CN207866492U - 一种轴和轴承零件测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种机械零件性能测试装置，尤其涉及一种轴和轴承零件测试装置。本实用新型设计了的轴和轴承零件测试装置，包括静态固定模块、旋转轴的动力运动仿真模块、轴承的负载模块和传感器检测采集模块，能够模拟旋转轴的工作状态，对旋转轴进行多方向、多力度动载荷工作仿真试验，同时测试配套的轴承类零件的工作性能，从而为旋转轴的设计定型和轴承型号的选取提供准确的试验数据。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种机械零件性能测试装置，尤其涉及一种轴和轴承零件测试装置。
背景技术
旋转轴和轴承是诸多机械设备中的必要零件，旋转轴和轴承的性能指标往往决定着机械设备的工作可靠性、稳定性、效率以及设计尺寸，尤其对于承受载荷的旋转轴，其性能要求是机械设备开发中最重要的设计指标之一。常规旋转轴和轴承的设计往往基于其承受的最大定载荷进行计算以确定关键尺寸，制造样件后进行一定的载荷试验，由于试验条件和设备的限制，经常不能获得精确的测试数据。例如一些汽车经常发生的断轴或轴承失效事件，其中原因可能就是旋转轴的尺寸设计不合理，载荷试验时过于重视静载荷而忽视了一些极端情况下的动载荷影响，未能在试验过程中检查出初始缺陷，或者是轴承受冲击负载过大而损坏；再例如某些具有同等技术指标的工程机械，有的体积庞大，有的紧凑小巧，其中原因之一就是旋转轴的尺寸设计不合理，为保证可靠性而采用了较大的冗余系数，却损失了工作效率和小型化指标，且能耗大。基于以上原因，本实用新型设计了一种轴和轴承零件测试装置，能够模拟旋转轴和轴承在配合时的工作状态，对旋转轴和轴承进行多方向、多力度动载荷工作仿真试验，从而为旋转轴的设计定型和轴承型号的选取提供准确的试验数据。
发明内容
本实用新型一种可变载荷旋转轴试验机主要包括：试验台1、调速电机2、扭矩传感器3、旋转轴4、下支撑板5、下轴承6、下声音传感器7、下温度传感器8、承载轮9、传动带10、上支撑板11、上轴承12、上声音传感器13、上温度传感器14、阻尼器15、载荷工作台16、载荷轮17、载荷轴18、上支撑块19、载荷板20、导向柱21、导向板22、长螺柱23、固定板24、第一激振器25、拉力传感器26、紧固螺母27、紧固螺栓28、拉簧29、下支撑块30、控制器31、第二激振器32、轴套33。
本实用新型特征在于：左侧的试验台1上，上侧和下侧固定安装两块相互平行的上支撑板11和下支撑板5，上支撑板11和下支撑板5上开设轴承孔，分别安装上轴承12和下轴承6，两个轴承内安装一根待检测的旋转轴4，旋转轴4的下端连接扭矩传感器3并和调速电机2的驱动轴联接，旋转轴4的上端联接阻尼器15；在旋转轴4上，固定安装一个承载轮9；在上支撑板11的一侧靠近上轴承12的位置，安装一个上声音传感器13和一个上温度传感器14，在下支撑板5的一侧靠近下轴承6的位置安装一个下声音传感器7和一个下温度传感器8。
右侧的载荷工作台16和试验台1高度相等，最右侧安装一块方形板状的固定板24，其里侧端固定在载荷工作台16上，固定板24的四个角位置对称开设四个通孔，中心位置开设一个通孔；固定板24的左侧，设置一块方形板状的导向板22，导向板22的边长和固定板24的边长相同，其里侧端不固定在载荷工作台16上，导向板22的右端面四个角位置，设置四个对称的圆形凸台，每个凸台上开设通孔，四个凸台的旁边，开设四个对称的螺纹通孔，四个螺纹通孔分别与固定板24上的四个通孔同圆心，每个螺纹通孔内拧入一根螺纹相配合的长螺柱23，长螺柱23左端头部伸出螺纹通孔，拧上一个螺母再次紧固，四个长螺柱23的右端头部分别伸过固定板24上的四个通孔，穿在长螺柱23上且置于固定板24左右两侧的两个螺母对长螺柱23和固定板24进行位置固定；导向板22的中心位置，固定安装一个拉力传感器26，拉力传感器26的另一端固定在一根紧固螺栓28的左端，紧固螺栓28右端穿过固定板24的中心通孔，并联接一个紧固螺母27固定；导向板22的左侧设置一个方形板状的载荷板20，载荷板20的右侧面上，固定安装四根圆柱状的导向柱21，导向柱21的直径与导向板22凸台上通孔的直径相同且四根导向柱21的右端正好伸入四个凸台上的通孔内；四个拉簧29的左端固定安装在载荷板20的右侧面，右端固定安装在导向板22的左侧面，且四个拉簧29对称安装，第一激振器25的左端固定安装在载荷板20的右侧面中心位置，右端固定安装在导向板22的左侧面中心位置；在载荷板20的左侧面上，上下对称固定安装上支撑块19和下支撑块30，两个支撑块上分别开设纵向同心的轴孔，两个轴孔内安装一根载荷轴18，载荷轴18和旋转轴4平行且与载荷工作台16和试验台1所在平面等高，载荷轴18上，安装一个载荷轮17，承载轮9和载荷轮17靠传动带10连接；控制器31安装在载荷工作台16右下位置；在试验台1上且位于旋转轴4的正下方，安装一个第二激振器32，第二激振器32的固定端安装在试验台1的台面上，激振端连接在轴套33上，轴套33套在旋转轴4上。
旋转轴4上的承载轮9和载荷轴18上的载荷轮17成对安装，能够根据试验要求安装多对，分别靠传动带10连接；第二激振器32和轴套33能跟根据试验要求安装多个并分别对旋转轴4的不同位置施加激振力。
附图说明
附图1是本发明总体结构俯视图；
附图2是总体结构的B向视图；
附图3是试验台1部分的A向结构视图；
附图4是固定板24的C向视图；
附图5是导向板22的C向视图；
附图6是载荷板20的C向视图；
附图7是三负载双脉冲激振状态下总体结构俯视图。
具体实施方式
一般机械设备中的旋转轴主要承受两种负载，一是绕轴心的转矩负载，二是作用于轴身上的横向外力，这两种负载或者单独作用，或者是同时作用，负载的大小往往是变化的，并且负载传递作用于轴承上。本实用新型通过对旋转轴即承载轴9施加转矩载荷和横向力载荷测试旋转轴的承载工作状态，从而对旋转轴4进行性能试验测试，同时对于旋转轴4匹配的轴承的性能进行试验测试，以验证旋转轴4和轴承的性能指标是否满足工况需求。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明：如图1所示，左侧的试验台1上，上侧和下侧固定安装两块相互平行的上支撑板11和下支撑板5，上支撑板11和下支撑板5上开设轴承孔，分别安装上轴承12和下轴承6，两个轴承内安装一根待检测的旋转轴4，旋转轴4的下端连接扭矩传感器3并和调速电机2的驱动轴联接，旋转轴4的上端联接阻尼器15，阻尼器15是指带有转矩阻尼的装置，其具体结构非本发明保护范畴；在旋转轴4上，固定安装一个承载轮9；在上支撑板11的一侧靠近上轴承12的位置，安装一个上声音传感器13和一个上温度传感器14，在下支撑板5的一侧靠近下轴承6的位置，安装一个下声音传感器7和一个下温度传感器8；右侧的载荷工作台16和试验台1高度相等，最右侧安装一块方形板状的固定板24，其里侧端固定在载荷工作台16上，固定板24的C向视图如图4所示，四个角位置对称开设四个通孔，中心位置开设一个通孔；固定板24的左侧，设置一块方形板状的导向板22，导向板22的边长和固定板24的边长相同，其里侧端不固定在载荷工作台16上，导向板22的C向视图如图5所示，其右端面四个角位置，设置四个对称的圆形凸台，每个凸台上开设通孔，四个凸台的旁边，开设四个对称的螺纹通孔，四个螺纹通孔分别与固定板24上的四个通孔同圆心，每个螺纹通孔内拧入一根长螺柱23，长螺柱23左端头部拧出螺纹通孔，拧上一个螺母再次紧固，四个长螺柱23的右端头部分别伸过固定板24上的四个通孔，穿在长螺柱23上且置于固定板24左右两侧的两个螺母对长螺柱23和固定板24实现位置固定；导向板22的中心位置，固定安装一个拉力传感器26，拉力传感器26的另一端，固定在一根紧固螺栓28的左端，紧固螺栓28右端穿过固定板24的中心通孔，并联接一个紧固螺母27；导向板22的左侧，设置一个方形板状的载荷板20，载荷板20的右侧面上，固定安装四根圆柱状的导向柱21，导向柱21的直径与导向板22凸台上通孔的直径相同且四根导向柱21的右端正好伸入四个凸台上的通孔内；四根拉簧29的左端固定安装在载荷板20的右侧面，右端固定安装在导向板22的左侧面，且四个拉簧29对称安装，第一激振器25的左端固定安装在载荷板20的右侧面中心位置，右端固定安装在导向板22的左侧面中心位置，拉簧29和第一激振器25在载荷板20上的C向位置关系如图6所示；如图1所示，在载荷板20的左侧面上，上下对称固定安装上支撑块19和下支撑块30，两个支撑块上分别开设纵向同心的轴孔，两个轴孔内安装一根载荷轴18，载荷轴18和旋转轴4平行且相对于载荷工作台16和试验台1所在平面等高，载荷轴18上，安装一个载荷轮17，承载轮9和载荷轮17靠传动带10连接；控制器31安装在载荷工作台16右下位置；在试验台1上且位于旋转轴4的正下方，安装一个第二激振器32，第二激振器32的固定端安装在试验台1的台面上，激振端联接在轴套33上，轴套33套在旋转轴4上。
旋转轴4上的承载轮9和载荷轴18上的载荷轮17成对安装，但不限于只安装一对，能够根据试验要求安装多对，分别靠传动带10连接，图7所示是三负载状态下安装结构图；第二激振器32和轴套33不限于只安装一个，能跟根据试验要求安装多个并分别对旋转轴4的不同位置施加激振力。
旋转轴4仅承受转矩负载的测试试验过程：将待测试的旋转轴4通过上轴承12和下轴承6安装在试验台1的上支撑板11和下支撑板5上，旋转轴4的下端联接扭矩传感器3和调速电机2，上端联接阻尼器15，当调速电机2转动时，旋转轴4承受阻尼器15产生的转矩负载，通过调节阻尼器15的阻尼大小，控制旋转轴4所承受的转矩负载大小，阻尼器15是一种能提供转矩负载阻尼、转矩大小可调的常规设备，阻尼器15的具体结构非本发明保护范围。试验中，旋转轴4上联接的扭矩传感器3实时测试旋转轴4所承受的扭矩大小，并且如果扭矩传感器3测试时出现扭矩突然变小为零时，表示旋转轴4大概率发生了断裂，立即通过控制器31控制调速电机2关机，如果测试完毕后，旋转轴4未发生外伤性断裂，将旋转轴4卸下后进行内伤检测，以确定旋转轴4的最终试验性工作性能；上声音传感器13和上温度传感器14负责监控上轴承12的工作状况，下声音传感器7和下温度传感器8负责监控下轴承6的工作状况，因为工作状态下的轴承在发生外伤性断裂时，会出现温度快速升高和噪音增大的情况，各传感器检测到相应不正常信号后，立即通过控制器31控制调速电机2关机；如果测试完毕后，未检测到轴承的温度或噪音类的不正常信号，将轴承卸下后进行内伤检测，旋转轴4、上轴承12和下轴承6的内伤检测方法和装置非本发明的保护范围。
旋转轴4承受转矩负载和轴身横向外力的测试试验过程：首先进行旋转轴4所受静态横向外力大小的调整，利用传动带10将承载轮9和载荷轮17进行连接，松开长螺柱23和固定板24之间进行连接的螺母，旋紧紧固螺母27拉动紧固螺栓28向右移动，紧固螺栓28拉动拉力传感器26向右移动，拉力传感器26拉动导向板22向右移动，与导向板22固定连接的拉簧29拉动载荷板20向右移动，传动带10被拉紧，随着旋转紧固螺母27的旋紧，有一个横向的拉力通过传动带10作用到承载轮9上，进而作用到旋转轴4上，这个拉力的大小能够通过紧固螺母27和紧固螺栓28之间的旋紧关系进行控制，并能够被拉力传感器26进行测量，当这个拉力达到预定值时，旋紧各个长螺柱23和固定板24之间的螺母，此时导向板22和固定板24之间的相互位置关系被固定，旋转轴4受到预定的静态横向外力作用，此时如果调速电机2起动，即可模拟旋转轴4承受转矩负载和轴身横向外力作用下的测试试验；如果第一激振器25对载荷板20施加一个激振外力，这个激振外力和拉簧29的拉力叠加，形成一个波形变化的外力作用于载荷板20，进而最终作用于旋转轴4上，即旋转轴4受到一个波形变化的外力作用，力的大小受激振力大小的控制，而激振力的大小受控制器31控制，因此实现了旋转轴4受到横向可变负载作用力，加上转矩负载，能够对旋转轴4进行受控试验测试。导向柱21置于导向板22通孔内，使载荷板20只能与导向板22进行水平方向伸缩运动，载荷轴18和旋转轴4平行且相对于载荷工作台16和试验台1所在平面等高，使载荷轴18受到的横向力和载荷板20水平运动的方向一致，使整个试验装置工作时最大限度保持运动稳定性。本发明工作时不仅限于仅对载荷轴18施加一个外力，也能如图7所示，同时对载荷轴18施加多个外力；第二激振器32通过轴套33能够对旋转轴4施加一个横向脉冲力，进一步检测旋转轴4在叠加横向脉冲力作用下的性能。
优点：本实用新型原理简单，结构巧妙，试验过程的受控性和自动化程度高，工作稳定性好，仿真过程和试验数据完整准确。
Claims (1)
1.一种轴和轴承零件测试装置，主要包括：试验台（1）、调速电机（2）、扭矩传感器（3）、旋转轴（4）、下支撑板（5）、下轴承（6）、下声音传感器（7）、下温度传感器（8）、承载轮（9）、传动带（10）、上支撑板（11）、上轴承（12）、上声音传感器（13）、上温度传感器（14）、阻尼器（15）、载荷工作台（16）、载荷轮（17）、载荷轴（18）、上支撑块（19）、载荷板（20）、导向柱（21）、导向板（22）、长螺柱（23）、固定板（24）、第一激振器（25）、拉力传感器（26）、紧固螺母（27）、紧固螺栓（28）、拉簧（29）、下支撑块（30）、控制器（31）、第二激振器（32）、轴套（33）；其特征在于：左侧的试验台（1）上，上侧和下侧固定安装两块相互平行的上支撑板（11）和下支撑板（5），上支撑板（11）和下支撑板（5）上开设轴承孔，分别安装上轴承（12）和下轴承（6），旋转轴（4）的下端连接扭矩传感器（3）并和调速电机（2）的驱动轴联接，旋转轴（4）的上端联接阻尼器（15）；在旋转轴（4）上，固定安装一个承载轮（9）；在上支撑板（11）的旁边安装一个上声音传感器（13）和一个上温度传感器（14），在下支撑板（5）的旁边安装一个下声音传感器（7）和一个下温度传感器（8）；右侧的载荷工作台（16）和试验台（1）高度相等，载荷工作台（16）右侧垂直安装一块方形板状的固定板（24），其里侧端固定在载荷工作台（16）上，固定板（24）的四个角位置对称开设四个通孔，中心位置开设一个通孔；固定板（24）的左侧，设置一块导向板（22），导向板（22）的边长和固定板（24）的边长相同，其里侧端不固定在载荷工作台（16）上，导向板（22）的右端面四个角位置，设置四个对称的圆形凸台，每个凸台上开设通孔，四个凸台的旁边开设四个对称的螺纹通孔，四个螺纹通孔分别与固定板（24）上的四个通孔同圆心，每个螺纹通孔内拧入长螺柱（23），长螺柱（23）左端头部伸出螺纹通孔，拧上一个螺母再次紧固，四个长螺柱（23）的右端头部分别伸过固定板（24）上的四个通孔，穿在长螺柱（23）上且置于固定板（24）左右两侧的两个螺母对长螺柱（23）和固定板（24）进行位置固定；导向板（22）的中心位置，固定安装一个拉力传感器（26），拉力传感器（26）的一端固定在紧固螺栓（28）的左端，紧固螺栓（28）右端穿过固定板（24）的中心通孔，并联接一个紧固螺母（27）固定；导向板（22）的左侧设置载荷板（20），载荷板（20）的右侧面上，固定安装四根圆柱状的导向柱（21），导向柱（21）的直径与导向板（22）凸台上通孔的直径相同且四根导向柱（21）的右端正好伸入四个凸台上的通孔内；四根拉簧（29）的左端固定安装在载荷板（20）的右侧面，右端固定安装在导向板（22）的左侧面，且四个拉簧（29）对称安装，第一激振器（25）的左端固定安装在载荷板（20）的右侧面中心位置，右端固定安装在导向板（22）的左侧面中心位置；在载荷板（20）的左侧面上，上下对称固定安装上支撑块（19）和下支撑块（30），两个支撑块上分别开设纵向同心的轴孔，两个轴孔内安装一根载荷轴（18），载荷轴（18）和旋转轴（4）平行且与载荷工作台（16）和试验台（1）所在平面等高，载荷轴（18）上安装一个载荷轮（17），承载轮（9）和载荷轮（17）靠传动带（10）连接；控制器（31）安装在载荷工作台（16）右下位置；在试验台（1）上且位于旋转轴（4）的正下方，安装一个第二激振器（32），第二激振器（32）的固定端安装在试验台（1）的台面上，激振端联接在轴套（33）上，轴套（33）套在旋转轴（4）上。
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