CN1900674A

CN1900674A - 滚动轴承寿命和可靠性强化试验机及其试验方法

Info

Publication number: CN1900674A
Application number: CN 200610052447
Authority: CN
Inventors: 李兴林; 张燕辽; 曹茂来; 张仰平; 李建平; 李俊卿
Original assignee: HANGZHOU BEARING TEST RESEARCH CENTER Co Ltd
Current assignee: HANGZHOU BEARING TEST RESEARCH CENTER Co Ltd
Priority date: 2006-07-13
Filing date: 2006-07-13
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2026-07-13
Also published as: CN100443876C

Abstract

本发明涉及一种滚动轴承寿命和可靠性强化试验机，包括加载机构、试验头部件、润滑机构、控制系统和传动机构，试验头部件设置有试验头和试验头座，试验头安装在试验头座里，试验头与传动机构、加载机构连接，控制系统与传动机构、加载机构、润滑机构连接，传动机构提供试验所需动力，加载机构提供试验所需载荷，润滑机构使试验轴承在正常情况下充分润滑和降温，控制系统控制电气操作和保护，记录试验参数，监控试验的运行情况，分析试验过程和结果并适时进行控制反馈。本发明设计合理、结构紧凑、传动可靠，同时试验条件、试验参数可以进行预设、测控、自动记录，试验出现失效或异常时，自动报警停机并打印出停机原因，为提高轴承性能提供了依据。

Description

滚动轴承寿命和可靠性强化试验机及其试验方法

技术领域：

本发明涉及一种滚动轴承寿命和可靠性强化试验机，主要适用于滚动轴承寿命及可靠性的强化试验和快速评价。

背景技术：

20世纪早期，我国轴承行业一直沿用前苏联的ZS型轴承寿命试验机进行轴承寿命试验。随着科学技术及轴承制造技术的发展，这种试验机的性能已明显落后于实际试验发展的需要，其存在的主要问题是精度和稳定性差、成本高、体积大、智能化程度低、使用不方便。从美国引进的F&M 5”B型滚动轴承疲劳寿命试验机除了价格昂贵外，还采用气动高压动力源和60Hz的电频率，不太适合中国的国情。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，而提供一种精度和稳定性好、成本低、智能化程度高、使用方便快捷的滚动轴承寿命和可靠性强化试验机及其试验方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：该滚动轴承寿命和可靠性强化试验机，包括加载机构、试验头部件、润滑机构、控制系统和传动机构，试验头部件设置有试验头和试验头座，试验头安装在试验头座里，试验头与传动机构、加载机构连接，控制系统与传动机构、加载机构、润滑机构连接，其特征在于：试验头设置有螺母、隔离套、拆卸环、中载荷体、垫块、主轴和端载荷体，螺母、隔离套、拆卸环、中载荷体、垫块、端载荷体和试验轴承均安装在主轴上，传动机构与主轴连接，提供试验所需动力，加载机构与中载荷体、端载荷体连接，提供试验所需载荷，润滑机构使试验轴承在正常情况下充分润滑和降温，控制系统控制电气操作和保护，记录试验参数，监控试验的运行情况，分析试验过程和结果并适时进行控制反馈。

本发明所述的加载机构设置有液压泵站、蓄能器、电接点压力表、第一节止阀、第二节止阀、第一调压阀、第二调压阀、第一换向阀、第二换向阀、第一液压压力表、第二液压压力表、径向加载油缸、轴向加载油缸，液压泵站、蓄能器、电接点压力表、第一节止阀、第二节止阀相互连接，第一节止阀与第一调压阀连接，第一调压阀与第一换向阀连接，第一换向阀、第一液压压力表、径向加载油缸相互连接，径向加载油缸与中载荷体连接，第二节止阀与第二调压阀连接，第二调压阀与第二换向阀连接，第二换向阀、第二液压压力表、轴向加载油缸相互连接，轴向加载油缸与端载荷体连接，控制系统与径向加载油缸、轴向加载油缸连接，液压泵站提供工作压力，蓄能器用于缓解加载、卸载和油路不稳定时的冲击，并进行供油压力的补偿，电接点压力表与控制系统连接，用于反馈压力信号，自动控制液压泵站的工作，径向加载油缸提供径向试验载荷并通过中载荷体加载于试验轴承上，轴向加载油缸提供轴向试验载荷并通过端载荷体加载于试验轴承上。

本发明所述的径向加载油缸、轴向加载油缸均设置有加载油口、加载薄膜、排气口、加载活塞、加载球头、镶块、卸载油口、调整螺母和调整垫，排气口用于排出加载腔中的空气，加载活塞与加载球头连接，加载球头与镶块连接，实现无泄露加载，调整螺母和调整垫用于试验头部件的装配调节和补偿，保证试验装配的精度。

本发明所述的传动机构设置有皮带轮、电动机，皮带轮与电动机连接，皮带轮与主轴连接，电动机与控制系统连接。

本发明所述的润滑机构设置有压力继电器、节流阀、压力表、溢流阀、润滑油泵、油泵电机、滤油器，压力继电器与压力表连接，滤油器与节流阀连接，润滑油泵与溢流阀、油泵电机、滤油器连接，控制系统与压力继电器连接，润滑油泵提供润滑油循环动力，溢流阀控制循环压力，节流阀控制循环流量，滤油器对润滑油纯净度进行过滤控制，流经试验头的润滑油通过泄油口泄出。

本发明设计合理、结构紧凑、传动可靠，可以在不改变试验轴承失效机理的前提下，揭示出轴承的结构设计、制造工艺、材料及润滑等质量水平，同时试验条件、试验参数可以进行预设、测控、自动记录，试验出现失效或异常时，自动报警停机并打印出停机原因，为提高轴承寿命性能提供了依据。

附图说明：

图1为本发明结构原理图。

图2为本发明实施例试验头部件的结构示意图。

图3为本发明实施例加载机构的原理图。

图4为本发明实施例轴向加载油缸的结构示意图。

图5为本发明实施例润滑系统的原理图。

图6为本发明实施例的控制流程图。

图1～6中：1-加载机构，2-试验头部件，3-控制数据线，4-润滑机构，5-控制系统，6-传动机构，7-皮带轮，8-电动机，9-锁紧螺母，10-隔离套，11-拆卸环，12-中载荷体，13-垫块，14-主轴，15-垫块，16-端载荷体，17-试验轴承，18-液压泵站，19-蓄能器，20-电接点压力表，21-第一节止阀，22-第一调压阀，23-第一换向阀，24-第一液压压力表，21’-第二节止阀，22’-第二调压阀，23’-第二换向阀，24’-第二液压压力表，25-径向加载油缸，26-轴向加载油缸，28-压力继电器，29-节流阀，30-压力表，31-传动轴承，32-溢流阀，33-润滑油泵，34-油泵电机，35-滤油器，36-加载油口，37-加载薄膜，38-排气口，39-加载球头，40-调整螺母，41-调整垫，42-镶块，43-加载活塞，44-卸载油口。

具体实施方式：

参见图1、图2，本发明实施例滚动轴承寿命和可靠性强化试验机包括加载机构1、试验头部件2、润滑机构4、控制系统5(包括电气控制系统、工业计算机监控系统)和传动机构6，试验头部件2设置有试验头和试验头座，试验头安装在试验头座里，试验头设置有锁紧螺母9、隔离套10、拆卸环11、中载荷体12、垫块13、主轴14和端载荷体16，锁紧螺母9、隔离套10、拆卸环11、中载荷体12、垫块13、端载荷体16和试验轴承17均安装在主轴14上，隔离套10隔开试验轴承17并使其保持预紧，拆卸环11的设置有利于试验轴承17的拆卸，垫块13起到保护试验轴承17的作用并可用于安装温度和振动传感器，控制系统5与加载机构1、润滑机构4、传动机构6通过控制数据线3连接，传动机构6与主轴14连接，加载机构1与中载荷体12、端载荷体16连接，润滑机构4使试验轴承17在正常情况下充分润滑和降温，控制系统5控制电气操作和保护，记录试验过程中的特征参数，监控试验运行的历史情况，分析试验过程和结果并适时进行控制反馈。

本发明实施例的传动机构6设置有皮带轮7、电动机8，皮带轮7与电动机8连接，皮带轮7与主轴14连接。传动机构6用于带动试验头按一定转速旋转，满足试验的要求，并可通过更换皮带轮7或对电动机8变频调速的办法实现变速。

参见图3，本发明实施例的加载机构1设置有液压泵站18、蓄能器19、电接点压力表20、第一节止阀21、第二节止阀21’、第一调压阀22、第二调压阀22’、第一换向阀23、第二换向阀23’、第一液压压力表24、第二液压压力表24’、径向加载油缸25、轴向加载油缸26，液压泵站18、蓄能器19、电接点压力表20、第一节止阀21、第二节止阀21’相互连接，第一节止阀21与第一调压阀22连接，第一调压阀22与第一换向阀23连接，第一换向阀23、第一液压压力表24、径向加载油缸25相互连接，径向加载油缸25与中载荷体12连接，第二节止阀21’与第二调压阀22’连接，第二调压阀22’与第二换向阀23’连接，第二换向阀23’、第二液压压力表24’、轴向加载油缸26相互连接，轴向加载油缸26与端载荷体16连接，控制系统5与径向加载油缸25、轴向加载油缸26连接，液压泵站18提供工作压力，蓄能器19用于缓解加载、卸载和油路不稳定时的冲击，并进行供油压力的补偿，电接点压力表20与控制系统5连接，用于反馈压力信号，自动控制液压泵站18的工作，第一调压阀22用于调整径向加载时的液压，并通过第一液压压力表24显示压力大小，第二调压阀22’用于调整轴向加载时的液压，并通过第二液压压力表24’显示压力大小，径向加载油缸25提供径向试验载荷并通过中载荷体12加载于试验轴承17上，轴向加载油缸26提供轴向试验载荷并通过端载荷体16加载于试验轴承17上。

本发明实施例加载系统的轴向加载油缸26和径向加载油缸25均采用专门设计的薄膜油缸，可实现无泄露加载。下面以轴向加载油缸26为例进行说明，参见图4，轴向加载油缸26设置有加载油口36、加载薄膜37、排气口38、加载活塞43、加载球头39、镶块42、卸载油口44、调整螺母40和调整垫41，排气口38用于排出加载腔中的空气，加载活塞43与加载球头39连接，加载球头39与镶块42连接，实现无泄露加载，调整螺母40和调整垫41用于试验头部件2的装配调节和补偿，保证试验装配的精度。加载时压力油通过加载油口36向加载薄膜37施加压力，使其凸起而加载于轴向加载油缸26，若加载薄膜37处有空气时，可通过排气口38排除加载腔内的气体，使加载稳定，轴向加载油缸26通过加载活塞43推动加载球头39，加载球头39加力于镶块42，即施加轴向试验载荷于端载荷体16，从而实现试验轴承17的轴向加载。卸载时压力油由卸载油口44进入油腔，则加载油口36开始排油，加载活塞43后退，从而实现卸载，便于装卸试验头。径向加载油缸25的结构和工作原理与轴向加载油缸26的结构和工作原理相似。

参见图5，本发明的润滑机构4设置有压力继电器28、节流阀29、压力表30、溢流阀32、润滑油泵33、油泵电机34、滤油器35，压力继电器28与压力表30连接，滤油器35与节流阀29连接，润滑油泵33与溢流阀32、油泵电机34、滤油器35连接，控制系统5与压力继电器28连接，润滑油泵33提供润滑油循环动力，溢流阀35控制循环压力，节流阀29控制循环流量，滤油器35对润滑油纯净度进行过滤控制，流经试验头的润滑油通过泄油口泄出，润滑机构4的作用在于使试验轴承17和主轴14在正常情况下得到充分润滑和降温。

参见图6，本发明实施例的试验方法包括以下步骤：准备试验样品及相应的试验头装配，传动机构6的调速，润滑机构4的调整，工业控制计算机检测、存储试验过程参数(试验轴承17转速n、载荷、温度t、振动v等)，并进行相应的处理和反馈，从而适时控制传动机构6、加载机构1、润滑机构4。

首先，准备工作包括试验轴承17的安装、皮带轮7的安装、上电、工控机的初始化和变频器的初始化等操作。其中试验轴承17和中载荷体12、端载荷体16一起安装在主轴14上，再安放于试验头部件2内。然后工控机启动试验机工作，使得传动机构6调速到设定值，工控机采集温度传感器测量的试验轴承17温度信号t和振动传感器测量的振动信号v(经处理得到：振动有效值RMS、振动峰值因数crest factor、峭度kurtosis)，然后判断温度信号t和振动信号v是否超过设定温度信号上限值t_max和振动信号上限值v_max。如果超过，则工控机发出停机指令，使试验机停止；工控机还可以获得速度传感器采集到的试验轴承17的转速n，然后判断该转速与预定的试验转速n₀是否一致，从而对试验转速实施调节，最后将所测参数定期存储(时间间隔可以设定)在指定的文件中，以备查阅和处理。

本发明实施例的试验方法是在滚动接触疲劳失效机理不变的情况下，提出了点接触轴承强化试验规范为P/C＝0.5，线接触轴承强化试验规范为P/C＝0.85，最大接触应力为3430N/mm²。

本发明设计合理、结构紧凑、传动可靠，可以在不改变试验轴承失效机理的前提下，揭示出轴承的结构设计、制造工艺、材料及润滑等质量水平，同时试验条件、试验参数可以进行预设、测控、自动记录，试验出现失效或异常时，自动报警停机并打印出停机原因，为提高轴承寿命性能提供了依据。本发明可以实现试验机的集中监控(群控)管理和数据的自动收集、存储和统计分析，使得试验过程和方法多快好省，更为智能、准确、直观、快速化。

Claims

1、一种滚动轴承寿命和可靠性强化试验机，包括加载机构、试验头部件、润滑机构、控制系统和传动机构，试验头部件设置有试验头和试验头座，试验头安装在试验头座里，试验头与传动机构、加载机构连接，控制系统与传动机构、加载机构、润滑机构连接，其特征在于：试验头设置有螺母、隔离套、拆卸环、中载荷体、垫块、主轴和端载荷体，螺母、隔离套、拆卸环、中载荷体、垫块、端载荷体和试验轴承均安装在主轴上，传动机构与主轴连接，提供试验所需动力，加载机构与中载荷体、端载荷体连接，提供试验所需载荷，润滑机构使试验轴承在正常情况下充分润滑和降温，控制系统控制电气操作和保护，记录试验参数，监控试验的运行情况，分析试验过程和结果并适时进行控制反馈。

2、根据权利要求1所述的滚动轴承寿命和可靠性强化试验机，其特征在于：所述的加载机构设置有液压泵站、蓄能器、电接点压力表、第一节止阀、第二节止阀、第一调压阀、第二调压阀、第一换向阀、第二换向阀、第一液压压力表、第二液压压力表、径向加载油缸、轴向加载油缸，液压泵站、蓄能器、电接点压力表、第一节止阀、第二节止阀相互连接，第一节止阀与第一调压阀连接，第一调压阀与第一换向阀连接，第一换向阀、第一液压压力表、径向加载油缸相互连接，径向加载油缸与中载荷体连接，第二节止阀与第二调压阀连接，第二调压阀与第二换向阀连接，第二换向阀、第二液压压力表、轴向加载油缸相互连接，轴向加载油缸与端载荷体连接，控制系统与径向加载油缸、轴向加载油缸连接，液压泵站提供工作压力，蓄能器用于缓解加载、卸载和油路不稳定时的冲击，并进行供油压力的补偿，电接点压力表与控制系统连接，用于反馈压力信号，自动控制液压泵站的工作，径向加载油缸提供径向试验载荷并通过中载荷体加载于试验轴承上，轴向加载油缸提供轴向试验载荷并通过端载荷体加载于试验轴承上。

3、根据权利要求2所述的滚动轴承寿命和可靠性强化试验机，其特征在于：所述的径向加载油缸、轴向加载油缸均设置有加载油口、加载薄膜、排气口、加载活塞、加载球头、镶块、卸载油口、调整螺母和调整垫，排气口用于排出加载腔中的空气，加载活塞与加载球头连接，加载球头与镶块连接，实现无泄露加载，调整螺母和调整垫用于试验头部件的装配调节和补偿，保证试验装配的精度。

4、根据权利要求1所述的滚动轴承寿命和可靠性强化试验机，其特征在于：所述的传动机构设置有皮带轮、电动机，皮带轮与电动机连接，皮带轮与主轴连接，电动机与控制系统连接。

5、根据权利要求1所述的滚动轴承寿命和可靠性强化试验机，其特征在于：所述的润滑机构设置有压力继电器、节流阀、压力表、溢流阀、润滑油泵、油泵电机、滤油器，压力继电器与压力表连接，滤油器与节流阀连接，润滑油泵与溢流阀、油泵电机、滤油器连接，控制系统与压力继电器连接，润滑油泵提供润滑油循环动力，溢流阀控制循环压力，节流阀控制循环流量，滤油器对润滑油纯净度进行过滤控制，流经试验头的润滑油通过泄油口泄出。