CN113834653A - 一种轴承测试台架一体化驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轴承服役性能测试领域，尤其是涉及一种轴承测试台架一体化驱动装置。在主支架内腔安装驱动系统定子，主支架的顶部开设驱动系统定子冷却通道和电源接口，在驱动系统定子冷却通道和电源接口内连接驱动电机定子的冷却水管道和驱动电源线；驱动系统转子和被测轴承安装至主轴上，主轴水平穿设于主支架内腔，驱动系统转子和被测轴承位于主支架的内腔，在被测轴承外套圈与主支架内腔之间设置轴承支架环。本发明主轴上直接固定驱动系统转子的永磁体，在交变磁场中可无接触的获取旋转动力，同时无径向和轴向力干扰，避免测试装置的干扰因素，真实反映被测轴承的服役性能，保证后续数据分析的准确性。
Description
技术领域
本发明属于轴承服役性能测试领域，尤其是涉及一种轴承测试台架一体化驱动装置。
背景技术
现有的轴承服役性能测试装置，主要采用：1)直驱电主轴通过联轴器，2)电机通过带轮驱动，两种驱动方式给测试模块提供动力，通过标准轴承接触式给测试主轴提供径向加载，通过振动传感器接触被测轴承外套圈，获取被测轴承在运转过程中产生的振动情况，这其中的电主轴、电机、带轮、联轴器、标准加载轴承、振动仪等都会给测试系统带来干扰因素，监测到的各信号包含多个部件的影响，其信号反映出来的信息代表不了被测轴承的服役性能。同时，由联轴器或带轮驱动传动主轴，因同轴度或自身旋转精度不足会给传动主轴带来不可预估的额外载荷，其外部施加载荷与被测轴承承担的载荷不一致，影响后续数据的分析。
发明内容
针对传统驱动系统的缺点，本发明的目的在于提供一种高精度、高效率、且结构简单的轴承测试台架一体化驱动装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种轴承测试台架一体化驱动装置，包括主支架、主轴、轴承支架环、驱动系统定子、驱动系统转子，具体结构如下：
在主支架内腔安装驱动系统定子，主支架的顶部开设驱动系统定子冷却通道和电源接口，在驱动系统定子冷却通道和电源接口内连接驱动电机定子的冷却水管道和驱动电源线，其中：冷却水管道的一端与驱动系统定子的电感铜线圈冷却进/出水口连通，冷却水管道的另一端与冷却循环泵连通；驱动电源线的一端与驱动系统定子的电感铜线圈电源安装口相连，驱动电源线的另一端与变频器相连；驱动系统转子和被测轴承安装至主轴上，主轴水平穿设于主支架内腔，驱动系统转子和被测轴承位于主支架的内腔，在被测轴承外套圈与主支架内腔之间设置轴承支架环。
所述的轴承测试台架一体化驱动装置，驱动系统转子通过永磁体直接固定于主轴上，被测轴承通过内套圈直接固定于主轴上。
所述的轴承测试台架一体化驱动装置，驱动系统定子在主支架的内腔中心位置。
所述的轴承测试台架一体化驱动装置，驱动系统定子冷却通道和电源接口与主支架内腔相通。
所述的轴承测试台架一体化驱动装置，冷却循环泵、变频器分别通过上位机控制连接线路与上位控制电脑连接。
所述的轴承测试台架一体化驱动装置，被测轴承为两个或者两对。
所述的轴承测试台架一体化驱动装置，驱动系统包括相对应的驱动系统定子和驱动系统转子，其中：
驱动系统定子，由金属环与电感铜线圈组成，电感铜线圈在金属环内部环绕，电感铜线圈内通过交变电流，产生电磁力，使驱动系统转子转动，在装置运行过程中，驱动系统定子固定不动；驱动系统转子，由永磁体和环形金属件组成，组装后通过永磁体固定在主轴上，在装置运行过程中，驱动系统转子转动，使主轴旋转。
本发明的优点及有益效果是：
1、本发明主支架内直接固定驱动线圈，通过变频器，可在主支架内形成交变磁场。
2、本发明轴承驱动系统定子冷却通道和电源接口由侧壁引出，对轴承的测试不会带来干扰。
3、本发明驱动系统定子、驱动系统转子、主轴和被测轴承同心设计与安装，保证了轴承在运转过程中防干扰性。
4、本发明主轴上直接固定驱动系统转子的永磁体，在交变磁场中可无接触的获取旋转动力，同时无径向和轴向力干扰。
5、本发明被测轴承无接触驱动，避免了额外驱动带来的干扰。
6、本发明装置结构简单且紧凑，可检修，方便更换被测轴承和主要部件。
附图说明
图1为本发明轴承测试台架一体化驱动装置整体结构示意图。
图2为本发明轴承测试台架一体化驱动装置主支架内局部结构示意图。
图中的附图标记为：
1-主支架，2-驱动系统定子，3-轴承支架环，4-冷却水管道，5-冷却循环泵，6-驱动电源线，7-变频器，8-上位机控制连接线路；9-上位控制电脑；10-主轴；11-被测轴承；12-驱动系统转子；13-驱动系统定子冷却通道和电源接口。
具体实施方式
如图1-图2所示，本发明轴承测试台架一体化驱动装置，主要包括：
主支架1，其内腔中固定驱动系统、被测轴承11；
轴承支架环3，连接被测轴承11和主支架1，可选配不同尺寸的支架环，匹配不同型号的被测轴承11；
冷却水管道4，包括进水与出水；
冷却循环泵5，用做冷却驱动系统定子中的电感铜线圈；
驱动电源线6；
变频器7，用做控制驱动系统转速；
上位机控制连接线路8；
上位控制电脑9；
主轴10，仅由被测轴承11支撑，用于连接被测轴承11、驱动系统；
被测轴承11，两个或者两对；
驱动系统，其中：
驱动系统定子2，由金属环与电感铜线圈组成，电感铜线圈按照一定的环绕规律在金属环内部环绕，电感铜线圈内通过交变电流，产生电磁力，使驱动系统转子12转动，在装置运行过程中，驱动系统定子2固定不动；
驱动系统转子12，由永磁体和环形金属件组成，组装后，可通过永磁体固定(过盈配合)在主轴10上，在装置运行过程中，驱动系统转子12转动，使主轴10旋转；
驱动系统定子冷却通道和电源接口13，开设于主支架1的顶部，驱动系统定子冷却通道和电源接口13与主支架1内腔相通。
如图1-图2所示，本发明轴承测试台架一体化驱动装置的安装步骤如下：
在主支架1内腔安装驱动系统定子2，对驱动系统定子2进行周向定位，确定驱动系统定子2的冷却进/出水口和电源安装口外露，在驱动系统定子冷却通道和电源接口13内连接驱动电机定子11的冷却水管道4和驱动电源线6，其中：冷却水管道4的一端与驱动系统定子2的电感铜线圈冷却进/出水口连通，冷却水管道4的另一端与冷却循环泵5连通；驱动电源线6的一端与驱动系统定子2的电感铜线圈电源安装口相连，驱动电源线6的另一端与变频器7相连；冷却循环泵5、变频器7分别通过上位机控制连接线路8与上位控制电脑9连接。
对驱动系统定子2进行轴向定位，确定驱动系统定子2在主支架1的内腔中心位置；将驱动系统转子12和被测轴承11安装至主轴10上，主轴10水平穿设于主支架1内腔，驱动系统转子12和被测轴承11位于主支架1的内腔，并进行轴向定位，在被测轴承11外套圈与主支架1内腔之间设置轴承支架环3，用以固定被测轴承外套圈。
如图1-图2所示，本发明轴承测试台架一体化驱动装置的工作原理与运行方法如下：
驱动系统定子2由金属环与电感铜线圈组成，通过交变电流后能产生交变磁场，通过非接触电磁力带动主轴10上的驱动系统转子12旋转。其中：驱动系统定子2相对于被测轴承11固定不动，而驱动系统转子12通过主轴10带动被测轴承11内套圈，在整个运行过程中，主轴10的支持仅靠两个被测轴承11，同时主轴10的动力源为无接触驱动，驱动系统提供给主轴的只有转矩，而无轴向和径向加载。打开冷却循环泵5，待冷却循环泵5正常运行后，开启本发明驱动装置的上位控制电脑9，通过变频器7控制主轴10转速，带动被测轴承11转动。
结果表明，本发明通过采用一系列的设计：轴承测试装置中主支架内直接固定驱动线圈设计；轴承驱动系统冷却管道侧壁引出设计；驱动系统定子，转子，轴和轴承同心设计与安装设计；轴承测试装置中主轴上永磁体直接固定设计；轴承测试装置中无接触驱动设计；轴承测试装置中驱动系统简单与紧凑外观设计。一方面可以避免了很多测试装置的干扰因素，真实反映被测轴承的服役性能。另一方面，避免给传动主轴带来不可预估的额外载荷，其外部施加载荷与被测轴承承担的载荷一致，保证后续数据分析的准确性。
Claims (7)
1.一种轴承测试台架一体化驱动装置，其特征在于，包括主支架、主轴、轴承支架环、驱动系统定子、驱动系统转子，具体结构如下：
在主支架内腔安装驱动系统定子，主支架的顶部开设驱动系统定子冷却通道和电源接口，在驱动系统定子冷却通道和电源接口内连接驱动电机定子的冷却水管道和驱动电源线，其中：冷却水管道的一端与驱动系统定子的电感铜线圈冷却进/出水口连通，冷却水管道的另一端与冷却循环泵连通；驱动电源线的一端与驱动系统定子的电感铜线圈电源安装口相连，驱动电源线的另一端与变频器相连；驱动系统转子和被测轴承安装至主轴上，主轴水平穿设于主支架内腔，驱动系统转子和被测轴承位于主支架的内腔，在被测轴承外套圈与主支架内腔之间设置轴承支架环。
2.按照权利要求1所述的轴承测试台架一体化驱动装置，其特征在于，驱动系统转子通过永磁体直接固定于主轴上，被测轴承通过内套圈直接固定于主轴上。
3.按照权利要求1所述的轴承测试台架一体化驱动装置，其特征在于，驱动系统定子在主支架的内腔中心位置。
4.按照权利要求1所述的轴承测试台架一体化驱动装置，其特征在于，驱动系统定子冷却通道和电源接口与主支架内腔相通。
5.按照权利要求1所述的轴承测试台架一体化驱动装置，其特征在于，冷却循环泵、变频器分别通过上位机控制连接线路与上位控制电脑连接。
6.按照权利要求1所述的轴承测试台架一体化驱动装置，其特征在于，被测轴承为两个或者两对。
7.按照权利要求1所述的轴承测试台架一体化驱动装置，其特征在于，驱动系统包括相对应的驱动系统定子和驱动系统转子，其中：
驱动系统定子，由金属环与电感铜线圈组成，电感铜线圈在金属环内部环绕，电感铜线圈内通过交变电流，产生电磁力，使驱动系统转子转动，在装置运行过程中，驱动系统定子固定不动；驱动系统转子，由永磁体和环形金属件组成，组装后通过永磁体固定在主轴上，在装置运行过程中，驱动系统转子转动，使主轴旋转。
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