CN115808308A - 一种滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置，包括基座、导轮组件、加载部件、轴承试验单元以及磨损测量部件，其中，驱动导轮旋转的驱动机构包括驱动器、伺服电机、减速机、扭矩传感器以及测控系统，一对所述加载部件对称安装于所述导轮组件的两侧。上述结构的滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置，不仅可以以导轮作为对偶件，模拟出试验轴承在无级变速、正反转工作状态以及不同受载状态的使用寿命；而且还可以以滚轮轴承为载体，通过扭矩传感器测量出摩擦力矩，进而通过该摩擦力矩结合轴承尺寸、受载力大小等参数计算出摩擦系数，通过该摩擦系数结合磨损测量部件测出的磨损量，进而可以考核评估出作为对偶件的导轮上喷涂涂层的摩擦磨损寿命。

Description

一种滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置

技术领域

本发明涉及滚轮轴承外圈旋转工况下的寿命试验技术领域，以及以滚轮轴承为载体，通过摩擦系数和磨损量的变化情况，测试对偶导轮上涂层的摩擦磨损寿命，具体涉及一种滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置。

背景技术

航空机体滚轮轴承的应用工况较为复杂，在外圈旋转工况下，对寿命的要求远高于常规滚轮轴承。在航空机体滚轮轴承测试环节中，需要模拟滚轮轴承正反转的运转状态以及在不同受载情况下的使用寿命。而传统的轴承寿命试验机，难以满足上述航空机体滚轮轴承的试验工况。

因此，有必要设计一种应用于航空机体滚轮轴承的试验装置，不仅可以模拟滚轮轴承正反旋转的运转状态、模拟滚轮轴承的不同受载情况以及在不同受载情况下的使用寿命；还可以以滚轮轴承为载体，通过摩擦系数和磨损量的变化情况，测试对偶导轮上涂层的摩擦磨损寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种可应用于航空机体滚轮轴承试验的滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置，不仅可以模拟滚轮轴承正反旋转的运转状态、模拟滚轮轴承的不同受载情况以及在不同受载情况下的使用寿命，还可以以滚轮轴承为载体，通过摩擦系数和磨损量的变化情况，考核评估对偶件导轮上喷涂涂层的摩擦磨损寿命。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置，至少包括：

基座；

导轮组件，所述导轮组件至少包括导轮和用于驱动所述导轮旋转运动的驱动机构，所述导轮安装于导轮基座上，所述导轮基座固定安装于所述基座上；所述驱动机构包括驱动器、伺服电机、减速机、扭矩传感器以及测控系统，所述测控系统通过驱动器控制所述伺服电机无级变速和正反转，通过扭矩传感器监测摩擦力矩；

加载部件，一对所述加载部件对称安装于所述导轮组件的两侧，所述加载部件至少包括固定加载座、可相对所述固定加载座向导轮组件侧双向运动的活动加载座以及用于驱动所述活动加载座运动的加载驱动部件；

轴承试验单元，所述轴承试验单元包括用于安装试验轴承的试验轴承座，所述试验轴承座安装于所述活动加载座面向对滚导轮的一侧；以及

磨损测量部件，安装于所述固定加载座与活动加载座之间。

一种优选的实施例，所述导轮组件还包括导轮轴，所述导轮套设于所述导轮轴上，所述导轮两侧的导轮轴上依次设置有与导轮邻接的第一隔套、与第一隔套邻接的支撑轴承以及与支撑轴承邻接并与导轮轴的端部固定连接的锁紧套，所述导轮轴通过所述支撑轴承与导轮基座连接。

一种优选的实施例，所述锁紧套与导轮轴的端部螺纹连接。

一种优选的实施例，所述导轮基座包括与基座固定连接的固定座，所述固定座上设置有一对相对设置有支臂，支臂之间形成用于容纳导轮的导轮腔；还包括与所述支臂的上端固定连接的压盖，所述压盖和支臂之间设置有用于容纳支撑轴承的轴承安装腔。

一种优选的实施例，还包括设置于支臂外侧的固定环，所述固定环分别与压盖和支臂的外侧面通过螺栓固定连接。

一种优选的实施例，所述固定加载座与活动加载座之间设置有若干组导向机构，所述导向机构包括与固定加载座固定连接的导向杆以及设置于活动加载座上与所述导向杆适配连接的导向套。

一种优选的实施例，所述导向杆的两端分别与一对加载部件的固定加载座连接。

一种优选的实施例，所述试验轴承座包括底座、一对与所述底座适配连接的压座以及试验轴，所述底座设置有用于容纳试验轴承的容纳区间，一对压座位于所述容纳区间的两侧，所述压座与底座之间设置有用于安装试验轴的轴腔，所述试验轴靠近一端的位置设置有轴肩，还包括套设于试验轴上的第二隔套，所述试验轴承安装于轴肩与第二隔套之间的试验轴上，所述轴肩和第二隔套的外侧与容纳区间的内壁及压座的内侧壁抵接。

一种优选的实施例，所述试验轴承为密封轴承。

一种优选的实施例，所述试验轴承为非密封轴承，所述轴承试验单元还包括套设于试验轴承外侧的密封套以及与所述密封套的两端固定连接的密封盖，两个所述密封盖分别套设于轴肩和第二隔套的外侧，所述密封盖与轴肩和第二隔套之间设置有密封圈，所述试验轴的一端设置有与密封套内侧连通的润滑油进油通道，所述试验轴的另一端设置有与密封套内侧连通的润滑油出油通道。

本实施例的滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置，与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)由导轮组件中的导轮作为对偶件，驱动试验轴承单元中的试验轴承旋转，其中，导轮由伺服电机控制旋转，测控系统通过驱动器可控制所述伺服电机无级变速和正反转，进而模拟试验轴承的无级变速和正反转工作状态，从而可以测试其复杂工况条件下的使用寿命。

(2)导轮组件的两侧对称安装有加载部件，通过加载部件可控制试验轴承单元与导轮之间的加载力大小，进而模拟出试验轴承在不同受载情况下的使用寿命。

(3)加载部件对称安装于导轮组件的两侧，使得导轮的两侧的加载力得以抵消，导轮的受力是均衡的，而试验轴承则承受单向的加载力，如此设计，使得导轮的工作稳定性更好，使用寿命更长。

(4)基于扭矩传感器和磨损测量部件的设置，以滚轮轴承(试验轴承)为载体，通过扭矩传感器测量出摩擦力矩，进而通过该摩擦力矩结合轴承尺寸、受载力大小等参数计算出摩擦系数，通过该摩擦系数结合磨损测量部件测出的磨损量，进而可以考核评估出作为对偶件的导轮上喷涂涂层的摩擦磨损寿命。

附图说明

图1为本实施例滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置的结构示意图；

图2为本实施例中导轮组件的侧视图；

图3为图2所示导轮组件的剖视状态结构示意图；

图4为图2所示导轮组件的立体状态结构示意图；

图5为图2所示导轮组件中导轮与导轮基座的爆炸状态结构示意图；

图6为图2所示导轮组件中导轮与导轮轴安装示意图；

图7为图6所示结构的剖视结构示意图；

图8为本实施例中加载部件的立体状态结构示意图；

图9为本实施例中加载部件的正视状态结构示意图；

图10为本实施例中第一种实施方式的轴承试验单元结构示意图，其中，试验轴承为密封轴承；

图11为图10所示轴承试验单元的爆炸状态结构示意图；

图12为图10所示轴承试验单元的剖视状态结构示意图；

图13为本实施例中第二种实施方式的轴承试验单元结构示意图，其中，试验轴承为非密封轴承；

图14为图13所示轴承试验单元的爆炸状态结构示意图；

图15为图13所示轴承试验单元的剖视状态结构示意图；

图16为图13所示轴承试验单元中间隔环的结构示意图。

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白，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例的一种滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置，如图1所示，包括固定设置的基座40、固定安装于基座40上的导轮组件10、设置于导轮组件两侧的加载部件30以及设置于加载部件30上的轴承试验单元20。

本实施例中，导轮组件10的结构如图2-7所示，包括导轮11和用于驱动所述导轮旋转运动的驱动机构，所述导轮11安装于导轮基座14上，该导轮基座14固定安装于所述基座40上。作为优选，本实施例中，导轮基座14通过螺栓与基座40固定连接。

本实施例中，导轮基座14包括与基座40固定连接的固定座141，该固定座141上设置有一对相对设置有支臂142，支臂142之间形成用于容纳导轮11的导轮腔140。

本实施例中，还包括与所述支臂142的上端固定连接的压盖143，作为优选，本实施例中，压盖143通过螺栓与支臂142固定连接。其中，所述压盖143和支臂142之间设置有用于容纳支撑轴承的轴承安装腔144。

本实施例中，导轮11套设安装于导轮轴11上，该导轮轴11的端部设置有多边形连接轴孔110，该导轮两侧的导轮轴11上依次设置有与导轮11邻接的第一隔套113、与第一隔套113邻接的支撑轴承114以及与支撑轴承114邻接并与导轮轴111的端部固定连接的锁紧套115。作为优选，本实施例中，锁紧套115与导轮轴111的端部为螺纹连接。

本实施例中，首先，导轮11、导轮轴11、两个第一隔套113、两个支撑轴承114以及两个锁紧套115组装为图6-图7所示的组件结构，如图5所示，将上述组件结构放置于固定座141上，将压盖143通过螺栓与支臂142连接在一起，其中，支撑轴承114位于轴承安装腔144中。

进一步的，本实施例中，还包括设置于支臂142外侧的固定环145，该固定环145分别与压盖143和支臂142的外侧面通过螺栓固定连接，使得导轮的安装更加的可靠，结构稳定性更好。

本实施例中，用于驱动导轮11旋转的所述驱动机构，如图2-图4所示，包括伺服电机12、与伺服电机12的输出端连接的减速机121、与导轮轴11连接的输出轴112以及将减速机121的输出端与输出轴112连接在一起的联轴器13。

作为本实施例的特别之处，其中，联轴器13之间设置有扭矩传感器122，本实施例中，配置有驱动器(图中未示出)和测控系统(图中未示出)，所述测控系统通过驱动器控制所述伺服电机无级变速和正反转，通过扭矩传感器监测摩擦力矩。

作为优选，本实施例中，扭矩传感器122安装于支架16上，该支架16固定连接于基座40上。

作为优选，本实施例中，伺服电机12和减速机121安装于电机支架15上，该电机支架15固定连接于基座40上。

本实施例中，一对加载部件30对称安装于所述导轮组件10的两侧，如图8、图9所示，所述加载部件包括固定加载座33、可相对所述固定加载座33向导轮组件侧双向运动的活动加载座34以及用于驱动所述活动加载座34运动的加载驱动部件31。

本实施例中，一对固定加载座33相对设置并固定安装于基座40上，该固定加载座33与活动加载座34之间设置有4组导向机构。其中，导向机构包括导向杆35和与所述导向杆适配连接的导向套36。作为本实施例的特别之处，其中，导向杆35两端分别与一对固定加载座33固定连接，活动加载座34上设置有四个导向套36，分别套设于导向杆35上。一对活动加载座34设置于一对固定加载座33之间。

本实施例中，由于导向杆两端分别与一对固定加载座33固定连接，两个活动加载座34基于相同基准的导向杆进行运动，使得两组加载部件30施加的加载力呈对称的精度特别高，对于试验轴承或对滚的导轮而言，施加的加载力精度越高，其测试的结果越可靠。

本实施例中，加载驱动部件31固定连接于固定加载座33的外侧，其伸缩杆32穿过固定加载座33后与活动加载座34固定连接。其中，加载驱动部件31可以选择现有技术中的直线电机、液压缸、气压缸等，在此不做限制。

需要说明的是，需要测试的试验轴承21，通过具有两种类型，一种是密封轴承，基于其内部储存的润滑脂实现润滑。另一种是非密封轴承，工作过程中，需要通过润滑油进行润滑。基于上述不同类型的试验轴承，本实施例的试验装置也要进行适应性调整。

本实施例第一种实施方式的轴承试验单元20，应用于密封轴承。如图10-图12所示，所述试验轴承座包括底座22、一对与所述底座适配连接的压座25以及试验轴26，底座22安装于活动加载座34面向导轮的一侧。其中，所述底座22设置有用于容纳试验轴承21的容纳区间23，一对压座25位于所述容纳区间23的两侧，该压座25与底座22之间设置有用于安装试验轴26的轴腔24。

本实施例中，所述试验轴26靠近一端的位置设置有轴肩27，还包括套设于试验轴上的第二隔套28，其中，所述试验轴承21安装于轴肩27与第二隔套28之间的试验轴26上，所述轴肩27和第二隔套28的外侧与容纳区间23的内壁及压座25的内侧壁抵接，从而将试验轴承21安装于试验轴承座上。

本实施例中，加载部件驱动试验轴承运动至试验轴承的外表面与导轮的外表面接触，驱动机构驱动导轮旋转，进而带动试验轴承的外圈旋转。测控系统通过驱动器控制所述伺服电机无级变速和正反转，加载部件施加的加载力大小也可调，从而模拟出试验轴承在不同工况下的使用寿命，工况条件包括正反转、不同速度、不同受载等工况。

本实施例第二种实施方式的轴承试验单元20，应用于非密封轴承。如图14-图16所示，所述轴承试验单元20还包括套设于试验轴承外侧的密封套211以及与所述密封套211的两端固定连接的密封盖212，两个所述密封盖212分别套设于轴肩27和第二隔套28的外侧，所述密封盖与轴肩27和第二隔套28之间设置有密封圈213，如此设置后，密封套211、两个密封盖212、轴肩27以及第二隔套28形成一个相对密封的空间。

为了实现上述非密封试验轴承的润滑，本实施例中，如图15所示，所述试验轴26的一端设置有与密封套内侧连通的润滑油进油通道，该润滑油进油通道包括轴向进油通道261和径向进油通道262。所述试验轴26的另一端设置有与密封套内侧连通的润滑油出油通道，该润滑油出油通道包括轴向出油通道263和径向出油通道264。其中，径向进油通道262围绕轴向进油通道261可设置多个，径向出油通道264围绕轴向出油通道263可设置多个。

作为优选，本实施例中，非密封式的试验轴承21并排设置有两个。试验轴承21的内圈与试验轴26过盈配合连接，试验轴承21的外圈与密封套211过盈配合连接。

相应的，本实施例中，两个试验轴承21的内圈之间设置有套设于试验轴26上的间隔环29。作为优选，该间隔环29的内圈设置有油槽291，间隔环29沿圆周方向还设置有若干贯通至油槽291的油孔292。其中，径向进油通道262连通至油槽291，径向出油通道264连通至试验轴承的外侧空间。

本实施例中，润滑油系统将润滑油通入轴向进油通道261，润滑油自轴向进油通道261依次通过径向进油通道262、油槽291、油孔292、试验轴承内外圈之间的间隙后，再依次通过径向出油通道264、轴向出油通道263回流至润滑油系统，形成循环润滑油路。

本实施例中，加载部件驱动试验轴承单元运动至密封套的外表面与导轮的外表面接触，驱动机构驱动导轮旋转，进而通过密封套带动试验轴承的外圈旋转。测控系统通过驱动器控制所述伺服电机无级变速和正反转，加载部件施加的加载力大小也可调，从而模拟出试验轴承在不同工况下的使用寿命，工况条件包括正反转、不同速度、不同受载等工况。

作为本实施例的特别之处，其中，如图1、图8、图9所示，本实施例的固定加载座33与活动加载座34之间还设置有磨损测量部件50，用于监测固定加载座33与活动加载座34之间的间距变化。需要说明的是，磨损测量部件50为现有成熟技术，用于监测间距即磨损量的变化，采购即可，本实施例对其具体结构不做赘述。

本实施例中，以滚轮轴承(试验轴承)为载体，通过扭矩传感器122测量出摩擦力矩，进而通过该摩擦力矩结合轴承尺寸、受载力大小等参数计算出摩擦系数，通过该摩擦系数结合磨损测量部件50测出的磨损量，可以考核评估出作为对偶件的导轮11上喷涂涂层的摩擦磨损寿命。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置，其特征在于，至少包括：

基座(40)；

导轮组件(10)，所述导轮组件至少包括导轮(11)和用于驱动所述导轮旋转运动的驱动机构，所述导轮安装于导轮基座(14)上，所述导轮基座固定安装于所述基座上；所述驱动机构包括驱动器、伺服电机(12)、减速机(121)、扭矩传感器(122)以及测控系统，所述测控系统通过驱动器控制所述伺服电机无级变速和正反转，通过扭矩传感器监测摩擦力矩；

加载部件(30)，一对所述加载部件对称安装于所述导轮组件的两侧，所述加载部件至少包括固定加载座(33)、可相对所述固定加载座向导轮组件侧双向运动的活动加载座(34)以及用于驱动所述活动加载座运动的加载驱动部件(31)；

轴承试验单元(20)，所述轴承试验单元包括用于安装试验轴承(21)的试验轴承座，所述试验轴承座安装于所述活动加载座面向对滚导轮的一侧；以及

磨损测量部件(50)，安装于所述固定加载座与活动加载座之间。

2.按照权利要求1所述的滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置，其特征在于，所述导轮组件还包括导轮轴(111)，所述导轮套设于所述导轮轴上，所述导轮两侧的导轮轴上依次设置有与导轮邻接的第一隔套(113)、与第一隔套邻接的支撑轴承(114)以及与支撑轴承邻接并与导轮轴的端部固定连接的锁紧套(15)，所述导轮轴通过所述支撑轴承与导轮基座连接。

3.按照权利要求2所述的滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置，其特征在于，所述锁紧套与导轮轴的端部螺纹连接。

4.按照权利要求2或3所述的滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置，其特征在于，所述导轮基座(14)包括与基座固定连接的固定座(141)，所述固定座上设置有一对相对设置有支臂(142)，支臂之间形成用于容纳导轮的导轮腔(140)；还包括与所述支臂的上端固定连接的压盖(143)，所述压盖和支臂之间设置有用于容纳支撑轴承的轴承安装腔(144)。

5.按照权利要求4所述的滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置，其特征在于，还包括设置于支臂外侧的固定环(145)，所述固定环(145)分别与压盖和支臂的外侧面通过螺栓固定连接。

6.按照权利要求1所述的滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置，其特征在于，所述固定加载座与活动加载座之间设置有若干组导向机构，所述导向机构包括与固定加载座固定连接的导向杆(35)以及设置于活动加载座上与所述导向杆适配连接的导向套(36)。

7.按照权利要求6所述的滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置，其特征在于，所述导向杆的两端分别与一对加载部件的固定加载座连接。

8.按照权利要求1所述的滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置，其特征在于，所述试验轴承座包括底座(22)、一对与所述底座适配连接的压座(25)以及试验轴(26)，所述底座设置有用于容纳试验轴承的容纳区间(23)，一对压座位于所述容纳区间的两侧，所述压座与底座之间设置有用于安装试验轴(26)的轴腔(24)，所述试验轴靠近一端的位置设置有轴肩(27)，还包括套设于试验轴上的第二隔套(28)，所述试验轴承安装于轴肩(27)与第二隔套(28)之间的试验轴(26)上，所述轴肩(27)和第二隔套(28)的外侧与容纳区间(23)的内壁及压座(25)的内侧壁抵接。

9.按照权利要求8所述的滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置，其特征在于，所述试验轴承为密封轴承。

10.按照权利要求8所述的滚轮轴承与导轮涂层性能试验装置，其特征在于，所述试验轴承为非密封轴承，所述轴承试验单元(20)还包括套设于试验轴承外侧的密封套(211)以及与所述密封套的两端固定连接的密封盖(212)，两个所述密封盖分别套设于轴肩(27)和第二隔套(28)的外侧，所述密封盖与轴肩(27)和第二隔套(28)之间设置有密封圈(213)，所述试验轴的一端设置有与密封套内侧连通的润滑油进油通道，所述试验轴的另一端设置有与密封套内侧连通的润滑油出油通道。

Images