CN117629629A - 一种滚动轴承精度寿命试验设备及试验方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及轴承试验领域,具体公开了一种滚动轴承精度寿命试验设备及试验方法。其中的滚动轴承精度寿命试验设备包括安装模块、加载模块、驱动模块和检测模块,所述的安装模块包括安装座和旋转主轴,所述的旋转主轴与安装座之间设有试验轴承安装位;所述的加载模块包括受载组件、轴向加载组件和径向加载组件,所述的受载组件与旋转主轴一端旋转活动连接;所述轴向加载组件和径向加载组件的加载端分别与受载组件对应;所述的驱动模块用于驱动旋转主轴相对于安装座转动;所述的检测模块包括轴向跳动检测单元和径向跳动检测单元。以上所述的滚动轴承精度寿命试验设备可以稳定可靠的对轴承进行精度寿命试验。
Description
技术领域
本发明涉及轴承试验领域,尤其涉及一种滚动轴承精度寿命试验设备及试验方法。
背景技术
轴承是机械设备中的重要部件,主要功能是支撑机械旋转体,承担载荷,降低运动过程中的摩擦系数,并保证其回转精度。轴承在设计生产完成后,通常需要对使用寿命进行试验检测,常见的寿命检测为疲劳寿命检测,也即轴承在达到脱落、损坏等破坏形式时的运转时间。
随着工业发展,机械设备对轴承性能的要求越来越高,很多工况下轴承虽然未出现疲劳脱落失效,但部分特定指标超过规定数值也会影响正常工作,此时也应当认定轴承达到了实际使用寿命。
例如,通讯卫星轴承的主要性能指标是轴承摩擦力矩小于许摩擦力矩;录像机磁鼓用精密轴承的主要性能指标是轴承旋转精度小于许用旋转精度。而对机床主轴轴承来说,最敏感的参数是轴承的旋转精度,用精度寿命来考核轴承寿命是最合适的。
轴承在装机使用过程中,随着使用时间的延长,轴承会发生磨损,造成旋转轴刚度下降,动态精度下降。轴承在装机使用过程中振动、摩擦力矩、外圈温度等参数达到阈值,轴承的动态精度下降至阈值,丧失正常工作性能的总运行时间即为轴承的精度寿命。
轴承的疲劳寿命检测技术已经成熟,但对于轴承精度寿命,轴承行业还没有统一的实验设备和试验方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种滚动轴承精度寿命试验设备及试验方法,可以稳定可靠的对轴承进行精度寿命试验。
为了解决上述技术问题,本发明提供的技术方案如下:一种滚动轴承精度寿命试验设备,至少包括:
安装模块,所述的安装模块包括安装座和旋转主轴,所述的旋转主轴与安装座之间设有试验轴承安装位;
加载模块,所述的加载模块包括受载组件、轴向加载组件和径向加载组件,所述的受载组件与旋转主轴一端旋转活动连接;所述轴向加载组件的加载方向平行于旋转主轴的轴向设置,所述径向加载组件的加载方向平行于旋转主轴的径向设置;所述轴向加载组件和径向加载组件的加载端分别与受载组件对应;
驱动模块,所述的驱动模块用于驱动旋转主轴相对于安装座转动;
检测模块,所述的检测模块包括轴向跳动检测单元和径向跳动检测单元,所述轴向跳动检测单元与旋转主轴的端部对应,所述的径向跳动检测单元与旋转主轴的侧面对应。
试验时,待试轴承安装在试验轴承安装位,轴向加载组件和径向加载组件分别通过受载组件向旋转主轴施加载荷,驱动模块驱动旋转主轴高速运转,通过检测模块对旋转主轴的轴向跳动量和径向跳动量实时检测,根据旋转主轴的轴向跳动量和径向跳动量判定轴承精度是否失效。
采用本申请的滚动轴承精度寿命试验设备可以模块滚动轴承的转速和受载公开,并以跳动量为精度失效标准,设备运转稳定,试验结果可靠。
作为优选,所述的轴向跳动检测单元为感应式检测单元,所述轴向跳动检测单元穿过受载组件的端部,并朝向旋转主轴的端部设置;
所述的径向跳动检测单元包括第一径向检测件和第二径向检测件,其中的第一径向检测件为接触式检测单元,所述第一径向检测件的检测端与受载组件的侧面接触;所述的第二径向检测件为感应式检测单元,所述的第二径向检测件位于旋转主轴侧面,并与受载组件错位设置。
轴向跳动检测单元用于检测主轴的轴向跳动,第二径向检测件用于检测主轴的径向跳动,从而间接测量出试验轴承的精度。第一径向检测件用于实时检测受载组件的状态,反应受载组件的状态,防止试验过程中因受载组件的磨损影响试验轴承的试验结果。
作为优选,所述的轴向加载组件和径向加载组件分别包括加载装置,所述的加载装置包括加载座、加载动力单元、加载传动单元和加载头,所述的加载传动单元包括丝杆和滑块,所述的丝杆与加载座旋转活动连接,所述的滑块与加载座滑动连接,所述的滑块与丝杆螺纹连接,所述的加载动力单元用于驱动丝杆转动;所述的加载头与滑块连接,且所述的加载头与滑块之间设有压力传感器。
作为优选,所述的安装座包括基座和轴承适配组件,所述的轴承适配组件包括安装轴套和端盖,所述安装轴套的两端分别设有外圈安装位;所述的端盖位于安装轴套的两端,并与安装轴套可拆连接。针对不同规格的轴承,可以更换不同的轴承适配组件进行匹配。
作为优选,所述的检测模块还包括温度检测组件,所述的温度检测组件沿倾斜于旋转主轴中心的方向穿过端盖和安装轴套,且检测端与外圈安装位对齐设置。
温度检测组件可以检测试验轴承外圈的温度,为轴承的失效判定提供依据。
作为优选,所述的基座包括上座和下座,所述的上座和下座共同压紧轴承适配组件;所述的基座内设有腔体,所述的安装套筒位于腔体内。
作为优选,所述的检测模块还包括振动检测单元,所述的振动检测单元穿过上座,并伸入腔体内。
振动检测单元可以对试验轴承的振动值进行检测,为轴承的失效判定提供依据。
一种滚动轴承精度寿命试验方法,采用如上所述的滚动轴承精度寿命试验设备;
至少包括以下步骤:
S1.安装:将试验轴承安装在试验轴承安装位,待试轴承的工作参数包括:设计径向载荷Fr0、设计轴向载荷Fa0和设计转速N0;
S2.确定预试验参数和强化系数,记为预试径向载荷Fri、预试轴向载荷Fai、预试转速Ni,和径向载荷系数βri、轴向载荷系数βai、转速系数βNi;则有:Fri=βri×Fr0、Fai=βai×Fr0、Ni=βNi×N0,
其中:1≤βri≤10、1≤βai≤10、1≤βNi≤10;i为预试验次数,初始值为1;
预试验:S21.赋值初始强化系数βr1、βa1、βN1,取值均为小于等于2;
S22.径向加载组件对旋转主轴施加载荷Fri,轴向加载组件对旋转主轴施加载荷Fai,驱动模块驱动旋转主轴以转速Ni旋转,试验15~30min;检测模块实时检测旋转主轴和试验轴承的状态系数;
S23.判定旋转主轴和试验轴承的状态系数是否达到预设超限值:
若旋转主轴和试验轴承的状态系数达到预设超限值,预试验完成,以第i-1次预试验参数作为强化试验参数;
若旋转主轴和试验轴承的状态系数未达到预设超限值,则进一步判定强化系数是否达到极值;若强化系数达到极值,预试验完成,以第i次预实验参数为强化试验参数;若强化系数未达到极值,则增大强化系数βri、βai、βNi中至少一个,增大幅度为50%~200%,赋值i=i+1,重复步骤S22~S23;
S3.强化试验:滚动轴承精度寿命试验设备以S2中获得的强化试验参数运转,检测模块实时检测旋转主轴和试验轴承状态系数;
S4.结果后处理:当旋转主轴和试验轴承的状态系数超过阈值,停止强化试验,此时的试验时间记为t,则试验轴承精度寿命的预测值T=βr×βa×βN×t。
由于轴承的设计寿命较长,往往超过一万小时,正常工况下试验的成本过高,因此本申请采用强化试验参数的方式来缩短试验时间,并以合理预测的方式获得轴承的真实精度寿命。
同时,在本申请的试验方案中,通过设置预实验步骤,对试验参数的强化程度进行预试,以在获得更大试验效率的前提下,采用合理稳定的强化试验参数进行试验,降低因试验参数强化对精度寿命带来的额外影响,降低对轴承真实精度寿命的预测误差。
作为优选,S2中,预试验步骤之前还包括以下步骤:
S20.跑合:在空载状态下,驱动模块驱动旋转主轴旋转,其中旋转主轴的转速从小到大梯次设置,且跑合转速不大于设计转速N0,每一转速下的运行时间为15~30min。
跑合步骤可以消除油脂润滑、零件配合、装配力等因素对设备运转稳定性的影响,使轴承自身、及设备整体各零部件之间充分磨合,使设备整体达到一个稳定的状态,提高旋转主轴的精度和稳定性。
作为优选,S1中,安装步骤之后还包括以下步骤:
S11.主轴跳动检测:在空载状态下,驱动模块驱动旋转主轴以设计转速N0旋转,检测模块检测旋转主轴的空载振动值,并以空载振动值对S4中的试验轴承状态系数的阈值进行补偿处理。
由于旋转主轴自身的加工精度、及各个零部件之间的配合误差等因素,旋转主轴的旋转存在一定的初始误差,通过空载状态下的主轴跳动检测可以对试验结果进行补偿,在一定程度上减小试验误差。
附图说明
图1为本实施例滚动轴承精度寿命试验设备的结构示意图;
图2为本实施例滚动轴承精度寿命试验设备的俯视图;
图3为本实施例滚动轴承精度寿命试验设备的正视图;
图4为本实施例滚动轴承精度寿命试验设备中安装模块与受载组件配合的剖视图;
图5为图4中A处的局部放大图;
图6为本实施例滚动轴承精度寿命试验设备中加载装置的剖视图;
图7为图6中B处的局部放大图;
图8为本实施例滚动轴承精度寿命试验设备中安装模块的断面图;
图9为本实施例滚动轴承精度寿命试验方法的流程图;
图10为本实施例滚动轴承精度寿命试验方法中跑合步骤的温度变化曲线图;
图11为本实施例滚动轴承精度寿命试验方法中跑合步骤的振动变化曲线图;
图12为本实施例滚动轴承精度寿命试验方法中强化实验步骤的温度变化曲线图;
图13为本实施例滚动轴承精度寿命试验方法中强化实验步骤的径向跳动变化曲线图;
图14为本实施例滚动轴承精度寿命试验方法中强化实验步骤的振动变化曲线图。
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。
实施例
如图1所示,一种滚动轴承精度寿命试验设备,包括安装模块2、加载模块、驱动模块1和检测模块。
所述的安装模块2包括安装座和旋转主轴24,所述的旋转主轴24与安装座之间设有试验轴承5安装位。
具体的,所述的安装座包括基座和轴承适配组件,所述的轴承适配组件包括安装轴套22和端盖23,所述安装轴套22的两端分别设有外圈安装位。所述的端盖23位于安装轴套22的两端,并与安装轴套22可拆连接,端盖23覆盖外圈安装位设置,可以对轴承外圈进行限位。所述的基座包括上座21和下座25,所述的上座21和下座25共同压紧轴承适配组件。所述的基座内设有腔体,所述的安装套筒位于腔体内。针对不同规格的轴承,可以更换不同的轴承适配组件进行匹配。
所述的旋转主轴24沿长度方向包括驱动分段、安装分段和加载分段,安装轴套22套设在安装分段外侧,驱动分段和加载分段伸出安装轴套22。
所述的加载模块包括受载组件33、轴向加载组件32和径向加载组件31,所述的受载组件33与旋转主轴24加载分段的端部旋转活动连接。所述的受载组件33包括加载环331和加载盘332,所述的加载盘332位于加载环331端部,并固定连接或一体成型。所述的加载环331通过陪试轴承6与旋转主轴24旋转活动连接,所述的加载盘332与旋转主轴24之间不接触。
所述轴向加载组件32的加载方向平行于旋转主轴24的轴向设置,所述径向加载组件31的加载方向平行于旋转主轴24的径向设置。所述轴向加载组件32和径向加载组件31的加载端分别与受载组件33对应。
具体的,所述的轴向加载组件32和径向加载组件31分别包括加载装置,所述的加载装置包括加载座、加载动力单元301、加载传动单元和加载头304,所述的加载传动单元包括丝杆302和滑块303,所述的丝杆302与加载座旋转活动连接,所述的滑块303与加载座滑动连接,所述的滑块303与丝杆302螺纹连接,所述的加载动力单元301用于驱动丝杆302转动。所述的加载头304与滑块303连接,且所述的加载头304与滑块303之间设有压力传感器。
所述加载头304的加载端设有容置槽和活动加载块,所述的活动加载块滑动设置在容置槽内,并通过弹性件与加载头304连接,所述活动加载块的加载端呈球面。在轴承运转的过程中,活动加载块与受载组件33接触,并挤压弹性件,由于旋转主轴24回转精度的影响,受载组件33存在一定的运动,弹性件的设置可以将活动加载块压紧在受载组件33上,保证加载可靠。
加载座的位置可以相对于旋转主轴24调整,针对特定的轴承工况,轴向加载组件32和径向加载组件31的加载点可以合理调整。例如针对磨床工况,可以将轴向加载组件32的加载方向与旋转主轴24的中心错位设置,错位距离模拟砂轮的半径。
还包括防转组件,所述的防转组件包括定向杆,所述的定向杆设置在受载组件33与其中一个加载装置的加载座之间。
所述的驱动模块1通过联轴器11与旋转主轴24的驱动分段连接,用于驱动旋转主轴24相对于安装座转动。具体的,所述的驱动模块1包括高速同步电主轴。
所述的检测模块包括轴向跳动检测单元和径向跳动检测单元41,所述轴向跳动检测单元与旋转主轴24的端部对应,所述的径向跳动检测单元41与旋转主轴24的侧面对应。其中的轴向跳动检测单元在附图中未示出,可以安装在轴向加载组件的加载座上,与加载头并行设置。
具体的,所述的轴向跳动检测单元为感应式检测单元,所述轴向跳动检测单元穿过受载组件33的加载盘332,并朝向旋转主轴24的端部设置。
所述的径向跳动检测单元41包括第一径向检测件和第二径向检测件,其中的第一径向检测件为接触式检测单元,所述第一径向检测件的检测端与受载组件33的侧面接触。所述的第二径向检测件为感应式检测单元,所述的第二径向检测件位于旋转主轴24侧面,并与受载组件33错位设置。所述的径向跳动检测单元41相对于旋转主轴24位于径向加载组件31的对侧。其中的轴向跳动检测单元和第二径向检测件均为电涡流位移传感器,第一径向检测件为光栅式位移传感器。
所述的检测模块还包括温度检测组件43,所述的温度检测组件43与外圈安装位一一对应。所述的温度检测组件43沿倾斜于旋转主轴24中心的方向穿过端盖23和安装轴套22,且检测端与外圈安装位对齐设置。温度检测组件43可以检测试验轴承5外圈的温度,为轴承的失效判定提供依据。
所述的检测模块还包括振动检测单元42,所述的振动检测单元42穿过上座21,并伸入腔体内。振动检测单元42可以对试验轴承5的振动值进行检测,为轴承的失效判定提供依据。
试验时,待试轴承安装在试验轴承5安装位,轴向加载组件32和径向加载组件31分别通过受载组件33向旋转主轴24施加载荷,驱动模块1驱动旋转主轴24高速运转,通过检测模块对旋转主轴24的轴向跳动量和径向跳动量实时检测,根据旋转主轴24的轴向跳动量和径向跳动量判定轴承精度是否失效。同时监测轴承温度和设备的振动值,温度和振动值作为设备的停机条件。
采用本申请的滚动轴承精度寿命试验设备可以模块滚动轴承的转速和受载公开,并以跳动量为精度失效标准,设备运转稳定,试验结果可靠。
一种滚动轴承精度寿命试验方法,采用如上所述的滚动轴承精度寿命试验设备。包括以下步骤:
S1.安装:将试验轴承5安装在试验轴承5安装位,待试轴承的工作参数包括:设计径向载荷Fr0、设计轴向载荷Fa0和设计转速N0。
S11.主轴跳动检测:在空载状态下,驱动模块1驱动旋转主轴24以设计转速N0旋转,检测模块检测旋转主轴24的空载振动值。
S2.确定预试验参数和强化系数,记为预试径向载荷Fri、预试轴向载荷Fai、预试转速Ni,和径向载荷系数βri、轴向载荷系数βai、转速系数βNi;则有:Fri=βri×Fr0、Fai=βai×Fr0、Ni=βNi×N0,
其中:1≤βri≤10、1≤βai≤10、1≤βNi≤10;i为预试验次数,初始值为1。
S20.跑合:在空载状态下,驱动模块1驱动旋转主轴24旋转,其中旋转主轴24的转速从小到大梯次设置,且跑合转速不大于设计转速N0,每一转速下的运行时间为15~30min。具体的,可以在0.5N0~N0之间划分5~10个梯次,每相邻两个梯次之间的差值相等。
预试验:S21.赋值初始强化系数βr1、βa1、βN1,取值均为小于等于2。
S22.径向加载组件31对旋转主轴24施加载荷Fri,轴向加载组件32对旋转主轴24施加载荷Fai,驱动模块1驱动旋转主轴24以转速Ni旋转,试验15~30min;检测模块实时检测旋转主轴24和试验轴承5的状态系数。
S23.判定旋转主轴24和试验轴承5的状态系数是否达到预设超限值,可以以温度检测组件43测得的试验轴承5外圈温度作为判定是否达到预设超限值:
若旋转主轴24和试验轴承5的状态系数达到预设超限值,预试验完成,以第i-1次预试验参数作为强化试验参数;
若旋转主轴24和试验轴承5的状态系数未达到预设超限值,则进一步判定强化系数是否达到极值,此处的极值为对应参数取值范围的最大值:
若强化系数达到极值,预试验完成,以第i次预实验参数为强化试验参数;
若强化系数未达到极值,则增大强化系数βri、βai、βNi中至少一个,增大幅度为50%~200%,赋值i=i+1,重复步骤S22~S23。具体的,当强化系数当前值小于极值的50%时,强化系数每次的增大幅度为100%~200%;当强化系数当前值大于或等于极值的50%时,强化系数每次的增大幅度为50%~100%。
S23步骤中确定的强化试验参数记为:强化径向载荷Fr、强化轴向载荷Fa、强化转速N,对应的强化系数记为:强化轴向载荷系数βr、强化径向载荷系数βa、强化转速系数βN。
S3.强化试验:滚动轴承精度寿命试验设备以S2中获得的强化试验参数运转,检测模块实时检测旋转主轴24和试验轴承5状态系数,检测参数包括旋转主轴24的轴向跳动量、径向跳动量、外圈温度和整体振动值。
S4.结果后处理:当旋转主轴24的运行时间达到预设值、或旋转主轴24和试验轴承5的状态系数超过阈值,停止强化试验。若停机条件为运行时间达到预设值,判定试验轴承5的精度寿命可以达到设计值,也即试验轴承5的精度寿命合格。若停机条件为旋转主轴24和试验轴承5的状态系数超过阈值,此时的试验时间记为t,则试验轴承5精度寿命的预测值T=βr×βa×βN×t。
在确定旋转主轴24和试验轴承5的状态系数超过阈值时,以S11步骤中获得的空载振动值对试验轴承5状态系数的阈值进行补偿处理。
由于轴承的设计寿命较长,往往超过一万小时,正常工况下试验的成本过高,因此本申请采用强化试验参数的方式来缩短试验时间,并以合理预测的方式获得轴承的真实精度寿命。
同时,在本申请的试验方案中,通过设置预实验步骤,对试验参数的强化程度进行预试,以在获得更大试验效率的前提下,采用合理稳定的强化试验参数进行试验,降低因试验参数强化对精度寿命带来的额外影响,降低对轴承真实精度寿命的预测误差。
由于旋转主轴24自身的加工精度、及各个零部件之间的配合误差等因素,旋转主轴24的旋转存在一定的初始误差,通过空载状态下的主轴跳动检测可以对试验结果进行补偿,在一定程度上减小试验误差。
跑合步骤可以消除油脂润滑、零件配合、装配力等因素对设备运转稳定性的影响,使轴承自身、及设备整体各零部件之间充分磨合,使设备整体达到一个稳定的状态,提高旋转主轴24的精度和稳定性。
下面以一组用于数控磨床主轴的滚动轴承为例详细说明滚动轴承精度寿命试验方法:
S1.安装:根据待试轴承的尺寸规格,选取合适的轴承适配组件、旋转主轴24、陪试轴承6和受载组件33,将试验轴承5安装在试验轴承5安装位,驱动模块1与旋转主轴24驱动分段连接。
待试轴承的工作参数为:工作径向载荷500N、工作轴向载荷100N和工作转速8000r/min。
S11.主轴跳动检测:在空载状态下,驱动模块1驱动旋转主轴24以设计转速N0旋转,检测模块检测旋转主轴24的空载振动值。空载状态也即径向加载组件31和轴向加载组件32不工作,旋转主轴24和待试轴承在没有外部载荷的情况下运转。
S20.跑合:在空载状态下,驱动模块1驱动旋转主轴24以下表1中所示的参数进行跑合试验。跑合试验温度曲线变化曲线如图10所示,振动变化曲线如图11所示。
转速r/min | 时间/min | 停机温度/℃ |
4000 | 20 | 55 |
4500 | 20 | 55 |
5000 | 20 | 55 |
5500 | 20 | 55 |
6000 | 20 | 55 |
6500 | 20 | 55 |
7000 | 20 | 55 |
7500 | 20 | 55 |
8000 | 20 | 55 |
表1跑合试验参数
预试验:以工作参数作为第1次预实验参数,按照下表2中的参数和步骤依次进行预实验。
在第7次预实验时,轴承温度超过预设值,预实验完成。以第6次预实验的参数作为强化试验参数。
阶段 | 径向力(N) | 轴向力(N) | 转速(r/min) | 运行时间(min) |
1 | 500 | 100 | 8000 | 20 |
2 | 500 | 200 | 8000 | 20 |
3 | 1000 | 200 | 8000 | 20 |
4 | 1000 | 300 | 8000 | 20 |
5 | 1500 | 300 | 8000 | 20 |
6 | 1500 | 300 | 12000 | 20 |
7 | 1500 | 300 | 18000 | 20 |
表2预试验参数
S3.强化试验:根据预试验步骤获得的强化参数,强化试验以下表3中参数运行。此时的强化系数记为:强化轴向载荷系数βr=3、强化径向载荷系数βa=3、强化转速系数βN=1.5。
检测模块实时检测旋转主轴24和试验轴承5状态系数,检测参数包括旋转主轴24的轴向跳动量、径向跳动量、外圈温度和整体振动值。强化试验中试验轴承5的状态系数的阈值设定为外圈温度不大于55℃,径向跳动量不大于20μm,振动值不大于10m/s2。
强化试验温度曲线变化曲线如图12所示,径向跳动曲线变化曲线如图13所示,振动变化曲线如图14所示。从图12-图14可知,在预设运行时间内,轴承的状态系数未超过阈值。
阶段 | 径向力(N) | 轴向力(N) | 转速(r/min) | 运行时间(min) |
1 | 1500 | 300 | 12000 | 8500 |
表3强化试验参数
S4.结果后处理:根据S3中的试验参数,试验轴承5的精度寿命预测结果为合格。
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)
1.一种滚动轴承精度寿命试验设备,其特征在于,至少包括:
安装模块,所述的安装模块包括安装座和旋转主轴,所述的旋转主轴与安装座之间设有试验轴承安装位;
加载模块,所述的加载模块包括受载组件、轴向加载组件和径向加载组件,所述的受载组件与旋转主轴一端旋转活动连接;所述轴向加载组件的加载方向平行于旋转主轴的轴向设置,所述径向加载组件的加载方向平行于旋转主轴的径向设置;所述轴向加载组件和径向加载组件的加载端分别与受载组件对应;
驱动模块,所述的驱动模块用于驱动旋转主轴相对于安装座转动;
检测模块,所述的检测模块包括轴向跳动检测单元和径向跳动检测单元,所述轴向跳动检测单元与旋转主轴的端部对应,所述的径向跳动检测单元与旋转主轴的侧面对应。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承精度寿命试验设备,其特征在于:所述的轴向跳动检测单元为感应式检测单元,所述轴向跳动检测单元穿过受载组件的端部,并朝向旋转主轴的端部设置;
所述的径向跳动检测单元包括第一径向检测件和第二径向检测件,其中的第一径向检测件为接触式检测单元,所述第一径向检测件的检测端与受载组件的侧面接触;所述的第二径向检测件为感应式检测单元,所述的第二径向检测件位于旋转主轴侧面,并与受载组件错位设置。
3.根据权利要求1所述的滚动轴承精度寿命试验设备,其特征在于:所述的轴向加载组件和径向加载组件分别包括加载装置,所述的加载装置包括加载座、加载动力单元、加载传动单元和加载头,所述的加载传动单元包括丝杆和滑块,所述的丝杆与加载座旋转活动连接,所述的滑块与加载座滑动连接,所述的滑块与丝杆螺纹连接,所述的加载动力单元用于驱动丝杆转动;所述的加载头与滑块连接,且所述的加载头与滑块之间设有压力传感器。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的滚动轴承精度寿命试验设备,其特征在于:所述的安装座包括基座和轴承适配组件,所述的轴承适配组件包括安装轴套和端盖,所述安装轴套的两端分别设有外圈安装位;所述的端盖位于安装轴套的两端,并与安装轴套可拆连接。
5.根据权利要求4所述的滚动轴承精度寿命试验设备,其特征在于:所述的检测模块还包括温度检测组件,所述的温度检测组件沿倾斜于旋转主轴中心的方向穿过端盖和安装轴套,且检测端与外圈安装位对齐设置。
6.根据权利要求4所述的滚动轴承精度寿命试验设备,其特征在于:所述的基座包括上座和下座,所述的上座和下座共同压紧轴承适配组件;所述的基座内设有腔体,所述的安装套筒位于腔体内。
7.根据权利要求6所述的滚动轴承精度寿命试验设备,其特征在于:所述的检测模块还包括振动检测单元,所述的振动检测单元穿过上座,并伸入腔体内。
8.一种滚动轴承精度寿命试验方法,其特征在于:采用如权利要求1-7中任一项所述的滚动轴承精度寿命试验设备;
至少包括以下步骤:
S1.安装:将试验轴承安装在试验轴承安装位,待试轴承的工作参数包括:设计径向载荷Fr0、设计轴向载荷Fa0和设计转速N0;
S2.确定预试验参数和强化系数,记为预试径向载荷Fri、预试轴向载荷Fai、预试转速Ni,和径向载荷系数βri、轴向载荷系数βai、转速系数βNi;则有:Fri=βri×Fr0、Fai=βai×Fr0、Ni=βNi×N0,
其中:1≤βri≤10、1≤βai≤10、1≤βNi≤10;i为预试验次数,初始值为1;
预试验:S21.赋值初始强化系数βr1、βa1、βN1,取值均为小于等于2;
S22.径向加载组件对旋转主轴施加载荷Fri,轴向加载组件对旋转主轴施加载荷Fai,驱动模块驱动旋转主轴以转速Ni旋转,试验15~30min;检测模块实时检测旋转主轴和试验轴承的状态系数;
S23.判定旋转主轴和试验轴承的状态系数是否达到预设超限值:
若旋转主轴和试验轴承的状态系数达到预设超限值,预试验完成,以第i-1次预试验参数作为强化试验参数;
若旋转主轴和试验轴承的状态系数未达到预设超限值,则进一步判定强化系数是否达到极值;若强化系数达到极值,预试验完成,以第i次预实验参数为强化试验参数;若强化系数未达到极值,则增大强化系数βri、βai、βNi中至少一个,增大幅度为50%~200%,赋值i=i+1,重复步骤S22~S23;
S3.强化试验:滚动轴承精度寿命试验设备以S2中获得的强化试验参数运转,检测模块实时检测旋转主轴和试验轴承状态系数;
S4.结果后处理:当旋转主轴和试验轴承的状态系数超过阈值,停止强化试验,此时的试验时间记为t,则试验轴承精度寿命的预测值T=βr×βa×βN×t。
9.根据权利要求8所述的滚动轴承精度寿命试验方法,其特征在于,S2中,预试验步骤之前还包括以下步骤:
S20.跑合:在空载状态下,驱动模块驱动旋转主轴旋转,其中旋转主轴的转速从小到大梯次设置,且跑合转速不大于设计转速N0,每一转速下的运行时间为15~30min。
10.根据权利要求8或9所述的滚动轴承精度寿命试验方法,其特征在于,S1中,安装步骤之后还包括以下步骤:
S11.主轴跳动检测:在空载状态下,驱动模块驱动旋转主轴以设计转速N0旋转,检测模块检测旋转主轴的空载振动值,并以空载振动值对S4中的试验轴承状态系数的阈值进行补偿处理。
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