式橡胶圈的截面呈“工”字型，且“工”字型的两侧均通过凹槽连接内圈、端盖。

作为本发明的一种优选方案，前述的一种轴承寿命测试系统：中心轴的外侧还设有挡环，中心轴通过螺纹挡圈二连接待测轴承的内圈，当中心轴穿过待测轴承内圈时，挡环、螺纹挡圈二分别设置于待测轴承内圈的两侧。

作为本发明的一种优选方案，前述的一种轴承寿命测试系统：还包括控制面板，控制面板设有显示屏、操作按键，控制面板电连接振动传感器、温度传感器及电机。

作为本发明的一种优选方案，前述的一种轴承寿命测试系统：电机的动力输出端通过联轴器连接中心轴的端部，电机还具备转速、扭矩反馈装置。

一种轴承寿命测试方法：按照以下步骤操作；

当测量轴承轴向振动状态下的寿命时，轴向油缸、径向油缸及径向激振器均处于自由状态，轴向激振器产生预设激振力；

当测量轴承径向振动状态下的寿命时，轴向油缸、轴向激振器及径向油缸均处于自由状态，径向激振器产生预设激振力；

当测量轴承轴向负载状态下的寿命时，径向油缸、径向激振器及轴向激振器均处于自由状态，轴向油缸产生预设推力；

当测量轴承径向负载状态下的寿命时，轴向油缸、径向激振器及轴向激振器均处于自由状态，径向油缸产生预设推力；

当测量轴承中心轴处于弯矩负载状态下的寿命时，轴向油缸、轴向激振器处于自由状态，将支撑板调节至中心位置与待测轴承位置相一致处，通过控制径向油缸一、径向油缸二产生预设弯矩负载。

本发明所达到的有益效果：

相对于现有技术，本发明可同时满足所有轴承类型实验的测试需求，并且当进行单一方面的寿命实验时，能够消除其他因素造成的影响。此外，本发明还能够同时进行多因素的寿命实验。本发明还能够模拟轴承实际使用状态下的润滑状态，使实验结果更接近实际使用状态。

附图说明

图1是本发明整体结构主视图；

图2是图1的局部放大图；

图3是端盖结构图（1/4截面）；

图4是本发明测试过程流程图；

附图标记的含义：1-底座；2-电机；3-滑动座；4-轴承套；5-端盖；6-中心轴；7-轴向油缸；8-水平驱动杆；9-轴向激振器；10-控制面板；11-支架一；12-支架二；13-滑轨；14-电机支架；21-联轴器；31-径向油缸一；32-径向油缸二；33-径向激振器；34-径向压力传感器；41-支撑板；42-阶梯环孔；43-振动传感器；421-内螺纹孔；422-螺纹挡圈一；51-嵌套式橡胶圈；52-内圈；521-内密封圈；53-温度传感器；54-端部密封圈；55-散热润滑油管；61-挡环；62-螺纹挡圈二；81-活塞；82-轴向压力传感器；91-连接板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图1至图3所示：本实施例公开了一种轴承寿命测试系统：包括底座1、电机2、轴承套4及中心轴6，轴承套4设有同心设置、且与待测轴承外径相匹配的多个内径依次变大的阶梯环孔42，阶梯环孔42的端部设有内螺纹孔421，电机2的动力输出端连接中心轴6，中心轴6穿过待测轴承，底座1通过分别设置于轴承套4两端的支架一11、支架二12连接中心轴6，轴承套4的两端均设有可拆卸的端盖5，端盖5还设有导通于润滑装置的散热润滑油管55；散热润滑油管55接通润滑油，用于向待测轴承提供与实际工作状态接近的润滑环境，提升测试的准确性。

其中中心轴6的外侧还设有挡环61，中心轴6通过螺纹挡圈二62连接待测轴承的内圈，当中心轴6穿过待测轴承内圈时，挡环61、螺纹挡圈二62分别设置于待测轴承内圈的两侧，实现待测轴承的轴向固定。

端盖5与中心轴6、轴承套4之间均设有密封装置，这样当两个端盖5安装在轴承套4的两端之后就形成了一个密封腔体。

轴承套4的下端设有径向油缸及径向激振器33；其中，径向油缸包括径向油缸一31、径向油缸二32，轴承套4的底部还设有可沿轴承套4轴向滑动并锁定于某一轴向位置的支撑板41，底座1设有平行于中心轴6的滑轨13，滑轨13通过滑动座3连接径向油缸一31、径向油缸二32的一端，径向油缸一31、径向油缸二32的另一端均通过径向压力传感器34连接支撑板41。可沿轴承套4轴向滑动支撑板41及滑动座3的目的是使整个径向驱动装置（包括两个径向油缸及径向激振器33）能够调整对轴承套4支撑的轴向位置，这样的目的有两个，当测试不同的待测轴承时，不同外径的待测轴承相对于轴承套4的轴向位置是不确定的，径向激振器33可轴向滑动能够保证径向激振器33的作用方向能够正对待测轴承，再者，当进行轴承中心轴处于弯矩负载状态下的寿命时，径向油缸一31、径向油缸二32在轴向距离相对于待测轴承的中心是相等的，也有利于实现弯矩的精确控制。

支架二12与端盖5之间还设有轴向驱动装置及轴向激振器9。轴向激振器9的具体安装方案如下：端盖5设有至少两根延伸至支架二12另一侧的水平驱动杆8，且所有水平驱动杆8均连接于连接板91，轴向激振器9安装于支架二12，且激震发生端连接连接板91，这样通过多根水平驱动杆8即可实现轴承套4相对于待测轴承的轴向振动。

除此之外，如果要进行轴向载荷测试，还需要提供轴向力，为了满足这一要求，本发明的水平驱动杆8与端盖5之间还设有轴向压力传感器82，且侧部设有活塞81，活塞81连接与活塞81相匹配的轴向油缸7，轴向油缸7连接支架二12，且轴向油缸7的两端均导通于液压动力源，需要说明的是，当轴向激振器9工作时，所有轴向油缸7均处于放松状态，最大限度的避免对轴向激振器9的正常工作造成影响。轴向压力传感器82用于检测轴向油缸7所产生的轴向力。

结合图2及图3：轴承套4还设有若干振动传感器43及用于检测被测轴承温度的温度传感器53。

为了避免端盖5对上述激振器、径向、轴向油缸造成影响，本实施例端盖5的中心还设有分体式的内圈52，内圈52与端盖5之间通过嵌套式橡胶圈51连接，其中嵌套式橡胶圈51的截面呈“工”字型，且“工”字型的两侧均通过凹槽连接内圈52、端盖5。嵌套式橡胶圈51处于端盖5与内圈52之间，在实现密封的同时，还能够起到缓冲隔振的作用，最大限度的避免激振器对中心轴6产生作用。

本实施例还包括控制面板10，控制面板10设有显示屏、操作按键，控制面板10电连接振动传感器43、温度传感器53及电机2。

电机2的动力输出端通过联轴器21连接中心轴6的端部，电机还具备转速、扭矩反馈装置，转速、扭矩反馈装置属于现有技术，用于向轴承寿命预测提供数据支撑。

如图4所示：本实施例还公开了一种轴承寿命测试方法：根据实验规程，根据轴承规格选择相匹配的阶梯环孔42及中心轴6，通过螺纹挡圈一422将轴承安装于相应的阶梯环孔42内，轴承在挡环61、螺纹挡圈二62的作用下实现与中心轴6的轴向固定。

具体按照以下方式操作；

1）当测量轴承轴向振动状态下的寿命时，轴向油缸7、径向油缸及径向激振器33均处于自由状态，油缸处于自由状态是指油缸处于完全泄压状态，仅仅会产生轻微的阻力，并不影响轴向激振器9产生预设激振力。

2）当测量轴承径向振动状态下的寿命时，轴向油缸7、轴向激振器9及径向油缸均处于自由状态，径向激振器33产生预设激振力。

3）当测量轴承轴向负载状态下的寿命时，径向油缸、径向激振器33及轴向激振器9均处于自由状态，轴向油缸7产生预设推力。

4）当测量轴承径向负载状态下的寿命时，轴向油缸7、径向激振器33及轴向激振器9均处于自由状态，径向油缸产生预设推力。

5）当测量轴承中心轴处于弯矩负载状态下的寿命时，轴向油缸7、轴向激振器9处于自由状态，将支撑板41调节至中心位置与待测轴承位置相一致处，通过控制径向油缸一31、径向油缸二32产生预设弯矩负载。在测试过程中，两个径向压力传感器34用于检测两个径向油缸所产生的作用力。

需要说明的是：上述五种实验方式可根据具体实验要求随意组合，同时对轴承进行寿命测试。在上述测试过程中，散热润滑油管55接通润滑系统，用于向待测轴承提供与实际工作状态接近的润滑环境。控制系统实时采集测试数据，包括转速、激震参数及轴向、径向力的参数，控制面板10实时显示上述实验数据及状态，当实验出现异常时及时发出报警。

相对于现有技术，本发明可同时满足所有轴承类型实验的测试需求，并且当进行单一方面的寿命实验时，能够消除其他因素造成的影响。此外，本发明还能够同时进行多因素的寿命实验。本发明还能够模拟轴承实际使用状态下的润滑状态，使实验结果更接近实际使用状态。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轴承寿命测试系统，其特征在于：包括底座（1）、电机（2）、轴承套（4）及中心轴（6），所述轴承套（4）设有同心设置、且与待测轴承外径相匹配的多个内径依次变大的阶梯环孔（42），所述阶梯环孔（42）的端部设有内螺纹孔（421），所述电机（2）的动力输出端连接中心轴（6），所述中心轴（6）穿过待测轴承，所述底座（1）通过分别设置于轴承套（4）两端的支架一（11）、支架二（12）连接中心轴（6），所述轴承套（4）的两端均设有可拆卸的端盖（5），所述端盖（5）还设有导通于润滑装置的散热润滑油管（55）；

所述端盖（5）与中心轴（6）、轴承套（4）之间均设有密封装置；

所述轴承套（4）的下端设有径向油缸及径向激振器（33）；

所述支架二（12）与端盖（5）之间还设有轴向驱动装置及轴向激振器（9）；

所述轴承套（4）还设有若干振动传感器（43）及用于检测被测轴承温度的温度传感器（53）。

2.根据权利要求1所述的一种轴承寿命测试系统，其特征在于：所述端盖（5）设有至少两根延伸至支架二（12）另一侧的水平驱动杆（8），且所有水平驱动杆（8）均连接于连接板（91），所述轴向激振器（9）安装于支架二（12），且激震发生端连接连接板（91）。

3.根据权利要求2所述的一种轴承寿命测试系统，其特征在于：所述水平驱动杆（8）与端盖（5）之间还设有轴向压力传感器（82），且侧部设有活塞（81），所述活塞（81）连接与活塞（81）相匹配的轴向油缸（7），所述轴向油缸（7）连接支架二（12），且轴向油缸（7）的两端均导通于液压动力源。

4.根据权利要求1所述的一种轴承寿命测试系统，其特征在于：所述轴承套（4）的底部还设有可沿轴承套（4）轴向滑动并锁定于某一轴向位置的支撑板（41），所述径向油缸包括径向油缸一（31）、径向油缸二（32），所述底座（1）设有平行于中心轴（6）的滑轨（13），所述滑轨（13）通过滑动座（3）连接径向油缸一（31）、径向油缸二（32）的一端，所述径向油缸一（31）、径向油缸二（32）的另一端均通过径向压力传感器（34）连接支撑板（41）。

5.根据权利要求1所述的一种轴承寿命测试系统，其特征在于：所述端盖（5）的中心还设有分体式的内圈（52），所述内圈（52）与端盖（5）之间通过嵌套式橡胶圈（51）连接。

6.根据权利要求5所述的一种轴承寿命测试系统，其特征在于：所述嵌套式橡胶圈（51）的截面呈“工”字型，且“工”字型的两侧均通过凹槽连接内圈（52）、端盖（5）。

7.根据权利要求1所述的一种轴承寿命测试系统，其特征在于：所述中心轴（6）的外侧还设有挡环（61），所述中心轴（6）通过螺纹挡圈二（62）连接待测轴承的内圈，当中心轴（6）穿过待测轴承内圈时，所述挡环（61）、螺纹挡圈二（62）分别设置于待测轴承内圈的两侧。

8.根据权利要求1所述的一种轴承寿命测试系统，其特征在于：还包括控制面板（10），所述控制面板（10）设有显示屏、操作按键，所述控制面板（10）电连接振动传感器（43）、温度传感器（53）及电机（2）。

9.根据权利要求1所述的一种轴承寿命测试系统，其特征在于：所述电机（2）的动力输出端通过联轴器（21）连接中心轴（6）的端部，所述电机（2）还具备转速、扭矩反馈装置。

10.一种轴承寿命测试方法，其特征在于：按照以下步骤操作；

当测量轴承轴向振动状态下的寿命时，轴向油缸（7）、径向油缸及径向激振器（33）均处于自由状态，轴向激振器（9）产生预设激振力；

当测量轴承径向振动状态下的寿命时，轴向油缸（7）、轴向激振器（9）及径向油缸均处于自由状态，径向激振器（33）产生预设激振力；

当测量轴承轴向负载状态下的寿命时，径向油缸、径向激振器（33）及轴向激振器（9）均处于自由状态，轴向油缸（7）产生预设推力；

当测量轴承径向负载状态下的寿命时，轴向油缸（7）、径向激振器（33）及轴向激振器（9）均处于自由状态，径向油缸产生预设推力；

当测量轴承中心轴处于弯矩负载状态下的寿命时，轴向油缸（7）、轴向激振器（9）处于自由状态，将支撑板（41）调节至中心位置与待测轴承位置相一致处，通过控制径向油缸一（31）、径向油缸二（32）产生预设弯矩负载。

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