CN114518228A - 一种柔性轴承试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于轴承动态测试技术领域，具体涉及一种柔性轴承试验装置，柔性轴承试验装置包括试验机架，还包括转动安装在试验机架上的芯轴，芯轴一端悬伸布置，该端固设有椭圆轴，所述椭圆轴与芯轴同轴布置，椭圆轴用于穿入待测柔性轴承的内圈中并与内圈固定装配在一起；试验机架上还设有围绕椭圆轴布置的安装支架，安装支架上沿芯轴的周向间隔均布有至少四个顶压块，顶压块与安装支架之间设有弹性件，弹性件用于驱动顶压块沿径向顶压在柔性轴承的外圈上。

Description

一种柔性轴承试验装置

技术领域

本发明属于轴承动态测试技术领域，具体涉及一种柔性轴承试验装置。

背景技术

谐波减速器包括波发生器、柔性齿轮(柔轮)、柔性轴承及刚性齿轮(刚轮)，波发生器为椭圆凸轮结构，柔性轴承的内、外圈均为薄壁结构，柔轮为外啮合齿圈，刚轮为内啮合齿圈。柔性轴承、柔轮在装入波发生器之前均为圆形。组装时，柔性轴承的内圈套在波发生器上，柔轮套在柔性轴承的外圈上，柔性轴承在装入波发生器之后内、外圈以及柔轮均变形为椭圆形，柔轮变形后长轴两端与刚轮产生啮合以传递动力和运动。谐波减速器在做减速运动时，波发生器为主动件，刚轮保持不动，柔轮为从动件，波发生器带动柔性轴承的内圈转动，柔轮和外圈则以相反的方向转动。工作时，柔性轴承中长轴的两端顶压柔轮与刚轮进行啮合，其自身也受到柔轮与刚轮的反向作用，柔性轴承长轴的两端也就是柔性轴承受外载作用力的位置。在波发生器转动过程中，柔性轴承长轴的位置不断发生变化，柔性轴承的外圈进行交变应变，其受外载作用力的位置也不断发生变形。

柔性轴承的疲劳寿命是影响谐波减速器传动寿命的主要因素，而影响柔性轴承疲劳寿命的因素主要是交变应力。现有技术中为了对柔性轴承进行试验，通常是将柔性轴承装到主机中做试验，但是该评判方法受主机及装配误差的影响较大，不能客观评价柔性轴承的实际性能。

现有技术中授权公告号为CN105758642B的专利文献中公开了一种随动加载柔性轴承疲劳寿命测试装置，该随动加载柔性轴承疲劳寿命测试装置包括试验机架(即该专利中的底座撑板)，试验机架上设有两个驱动器，其中一个驱动器传动连接主轴、波发生器，被测试的柔性轴承装配在波发生器上，驱动器驱动柔性轴承的内圈转动，另一个驱动器与柔轮传动连接，以驱动柔轮转动，柔轮套装在柔性轴承的外圈上，柔轮转动时带动柔性轴承的外圈转动，另外，该随动加载柔性轴承疲劳寿命测试装置还设有加载轮，加载轮对柔轮径向加载，柔轮将径向载荷传递至柔性轴承上，以模拟柔性轴承受到的外力。

虽然上述随动加载柔性轴承疲劳寿命测试装置能够对柔性轴承进行试验，但是实际上，造成柔性轴承疲劳失效的原因主要是交变应力，同时驱动柔轮和柔性轴承的内圈进行相对转动的目的是使柔性轴承的外圈交变次数更加符合实际工况，但是对于对比试验或者是精度要求较低的试验而言，由于现有技术的测试装置采用两套驱动装置，结构上较为复杂，而且在实际使用时，存在柔轮先于柔性轴承出现疲劳破坏的情况，导致试验无法进行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种柔性轴承试验装置，以解决现有技术中试验装置结构复杂、柔轮可能会先于柔性轴承出现断裂，导致试验无法进行的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的柔性轴承试验装置的技术方案是：一种柔性轴承试验装置，包括试验机架，还包括转动安装在试验机架上的芯轴，芯轴一端悬伸布置，该端固设有椭圆轴，所述椭圆轴与芯轴同轴布置，椭圆轴用于穿入待测柔性轴承的内圈中并与内圈固定装配在一起；试验机架上还设有围绕椭圆轴布置的安装支架，安装支架上沿芯轴的周向间隔均布有至少四个顶压块，顶压块与安装支架之间设有弹性件，弹性件用于驱动顶压块沿径向顶压在柔性轴承的外圈上。

有益效果是：本发明提供的柔性轴承试验装置，椭圆轴模拟波发生器，穿入待测柔性轴承后，柔性轴承内、外圈均发生变形，柔性轴承转动过程中，柔性轴承外圈长轴的两端会顶压相应的顶压块，顶压块压缩弹性件，从而对柔性轴承长轴的两端施加压力作用。随着柔性轴承的转动，柔性轴承外圈各处进行交变应变。各顶压块所对应的弹性件交替发生弹性变形而对外圈进行顶压，各顶压块以及弹性件能够模拟柔轮，在柔性轴承外圈发生交变应变的同时对其施加外力作用，更加贴近于实际工况。本发明的柔性轴承试验装置中，仅需要一套驱动装置来驱动柔性轴承的内圈进行转动，而且用多个顶压块、弹性件来代替柔轮，结构简单，且不易出现疲劳损坏，保证试验的顺利进行。本发明的柔性轴承试验装置尤其适应于对比试验或者对于精度要求不高的试验。

作为进一步地改进，所述顶压块设有与待测柔性轴承适配的弧形顶压面。

有益效果是：顶压块的径向内侧设置弧形顶压面，可以与柔性轴承的外周面适配，可以增加顶压块与柔性轴承的接触面积，避免应力集中而划伤柔性轴承。

作为进一步地改进，所述安装支架包括固设于试验机架上的环套，还包括对应于各顶压块固定布置的固定筒，固定筒装配在环套上，固定筒沿环套的径向延伸，所述顶压块上设有导向杆，导向杆导向穿入固定筒中，导向杆的外周面上设有凸环，固定筒的内壁上设有挡止台阶，凸环与挡止台阶配合，以防止导向杆脱出，所述弹性件位于固定筒中。

有益效果是：环套可以对待测柔性轴承形成保护，避免外界杂物或水分影响试验的正常进行；顶压块上设置的导向杆导向穿入固定筒中，凸环与挡止台阶的挡止配合，在保证顶压块能够在弹性件的作用下径向浮动的情况下，还能够避免顶压块脱落，提高柔性轴承试验装置的可靠性。

作为进一步地改进，所述固定筒中设有用于支撑所述弹性件的支撑体，支撑体沿固定筒的轴向位置可调地设于固定筒上。

有益效果是：支撑体沿轴向可调地设置在固定筒上，使得弹性件的压缩量可调，进而可以调节顶压块对柔性轴承的作用力大小，结构简单。

作为进一步地改进，所述支撑体螺纹装配在固定筒中。

有益效果是：支撑体与固定筒螺纹装配，通过旋拧支撑体，就可调节弹簧的压缩量，不需要再设置其他结构，结构简单，便于制造，而且可以实现无级调节。

作为进一步地改进，所述固定筒由环套中径向向外穿出，所述支撑体为调节螺栓，调节螺栓的头部位于环套的径向外侧。

有益效果是：调节螺栓作为支撑体，调节螺栓的头部伸出环套，为试验人员提供了操作位置，便于旋拧。

作为进一步地改进，所述椭圆轴分体固设于芯轴上。

有益效果是：椭圆轴分体安装在芯轴上，使得椭圆轴可替换，便于后期的单独更换。

作为进一步地改进，所述椭圆轴和芯轴相对的端面上均设有法兰边，椭圆轴和芯轴通过螺栓或螺钉相连。

有益效果是：法兰边的设置不仅便于连接，还可以增加椭圆轴与芯轴连接处的径向尺寸，提高芯轴与椭圆轴的连接强度。

作为进一步地改进，椭圆轴和芯轴的相对端面的其中一个的中心位置上设有锥孔，另一个的中心位置设有锥台，锥台适配穿入锥孔中。

有益效果是：保证同轴。

作为进一步地改进，所述试验机架上于所述芯轴的轴向上的两端均布置有轴承。

有益效果是：试验机架与芯轴之间设置两处轴承，有利于提高芯轴的转动稳定度，避免芯轴产生径向跳动。

附图说明

图1为本发明提供的柔性轴承试验装置的结构示意图；

图2为图1的侧视图(除去试验机架)。

附图标记说明：1、试验机架；2、控制系统；3、支撑架；4、电机；5、联轴器；6、芯轴；7、支撑台；8、轴承；9、调节螺栓；10、固定筒；11、顶压块；12、环套；13、支撑体安装部；14、顶压块导向部；15、导向杆；16、凸环；17、弹簧；18、待测柔性轴承；19、椭圆轴；20、锥孔；21、锥台；22、挡止台阶。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的具体实施方式中，可能出现的术语如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在这种实际的关系或者顺序。而且，可能出现的术语如“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，可能出现的语句“包括一个……”等限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语如“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，或者可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，可能出现的术语“设有”应做广义理解，例如，“设有”的对象可以是主体的一部分，也可以是与主体分体布置并连接在主体上，该连接可以是可拆连接，也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步地详细描述。

本发明中所提供的柔性轴承试验装置的实施例1：

如图1所示，柔性轴承试验装置包括试验机架1，试验机架1上设有控制系统2及电机4，电机4由控制系统2控制动作，电机4传动连接芯轴6，芯轴6的右端设有椭圆轴19，椭圆轴19供待测柔性轴承18装配，试验机架1上还设有安装支架，安装支架上连接有顶压块11，顶压块11用于顶压待测柔性轴承18。

试验机架1为倒“T”形结构，包括底座和支撑台7，支撑台7位于底座的上方，控制系统2安装在试验机架1的底座上，并位于支撑台7的左侧。

底座上于控制系统2和支撑台7之间设有支撑架3，电机4安装在支撑架3的顶端，由控制系统2控制电机4的转速、启动和关闭，电机4的输出端通过联轴器5与芯轴6传动连接，芯轴6沿水平延伸，支撑台7上设有穿孔，穿孔的左右两端均设有轴承8，芯轴6从两轴承8的轴孔中穿过。

椭圆轴19包括大径段和小径段，大径段位于小径段的左侧，大径段与小径段之间形成挡止凸缘，待测柔性轴承18安装在椭圆轴19的小径段上并轴向顶在挡止凸缘上。椭圆轴19的左端与芯轴6相连，具体地，芯轴6的右端设有芯轴法兰边，芯轴法兰边的右侧面的中心位置上设有锥孔20，椭圆轴19的左端设有椭圆轴法兰边，椭圆轴法兰边的左侧面的中心位置上设有锥台21，芯轴法兰边和椭圆轴法兰边上均设有螺栓安装孔，安装时，锥台21适配插装进锥孔20中，通过穿装螺栓将椭圆轴19连接在芯轴6上。在其他实施例中，也可以通过穿装螺钉将椭圆轴19连接在芯轴6上。

如图1和图2所示，支撑台7的右侧设有安装支架，安装支架包括环套12，环套12为筒状结构，环套12沿左右方向延伸，环套12的左端固定在支撑台7的右侧面上，环套12上沿周向间隔均布有八个固定孔，各固定孔中均设有一个固定筒10，固定筒10伸出环套12，固定筒10中设有容纳腔，容纳腔分为支撑体安装部13和顶压块导向部14，支撑体安装部13的径向尺寸大于顶压块导向部14的径向尺寸，以在支撑体安装部13和顶压块导向部14之间形成挡止台阶22，各顶压块导向部14中导向穿装有导向杆15，导向杆15的内端穿出固定筒10并固定有顶压块11，具体地，导向杆15与顶压块11之间可以为螺纹连接或焊接的固定方式，各顶压块11的径向内侧均为弧形顶压面，以顶压在待测柔性轴承18的外周面上；导向杆15的外端穿过顶压块导向部14并伸入支撑体安装部13中，导向杆15伸入支撑体安装部13的外周面上设有凸环16，凸环16与挡止台阶22挡止配合，避免顶压块11脱落。支撑体安装部13的内壁面上设有内螺纹，在本实施例中，调节螺栓9作为支撑体，调节螺栓9的螺杆旋装进支撑体安装部13中，调节螺栓9的头部伸出固定筒10，调节螺栓9与凸环16之间装配有弹簧17，弹簧17作为弹性件，其朝向调节螺栓9的一端抵压在调节螺栓9的底端，弹簧17背向调节螺栓9的一端抵压在导向杆15的凸环16上，用于迫使顶压块11顶压在待测柔性轴承18上，并且通过调整调节螺栓9进入固定筒10中支撑体安装部13的深度来调节顶压块11对待测柔性轴承18的压紧力。

试验时，先将各顶压块11撑离椭圆轴19，将待测柔性轴承18套装在椭圆轴19上，之后松开各顶压块11，在各弹簧17的作用下，各顶压块11顶压在待测柔性轴承18的外周面上，之后控制系统2启动电机4，电机4带动芯轴6进而带动椭圆轴19转动，待测柔性轴承18随椭圆轴19一同转动时，在弹簧17的作用下，各顶压块11会始终贴合在待测柔性轴承18的外周面上，以模拟实际工况中柔轮对柔性轴承的作用力，并且通过调节电机4的转向、转速、单向运转时间来模拟柔性轴承安装在波发生器上的工况，通过调整调节螺栓9进入固定筒10中支撑体安装部13的深度来调节顶压块11对待测柔性轴承18的压紧力，模拟柔性轴承8所受到的实际工况，通过柔性轴承疲劳失效的时间或精度的丧失来判断柔性轴承的性能。

在实际使用时，通过选用合适的弹簧17，使得待测柔性轴承18的长轴两端与顶压块11接触，其余的位置与相应侧的顶压块11均分离，使试验装置更加贴近于实际工况。

本发明提供的柔性轴承试验装置，椭圆轴19模拟波发生器，穿入待测柔性轴承后，柔性轴承内、外圈均发生变形，柔性轴承转动过程中，柔性轴承外圈长轴的两端会顶压相应的顶压块11，顶压块11压缩弹性件，从而对柔性轴承长轴的两端施加压力作用。随着柔性轴承的转动，柔性轴承外圈各处进行交变应变。各顶压块11所对应的弹性件交替发生弹性变形而对外圈进行顶压，各顶压块11以及弹性件能够模拟柔轮，在柔性轴承外圈发生交变应变的同时对其施加外力作用，更加贴近于实际工况。本发明的柔性轴承试验装置中，仅需要一套驱动装置来驱动柔性轴承的内圈进行转动，而且用多个顶压块11、弹性件来代替柔轮，结构简单，且不易出现疲劳损坏，保证试验的顺利进行。本发明的柔性轴承试验装置尤其适应于对比试验或者对于精度要求不高的试验。

本发明中所提供的柔性轴承试验装置的实施例2：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，顶压块11的径向内侧面为弧形顶压面。而本实施例中，顶压块11的径向内侧面为光滑平面。在其他实施例中，顶压块11的径向内侧面可以为锥面，锥形开口朝向椭圆轴19。

本发明中所提供的柔性轴承试验装置的实施例3：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，调节螺栓9作为支撑体，旋装进固定筒10的支撑体安装部13中，调节螺栓9的底端对固定筒10中的弹簧17形成支撑。而本实施例中，支撑体可以是滑动装配在固定筒10的支撑体安装部13内的限位块，在固定筒10上沿固定筒10的轴向间隔开设一排孔，限位块调到位后，用顶丝顶紧，限位块的径向内侧对固定筒10中的弹簧17形成支撑。

本发明中所提供的柔性轴承试验装置的实施例4：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，调节螺栓9作为支撑体旋装进固定筒10中。而本实施例中，固定筒10的轴向外端为封闭端，弹簧17设置在导向杆15凸环16与固定筒10的封闭端之间，固定筒10的径向外端作为支撑体。或者，其他实施例中，固定筒10为贯通的筒体，弹簧17支撑在环套12的内壁面上。

本发明中所提供的柔性轴承试验装置的实施例5：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，固定筒10由环套12中径向向外穿出，调节螺栓9的头部位于环套12的径向外侧。而本实施例中，调节螺栓9更换为完全位于固定筒10内的螺杆，螺杆的一端有“一”字形或“十”字形槽，在环套12上开设有工艺孔，调节时，工具由工艺孔中穿入固定筒10内，并与“一”字形或“十”字形槽配合，从而转动螺杆。

本发明中所提供的柔性轴承试验装置的实施例6：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，椭圆轴19和芯轴6相对的端面上均设有法兰边，椭圆轴19和芯轴6通过螺栓相连。而本实施例中，取消椭圆轴19和芯轴6相对的端面上的法兰边，椭圆轴19的左端设有安装孔，安装孔的孔壁上设有内螺纹，芯轴6的右端的外周面上设有外螺纹，椭圆轴19旋装在芯轴6上。其他实施例中椭圆轴19和芯轴6可以焊接或一体成型。

本发明中所提供的柔性轴承试验装置的实施例7：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，椭圆轴19上设有锥台21，芯轴6上设有锥孔20。而本实施例中，椭圆轴19的椭圆轴法兰边上设有锥孔20，芯轴6的芯轴法兰边上设有锥台21。其他实施例中，取消锥台21和锥孔20，保证椭圆轴法兰边与芯轴法兰边贴合来保证椭圆轴19和芯轴6的同轴布置。

本发明中所提供的柔性轴承试验装置的实施例8：

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，试验机架1上于芯轴6的轴向两端均设有轴承8。而本实施例中，试验机架1的支撑台7上仅在芯轴6的轴向右端设有轴承8。

本发明中所提供的柔性轴承试验装置的实施例9

本实施例与实施例1的不同之处在于：实施例1中，环套12内围绕椭圆轴19设有八个顶压块11。而本实施例中，可以围绕椭圆轴19设置四个顶压块11，四个顶压块11两两相对布置。其他实施例中，也可以设置四个以上的其他数量的顶压块11。实际上，顶压块11的数量越多越贴近于实际工况。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所做地等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种柔性轴承试验装置，包括试验机架(1)，其特征在于，还包括转动安装在试验机架(1)上的芯轴(6)，芯轴(6)一端悬伸布置，该端固设有椭圆轴(19)，所述椭圆轴(19)与芯轴(6)同轴布置，椭圆轴(19)用于穿入待测柔性轴承(18)的内圈中并与内圈固定装配在一起；试验机架(1)上还设有围绕椭圆轴(19)布置的安装支架，安装支架上沿芯轴(6)的周向间隔均布有至少四个顶压块(11)，顶压块(11)与安装支架之间设有弹性件，弹性件用于驱动顶压块(11)沿径向顶压在柔性轴承(8)的外圈上。

2.根据权利要求1所述的柔性轴承试验装置，其特征在于，所述顶压块(11)设有与待测柔性轴承(18)适配的弧形顶压面。

3.根据权利要求1或2所述的柔性轴承试验装置，其特征在于，所述安装支架包括固设于试验机架(1)上的环套(12)，还包括对应于各顶压块(11)固定布置的固定筒(10)，固定筒(10)装配在环套(12)上，固定筒(10)沿环套(12)的径向延伸，所述顶压块(11)上设有导向杆(15)，导向杆(15)导向穿入固定筒(10)中，导向杆(15)的外周面上设有凸环(16)，固定筒(10)的内壁上设有挡止台阶(22)，凸环(16)与挡止台阶(22)配合，以防止导向杆(15)脱出，所述弹性件位于固定筒(10)中。

4.根据权利要求3所述的柔性轴承试验装置，其特征在于，所述固定筒(10)中设有用于支撑所述弹性件的支撑体，支撑体沿固定筒(10)的轴向位置可调地设于固定筒(10)上。

5.根据权利要求4所述的柔性轴承试验装置，其特征在于，所述支撑体螺纹装配在固定筒(10)中。

6.根据权利要求5所述的柔性轴承试验装置，其特征在于，所述固定筒(10)由环套(12)中径向向外穿出，所述支撑体为调节螺栓(9)，调节螺栓(9)的头部位于环套(12)的径向外侧。

7.根据权利要求1或2所述的柔性轴承试验装置，其特征在于，所述椭圆轴(19)分体固设于芯轴(6)上。

8.根据权利要求7所述的柔性轴承试验装置，其特征在于，所述椭圆轴(19)和芯轴(6)相对的端面上均设有法兰边，椭圆轴(19)和芯轴(6)通过螺栓或螺钉相连。

9.根据权利要求8所述的柔性轴承试验装置，其特征在于，椭圆轴(19)和芯轴(6)的相对端面的其中一个的中心位置上设有锥孔(20)，另一个的中心位置设有锥台(21)，锥台(21)适配穿入锥孔(20)中。

10.根据权利要求1或2所述的柔性轴承试验装置，其特征在于，所述试验机架(1)上于所述芯轴(6)的轴向上的两端均布置有轴承(8)。

Images