CN114008434A - 滚动轴承用试验装置、及滚动轴承的试验方法 - Google Patents

Abstract

滚动轴承用试验装置具备：密封容器，被导入气氛气体；旋转轴，收容于所述密封容器内，所述滚动轴承外嵌于该旋转轴；一对轴支承部，固定于在所述密封容器设置的固定部，在所述滚动轴承的轴向两侧将所述旋转轴以旋转自如的方式支承；驱动装置，驱动所述旋转轴；保持部，将所述滚动轴承的外圈以不能旋转的方式保持；及第一载荷施加机构和第二载荷施加机构，向所述滚动轴承的内圈与外圈之间施加轴向载荷。

Description

滚动轴承用试验装置、及滚动轴承的试验方法

技术领域

本发明涉及滚动轴承用试验装置、及滚动轴承的试验方法。

背景技术

下述专利文献1公开了在氢气气氛下用于进行推力球轴承的试验的试验装置。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开2015-68749号公报

在专利文献1记载的试验装置中，以能够负载推力方向的载荷并试验的方式构成，但是在实际的使用环境下，也负载推力方向以外的方向的载荷。如果能够使更实际的使用环境下的载荷条件再现，则能够提高试验精度。

发明内容

根据本发明的实施例，滚动轴承用试验装置及滚动轴承的试验方法能够在规定的气氛气体下，使接近更实际的使用环境下的载荷条件再现。

根据本发明的实施例，一种滚动轴承用试验装置，用于进行具有内圈和外圈的滚动轴承的试验，其中，所述滚动轴承用试验装置具备：密封容器，被导入气氛气体；旋转轴，收容于所述密封容器内，所述滚动轴承外嵌于该旋转轴；一对轴支承部，固定于在所述密封容器设置的固定部，在所述滚动轴承的轴向两侧将所述旋转轴以旋转自如的方式支承；驱动装置，驱动所述旋转轴；保持部，将所述滚动轴承的外圈以不能旋转的方式保持；第一载荷施加机构，向所述滚动轴承的内圈与外圈之间施加轴向载荷；及第二载荷施加机构，通过向所述保持部与所述固定部之间施加径向载荷来向所述滚动轴承的内圈与外圈之间施加径向载荷。

根据上述结构的滚动轴承用试验装置，在利用第一载荷施加机构及第二载荷施加机构向滚动轴承的内圈与外圈之间施加轴向载荷的同时，通过向保持部与固定部之间施加径向载荷而能够向滚动轴承的内圈与外圈之间施加径向载荷。由此，在规定的气氛气体下，能够向滚动轴承同时负载轴向载荷和径向载荷，能够使更接近实际的使用环境下的载荷条件再现。

另外，在上述滚动轴承用试验装置中，可以是，所述驱动装置设置于所述密封容器外，所述滚动轴承用试验装置还具备非接触式联轴器，该非接触式联轴器将所述驱动装置的驱动力向所述旋转轴传递。

在该情况下，不用使旋转轴从密封容器的内部向外部贯通，能够从密封容器外传递驱动力，能够提高密封容器内的密封性。

另外，在上述滚动轴承用试验装置中，可以是，所述第一载荷施加机构具备：第一梁，贯通所述密封容器的壁部；第一支承部，将所述第一梁支承成所述第一梁的一端以具有与所述旋转轴的轴向平行的方向的分量的方式位移；及按压部，设置在所述第一梁的一端与所述滚动轴承的内圈或外圈之间，所述第二载荷施加机构具备：第二梁，贯通所述密封容器的壁部；第二支承部，将所述第二梁支承成所述第二梁的一端以具有与所述旋转轴的径向平行的方向的分量的方式位移；及臂，将所述第二梁的一端与所述保持部连结。

在该情况下，从位于密封容器的外部的第一梁的另一端及第二梁的另一端向各滚动轴承施加载荷，能够向滚动轴承负载轴向载荷及径向载荷，因此能够提高载荷的负载图案、负载的载荷值等这样的关于载荷的负载的方式的自由度。此外，能够将负载载荷的经时变化通过第一梁及第二梁从密封容器的外部分为轴向载荷和径向载荷地监控。此外，能够一边使滚动轴承旋转，一边使轴向载荷和径向载荷分别变动。

在上述滚动轴承用试验装置中，可以是，所述滚动轴承用试验装置还具备：第一波纹管，对设置于所述壁部且供所述第一梁通过的第一开口与所述第一梁的外侧面之间进行密封；及第二波纹管，对设置于所述壁部且供所述第二梁通过的第二开口与所述第二梁的外侧面之间进行密封。

在该情况下，能够不限制第一梁及第二梁的移动地将第一开口及第二开口密封。

在上述滚动轴承用试验装置中，可以是，所述一对轴支承部中的至少一方具有其他滚动轴承，该其他滚动轴承具有内圈和外圈并且对所述旋转轴进行支承，所述滚动轴承用试验装置还具备环状构件，该环状构件配置于所述旋转轴的外周侧，并设置于所述其他滚动轴承的内圈与所述滚动轴承的内圈之间，所述第一载荷施加机构通过在轴向上按压所述其他滚动轴承的内圈或外圈，而经由所述其他滚动轴承及所述环状构件向所述滚动轴承的内圈与外圈之间施加轴向载荷。

在该情况下，对于其他的滚动轴承也能够负载轴向载荷及径向载荷，关于其他的滚动轴承也能够设为试验对象。由此，在一次的试验中能够进行多个滚动轴承的试验。

在上述滚动轴承用试验装置中，可以是，所述密封容器具有将所述密封容器的内外连通的导出口和将所述密封容器的内外连通的导入口，所述滚动轴承用试验装置还具备吸引排出装置，该吸引排出装置从所述导出口吸引所述密封容器内的所述气氛气体，并将吸引到的所述气氛气体从所述导入口向所述密封容器内排出，所述导出口设置于相比所述滚动轴承的外圈滚道的铅垂方向最上端及所述一对轴支承部具有的滑动部的铅垂方向最上端中的任一者靠铅垂方向上方的位置，所述导入口设置于相比所述导出口靠铅垂方向下方的位置。

在该情况下，从导出口吸引密封容器内的气氛气体，从导入口向密封容器内排出气氛气体，由此能够使密封容器内产生气氛气体的气流，能够对密封容器的内部的气氛气体进行搅拌。

在此，当进行滚动轴承的试验时，滚动轴承或轴支承部磨损，产生磨损粉末。如果吸引排出装置吸引这样的包含磨损粉末的气氛气体，则可能会成为吸引排出装置的故障原因。

相对于此，本发明的导出口设置于相比滚动轴承的外圈滚道的铅垂方向最上端及一对轴支承部具有的滑动部的铅垂方向最上端的任一者靠铅垂方向上方的位置。磨损粉末几乎向铅垂方向下方落下。因此，在从导出口吸引的导出口附近的气氛气体中难以混入磨损粉末。由此，能够抑制吸引排出装置吸引磨损粉末的情况，能够抑制磨损粉末对吸引排出装置造成影响的情况。

在上述滚动轴承用试验装置中，可以是，所述滚动轴承用试验装置还具备：导入管，将从所述吸引排出装置排出的所述气氛气体向所述导入口引导；及气氛气体加热冷却装置，对通过所述导入管的所述气氛气体进行加热或冷却。

在该情况下，加热或冷却后的气氛气体从导入口向密封容器的内部排出。由此，与例如从密封容器的外部间接地对气氛气体进行加热或冷却的情况相比，能够高效地进行密封容器内的气氛气体的温度的调整。

在向密封容器内供给气氛气体的情况下，如果供给的气氛气体的温度与密封容器内的气氛气体的温度之间存在背离，则密封容器内的气氛气体的温度发生变动，伴随于此，密封容器的温度发生变动，向滚动轴承施加的载荷有时会产生变动。

相对于此，上述滚动轴承用试验装置的所述密封容器具有将所述密封容器的内外连通的供给口，所述滚动轴承用试验装置还具备：供给管，将向所述密封容器内供给的所述气氛气体向所述供给口引导；及供给气体加热冷却装置，对通过所述供给管的所述气氛气体进行加热或冷却。

由此，能够将向密封容器内供给的气氛气体的温度在向密封容器内供给之前，对应于密封容器内的气氛气体的温度地调整，能够抑制以密封容器的温度变动为起因的向滚动轴承施加的载荷的变动。

另外，根据本发明的实施例，一种滚动轴承的试验方法，使用上述的滚动轴承用试验装置来进行，其中，所述滚动轴承的试验方法为，将所述滚动轴承外嵌于所述旋转轴，并在所述密封容器内通过所述一对轴支承部以旋转自如的方式支承所述旋转轴，向所述密封容器内导入气氛气体，利用所述第一载荷施加机构向所述滚动轴承的内圈与外圈之间施加所述轴向载荷，并且，通过利用所述第二载荷施加机构向所述保持部与所述固定部之间施加所述径向载荷来向所述滚动轴承的内圈与外圈之间施加径向载荷，同时通过所述驱动装置使所述旋转轴旋转。

根据上述结构，在规定的气氛气体下，能够使更接近实际的使用环境下的载荷条件再现。

根据本发明的实施例，在规定的气氛气体下，能够使更接近实际的使用环境下的载荷条件再现。

附图说明

图1是表示实施方式的滚动轴承用试验装置的整体结构的图。

图2是表示非接触式联轴器周边的剖视图。

图3是轴承保持装置的试验部的剖视图。

图4是试验部的俯视图，而且，以剖视图示出第一载荷施加机构的周边部分及第二载荷施加机构的周边部分。

图5是试验部的侧视图，以剖面示出第二载荷施加机构的部分。

图6是表示其他实施方式的滚动轴承用试验装置的整体结构的图。

图7是表示导出口与试验部包含的滚动轴承之间的位置关系的图。

具体实施方式

〔关于整体结构〕

图1是表示实施方式的滚动轴承用试验装置的整体结构的图。需要说明的是，图1为了便于理解而将一部分剖切表示。

图1中，滚动轴承用试验装置1具备密封容器2、收容于密封容器2的内部并对作为试验对象的滚动轴承进行保持的轴承保持装置4、驱动装置6。

密封容器2例如具有由不锈钢等形成的壁部3和由玻璃等形成的窗部31，具备上侧开口的有底筒状的主体部2a和将主体部2a的开口2a2密封地闭塞的盖部2b。主体部2a具有壁部3和窗部31，盖部2b整体为壁部3。主体部2a在开口2a2周缘具有凸缘2a1。而且，盖部2b具有与凸缘2a1对应的凸缘2b1。凸缘2a1与凸缘2b1隔着O形密封圈等相互对接，由螺栓等紧固构件紧固。由此，盖部2b能够拆装地固定于主体部2a。在密封容器2的内部配置轴承保持装置4等的试验所需的机材的情况下，将盖部2b拆下，从主体部2a的开口2a2访问密封容器2的内部。

在密封容器2的下部侧面设置用于向密封容器2的内部导入氢气、其他的气体(气氛气体)的导入管2c、将密封容器2的内部的气体排气用的排气管2d。将密封容器2的壁部3贯通的孔设置两个，在各个孔连结导入管2c和排气管2d。

通过从导入管2c及排气管2d向密封容器2的内部导入气体或者将内部的气体排气，来调整密封容器2的内部的气氛。

在密封容器2的侧面设有从外侧使密封容器2的内部的气氛温度上升用的加热器2e。加热器2e为具有电热线等的带状，卷缠于密封容器2的侧面，从外部对密封容器2的气氛进行加热。由此，加热器2e能够使密封容器2的内部的气氛温度上升，进而，能够使滚动轴承101、102、103、104的温度上升并调节。通过该加热器2e，能够使密封容器2的内部的气氛温度上升至例如150度左右。

另外，在密封容器2的侧面设置冷却装置2h。冷却装置2h为带状，具有使制冷剂流通用的流路。冷却装置2h卷缠于密封容器2的侧面，通过在流路内流通的制冷剂从外部对密封容器2的气氛进行冷却。由此，冷却装置2h能够使密封容器2的内部的气氛温度下降，进而，能够使滚动轴承101、102、103、104的温度下降并调节。通过该冷却装置2h，能够使密封容器2的内部的气氛温度下降至例如-30度左右。本试验装置1通过具备加热器2e及冷却装置2h而能够进行宽幅的温度设定。

在密封容器2的底部2f设置旋转风扇2g。旋转风扇2g为了将密封容器2的内部的气氛温度及气氛保持得均匀而搅拌密封容器2的内部气氛。

轴承保持装置4具备保持作为试验对象的多个滚动轴承100(101、102、103、104)的试验部10、旋转轴11、向多个滚动轴承100施加轴向载荷的第一载荷施加机构12及向多个滚动轴承100施加径向载荷的第二载荷施加机构13。轴承保持装置4固定于在密封容器2的内部固定设置的底座14上。

底座14是使用冲孔金属形成的板状的构件。底座14以横穿密封容器2的内部空间的方式大致水平地配置。冲孔金属是形成有多个贯通孔的金属制的板材，即使横穿密封容器2的内部空间地配置，也不会出现通过底座14将气氛在上下方向上隔断的情况。由此，即使设有底座14，密封容器2的内部空间的温度、气氛也能保持得均匀。

旋转轴11由设置于密封容器2的外部的驱动装置6驱动而旋转。

驱动装置6具备：电动机6a，产生对旋转轴11进行驱动的驱动力；驱动轴6b，设置在密封容器2的外部，以能够一体地旋转的方式连接于旋转轴11，并对旋转轴11进行驱动；滑轮6c，设置于电动机6a的输出轴6a1；滑轮6d，设置于驱动轴6b；及环形带6e，卷挂于滑轮6c、6d，并将输出轴6a1的驱动力向驱动轴6b传递。

驱动装置6与旋转轴11由非接触式联轴器16连接。

〔关于非接触式联轴器〕

图2是表示非接触式联轴器16周边的剖视图。

如图2所示，在密封容器2的主体部2a的与非接触式联轴器16对应的位置设置搁板部18。在搁板部18的上表面设置将驱动轴6b以相对于密封容器2旋转自如的方式支承的驱动轴支承部20。驱动轴支承部20具有一对球轴承20a和驱动轴支承部20的壳体20b。驱动轴支承部20的壳体20b固定于搁板部18。一对球轴承20a将外圈内嵌固定于驱动轴支承部20的壳体20b并将内圈外嵌固定于驱动轴6b，而将驱动轴6b以相对于密封容器2旋转自如的方式支承。

如上所述，卷挂环形带6e的滑轮6d以能够一体地旋转的方式设置于驱动轴6b。

另外，在密封容器2的内部，在从试验部10延伸的旋转轴11的端部设置用于与非接触式联轴器16连接的连接轴24及将连接轴24与旋转轴11以能够一体地旋转的方式连接的联轴器26。

在底座14设置将连接轴24以相对于密封容器2旋转自如的方式支承的连接轴支承部28。连接轴支承部28具有一对球轴承28a和连接轴支承部28的壳体28b。一对球轴承28a将外圈内嵌固定于连接轴支承部28的壳体28b并将内圈外嵌固定于连接轴24，而将连接轴24以相对于密封容器2旋转自如的方式支承。

驱动轴6b的中心轴与连接轴24的中心轴配置在同一线上。

非接触式联轴器16由配置在密封容器2的外侧的外侧构件16a和配置在密封容器2的内侧的内侧构件16b构成。

外侧构件16a是形成为圆板状的构件，以能够一体地旋转的方式设置于驱动轴6b。在与内侧构件16b的联轴器面16b1沿轴向相对的外侧构件16a的联轴器面16a1，以沿周向以规定间隔成为不同的磁极的方式配置磁铁。

内侧构件16b是形成为圆板状的构件，以能够一体地旋转的方式设置于连接轴24。在与外侧构件16a的联轴器面16a1沿轴向相对的内侧构件16b的联轴器面16b1，以与外侧构件16a的联轴器面16a1的磁极的图案对应的图案配置磁铁。由此，当外侧构件16a旋转时，通过来自外侧构件16a的联轴器面16a1的磁力，内侧构件16b的联轴器面16b1被沿旋转方向牵引，向内侧构件16b传递来自外侧构件16a的旋转力。

这样，非接触式联轴器16不接触密封容器2的内部的构件而将驱动装置6产生的驱动力向密封容器2的内部传递。由此，旋转轴11由驱动装置6的驱动力驱动而旋转。

在外侧构件16a与内侧构件16b之间介有玻璃板30。在外侧构件16a与玻璃板30之间设有微小的间隙。同样，在内侧构件16b与玻璃板30之间也设有微小的间隙。

玻璃板30是构成窗部31的构件，窗部31设置于构成密封容器2的壁部3。

窗部31具有设置于壁部3的圆形的开口32和设置于开口32的周围且供玻璃板30嵌入的凸缘部34。凸缘部34具有对其与玻璃板30之间进行密封的封条(未图示)。

非接触式联轴器16经由设置于壁部3的窗部31的玻璃板30将旋转力从密封容器2的外部向内部传递。

如本实施方式那样，通过在外侧构件16a与内侧构件16b之间介有玻璃板30而容许非接触式联轴器16的高速旋转。能够使旋转轴11以例如10000转/小时这样的高速旋转，能够进行宽幅的实验条件的设定。

另外，例如，如果使一般的钢材等磁性体设置于外侧构件16a与内侧构件16b之间，则在所述钢材产生感应电流而可能会发热，另一方面，在本实施方式中，由于使作为非磁性体的玻璃板30设置于外侧构件16a与内侧构件16b之间，因此感应电流不会产生，能够防止发热。

在本实施方式中，使用了玻璃板30作为设置于外侧构件16a与内侧构件16b之间的构件，但也可以取代于此，使用由玻璃以外的非磁性体形成的构件作为设置于外侧构件16a与内侧构件16b之间的构件。

〔关于试验部〕

图3是轴承保持装置4的试验部10的剖视图。

如图3所示，试验部10被分割成三部分，包括配置在旋转轴11的前端侧即轴向一侧的一侧壳体40、配置在旋转轴11的轴向另一侧的另一侧壳体41、配置在两壳体40、41之间的中央壳体42。试验部10整体形成为长方体状。

在旋转轴11外嵌有四个滚动轴承100(101、102、103、104)。

一侧壳体40对配置在旋转轴11的轴向一侧的端部的滚动轴承101进行保持。一侧壳体40为大致长方体。滚动轴承101是具有内圈101a及外圈101b的深槽球轴承。

一侧壳体40设置在底座14上，具有用于保持滚动轴承101的圆筒孔40a。圆筒孔40a在轴向上贯通。

在外圈101b外嵌有圆筒状的套筒110。

套筒110具有与外圈101b的轴向一侧的侧面101b1抵接的环状突起110a。

滚动轴承101经由套筒110保持于圆筒孔40a。

套筒110设置成相对于一侧壳体40的圆筒孔40a能够沿轴向滑动。

内圈101a外嵌固定于旋转轴11。

一侧壳体40固定于底座14(固定部)，构成通过利用圆筒孔40a保持滚动轴承101的外圈101b而将旋转轴11的轴向一侧以旋转自如的方式支承的轴支承部。

另一侧壳体41对配置在旋转轴11的轴向另一侧的端部的滚动轴承104进行保持。另一侧壳体41为大致长方体。滚动轴承104是具有内圈104a及外圈104b的深槽球轴承。

另一侧壳体41设置在底座14上，具有用于保持滚动轴承104的圆筒孔41a。圆筒孔41a是向轴向一端侧开口的有底孔。圆筒孔41a的底部41b具有供旋转轴11以非接触的方式插入的贯通孔41b1。

在外圈104b外嵌圆筒状的套筒111。

套筒111具有与外圈104b的轴向另一侧的侧面104b1抵接的环状突起111a。

滚动轴承104经由套筒111保持于圆筒孔41a。

套筒111设置成相对于另一侧壳体41的圆筒孔41a能够沿轴向滑动。

内圈104a外嵌固定于旋转轴11。

另一侧壳体41固定于底座14(固定部)，构成通过利用圆筒孔41a保持滚动轴承104的外圈104b而将旋转轴11的轴向另一侧以旋转自如的方式支承的轴支承部。

另外，底部41b以相对于内圈104a的轴向另一侧的侧面104a1空出间隙的状态与套筒111抵接。由此，另一侧壳体41限制外圈104b从轴向一侧向另一侧的移动，并与内圈104a或旋转轴11成为非接触。

中央壳体42对配置在滚动轴承101与滚动轴承104之间的滚动轴承102、103进行保持。中央壳体42为大致圆筒。滚动轴承102是具有内圈102a及外圈102b的深槽球轴承。滚动轴承103是具有内圈103a及外圈103b的深槽球轴承。

中央壳体42具有用于保持滚动轴承102、103的圆筒孔42a。圆筒孔42a在轴向上贯通。

在外圈102b、103b外嵌圆筒状的套筒112。

套筒112具有与外圈102b的轴向另一侧的侧面102b1抵接的阶梯部112a和与外圈103b的轴向一侧的侧面103b1抵接的阶梯部112b。套筒112通过阶梯部112a、112b限制外圈102b、103b的轴向的间隔。

滚动轴承102、103经由套筒112保持于圆筒孔42a。套筒112设置成相对于中央壳体42的圆筒孔42a能够沿轴向滑动。

内圈102a及内圈103a外嵌固定于旋转轴11。

在中央壳体42的铅垂方向上表面(沿铅垂方向与底座14相反的一侧的面)固定有第二载荷施加机构13的臂64。中央壳体42通过臂64而固定成不会沿周向旋转。由此，中央壳体42将滚动轴承102的外圈102b及滚动轴承103的外圈103b以相对于密封容器2不能旋转的方式保持。即，中央壳体42构成将外圈102b、103b以相对于密封容器2不能旋转的方式保持的保持部。

在滚动轴承101与滚动轴承102之间配置环状构件44。环状构件44配置在旋转轴11的外周侧，设置于滚动轴承101与滚动轴承102之间。

环状构件44与内圈101a的轴向另一侧的侧面101a1和内圈102a的轴向一侧的侧面102a1抵接，限制内圈101a、102a的轴向的间隔。

在滚动轴承103与滚动轴承104之间配置环状构件46。环状构件46配置在旋转轴11的外周侧，设置于滚动轴承103与滚动轴承104之间。

环状构件46与内圈103a的轴向另一侧的侧面103a1和内圈104a的轴向一侧的侧面104a2抵接，限制内圈103a、104a的轴向的间隔。

〔关于第一载荷施加机构及第二载荷施加机构〕

图4是试验部10的俯视图，而且，以剖视图示出第一载荷施加机构12的周边部分及第二载荷施加机构13的周边部分。而且，图5是试验部10的侧视图，以剖面示出第二载荷施加机构13的部分。

如图4所示，第一载荷施加机构12设置于试验部10的侧方(轴向一侧：纸面右侧)，沿着与旋转轴11的轴向平行的方向对滚动轴承101、102、103、104施加载荷(轴向载荷)。

第一载荷施加机构12具备：第一梁50，插通于贯通壁部3的第一开口47；第一支承部52，将第一梁50以能够转动的方式支承；及按压部54，在轴向上按压保持于一侧壳体40的滚动轴承101的外圈101b。

第一梁50是截面四边形的棒状的构件，通过设置于壁部3的第一开口47配置。第一梁50的一端50b位于密封容器2的内部。第一梁50的另一端50a位于密封容器2的外部。

第一支承部52设置于密封容器2的内部侧。第一支承部52具备：一对支承构件52a，固定于壁部3的内表面，并在第一梁50的上下配置；及销52b，将一对支承构件52a及第一梁50贯通。第一支承部52将第一梁50支承为能够以销52b为支点而以与旋转轴11垂直且与旋转轴11的中心轴不相交的中心轴为中心转动。

由此，第一支承部52将第一梁50支承成第一梁50的一端50b以具有与旋转轴11的轴向平行的方向的分量的方式位移。

在第一梁50的一端50b的侧面设置与按压部54抵接的垫50b1。

参照图3、图4，按压部54设置在一端50b与滚动轴承101的外圈101b之间。按压部54具备将滚动轴承101的外圈101b向轴向的另一侧按压的筒状构件54a和与第一梁50的垫50b1抵接的滚珠54b。

筒状构件54a是形成为有底筒状的金属制的构件，具有筒状部54a1和底部54a2。筒状部54a1的前端面54a3与保持外圈101b的套筒110的轴向一侧的端面110a1抵接。

滚珠54b是在底部54a2的轴向一侧的端面设置的金属制的球状构件。滚珠54b以按压部54与第一梁50的接触面成为点接触的方式设置，由此，能够使来自第一梁50的载荷稳定地作用于按压部54。

第一载荷施加机构12的第一梁50构成以销52b为支点的“杠杆”。由此，如果对于第一梁50的另一端50a向图4中的箭头的方向施加载荷，则施加到另一端50a的载荷向一端50b传递，将按压部54从轴向一侧向另一侧按压。按压部54被按压于第一梁50，由此将保持于一侧壳体40的滚动轴承101的外圈101b的侧面101b1经由套筒110的环状突起110a从轴向一侧朝向另一侧按压。

另外，如图3所示，在滚动轴承101的内圈101a的侧面101a1与滚动轴承102的内圈102a的侧面102a1之间介有环状构件44。

在滚动轴承102的外圈102b的侧面102b1与滚动轴承103的外圈103b的侧面103b1之间介有具有阶梯部112a及阶梯部112b的套筒112。

此外，在滚动轴承103的内圈103a的侧面103a1与滚动轴承104的内圈104a的侧面104a1之间介有环状构件46。

并且，滚动轴承104的外圈104b的侧面104b1经由套筒111的环状突起111a与固定于密封容器2的另一侧壳体41的底部41b抵接。

由此，如果向密封容器2的外部的第一梁50的另一端50a施加载荷，则施加的载荷经由以固定于密封容器2的销52b为支点转动的第一梁50向第一梁50的一端50b传递。第一梁50的一端50b将施加到另一端50a的所述载荷向固定于密封容器2的另一侧壳体41施加。其结果是，在滚动轴承101的外圈101b与内圈101a之间介有多个滚珠而被施加轴向载荷，在滚动轴承102的内圈102a与外圈102b之间介有多个滚珠而被施加轴向载荷，在滚动轴承103的外圈103b与内圈103a之间介有多个滚珠而被施加轴向载荷，在滚动轴承104的内圈104a与外圈104b之间介有多个滚珠而被施加轴向载荷。

如图4及图5所示，第二载荷施加机构13设置在试验部10的铅垂方向上方(沿铅垂方向与底座14相反的一侧的方向)，对于滚动轴承100施加与旋转轴11的径向平行的载荷(径向载荷)。

第二载荷施加机构13具备：第二梁60，插通于将壁部3贯通的第二开口48；第二支承部62，将第二梁60以能够转动的方式支承；及臂64，将第二梁60与中央壳体42连结。

第二梁60是截面四边形的棒状的构件，通过设置于壁部3的第二开口48地配置。第二梁60的一端60b位于密封容器2的内部。第二梁60的另一端60a位于密封容器2的外部。

第二支承部62设置在密封容器2的内部侧。第二支承部62具备：一对支承构件62a，固定于壁部3的内表面，并在第二梁60的左右配置；及销62b，将一对支承构件62a及第二梁60贯通。第二支承部62将第二梁60支承为能够以销62b为支点而以与旋转轴11平行的中心轴为中心转动。

由此，第二支承部62将第二梁60支承成第二梁60的一端60b以具有旋转轴11的径向的分量的方式位移。

臂64能够转动地连结于第二梁60的一端60b。臂64从一端60b沿滚动轴承101、102、103、104的径向延伸而固定于中央壳体42的铅垂方向上表面。

第二载荷施加机构13的第二梁60构成以销62b为支点的“杠杆”。由此，如果对第二梁60的另一端60a施加铅垂方向的载荷，则施加到另一端60a的载荷向一端60b传递。传递到一端60b的载荷经由臂64作为径向载荷向中央壳体42施加。

保持于中央壳体42的滚动轴承102、103配置在对旋转轴11进行支承的一侧壳体40及另一侧壳体41之间的位置。

因此，例如，如果向中央壳体42相对于底座14分离的方向施加载荷，则向铅垂方向(上方向)的载荷对该中央壳体42的滚动轴承102、103的外圈102b、103b施加，其反力即向铅垂方向(下方向)的载荷对保持于一侧壳体40及另一侧壳体41的滚动轴承101、104的内圈101a、104a施加。

由此，如果向密封容器2的外部的第二梁60的另一端60a施加载荷时，施加的载荷经由以固定于密封容器2的销62b为支点转动的第二梁60向第二梁60的一端60b传递。第二梁60的一端60b将施加到另一端60a的所述载荷向固定于密封容器2的一侧壳体40和另一侧壳体41施加。其结果是，在滚动轴承101的外圈101b与内圈101a之间介有多个滚珠而被施加径向载荷，在滚动轴承102的内圈102a与外圈102b之间介有多个滚珠而被施加径向载荷，在滚动轴承103的外圈103b与内圈103a之间介有多个滚珠而被施加径向载荷，在滚动轴承104的内圈104a与外圈104b之间介有多个滚珠而被施加径向载荷。

另外，如图4所示，在第一梁50的另一端50a侧安装波纹管70。波纹管70对第一梁50的外侧面50c与第一开口47之间进行密封。

波纹管70具备由使氢难以透过的橡胶或金属等弹性原料形成的蛇腹部71、固定于壁部3的基端侧固定构件72及固定于第一梁50的前端侧固定构件73。

蛇腹部71紧贴固定于基端侧固定构件72及前端侧固定构件73。

此外，基端侧固定构件72呈环状地形成为沿着第一开口47的周缘47a的形状，沿着周缘47a被整周焊接。

前端侧固定构件73呈环状地形成为沿着第一梁50的外形形状的形状，对于外侧面50c被整周焊接。

由此，第一梁50的外侧面50c与第一开口47之间由波纹管70可靠地密封。

如图4及图5所示，在第二梁60的另一端60a侧也与第一梁50同样地安装波纹管80。波纹管80对第二梁60的外侧面60c与第二开口48之间进行密封。

波纹管80具备由使氢难以透过的橡胶或金属等弹性原料形成的蛇腹部81、固定于壁部3的基端侧固定构件82及固定于第二梁60的前端侧固定构件83。

蛇腹部81紧贴固定于基端侧固定构件82及前端侧固定构件83。

此外，基端侧固定构件82呈环状地形成为沿着第二开口48的周缘48a的形状，沿着周缘48a被整周焊接。

前端侧固定构件83呈环状地形成为沿着第二梁60的外形形状的形状，对于外侧面60c被整周焊接。

由此，第二梁60的外侧面60c与第二开口48之间由波纹管80可靠地密封。

这样，在本实施方式中，设置对第一梁50的外侧面50c与第一开口47之间进行密封的波纹管70，并设置对第二梁60的外侧面60c与第二开口48之间进行密封的波纹管80，因此能够不限制第一梁50及第二梁60的移动地将第一开口47及第二开口48密封。

〔关于试验装置的动作〕

为了使用上述结构的滚动轴承用试验装置1进行滚动轴承的试验，首先，将轴承保持装置4的试验部10的旋转轴11、一侧壳体40、另一侧壳体41、中央壳体42、套筒110、111、112、环状构件44、46、滚动轴承101、102、103、104组装。由此，在密封容器2内将旋转轴11以旋转自如的方式支承于壳体40、41、42。

接下来，向密封容器2内导入氢气作为气氛气体，并在将密封容器2的温度设定为规定的温度的基础上使驱动装置6动作而使旋转轴11旋转。由此，滚动轴承101、102、103、104的内圈相对于外圈旋转。

在此，在使旋转轴11旋转期间，在利用第一载荷施加机构12向滚动轴承101、102、103、104的内圈与外圈之间施加轴向载荷的同时，如果利用第二载荷施加机构13向中央壳体42与底座14之间施加径向载荷，则在氢气气氛下，能够向滚动轴承101、102、103、104同时负载轴向载荷和径向载荷。其结果是，能够再现接近更实际的使用环境下的载荷条件。

另外，在本实施方式中，通过第一梁50及第二梁60从密封容器2的外部向滚动轴承101、102、103、104施加载荷，能够向滚动轴承101、102、103、104负载轴向载荷及径向载荷，因此能够提高载荷的负载图案、负载的载荷值等这样的关于载荷的负载的方式的自由度。此外，能够将负载载荷的经时变化通过第一梁50及第二梁60从密封容器2的外部分成轴向载荷和径向载荷地监控。

另外，在本实施方式中，不仅是保持于中央壳体42的滚动轴承102、103，而且关于对旋转轴11进行支承的滚动轴承101、104也可以作为试验对象。由此，通过一次的试验能够进行多个滚动轴承100的试验。

〔关于其他的实施方式〕

图6是表示其他的实施方式的滚动轴承用试验装置的整体结构的图。在图6中，将连接于密封容器2的配管通过设为线图而简化表示。而且，沿着配管表示的箭头表示通过配管的气体流动的方向。

本实施方式的滚动轴承用试验装置1在不具有对密封容器2的内部气氛进行搅拌用的旋转风扇的点、及具备吸引密封容器2的内部的氢气并再次向密封容器2的内部排出用的吸引排出装置92的点上与上述的实施方式不同。

在本实施方式的密封容器2的壁部3，取代上述实施方式中的导入管2c及排气管2d，设置第一排气口2i、第二排气口2j、第一供给口2k及第二供给口2m。第一排气口2i、第二排气口2j、第一供给口2k及第二供给口2m将密封容器2的内外连通。

在第一排气口2i连接有连向屋外的排气管85。排气管85将第一排气口2i与屋外连接，将密封容器2的内部的氢气向屋外引导。在排气管85设置开闭阀85a。在不需要排气的情况下，开闭阀85a被封闭。

在第二排气口2j连接与排气管85连通的旁通管86。在旁通管86设置开闭阀86a和氢浓度计86b。氢浓度计86b是用于测定密封容器2的内部的氢气浓度的装置。通常，开闭阀86a被封闭。

在通过氢浓度计86b测定氢气浓度时，对密封容器2的气体进行少量采样，测定该气体中包含的氢浓度。

由此，在测定气氛气体的氢浓度时，开闭阀86a被开放。当开闭阀86a被开放时，密封容器2内的气体向氢浓度计86b引导被采样，进行氢浓度的测定。氢浓度的测定例如在试验中以几分钟间隔进行。

在第一供给口2k连接与设置在密封容器2的外部的氮气供给装置87连通的第一供给管88。氮气供给装置87包括氮储气瓶、开闭阀、流量计等，经由第一供给管88向密封容器2的内部供给氮气。第一供给管88将来自氮气供给装置87的氮气向第一供给口2k引导。由第一供给管88引导的氮气从第一供给口2k向密封容器2的内部供给。在第一供给管88设置压力计88a、调节器88b。压力计88a测定氮气供给装置87侧的压力。调节器88b具有调整氮气的供给压力的功能。从氮气供给装置87供给的氮气主要为了对密封容器2的内部进行净化而使用。

在第二供给口2m连接与设置于密封容器2的外部的氢气供给装置89连通的第二供给管90。氢气供给装置89包括氢储气瓶、开闭阀、流量计等，经由第二供给管90向密封容器2的内部供给氢气。第二供给管90将来自氢气供给装置89的氢气向第二供给口2m引导。由第二供给管90引导的氢气从第二供给口2m向密封容器2的内部供给。在第二供给管90设置压力计89a和调节器89b。压力计89a测定氢气供给装置89侧的压力。调节器89b具有调整氢气的供给压力的功能。在向密封容器2的内部供给氢气时，通过调节器89b调整氢气的供给压力。

另外，在第二供给管90设置对通过第二供给管90的氢气进行加热或冷却用的供给气体加热冷却装置91。供给气体加热冷却装置91包括加热器91a和冷却器91b。加热器91a及冷却器91b经由设置于第二供给管90的换热器等，对通过第二供给管90的氢气进行加热或冷却。

在此，在试验中，为了测定氢浓度而对密封容器2内的气体进行采样，但是需要将氢气追加地补充采样的量。

在向试验中的密封容器2的内部供给氢气的情况下，如果供给的氢气的温度与密封容器2内的氢气的温度之间存在背离，则密封容器2内的氢气的温度变动，伴随于此密封容器2的温度变动。如果密封容器2的温度变动，则第一载荷施加机构12及第二载荷施加机构13有时也会产生与温度的变动相伴的影响，向滚动轴承施加的载荷有时会产生变动。

相对于此，在本实施方式中，在第二供给管90设置对通过第二供给管90的氢气进行加热或冷却用的供给气体加热冷却装置91，因此能够将向密封容器2内供给的氢气的温度在向密封容器2内供给之前，对应于密封容器2内的气体的温度地调整，能够抑制供给氢气引起的密封容器2的温度变动。其结果是，能够抑制向滚动轴承施加的载荷的变动。

另外，在本实施方式的密封容器2的壁部3设置导出口2p和导入口2q。导出口2p及导入口2q将密封容器2的内外连通。

在导出口2p连接与吸引排出装置92连通的导出管93。

另外，在导入口2q连接与吸引排出装置92连通的导入管94。

吸引排出装置92例如为鼓风机，从吸引口92a吸引氢气，从排出口92b排出。

导出管93将导出口2p与吸引排出装置92的吸引口92a连结。导出管93将从导出口2p吸引的氢气向吸引排出装置92的吸引口92a引导。

另外，导入管94将导入口2q与吸引排出装置92的排出口92b连结。导入管94将从吸引排出装置92的排出口92b排出的氢气向导入口2q引导。

由此，吸引排出装置92从导出口2p吸引密封容器2内的氢气，并将吸引到的氢气从导入口2q向密封容器2内排出。

由此，能够使密封容器2的内部产生氢气的气流，能够对密封容器2的内部的氢气进行搅拌。

另外，在本实施方式中，不用在密封容器2的内部设置旋转风扇等而能够进行搅拌，因此也能够实现密封容器2的尺寸的小型化。

需要说明的是，吸引排出装置92没有限定为鼓风机，可以使用风扇、泵等具有同样的功能的结构。

在导入管94设置对通过导入管94的氢气进行加热或冷却用的气氛气体加热冷却装置95。气氛气体加热冷却装置95包括加热器95a和冷却器95b。加热器95a及冷却器95b经由设置于导入管94的换热器等，对通过导入管94的氢气进行加热或冷却。

由此，将加热或冷却后的氢气从导入口2q向密封容器2的内部排出。由此，与例如从密封容器2的外部间接地对氢气进行加热或冷却来进行温度调整的情况相比，能够高效地进行密封容器2内的氢气的温度的调整。

导入口2q设置于相比底座14靠铅垂方向下方的位置。

另一方面，导出口2p设置于相比导入口2q靠铅垂方向上方的位置。

图7是表示导出口2p与试验部10包含的滚动轴承100之间的位置关系的图。在图7中，示出导出口2p与滚动轴承100之间的铅垂方向上的位置关系。

如图7所示，导出口2p的铅垂方向下端2p1相比保持于中央壳体42的滚动轴承102、103的外圈滚道102b2、103b2的铅垂方向最上端102b3、103b3靠铅垂方向上方。

另外，导出口2p的铅垂方向下端2p1相比构成轴支承部的一侧壳体40及另一侧壳体41保持的滚动轴承101、104的外圈滚道101b2、104b2的铅垂方向最上端101b3、104b3靠铅垂方向上方。

即，导出口2p设置于相比滚动轴承102、103的外圈滚道102b2、103b2的铅垂方向最上端102b3、103b3及构成一对轴支承部的滑动部的外圈滚道101b2、104b2的铅垂方向最上端101b3、104b3的任一者靠铅垂方向上方的位置。

在此，如果进行滚动轴承的试验，则滚动轴承、对滚动轴承进行支承的轴支承部磨损，产生磨损粉末。如果吸引排出装置92吸引这样的包含磨损粉末的氢气，则可能会成为吸引排出装置92的故障原因。

相对于此，本实施方式的导出口2p设置于相比滚动轴承102、103的外圈滚道102b2、103b2的铅垂方向最上端102b3、103b3及构成一对轴支承部的滑动部的外圈滚道101b2、104b2的铅垂方向最上端101b3、104b3的任一者靠铅垂方向上方的位置。

磨损粉末的大部分向铅垂方向下方落下。因此，在从导出口2p吸引的导出口2p附近的氢气中难以混入磨损粉末。由此，能够抑制吸引排出装置92吸引磨损粉末的情况，能够抑制磨损粉末对吸引排出装置92造成影响的情况。

在本实施方式中，滚动轴承101、102、103、104为同一尺寸的深槽球轴承，因此各自的外圈滚道的铅垂方向最上端101b3、102b3、103b3、104b3的铅垂方向上的位置大致相同，但是在构成轴支承部的滚动轴承101、104与滚动轴承102、103之间尺寸或轴承的种类不同，由此，外圈滚道的铅垂方向最上端101b3、102b3、103b3、104b3的铅垂方向上的位置有时会不同。

即使在这样的情况下，导出口2p也设置于相比滚动轴承102、103的外圈滚道102b2、103b2的铅垂方向最上端102b3、103b3及一对轴支承部具有的滑动部即外圈滚道101b2、104b2的铅垂方向最上端101b3、104b3的任一者靠铅垂方向上方的位置。由此，能够抑制磨损粉末对吸引排出装置92造成影响的情况。

另外，在本实施方式中，例示了将导入口2q设置于相比底座14靠铅垂方向下方的位置的情况，但是导入口2q只要至少相比导出口2p靠铅垂方向下方即可。

但是，如本实施方式那样，通过将导入口2q设置于相比底座14靠铅垂方向下方的位置，能够使导出口2p与导入口2q适度地分离设置，能够更有效地进行密封容器2的内部的氢气的搅拌。

〔其他〕

需要说明的是，本发明没有限定为上述实施方式。

在上述实施方式中，例示了使用氢气作为气氛气体的情况，但是为了使实际的使用环境再现或者作出加速试验用的环境，也可以使用其他的气体。

另外，在上述实施方式中，例示了一侧壳体40及另一侧壳体41分别保持一个滚动轴承101及滚动轴承104的情况，但是也可以保持两个以上的滚动轴承。

另外，例示了关于中央壳体42保持两个滚动轴承102、103的情，但是可以保持一个滚动轴承，也可以保持三个以上的滚动轴承。

另外，在上述实施方式中，将旋转轴11通过滚动轴承101以能够旋转的方式支承于一侧壳体40，并将旋转轴11通过滚动轴承104以能够旋转的方式支承于另一侧壳体41，但是可以将滚动轴承101、104的至少一方设为能够支承轴向方向的载荷和径向方向的载荷的滑动轴承。

另外，在上述实施方式中，例示了深槽球轴承作为滚动轴承的情况，但只要是具有内圈和外圈的滚动轴承即可，即使是角接触球轴承、圆锥滚子轴承等其他的滚动轴承也能够适用。

本申请基于在2019年6月12日提出申请的日本专利申请(特愿2019-109139)及在2020年4月23日提出申请的日本专利申请(特愿2020-076874)，将其内容作为参照而援引于此。

标号说明

1：滚动轴承用试验装置 2：密封容器 2m：第二供给口

2p：导出口 2q：导入口 3：壁部

6：驱动装置 11：旋转轴 12：第一载荷施加机构

13：第二载荷施加机构 14：底座 16：非接触式联轴器

40：一侧壳体 41：另一侧壳体 42：中央壳体

42a：圆筒孔 44：环状构件 47：第一开口

48：第二开口 50：第一梁 50a：另一端

50b：一端 50c：外侧面 52：第一支承部

54：按压部 60：第二梁 60a：另一端

60b：一端 60c：外侧面 62：第二支承部

64：臂 70：波纹管 80：波纹管

90：第二供给管 91：供给气体加热冷却装置

92：吸引排出装置 94：导入管

95：气氛气体加热冷却装置 100：滚动轴承 101：滚动轴承

101a：内圈 101b：外圈 101b2：外圈滚道

101b3：铅垂方向最上端 102：滚动轴承 102a：内圈

102b2：外圈滚道 102b3：铅垂方向最上端

Claims (9)

1.一种滚动轴承用试验装置，用于进行具有内圈和外圈的滚动轴承的试验，其中，

所述滚动轴承用试验装置具备：

密封容器，被导入气氛气体；

旋转轴，收容于所述密封容器内，所述滚动轴承外嵌于该旋转轴；

一对轴支承部，固定于在所述密封容器设置的固定部，在所述滚动轴承的轴向两侧将所述旋转轴以旋转自如的方式支承；

驱动装置，驱动所述旋转轴；

保持部，将所述滚动轴承的外圈以不能旋转的方式保持；

第一载荷施加机构，向所述滚动轴承的内圈与外圈之间施加轴向载荷；及

第二载荷施加机构，通过向所述保持部与所述固定部之间施加径向载荷来向所述滚动轴承的内圈与外圈之间施加径向载荷。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承用试验装置，其中，

所述驱动装置设置于所述密封容器外，

所述滚动轴承用试验装置还具备非接触式联轴器，该非接触式联轴器将所述驱动装置的驱动力向所述旋转轴传递。

3.根据权利要求1或2所述的滚动轴承用试验装置，其中，

所述第一载荷施加机构具备：

第一梁，贯通所述密封容器的壁部；

第一支承部，将所述第一梁支承成所述第一梁的一端以具有与所述旋转轴的轴向平行的方向的分量的方式位移；及

按压部，设置在所述第一梁的一端与所述滚动轴承的内圈或外圈之间，

所述第二载荷施加机构具备：

第二梁，贯通所述密封容器的壁部；

第二支承部，将所述第二梁支承成所述第二梁的一端以具有与所述旋转轴的径向平行的方向的分量的方式位移；及

臂，将所述第二梁的一端与所述保持部连结。

4.根据权利要求3所述的滚动轴承用试验装置，其中，

所述滚动轴承用试验装置还具备：

第一波纹管，对设置于所述壁部且供所述第一梁通过的第一开口与所述第一梁的外侧面之间进行密封；及

第二波纹管，对设置于所述壁部且供所述第二梁通过的第二开口与所述第二梁的外侧面之间进行密封。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的滚动轴承用试验装置，其中，

所述一对轴支承部中的至少一方具有其他滚动轴承，该其他滚动轴承具有内圈和外圈并且对所述旋转轴进行支承，

所述滚动轴承用试验装置还具备环状构件，该环状构件配置于所述旋转轴的外周侧，并设置于所述其他滚动轴承的内圈与所述滚动轴承的内圈之间，

所述第一载荷施加机构通过在轴向上按压所述其他滚动轴承的内圈或外圈，而经由所述其他滚动轴承及所述环状构件向所述滚动轴承的内圈与外圈之间施加轴向载荷。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的滚动轴承用试验装置，其中，

所述密封容器具有将所述密封容器的内外连通的导出口和将所述密封容器的内外连通的导入口，

所述滚动轴承用试验装置还具备吸引排出装置，该吸引排出装置从所述导出口吸引所述密封容器内的所述气氛气体，并将吸引到的所述气氛气体从所述导入口向所述密封容器内排出，

所述导出口设置于相比所述滚动轴承的外圈滚道的铅垂方向最上端及所述一对轴支承部具有的滑动部的铅垂方向最上端中的任一者靠铅垂方向上方的位置，

所述导入口设置于相比所述导出口靠铅垂方向下方的位置。

7.根据权利要求6所述的滚动轴承用试验装置，其中，

所述滚动轴承用试验装置还具备：导入管，将从所述吸引排出装置排出的所述气氛气体向所述导入口引导；及气氛气体加热冷却装置，对通过所述导入管的所述气氛气体进行加热或冷却。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的滚动轴承用试验装置，其中，

所述密封容器具有将所述密封容器的内外连通的供给口，

所述滚动轴承用试验装置还具备：供给管，将向所述密封容器内供给的所述气氛气体向所述供给口引导；及供给气体加热冷却装置，对通过所述供给管的所述气氛气体进行加热或冷却。

9.一种滚动轴承的试验方法，使用权利要求1所述的滚动轴承用试验装置来进行，其中，所述滚动轴承的试验方法为，

将所述滚动轴承外嵌于所述旋转轴，并在所述密封容器内通过所述一对轴支承部以旋转自如的方式支承所述旋转轴，

向所述密封容器内导入气氛气体，

利用所述第一载荷施加机构向所述滚动轴承的内圈与外圈之间施加所述轴向载荷，并且，通过利用所述第二载荷施加机构向所述保持部与所述固定部之间施加所述径向载荷来向所述滚动轴承的内圈与外圈之间施加径向载荷，同时通过所述驱动装置使所述旋转轴旋转。

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