CN114813120A - 一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备，涉及轴承寿命测试技术领域，包括测试轴，测试轴一端连接驱动机构，测试轴上方设有可转动的杠杆放大装置，杠杆放大装置下方设有对测试轴另一端施加压力的加力组件；测试轴外侧安装轴向加紧组件，测试轴内部沿轴向开有贯穿的加紧孔，径向开设与加紧孔连通的配合孔，加紧孔内设置径向加紧组件，以通过配合孔对测试轴上的测试轴承径向加紧。本发明通过轴向加紧组件和径向加紧组件对测试轴承进行固定，可保证测试轴承在测试过程中的加紧，保证测试的精度；并通过杠杆放大装置配合加力组件，保证加载力的稳定性。

Description

一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备

技术领域

本发明涉及轴承寿命测试技术领域，尤其涉及一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备。

背景技术

利用关节轴承寿命考核试验平台对关节轴承进行模拟工况的寿命评价是最直接且最有效的方式，目前存在系列的关节轴承寿命测试仪器，如：CN 102221462A公开了一种关节轴承试验检测装置，CN 203324915U公开了一种大型恒载荷关节轴承寿命试验机，CN106769038A公开了一种组合加载运动关节轴承试验机。

由于向心关节轴承仅由内圈和外圈组成，其在试验机进行测试时的加紧方式多采用对内圈的轴向加紧，该方法在长时间的往复摆动过程中，其加紧接触表面易因往复运动而使得表面粗糙度降低，进而导致夹紧力减少，最终导致内圈与轴发生打滑现象。而工程实际中，向心关节轴承的内圈与轴采用过渡配合，因此两者较少发生打滑现象。若寿命考核评价测试采用过渡配合方式，将造成安装测试不便。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备，通过轴向加紧组件和径向加紧组件对测试轴承进行固定，可保证测试轴承在测试过程中的加紧，保证测试的精度；并通过杠杆放大装置配合加力组件，保证加载力的稳定性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

本发明的实施例提供了一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备，包括测试轴，测试轴一端连接驱动机构，测试轴上方设有可转动的杠杆放大装置，杠杆放大装置下方设有对测试轴另一端施加压力的加力组件；

测试轴外侧安装轴向加紧组件，测试轴内部沿轴向开有贯穿的加紧孔，径向开设与加紧孔连通的配合孔，加紧孔内设置径向加紧组件，以通过配合孔对测试轴上的测试轴承径向加紧。

作为进一步的实现方式，所述加力组件包括加力支架、安装于加力支架的加压轴承；

加力支架通过竖向传力组件与杠杆放大装置相连，加力支架两侧对称安装滑轨组件，以在杠杆放大装置转动时加力支架沿竖向移动。

作为进一步的实现方式，所述竖向传力组件包括杆端球轴承、与杆端球轴承相连的加压板，加力支架安装于加压板内，且加力支架与杆端球轴承之间安装压力传感器。

作为进一步的实现方式，所述杠杆放大装置包括放大杆，放大杆一端连接配重，另一端连接用于放置砝码的托盘；放大杆与支撑座铰接。

作为进一步的实现方式，所述加紧孔为螺纹孔，径向加紧组件包括相对设置的第一加紧杆和第二加紧杆，第一加紧杆和第二加紧杆之间设有对应于配合孔的径向加紧块。

作为进一步的实现方式，所述第一加紧杆和第二加紧杆相对应的端部分别设有倾斜的端面，径向加紧块具有与所述端面相适配的侧面；所述第二加紧杆端部从加紧孔中伸出。

作为进一步的实现方式，所述配合孔成对设置，且配合孔为扇形孔；扇形孔内侧设有用于径向加紧块移动的凹槽。

作为进一步的实现方式，所述轴向加紧组件包括内圈夹具和外圈夹具，所述外圈夹具通过温控管连接温控设备。

作为进一步的实现方式，所述驱动机构包括动力源、与动力源相连的传动机构，其中传动机构设于真空腔体内。

作为进一步的实现方式，所述传动机构包括依次连接的扭矩传感器、旋转接头，旋转接头内安装有与测试轴相连的温控轴，所述旋转接头通过温控管连接温控设备。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明的测试轴外侧安装轴向加紧组件，以对测试轴承进行轴向加紧，测试轴内部设置径向加紧组件，以通过配合孔对测试轴上的测试轴承径向加紧，保证对测试轴承的稳定固定，解决了传统轴承加紧内圈方式在长时间往复运动中，加紧接触面打滑，致使其内圈与轴不能保持相对运动的问题。

(2)本发明的径向加紧组件包括设于测试轴内第一加紧杆、径向加紧块和第二加紧杆，且第二加紧杆从测试轴中伸出一定长度，以通过旋转第二加紧杆对径向加紧块产生推力，使径向加紧块沿测试轴上的配合孔径向移动，实现对测试轴承径向的固定；轴向加紧组件包括内圈夹具和外圈夹具，实现对测试轴承内外圈轴向的同时固定，内圈夹具与压紧螺母配合，便于调节压紧力。

(3)本发明采用砝码加载的方式，有效减少了真空腔体内部的机械运动机构，保证了加载力的稳定性；同时设计了由放大杆、配重和砝码构成的力放大机构，可以实现不同比例的放大，可满足关节轴承的服役工况测试需求。

(4)本发明的加压轴承和加压支架连接加压板，且加压支架与杆端球轴承之间设置压力传感器，加压轴承在放大杆转动作用下实现对测试轴的加载，保证加载力的准确控制。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的主视图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的俯视图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的测试部分结构示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的测试部分俯视图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的测试部分剖视图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的加紧组件和加力组件结构示意图；

图7是本发明根据一个或多个实施方式的加紧组件和加力组件结构示意图中的局部放大图；

图8(a)是本发明根据一个或多个实施方式的测试轴俯视图；

图8(b)是图8(a)的A-A剖面图；

图9是本发明根据一个或多个实施方式的测试轴主视图。

其中，1、伺服电机，2、真空腔体，3、真空管，4、主控箱，5、真空设备，6、温控设备，7、第一温控管，101、法兰，102、扭矩传感器，103、联轴器，104、旋转接头，105、配重，106、放大杆，107、支撑板，108、滑块，109、砝码，1010、支撑座，1011、温控轴，1012、滑轨，1013、第二温控管，1014、第一支架，1015、第二支架，1016、第三支架，1017、第四支架，1018、外圈夹具，1019、磁流体密封轴，1020、加压轴承，1021、调心球轴承，1022、杆端球轴承，1023、加压板，1024、压力传感器，1025、加力支架，1026、安装轴，1027、托盘，1028、径向加紧块，1029、内圈夹具，1030、压紧螺母，1031、第二加紧杆，1032、螺栓，1033、第一加紧杆，1034、测试轴，1035、配合孔。

具体实施方式

实施例一：

本实施例提供了一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备，尤其适用于涂层型自润滑关节轴承，如图1和图2所示，包括驱动机构、测试轴1034、杠杆放大装置、加力组件等，本实施例的寿命试验在真空环境下进行，即驱动机构除动力源部分装置，其余装置如测试轴1034、杠杆放大装置均设置在真空腔体2内；真空腔体2通过真空管3连接真空设备5。

当然，在其他实施例中，寿命试验也可以不在真空环境下进行。

如图3和图4所示，驱动机构包括动力源和传动机构，本实施例的动力源采用伺服电机1，为了实现涂层型自润滑关节轴承的往复摆动运动，采用伺服电机1直接往复运动的形式。

伺服电机1通过法兰101安装于真空腔体2外侧，伺服电机1依次连接磁流体密封轴1019、扭矩传感器102、温控轴1011，温控轴1011通过联轴器103与测试轴1034相连。

扭矩传感器102底部由第一支架1014支撑，温控轴1011上安装有旋转接头104，旋转接头104由第二支架1015支撑。旋转接头104径向开有通孔，通孔通过第一温控管7连接温控设备6，以实现对传动部分的冷却和升温。

如图5所示，测试轴1034靠近旋转接头104的一端安装调心球轴承1021，调心球轴承1021底部由第四支架1017支撑，通过调心球轴承1021平衡关节轴承的测试力矩，以保证测试的准确性。

测试轴1034上安装测试轴承，本实施例的测试轴承为关节轴承。测试轴1034外侧安装有用于对关节轴承轴向加紧的外圈夹具1018和内圈夹具1029，测试轴1034内设有用于对关节轴承径向加紧的径向加紧组件。

内圈夹具1029对关节轴承内圈进行夹紧，其安装于测试轴1034轴向；为了进一步保持对轴承内圈的固定，内圈夹具1029相对于关节轴承对称设置两个。内圈夹具1029可采用现有技术实现，只要能够卡住轴承内圈即可。其中一个内圈夹具1029与测试轴1034的轴肩贴合，另一个内圈夹具1029侧面设置至少两个压紧螺母1030，通过旋转压紧螺母1030实现对关节轴承内圈的夹紧固定。

在本实施例中，内圈夹具1029与测试轴承内圈接触的区域设置有微织构，以增加其摩擦力。

外圈夹具1018包括支撑主体和连接于支撑主体顶部的夹持部，夹持部具有两个与关节轴承相适应的夹持面，夹持面的顶部通过螺栓1032连接形成对关节轴承外圈的夹紧固定。支撑主体通过第二温控管1013连接温控设备6，以调节关节轴承所需要的环境温度，用于提供涂层型自润滑关节轴承的高低温工况的测试。

如图6和图7所示，测试轴1034内部轴向开有贯穿的加紧孔，为了便于径向加紧组件的移动，本实施例的加紧孔为螺纹孔。径向加紧组件包括第一加紧杆1033、第二加紧杆1031和径向加紧块1028，第一加紧杆1033、第二加紧杆1031的外表面均设有与加紧孔相适配的螺纹；第一加紧杆1033拧入加紧孔一端，第二加紧杆1031拧入加紧孔另一端。

并且，第二加紧杆1031的端部从加紧孔中伸出一定长度，以便通过旋转第二加紧杆1031实现对径向加紧块1028的推动作用。

径向加紧块1028设置于第一加紧杆1033和第二加紧杆1031之间，为了保证径向加紧块1028能够对关节轴承径向加载，在测试轴1034安装关节轴承的位置成对开设配合孔1035，且配合孔1035与加紧孔连通。

在本实施例中，配合孔1035设置两个，如图8(a)、图8(b)和图9所示，两个配合孔1035相对于测试轴1034的轴线对称布置。每个配合孔1035内均设有径向加紧块1028，通过旋转第二加紧杆1031，使其向内侧挤压，从而使径向加紧块1028沿配合孔1035移动，实现对关节轴承的径向加紧。

其中，第一加紧杆1033和第二加紧杆1031彼此靠近的一端分别设置倾斜的端面，径向加紧块1028具有与该端面相适配的侧面，使第一加紧杆1033、第二加紧杆1031对径向加紧块1028形成推力。

在本实施例中，配合孔1035为扇形孔，扇形孔内侧开设凹槽，径向加紧块1028侧面与凹槽配合，以便沿凹槽移动。

本实施例通过杠杆放大装置配合加力组件对测试轴1034远离温控轴1011的一端进行径向加载，如图5和图6所示，杠杆放大装置包括放大杆106、配重105、用于放置砝码109的托盘1027，放大杆106设置于测试轴1034上方设定高度处，放大杆106一端连接配重105，另一端连接托盘1027；配重105用于抵消放大杆106、托盘1027等的重量。放大杆106靠近配重的一端105与支撑座1010铰接，使其可以绕支撑座1010进行旋转。

介于放大杆106的铰接端和连接托盘1027的一端之间的设定位置处安装加力组件，例如加力组件安装于铰接端和托盘端的中间位置，当然此位置可根据具体情况调节。

具体的，放大杆106通过竖向传力组件与加力组件连接，如图6所示，竖向传力组件包括杆端球轴承1022、加压板1023和压力传感器1024，加压板1023连接于杆端球轴承1022底部，杆端球轴承1022顶部与放大杆106相连，采用杆端球轴承1022的连接方式，可使得施加到加力支架1025上的力为竖直向下；通过采用杠杆放大装置，可实现较小的砝码以获得施加力的倍增。

在本实施例中，加压板1023纵向截面呈倒U型结构，加压板1023内安装压力传感器1024，压力传感器1024顶部与杆端球轴承1022连接，底部与加力组件相连。

加力组件包括加力支架1025和加压轴承1020，加力支架1025设置于加压板1023内侧，加压轴承1020通过安装轴1026与加力支架1025相连，加压轴承1020能够与测试轴1034直接接触，使得测试轴1034在往复运动过程中受到恒定的力载荷。加力支架1025两侧对称安装滑轨组件，以对加力组件的纵向运动起到导向作用。

滑轨组件包括滑轨1012、与滑轨1012滑动连接的滑块108，滑块108与加力支架1025相连，滑轨1012安装于支撑板107内侧。

本实施例还包括控制部分，控制部分包括主控箱4，主控箱4通过控制线与驱动机构、扭矩传感器102、压力传感器1024等连接，主控箱4用于调节不同的测试工况、采集设备运行过程中的传感器信号，同时以图表的形式进行展示。

本实施例寿命试验设备的测试过程为：

步骤1：将第一加紧杆1033、径向加紧块1028、第二加紧杆1031、内圈夹具1029等安装在测试轴1034上，并将测试轴1034与驱动机构连接；

步骤2：将涂层型自润滑关节轴承外侧安装在外圈夹具1018；通过旋转压紧螺母1030和螺栓1032实现对涂层型自润滑关节轴承轴向和外圈径向的固定。并且，旋转第二加紧杆1031，实现对涂层型自润滑关节轴承内圈径向的固定。

步骤4：选择合适的砝码109，将其放置在托盘1027上。

步骤5：关闭真空腔体2，通过控制部分进行工况的选取，并观察相关的传感参数。

步骤6：测试完成后，将设备关机、取下砝码109，同时松动第二加紧杆1031、压紧螺母1030、螺栓1032实现测试轴承与测试轴1034的脱离，并将加力支架1025沿导轨1012上移，取下测试轴承。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备，其特征在于，包括测试轴，测试轴一端连接驱动机构，测试轴上方设有可转动的杠杆放大装置，杠杆放大装置下方设有对测试轴另一端施加压力的加力组件；

测试轴外侧安装轴向加紧组件，测试轴内部沿轴向开有贯穿的加紧孔，径向开设与加紧孔连通的配合孔，加紧孔内设置径向加紧组件，以通过配合孔对测试轴上的测试轴承径向加紧。

2.根据权利要求1所述的一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备，其特征在于，所述加力组件包括加力支架、安装于加力支架的加压轴承；

加力支架通过竖向传力组件与杠杆放大装置相连，加力支架两侧对称安装滑轨组件，以在杠杆放大装置转动时加力支架沿竖向移动。

3.根据权利要求2所述的一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备，其特征在于，所述竖向传力组件包括杆端球轴承、与杆端球轴承相连的加压板，加力支架安装于加压板内，且加力支架与杆端球轴承之间安装压力传感器。

4.根据权利要求1或2所述的一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备，其特征在于，所述杠杆放大装置包括放大杆，放大杆一端连接配重，另一端连接用于放置砝码的托盘；放大杆与支撑座铰接。

5.根据权利要求1所述的一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备，其特征在于，所述加紧孔为螺纹孔，径向加紧组件包括相对设置的第一加紧杆和第二加紧杆，第一加紧杆和第二加紧杆之间设有对应于配合孔的径向加紧块。

6.根据权利要求5所述的一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备，其特征在于，所述第一加紧杆和第二加紧杆相对应的端部分别设有倾斜的端面，径向加紧块具有与所述端面相适配的侧面；所述第二加紧杆端部从加紧孔中伸出。

7.根据权利要求5所述的一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备，其特征在于，所述配合孔成对设置，且配合孔为扇形孔；扇形孔内侧设有用于径向加紧块移动的凹槽。

8.根据权利要求1所述的一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备，其特征在于，所述轴向加紧组件包括内圈夹具和外圈夹具，所述外圈夹具通过温控管连接温控设备。

9.根据权利要求1所述的一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备，其特征在于，所述驱动机构包括动力源、与动力源相连的传动机构，其中传动机构设于真空腔体内。

10.根据权利要求9所述的一种轴向和径向协同固定的关节轴承寿命试验设备，其特征在于，所述传动机构包括依次连接的扭矩传感器、旋转接头，旋转接头内安装有与测试轴相连的温控轴，所述旋转接头通过温控管连接温控设备。

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