CN114608823A - 一种滚子轴承试验装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种滚子轴承试验装置，属于轴承试验的技术领域，具体包括底座、驱动机构和转轴，所述驱动机构驱动转轴转动，所述底座上设有与所述转轴两端对应的轴承座，所述转轴两端均与所述轴承座之间形成用于安装被测所述滚子轴承的空腔，所述转轴中部固定有径向加载转子，所述底座上固定有环绕于所述径向加载转子外周的径向加载定子，所述径向加载定子对所述径向加载定子施加沿转轴径向的作用力。通过本申请的处理方案，简化试验装置安装难度，提高对滚子轴承的试验效率。

Description

一种滚子轴承试验装置

技术领域

本申请涉及轴承试验的领域，尤其是涉及一种滚子轴承试验装置。

背景技术

随着航空发动机向着高速、大推重比方向的发展，其主轴轴承的工作条件随之越来越苛刻。为匹配航空发动机的结构特性，内圈无挡板圆柱滚子轴承广泛使用于发动机主轴的支撑方式，按照设计要求，每个支点的轴承均需要完成规定试验科目和试验时数的考核工作，才能转段。

常规低于25000r/mi n内圈无挡边滚子轴承的试验方案有多种，由于内圈无挡边滚子轴承无法轴向限位，可采用机械方法限制试验轴承轴承座的轴向自由度，来实现多套轴承的试验考核。针对转速超过30000r/mi n的试验轴承，目前可靠的试验方案中选用简支方案，将试验滚子轴承安装于简支端，在试验轴上安装深沟球轴承来轴向定位，但该方案的试验效率较低，单次只能开展一套轴承的试验，尤其是耐久性试验持续的时间过长，造成大量的人力资源浪费。再者，简支结构中采用额外两套三点角接触球轴承作为加载轴承，大幅度提高了成本，同时转子结构的复杂性增加了安装工艺的难度。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种滚子轴承试验装置，解决了现有技术中部分的问题，简化试验装置安装难度，提高对滚子轴承的试验效率。

本申请提供的一种滚子轴承试验装置采用如下的技术方案：

一种滚子轴承试验装置，包括底座、驱动机构和转轴，所述驱动机构驱动转轴转动，所述底座上设有与所述转轴两端对应的轴承座，所述转轴两端均与所述轴承座之间形成用于安装被测所述滚子轴承的空腔，所述转轴中部固定有径向加载转子，所述底座上固定有环绕于所述径向加载转子外周的径向加载定子，所述径向加载定子对所述径向加载定子施加沿转轴径向的作用力。

可选的，所述转轴外周设有沿径向外凸的推力盘，所述底座上固定设置有推力定子，所述推力定子与所述推力盘对应配合并能够对所述推力盘施加沿所述转轴轴向方向的作用力。

可选的，所述推力定子上缠绕线圈，线圈连通可调电流产生磁场对所述推力盘产生可调的电磁力，所述推力定子与所述推力盘的端面之间保持间隙。

可选的，所述径向加载转子和径向加载定子之间在转轴的径向方向上设置间隙，所述径向加载定子上绕有线圈，线圈上连通可调电流产生磁场传递到所述径向加载转子产生电磁力。

可选的，所述转轴包括第一转子和第二转子，所述第一转子和第二转子的端部通过所述径向加载转子可拆卸的连接，所述第一转子和第二转子的另一端部用于安转被测所述滚子轴承。

可选的，所述转轴连接驱动机构的一端通过密封板密封滑油，所述转轴另一端通过端盖密封滑油。

可选的，所述轴承座上设有凸起，所述凸起能够与被测所述滚子轴承的外圈抵接，所述转轴的两端设有螺纹连接的锁紧螺母，所述锁紧螺母与被测所述滚子轴承内圈抵接。

可选的，所述径向加载定子和径向加载转子均为叠片结构。

综上所述，本申请包括以下有益技术效果：

转轴的两端部和对应的两个轴承座之间形成两个用于安装被测滚子轴承的空腔，相比传统的试验装置，本申请的试验装置可以同时对两套无挡边圆柱滚子轴承，将实现效率提高一倍，而且本申请采用简支方案设置滚子滚轴，满足在30000r/min以上的转速的试验条件；

本申请通过径向加载定子对径向加载转子施加沿转轴径向的电磁力，电磁力通过转轴传递到两端的被测滚子轴承，并均分构成对被测滚子轴承的径向加载力，取消了额外的加载球轴承，降低了成本，简化试验装置的安装难度，而且通过调整电流向轴承施加方向可变的径向力，能够实现换向打滑工况的模拟；

推力定子上缠绕线圈，线圈连通可调电流产生磁场对推力盘产生可调的吸力，两侧的推力定子同时将磁场能量通过推力盘传递转轴上，通过差动方式将组合转子轴向位置控制在指定点，保证转子轴向不串动。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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它的附图。

图1为本申请滚子轴承试验装置的整体结构示意图；

图2为径向加载转子和径向加载定子的结构示意图。

附图标记说明：1、第一转子；2、密封板；3、锁紧螺母；4、轴承座；5、滚子轴承；6、封闭舱盖；7、径向加载转子；8、径向加载定子；9、安装座；10、推力定子；11、第二转子；12、端盖；13、底板；14、推力盘；15、支撑板。

具体实施方式

下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

以下通过特定的具体实例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本申请，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本申请的基本构想，图式中仅显示与本申请中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

本申请实施例提供一种滚子轴承试验装置。本申请实施例以内圈无挡边滚子轴承作为被测轴承进行说明。

如图1和图2所示，一种滚子轴承试验装置，包括底座、驱动机构和转轴，驱动机构驱动转轴转动，驱动机构在图中未示出，底座上设有与转轴两端对应的轴承座4，转轴两端均与轴承座4形成用于安装被测滚子轴承5的空腔，转轴中部固定有径向加载转子7，底座上固定有环绕于径向加载转子外周的径向加载定子8，径向加载定子8对径向加载定子8施加沿转轴径向的作用力。

具体的，底座包括底板13、支撑板15和封闭舱盖6，在底板13上对应转轴的两端和中部设置支撑板15，对应转轴两端的支撑板15开孔并安装轴承座4，对应转轴中部的支撑板15上开孔并固定安装径向加载定子8，转轴穿过两个轴承座4和径向加载定子8，封闭仓盖6对支撑板15顶部进行封闭。底座上固定安装电机作为驱动机构，电机的输出轴连接转轴的一端以驱动转轴转动。转轴的两端部和对应的两个轴承座4之间形成两个用于安装被测滚子轴承5的空腔。轴承座4上设有凸起，凸起能够与被测滚子轴承5的外圈抵接，转轴的两端设有螺纹连接的锁紧螺母3，锁紧螺母3与被测滚子轴承5的内圈抵接。对被测滚子轴承5进行试验时，将滚子轴承5套在转轴两端并进入轴承座4，同时使滚子轴承5抵接轴承座4的凸起，再通过锁紧螺母3对滚子轴承5进行固定限位。

相比传统的试验装置，本申请的试验装置可以同时对两套无挡边圆柱滚子轴承5进行试验，将效率提高一倍。而且本申请采用简支方案设置滚子滚轴5，满足在30000r/min以上的转速的试验条件。

对滚子轴承施加径向加载可以通过额外的加载球轴承；也可以考虑将球转轴的外圈和内圈分别作为径向加载定子和径向加载转子，对转轴施加径向加载，然后将径向加载力传递至滚子轴承。

本申请实施例给出的径向加载定子8上绕有线圈，径向加载转子7为软磁材料制造，可以为硅钢片，且径向加载转子7和径向加载定子8之间在转轴的径向方向上设置间隙；线圈上连通可调电流产生磁场传递到径向加载转子7产生非接触的电磁力，具体为径向加载定子8对进行加载转子产生非接触的吸引力。

本申请实施例通过径向加载定子8对径向加载转子7施加沿转轴径向的电磁力，电磁力通过转轴传递到两端的被测滚子轴承5，并均分构成对被测滚子轴承5的径向加载力，取消了额外的加载球轴承，降低了成本，简化试验装置的安装难度，而且通过调整电流向轴承施加方向可变的径向力，能够实现换向打滑工况的模拟。

径向加载力F_r的调节方法见如下公式：

F_r＝(K_i I)/2

其中：

K_i－电流刚度，N/A；

I－差动加载电流，A。

通过改变差动电流的方向可以改变电磁力的方向。

径向加载定子8和径向加载转子7均为叠片结构。

转轴包括第一转子1和第二转子11，第一转子1和第二转子11的端部通过径向加载转子7可拆卸的连接，第一转子1和第二转子11的另一端部用于安转被测滚子轴承5。将转轴分为两段，且与径向加载转子7可拆卸的固定方式连接，使得径向加载转子7可以重复使用。第一转子1和第二转子11相靠近的端面上设置法兰，径向加载转子7通过螺栓固定在法兰上。

转轴连接驱动机构的一端通过密封板2密封滑油，密封板2通过螺栓固定在轴承座4上，转轴另一端通过端盖12密封滑油，端盖12通过螺栓固定在轴承座4上。

转轴外周设有沿径向外凸的推力盘14，底座上固定设置有推力定子10，推力定子10对推力盘14施加沿转轴轴向方向的作用力。推力盘14端面的两侧均设有推力定子10，推力定子10与推力盘14的端面之间在转轴的轴向方向上保持间隙。推力定子10上缠绕线圈，线圈连通可调电流产生磁场对推力盘14产生可调的吸力，两侧的推力定子10同时将磁场能量通过推力盘14传递转轴上，通过差动方式将组合转子轴向位置控制在指定点，保证转子轴向不串动。

本申请的推力定子10的安装结构为，通过螺栓在径向加载定子8上固定安装座9，将推力定力通过螺栓固定在安装座9上。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种滚子轴承试验装置，其特征在于，包括底座、驱动机构和转轴，所述驱动机构驱动转轴转动，所述底座上设有与所述转轴两端对应的轴承座，所述转轴两端均与所述轴承座之间形成用于安装被测所述滚子轴承的空腔，所述转轴中部固定有径向加载转子，所述底座上固定有环绕于所述径向加载转子外周的径向加载定子，所述径向加载定子对所述径向加载定子施加沿转轴径向的作用力。

2.根据权利要求1所述的滚子轴承试验装置，其特征在于，所述转轴外周设有沿径向外凸的推力盘，所述底座上固定设置有推力定子，所述推力定子与所述推力盘对应配合并能够对所述推力盘施加沿所述转轴轴向方向的作用力。

3.根据权利要求2所述的滚子轴承试验装置，其特征在于，所述推力定子上缠绕线圈，线圈连通可调电流产生磁场对所述推力盘产生可调的电磁力，所述推力定子与所述推力盘的端面之间保持间隙。

4.根据权利要求1所述的滚子轴承试验装置，其特征在于，所述径向加载转子和径向加载定子之间在转轴的径向方向上设置间隙，所述径向加载定子上绕有线圈，线圈上连通可调电流产生磁场传递到所述径向加载转子产生电磁力。

5.根据权利要求1所述的滚子轴承试验装置，其特征在于，所述转轴包括第一转子和第二转子，所述第一转子和第二转子的端部通过所述径向加载转子可拆卸的连接，所述第一转子和第二转子的另一端部用于安转被测所述滚子轴承。

6.根据权利要求1所述的滚子轴承试验装置，其特征在于，所述转轴连接驱动机构的一端通过密封板密封滑油，所述转轴另一端通过端盖密封滑油。

7.根据权利要求1所述的滚子轴承试验装置，其特征在于，所述轴承座上设有凸起，所述凸起能够与被测所述滚子轴承的外圈抵接，所述转轴的两端设有螺纹连接的锁紧螺母，所述锁紧螺母与被测所述滚子轴承内圈抵接。

8.根据权利要求1所述的滚子轴承试验装置，其特征在于，所述径向加载定子和径向加载转子均为叠片结构。

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