CN114486253A - 一种圆柱滚子轴承综合性能试验机及其试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于圆柱滚子轴承分析技术领域，涉及一种圆柱滚子轴承综合性能试验机及其试验方法，包括试验台、驱动装置、气浮径向加载装置、轴承轴向定位装置、振动测量装置、摩擦力矩测量装置和计算机电脑，驱动装置用于驱动轴承转动，所述气浮径向加载装置用于对轴承提供气浮径向加载，轴承轴向定位装置用于对轴承进行轴向定位。本发明通过气浮径向加载装置能够对轴承提供气浮径向加载，通过驱动装置、轴承轴向定位装置和振动测量装置相互之间的配合能够自动采集轴承转动时的振动大小，通过驱动装置、轴承轴向定位装置和摩擦力矩测量装置相互之间的配合能够自动采集轴承转动时的摩擦力矩大小，从而实现了对圆柱滚子轴承进行摩擦力矩及振动的测量。

Description

一种圆柱滚子轴承综合性能试验机及其试验方法

技术领域

本发明涉及圆柱滚子轴承分析技术领域，尤其是涉及一种圆柱滚子轴承综合性能试验机及其试验方法。

背景技术

滚动轴承的摩擦力矩、温度变化、振动情况是衡量滚动轴承运动状态的重要性能指标，对滚动轴承的摩擦磨损、疲劳点蚀、疲劳剥落及早期裂纹等轴承故障有着重要的影响。现有的轴承试验机往往具有单一功能，例如轴承摩擦力矩试验机、轴承振动试验机，很少有综合性的轴承试验机。圆柱滚子轴承是滚动轴承的其中一种，该轴承由内圈、保持架、轴承滚子和外圈组成，内圈为无挡边的内圈，由于圆柱滚子轴承的无挡边结构没有轴向约束，而传统的摩擦力矩试验机及振动试验机都需要轴向加载，因此传统的试验机无法对此无挡边圆柱滚子轴承的摩擦力矩及振动进行测量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决由于圆柱滚子轴承的无挡边结构没有轴向约束，而传统的摩擦力矩试验机及振动试验机都需要轴向加载，因此传统的试验机无法对此无挡边圆柱滚子轴承的摩擦力矩及振动进行测量的问题，本发明提供了一种圆柱滚子轴承综合性能试验机，通过气浮径向加载装置能够对轴承提供气浮径向加载，通过驱动装置、轴承轴向定位装置和振动测量装置相互之间的配合能够自动采集轴承转动时的振动大小，通过驱动装置、轴承轴向定位装置和摩擦力矩测量装置相互之间的配合能够自动采集轴承转动时的摩擦力矩大小，从而实现了对圆柱滚子轴承进行摩擦力矩及振动的测量。

本发明提供一种圆柱滚子轴承综合性能试验机,包括试验台、驱动装置、气浮径向加载装置、轴承轴向定位装置、振动测量装置、摩擦力矩测量装置和计算机电脑，所述驱动装置用于驱动轴承转动，所述气浮径向加载装置用于对轴承提供气浮径向加载，所述轴承轴向定位装置用于对轴承进行轴向定位，所述驱动装置、气浮径向加载装置与轴承轴向定位装置沿一直线设置在试验台上，所述振动测量装置安装在驱动装置上，所述摩擦力矩测量装置设置在气浮径向加载装置的旁侧，所述计算机电脑设置在试验台的边缘处;通过驱动装置来驱动被测轴承进行转动，通过气浮径向加载装置将对轴承提供气浮径向加载，通过轴承定位装置能够对轴承进行轴向定位，通过振动测量装置能够采集轴承转动时的振动大小，通过摩擦力矩测量装置能够采集轴承转动时的摩擦力矩大小。

在一些实施例中，所述驱动装置包括底座、驱动电机、联轴器和主轴，所述底座上设有与主轴转动配合的转槽，所述驱动电机与底座临近设置在试验台上，所述主轴转动设置在底座的转槽内，所述主轴的一端通过联轴器与驱动电机的输出端固定连接；驱动电机通过联轴器能够驱动主轴在底座的转槽内进行转动，轴承安装在主轴上能够随主轴同步转动。

在一些实施例中，所述气浮径向加载装置包括定位盘、底板、通气框、轴承外圈保持器、夹固架、空气压缩机、空气转运盒体和气压调节器，所述夹固架呈半圆环状，所述夹固架的内侧壁上设有与通气框连通的喷气口，所述定位盘连接在主轴的另一端，所述底板设置在试验台上，所述通气框呈竖直安装在底板上，所述夹固架设置在通气框的顶部，所述轴承外圈保持器设置在夹固架上，且轴承外圈保持器的头端与定位盘抵触，所述空气压缩机位于试验台的旁侧，所述空气转运盒体设置在试验台上，所述空气转运盒体通过软管与通气框连通，所述气压调节器连通在空气转运盒体的侧壁上，所述气压调节器与空气压缩机通过软管连通；将轴承安装至主轴上后，用定位盘对轴承进行定位，安装完成后的主轴会容纳在轴承外圈保持器内，利用空气压缩机将压缩空气输送至空气转运盒体内，之后再传递到通气框内，最后由喷气口朝向轴承外圈保持器底部喷气，从而实现气浮径向加载。

在一些实施例中，所述轴承轴向定位装置包括气缸、轴向定位器和温度传感器，所述气缸呈水平设置在空气转运盒体的顶部，且气缸通过软管与空气压缩机连通，所述轴向定位器设置在气缸的输出端上，且轴向定位器与轴承外圈保持器的尾端抵触，所述温度传感器嵌设在轴向定位器内，且温度传感器的检测端延伸至轴承外圈保持器内，所述气压调节器与气缸通过软管连通；空气压缩机提供动力源，然后空气压缩机将压缩空气提供给气缸，由气缸驱动轴向定位器对轴承进行轴向定位，通过温度传感器能够采集轴承在测试时的总体温度变化。

在一些实施例中，所述定位盘和轴向定位器上均设有若干个等角度设置的球形凸起，所述球形凸起用于减少与轴承外圈保持器的接触面积；球形凸起的数量控制在6～10个最佳。

在一些实施例中，所述振动测量装置包括安装框、振动传感器和两个夹紧固定器，所述安装框的尾端设有升降滑轨，所述升降滑轨上滑动安装有滑块，所述安装框的侧壁上设有用于调节滑块高度的调节旋钮，所述夹紧固定器用于夹紧轴承外圈保持器，所述安装框设置在底座的顶部，所述振动传感器设置在滑块的顶部，且振动传感器位于轴承外圈保持器的正上方，两个夹紧固定器呈左右对称螺纹固定在夹固架上；旋紧两个夹紧固定器将轴承外圈保持器进行固定，通过旋转调节旋钮来控制滑块在升降滑轨上向下移动，即使得振动传感器能够随滑块进行同步移动接触到轴承外圈保持器上，之后由振动传感器来采集轴承转动时的振动大小。

在一些实施例中，所述摩擦力矩测量装置包括传感器支架和传动细绳，所述传感器支架的侧壁上安装拉力传感器，所述传动细绳呈水平设置，且传动细绳的两端分别与拉力传感器以及轴承外圈保持器固定连接；转动夹紧固定器使其远离轴承外圈保持器，利于气浮加载装置对轴承外圈保持器底部喷气进行径向加载，轴承在转动时产生摩擦力能够传递到传动细绳上，再由传动细绳传递至拉力传感器上，由拉力传感器采集摩擦力矩大小。

圆柱滚子轴承综合性能试验机的试验方法，包括如下步骤：

（1）对轴承进行振动测试，将轴承安装在主轴上并使得轴承置于轴承外圈保持器内，旋紧两个夹紧固定器使得轴承外圈保持器被固定，通过气缸驱动轴向定位器对轴承进行轴向定位，随后启动驱动电机，启动驱动电机的转速控制在1000～3000r/min，通过旋转调节旋钮能够让滑块向下移动，位于滑块上的振动传感器逐渐靠近轴承外圈保持器，直到振动传感器接触到轴承外圈保持器后停止旋转调节旋钮，之后由振动传感器去采集振动的大小；

（2）振动测试时进行温度采集，通过温度传感器对轴承的总体温度变化进行采集；

（3）对轴承进行摩擦力矩测试，反向旋转调节旋钮使得振动传感器远离轴承外圈保持器，安装好传动细绳，通过气缸驱动轴向定位器对轴承进行轴向定位，旋松两个夹紧固定器，使得夹紧固定器与轴承外圈保持器不接触，随后启动驱动电机，驱动电机的转速控制在1000～3000r/min，再启动气浮径向加载装置，通过空气压缩机将压缩空气输送至夹固架的喷气口，通过气压调节器能够对压缩空气进行气压调节，之后压缩空气通过喷气口向轴承外圈保持器底部进行喷气，这样无需接触轴承就能够对轴承外圈保持器内的轴承施加径向加载，承载力范围为0～500N，通过拉力传感器去采集轴承摩擦力矩的大小；

（4）摩擦力矩测试时进行温度采集，通过温度传感器对轴承的总体温度变化进行采集。

本发明的有益效果在于：

其一，本发明的一种圆柱滚子轴承综合性能试验机及其试验方法，通过气浮径向加载装置能够对轴承提供气浮径向加载，通过驱动装置、轴承轴向定位装置和振动测量装置相互之间的配合能够自动采集轴承转动时的振动大小，通过驱动装置、轴承轴向定位装置和摩擦力矩测量装置相互之间的配合能够自动采集轴承转动时的摩擦力矩大小，从而实现了对圆柱滚子轴承进行摩擦力矩及振动的测量。

其二，本发明的一种圆柱滚子轴承综合性能试验机及其试验方法，利用空气压缩机将压缩空气输送至空气转运盒体内，之后再传递到通气框内，最后由喷气口朝向轴承外圈保持器底部喷气，无需接触轴承就能够对轴承施加径向加载。

其三，本发明的一种圆柱滚子轴承综合性能试验机及其试验方法，空气压缩机将压缩空气提供给气缸，由气缸驱动轴向定位器对轴承进行轴向定位，温度传感器能够采集轴承在测试时的总体温度变化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的圆柱滚子轴承综合性能试验机的立体结构示意图，

图2为本发明的圆柱滚子轴承综合性能试验机的局部结构示意图一，

图3为驱动装置的局部示意图，

图4为本发明的圆柱滚子轴承综合性能试验机的局部结构示意图二，

图5为本发明的圆柱滚子轴承综合性能试验机的局部剖视图，

图6为气浮径向加载装置的局部示意图，

附图标记：试验台1，驱动装置2，底座21，驱动电机22，联轴器23，主轴24，气浮径向加载装置3，定位盘31，底板32，通气框33，轴承外圈保持器34，夹固架35，喷气口352，空气压缩机36，空气转运盒体37，气压调节器38，轴承轴向定位装置4，气缸41，轴向定位器42，温度传感器43，振动测量装置5，安装框51，振动传感器52，升降滑轨53，滑块54，调节旋钮55，夹紧固定器56，摩擦力矩测量装置6，传感器支架61，传动细绳62，拉力传感器63，计算机电脑7，球形凸起8，轴承9。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本实施方式中，如图1至图6所示，一种圆柱滚子轴承综合性能试验机具备试验台1、驱动装置2、气浮径向加载装置3、轴承轴向定位装置4、振动测量装置5、摩擦力矩测量装置6以及计算机电脑7。

驱动装置2能够驱动被测轴承9进行转动，驱动装置2具备底座21、驱动电机22、联轴器23和主轴24，底座21上设有与主轴24转动配合的转槽，由驱动电机22作为驱动力，利用联轴器23带动主轴24同步转动。

气浮径向加载装置3将对轴承9提供气浮径向加载，气浮径向加载装置3具备包括定位盘31、底板32、通气框33、轴承外圈保持器34、夹固架35、空气压缩机36、空气转运盒体37和气压调节器38，由空气压缩机36提供动力源，夹固架35呈半圆环状，旋松两个夹紧固定器56，使夹紧固定器56与轴承外圈保持器34不接触，夹固架35的内侧壁上设有与通气框33连通的喷气口352，空气压缩机36将压缩空气输送至空气转运盒体37内后，压缩空气会传递到通气框33内，最后由喷气口352朝向轴承外圈保持器34底部喷气，从而实现气浮径向加载。

轴承轴向定位装置4能够对轴承9进行轴向定位，轴承轴向定位装置4具备气缸41、轴向定位器42和温度传感器43，气缸41的动力源由空气压缩机36提供，由气缸41驱动轴向定位器42对轴承9进行轴向定位，通过温度传感器43能够采集轴承9在测试时的总体温度变化。

作为优选，为了减少定位盘31、轴向定位器42与轴承外圈保持器34的接触面积，因此在定位盘31和轴向定位器42上均设置了若干个等角度设置的球形凸起8。

振动测量装置5能够采集轴承9转动时的振动大小，振动测量装置5具备安装框51、振动传感器52和两个夹紧固定器56，旋紧两个夹紧固定器56能够夹紧轴承外圈保持器34，安装框51的尾端设有升降滑轨53，升降滑轨53上滑动安装有滑块54，安装框51的侧壁上设有调节旋钮55，通过旋转调节旋钮55来控制滑块54在升降滑轨53上向下移动，即使得振动传感器52能够随滑块54进行同步移动接触到轴承外圈保持器34上，之后由振动传感器52采集轴承9转动时的振动大小。

摩擦力矩测量装置6能够采集轴承9转动时的摩擦力矩大小，摩擦力矩测量装置6具备传感器支架61和传动细绳62，传感器支架61的侧壁上安装拉力传感器63，转动夹紧固定器56使其远离轴承外圈保持器34，轴承9在转动时产生摩擦力能够传递到传动细绳62上，再由传动细绳62传递至拉力传感器63上，由拉力传感器63采集摩擦力矩大小。

当然，振动、摩擦力矩和温度的实时数据均显示在计算机电脑7上。

圆柱滚子轴承综合性能试验机的试验方法，包括如下步骤：

（1）对轴承9进行振动测试，将轴承9安装在主轴24上并使得轴承9置于轴承外圈保持器34内，旋紧两个夹紧固定器56使得轴承外圈保持器34被固定，通过气缸41驱动轴向定位器42对轴承9进行轴向定位，随后启动驱动电机22，启动驱动电机22的转速控制在1000～3000r/min，通过旋转调节旋钮55能够让滑块54向下移动，位于滑块54上的振动传感器52逐渐靠近轴承外圈保持器34，直到振动传感器52接触到轴承外圈保持器34后停止旋转调节旋钮55，之后由振动传感器52去采集振动的大小；

（2）振动测试时进行温度采集，通过温度传感器43对轴承9的总体温度变化进行采集；

（3）对轴承9进行摩擦力矩测试，反向旋转调节旋钮55使得振动传感器52远离轴承外圈保持器34，安装好传动细绳62，通过气缸41驱动轴向定位器2对轴承9进行轴向定位，旋松两个夹紧固定器56，使得夹紧固定器56与轴承外圈保持器34不接触，随后启动驱动电机22，驱动电机22的转速控制在1000～3000r/min，再启动气浮径向加载装置3，通过空气压缩机36将压缩空气输送至夹固架35的喷气口352，通过气压调节器38能够对压缩空气进行气压调节，之后压缩空气通过喷气口352向轴承外圈保持器34底部进行喷气，这样无需接触轴承9就能够对轴承外圈保持器34内的轴承9施加径向加载，承载力范围为0～500N，通过拉力传感器63去采集轴承9摩擦力矩的大小；

（4）摩擦力矩测试时进行温度采集，通过温度传感器43对轴承9的总体温度变化进行采集。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种圆柱滚子轴承综合性能试验机，其特征在于包括：试验台（1）、驱动装置（2）、气浮径向加载装置（3）、轴承轴向定位装置（4）、振动测量装置（5）、摩擦力矩测量装置（6）和计算机电脑（7），所述驱动装置（2）用于驱动轴承（9）转动，所述气浮径向加载装置（3）用于对轴承（9）提供气浮径向加载，所述轴承轴向定位装置（4）用于对轴承（9）进行轴向定位，所述驱动装置（2）、气浮径向加载装置（3）与轴承轴向定位装置（4）沿一直线设置在试验台（1）上，所述振动测量装置（5）安装在驱动装置（2）上，所述摩擦力矩测量装置（6）设置在气浮径向加载装置（3）的旁侧，所述计算机电脑（7）设置在试验台（1）的边缘处。

2.根据权利要求1所述的圆柱滚子轴承综合性能试验机，其特征在于：所述驱动装置（2）包括底座（21）、驱动电机（22）、联轴器（23）和主轴（24），所述底座（21）上设有与主轴（24）转动配合的转槽，所述驱动电机（22）与底座（21）临近设置在试验台（1）上，所述主轴（24）转动设置在底座（21）的转槽内，所述主轴（24）的一端通过联轴器（23）与驱动电机（22）的输出端固定连接。

3.根据权利要求2所述的圆柱滚子轴承综合性能试验机，其特征在于：所述气浮径向加载装置（3）包括定位盘（31）、底板（32）、通气框（33）、轴承外圈保持器（34）、夹固架（35）、空气压缩机（36）、空气转运盒体（37）和气压调节器（38），所述夹固架（35）呈半圆环状，所述夹固架（35）的内侧壁上设有与通气框（33）连通的喷气口（352），所述定位盘（31）连接在主轴（24）的另一端，所述底板（32）设置在试验台（1）上，所述通气框（33）呈竖直安装在底板（32）上，所述夹固架（35）设置在通气框（33）的顶部，所述轴承外圈保持器（34）设置在夹固架（35）上，且轴承外圈保持器（34）的头端与定位盘（31）抵触，所述空气压缩机（36）位于试验台（1）的旁侧，所述空气转运盒体（37）设置在试验台（1）上，所述空气转运盒体（37）通过软管与通气框（33）连通，所述气压调节器（38）连通在空气转运盒体（37）的侧壁上，所述气压调节器（38）与空气压缩机（36）通过软管连通。

4.根据权利要求3所述的圆柱滚子轴承综合性能试验机，其特征在于：所述轴承轴向定位装置（4）包括气缸（41）、轴向定位器（42）和温度传感器（43），所述气缸（41）呈水平设置在空气转运盒体（37）的顶部，且气缸（41）通过软管与空气压缩机（36）连通，所述轴向定位器（42）设置在气缸（41）的输出端上，且轴向定位器（42）与轴承外圈保持器（34）的尾端抵触，所述温度传感器（43）嵌设在轴向定位器（42）内，且温度传感器（43）的检测端延伸至轴承外圈保持器（34）内，所述气压调节器（38）与气缸（41）通过软管连通。

5.根据权利要求4所述的圆柱滚子轴承综合性能试验机，其特征在于：所述定位盘（31）和轴向定位器（42）上均设有若干个等角度设置的球形凸起（8），所述球形凸起（8）用于减少与轴承外圈保持器（34）的接触面积。

6.根据权利要求3所述的圆柱滚子轴承综合性能试验机，其特征在于：所述振动测量装置（5）包括安装框（51）、振动传感器（52）和两个夹紧固定器（56），所述安装框（51）的尾端设有升降滑轨（53），所述升降滑轨（53）上滑动安装有滑块（54），所述安装框（51）的侧壁上设有用于调节滑块（54）高度的调节旋钮（55），所述夹紧固定器（56）用于夹紧轴承外圈保持器（34），所述安装框（51）设置在底座（21）的顶部，所述振动传感器（52）设置在滑块（54）的顶部，且振动传感器（52）位于轴承外圈保持器（34）的正上方，两个夹紧固定器（56）呈左右对称螺纹固定在夹固架（35）上。

7.根据权利要求3所述的圆柱滚子轴承综合性能试验机，其特征在于：所述摩擦力矩测量装置（6）包括传感器支架（61）和传动细绳（62），所述传感器支架（61）的侧壁上安装拉力传感器（63），所述传动细绳（62）呈水平设置，且传动细绳（62）的两端分别与拉力传感器（63）以及轴承外圈保持器（34）固定连接。

8.根据权利要求1-7任一项所述的圆柱滚子轴承综合性能试验机的试验方法，包括如下步骤：

（1）对轴承（9）进行振动测试，将轴承（9）安装在主轴（24）上并使得轴承（9）置于轴承外圈保持器（34）内，旋紧两个夹紧固定器（56）使得轴承外圈保持器（34）被固定，通过气缸（41）驱动轴向定位器（42）对轴承（9）进行轴向定位，随后启动驱动电机（22），启动驱动电机（22）的转速控制在1000～3000r/min，通过旋转调节旋钮（55）能够让滑块（54）向下移动，位于滑块（54）上的振动传感器（52）逐渐靠近轴承外圈保持器（34），直到振动传感器（52）接触到轴承外圈保持器（34）后停止旋转调节旋钮（55），之后由振动传感器（52）去采集振动的大小；

（2）振动测试时进行温度采集，通过温度传感器（43）对轴承（9）的总体温度变化进行采集；

（3）对轴承（9）进行摩擦力矩测试，反向旋转调节旋钮（55）使得振动传感器（52）远离轴承外圈保持器（34），安装好传动细绳（62），通过气缸（41）驱动轴向定位器（42）对轴承（9）进行轴向定位，旋松两个夹紧固定器（56），使得夹紧固定器（56）与轴承外圈保持器（34）不接触，随后启动驱动电机（22），驱动电机（22）的转速控制在1000～3000r/min，再启动气浮径向加载装置（3），通过空气压缩机（36）将压缩空气输送至夹固架（35）的喷气口（352），通过气压调节器（38）能够对压缩空气进行气压调节，之后压缩空气通过喷气口（352）向轴承外圈保持器（34）底部进行喷气，这样无需接触轴承（9）就能够对轴承外圈保持器（34）内的轴承（9）施加径向加载，承载力范围为0～500N，通过拉力传感器（63）去采集轴承（9）摩擦力矩的大小；

（4）摩擦力矩测试时进行温度采集，通过温度传感器（43）对轴承（9）的总体温度变化进行采集。

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