CN207866515U - 传送带加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种传送带加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置，该装置通过计算机控制驱动电机的转动，带动滚动轴承以给定的转速运转，在传送带传动径向交变载荷加载单元中，通过传送带传动机构将旋转电机的旋转运动转换为直线运动，可以影响弹簧的拉伸/压缩量，由于弹簧的拉伸/压缩量的改变，弹簧将可以在活动夹具表面施加大小不同、方向可变的作用力，通过在活动夹具不同区域添加多个传送带传动径向交变载荷加载单元可以实现轴承交变载荷的加载，扭矩仪和温度传感器用来检测滚动轴承运转过程中的性能表现。与现有技术相比，本实用新型可以准确的实现滚动轴承径向交变载荷的加载，结合内燃机的真实工况条件，开展滚动轴承疲劳寿命测试。

Description

传送带加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置

技术领域

本实用新型属于发动机滚动轴承寿命试验领域，涉及一种传送带加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置。

背景技术

内燃机被广泛应用于汽车、船舶、飞机、坦克、铁路机车、农业机械、工程机械、发电机组等多个行业，其作为动力设备在国民经济中占有非常重要的地位。内燃机中包括了活塞-缸套、活塞环-缸套、曲轴-轴承及凸轮-挺杆等几对重要的摩擦副，其中，曲轴轴承，包括主轴承和连杆轴承(由于该类轴承工作载荷的大小和方向都随时间变化，因此通常称为动载荷轴承)，是内燃机最为关键的摩擦副之一，它不仅影响到内燃机工作的可靠性和疲劳寿命，还影响到内燃机进一步强化的潜力。

目前，汽车发动机主轴承、凸轮轴轴承及连杆大头轴承主要采用的是滑动轴承，少数发动机的凸轮轴轴承采用了滚动轴承。根据摩擦学理论，滚动摩擦比滑动摩擦的能量损失要小一个数量级左右。因此，在相同的工况条件下，滚动轴承的摩擦损失远小于滑动轴承，因而轴承滚动化成为了发动机减摩降耗的一个重要尝试。

滚动轴承的疲劳寿命及其可靠性是滚动轴承的最重要的性能指标，但由于影响疲劳寿命因素太多而且轴承疲劳寿命理论仍需完善，进行寿命试验是目前唯一有效途径。轴承试验是轴承设计和制造过程中必不缺少的重要的验证过程。试验轴承的加载负荷作为轴承试验机测试的重要参数，其准确性直接影响轴承的试验结果。目前传统的滚动轴承试验装置加载特性单一，不能实现多变载荷的加载，而真实内燃机中动载滚动轴承常处于交变载荷，因此传统的滚动轴承试验装置很难开展发动机动载滚动轴承疲劳寿命的试验。

发明内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种传送带加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种传送带加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置，用于测定滚动轴承在径向交变载荷作用下的疲劳寿命，所述的滚动轴承由外圈、内圈以及通过保持架分布于内圈和外圈之间的多个滚动体组成，该装置包括，

工作平台，

驱动电机，连接在工作平台上，

旋转轴，与驱动电机传动连接，所述的旋转轴上设有扭矩仪，

固定夹具A和固定夹具B，连接在工作平台上，各固定夹具内均夹持一个陪试滚动轴承，

活动夹具，位于固定夹具A和固定夹具B之间，由对置的上活动分夹具和下活动分夹具组成，所述的活动夹具内夹持有至少一个被试滚动轴承，所述的被试滚动轴承和陪试滚动轴承同轴设置，并且均套设在旋转轴上，

温度传感器，设置在活动夹具内，并与被试滚动轴承接触，

传送带传动径向交变载荷加载单元，由四个作用于活动夹具上的加载组件组成，各加载组件由依次传动连接的旋转电机、传送带传动机构、载荷加载弹簧和连接器组成，所述的连接器与活动夹具连接，四个加载组件的载荷加载弹簧呈“十”字型设置，每个载荷加载弹簧的伸缩方向均在旋转轴的径向方向上，所述的传送带传动机构由传送带、滑块、滑轨、导杆组成，所述的传送带与旋转电机传动连接，并且传送带的内侧呈齿状，所述的滑轨连接在传送带的主动轮和从动轮之间，所述的滑块由滑块本体、设置在滑块本体内的双侧齿条以及用于推动双侧齿条从滑块本体的一侧伸出并与传送带内侧啮合的齿条驱动器，所述的滑块本体穿设在滑轨上并与滑轨滑动连接，导杆一端连接滑块本体，另一端连接载荷加载弹簧。

优选地，所述的齿条驱动器为液压缸或气缸，设于滑块本体内。

优选地，所述的滑块本体内设有贯穿滑块本体的双侧齿条容纳槽，双侧齿条容纳槽两端的开口分别位于滑块本体的两侧，所述的双侧齿条位于双侧齿条容纳槽内。

优选地，所述的活动夹具内夹持有两个被试滚动轴承。

优选地，所述的上活动分夹具的底部设有上弧形槽，所述的下活动分夹具的顶部设有下弧形槽，上弧形槽和下弧形槽配合组成与滚动轴承相匹配的夹持部，所述的传送带传动径向交变载荷加载单元由上加载组件、下加载组件、左加载组件和右加载组件构成，所述的上加载组件设置在上活动分夹具的上方并作用于上活动分夹具的顶部，所述的下加载组件设置在下活动分夹具的下方并作用于下活动分夹具的底部，所述的左加载组件设置在活动夹具的左侧并作用于上活动分夹具和下活动分夹具的连接处，所述的右加载组件设置在活动夹具的右侧并作用于上活动分夹具和下活动分夹具的连接处。

优选地，所述的温度传感器设置在上弧形槽或下弧形槽内，并与滚动轴承的外圈接触。

优选地，所述的旋转轴通过联轴器与驱动电机传动连接。

优选地，该装置还包括分别与驱动电机、温度传感器、扭矩仪以及旋转电机通讯连接的控制器。

优选地，该装置还包括用于为陪试滚动轴承和被试滚动轴承提供润滑油的供油机构，所述的供油机构与控制器通讯连接。

本实用新型的工作原理为：

计算机控制驱动电机的转动，带动滚动轴承以给定的转速运转。在传送带传动径向交变载荷加载单元中，旋转电机的转动是通过计算机控制的，通过传送带传动机构将旋转电机的旋转运动转换为直线运动，可以影响弹簧的拉伸/压缩量。由于弹簧的拉伸/压缩量的改变，弹簧将可以在活动夹具表面施加大小不同、方向可变的作用力。通过在活动夹具不同区域添加多个传送带传动径向交变载荷加载单元可以实现轴承交变载荷的加载。计算机通过供油机构控制滚动轴承运转过程中的油量供给，扭矩仪和温度传感器可以用来检测滚动轴承运转过程中的性能表现。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)通过计算机(控制器)控制旋转电机的旋转角度，进而改变弹簧的压缩/拉伸量，控制弹簧的弹力，可以实现滚动轴承在径向方向上的交变载荷的加载。

(2)结合内燃机的真实工况条件，通过计算机控制旋转电机的旋转角度与时间的变化量，可以实现内燃机真实工况载荷的加载。利用该测试装置有助于开展发动机动载滚动轴承疲劳寿命试验。

(3)采用内侧面呈齿状结构的传送带，配合以设置在滑块本体内并且可以从滑块本体的一侧伸出的双侧齿条，带动滑块运动，通过变换双侧齿条与传送带的接触侧，可以在传送带的一个传送方向上实现交变载荷的加载。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的传送带传动径向交变载荷加载单元的示意图；

图3为本实用新型的传送带传动机构的示意图；

图4为本实用新型的传送带传动机构的工作原理示意图。

图中，1为计算机，2为驱动电机，3为联轴器，4为扭矩仪，5为固定夹具A，6为供油机构，7为传送带传动径向交变载荷加载单元，8为活动夹具，81为上活动分夹具，82为下活动分夹具，9为固定夹具B，10为旋转轴，11为陪试滚动轴承B，12为被试滚动轴承B，13为被试滚动轴承A，14为陪试滚动轴承A，15为工作平台，16为温度传感器，17为旋转电机，18为传送带传动机构，181为传送带，182为滑块本体，183为滑轨，184为导杆，185为双侧齿条，186为齿条驱动器，19为载荷加载弹簧，20为连接器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例1

一种传送带加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置，如图1～3所示，用于测定滚动轴承在径向交变载荷作用下的疲劳寿命，滚动轴承由外圈、内圈以及通过保持架分布于内圈和外圈之间的多个滚动体组成，该装置包括，

工作平台15，

驱动电机2，连接在工作平台15上，

旋转轴10，与驱动电机2传动连接，最好通过联轴器3与驱动电机2传动连接，旋转轴10上设有扭矩仪4，

固定夹具A5和固定夹具B9，连接在工作平台15上，固定夹具A5内夹持有陪试滚动轴承A14，固定夹具B9内夹持有陪试滚动轴承B11，陪试滚动轴承A14与陪试滚动轴承B 11起到支撑旋转轴10的作用，

活动夹具8，位于固定夹具A5和固定夹具B9之间，由上下对置的上活动分夹具81和下活动分夹具82组成，活动夹具8内夹持有至少一个被试滚动轴承，本实施例中夹持有两个被试滚动轴承，分别为被试滚动轴承A13和被试滚动轴承B12，被试滚动轴承和陪试滚动轴承同轴设置，并且均套设在旋转轴10上，

温度传感器16，设置在活动夹具8内，并与被试滚动轴承接触，

传送带传动径向交变载荷加载单元7，由四个作用于活动夹具上的加载组件组成，各加载组件由依次传动连接的旋转电机17、传送带传动机构18、载荷加载弹簧19和连接器20组成，连接器20与活动夹具8连接，四个加载组件的载荷加载弹簧19呈“十”字型设置，每个载荷加载弹簧19的伸缩方向均在旋转轴10的径向方向上，传送带传动机构18由传送带181、滑块、滑轨183、导杆184组成，传送带181与旋转电机17传动连接，并且传送带181的内侧呈齿状，滑轨183连接在传送带181的主动轮和从动轮之间，滑块由滑块本体182、设置在滑块本体182内的双侧齿条185以及用于推动双侧齿条185从滑块本体182的一侧伸出并与传送带181内侧啮合的齿条驱动器186，滑块本体182穿设在滑轨183上并与滑轨183滑动连接，导杆184一端连接滑块本体182，另一端连接载荷加载弹簧19。本实施例中的滑块本体182内设有贯穿滑块本体182的双侧齿条容纳槽，双侧齿条容纳槽两端的开口分别位于滑块本体182的两侧，双侧齿条185位于双侧齿条容纳槽内，齿条驱动器186为液压缸或气缸，设于滑块本体182内。如图4所示，当齿条驱动器186带动双侧齿条185向左侧运动，左侧的齿条与左侧的传送带181内侧相啮合时，传送带181带动滑块本体182沿着滑轨183向上运动，导杆184随之向上运动，当向上运动到位时，齿条驱动器186带动双侧齿条185向右运动，右侧的齿条与右侧的传送带内侧相啮合时，传送带181带动滑块本体182沿着滑轨183向下运动，导杆184随之向下运动，循环往复，实现交变载荷的加载，当需要调整交变载荷的大小时，只需要通过调整传送带转速或一侧齿条与传送带结合的时间即可。

本实施例的上活动分夹具81的底部设有上弧形槽，下活动分夹具82的顶部设有下弧形槽，上弧形槽和下弧形槽配合组成与滚动轴承相匹配的夹持部，温度传感器16设置在上弧形槽或下弧形槽内，并与滚动轴承的外圈接触。传送带传动径向交变载荷加载单元由上加载组件、下加载组件、左加载组件和右加载组件构成，上加载组件设置在上活动分夹具81的上方并作用于上活动分夹具81的顶部，下加载组件设置在下活动分夹具82的下方并作用于下活动分夹具82的底部，左加载组件设置在活动夹具8的左侧并作用于上活动分夹具81和下活动分夹具82的连接处，右加载组件设置在活动夹具8的右侧并作用于上活动分夹具81和下活动分夹具82的连接处。

该装置还包括分别与驱动电机2、温度传感器16、扭矩仪4以及各旋转电机通讯连接的控制器，控制器可以采用计算机1，温度传感器16和扭矩仪4能够采集滚动轴承运转过程中的信号，监测滚动轴承的运转状况，该装置还包含用于为各陪试滚动轴承和被试滚动轴承提供润滑油的供油机构6，供油机构6与控制器通讯连接，实现对滚动轴承的供油。

计算机控制驱动电机的转动，带动滚动轴承以给定的转速运转。在传送带传动径向交变载荷加载单元中，旋转电机的转动是通过计算机控制的，通过传送带传动机构将旋转电机的旋转运动转换为直线运动，可以影响弹簧的拉伸/压缩量。由于弹簧的拉伸/压缩量的改变，弹簧将可以在活动夹具表面施加大小不同、方向可变的作用力。通过在活动夹具不同区域添加多个传送带传动径向交变载荷加载单元可以实现轴承交变载荷的加载。计算机通过供油机构控制滚动轴承运转过程中的油量供给，扭矩仪和温度传感器可以用来检测滚动轴承运转过程中的性能表现。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种传送带加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置，用于测定滚动轴承在径向交变载荷作用下的疲劳寿命，所述的滚动轴承由外圈、内圈以及通过保持架分布于内圈和外圈之间的多个滚动体组成，其特征在于，该装置包括，

工作平台(15)，

驱动电机(2)，连接在工作平台(15)上，

旋转轴(10)，与驱动电机(2)传动连接，所述的旋转轴(10)上设有扭矩仪(4)，

固定夹具A(5)和固定夹具B(9)，连接在工作平台(15)上，各固定夹具内均夹持一个陪试滚动轴承，

活动夹具(8)，位于固定夹具A(5)和固定夹具B(9)之间，由对置的上活动分夹具(81)和下活动分夹具(82)组成，所述的活动夹具(8)内夹持有至少一个被试滚动轴承，所述的被试滚动轴承和陪试滚动轴承同轴设置，并且均套设在旋转轴(10)上，

温度传感器(16)，设置在活动夹具(8)内，并与被试滚动轴承接触，

传送带传动径向交变载荷加载单元(7)，由四个作用于活动夹具上的加载组件组成，各加载组件由依次传动连接的旋转电机(17)、传送带传动机构(18)、载荷加载弹簧(19)和连接器(20)组成，所述的连接器(20)与活动夹具(8)连接，四个加载组件的载荷加载弹簧(19)呈“十”字型设置，每个载荷加载弹簧(19)的伸缩方向均在旋转轴(10)的径向方向上，所述的传送带传动机构(18)由传送带(181)、滑块、滑轨(183)、导杆(184)组成，所述的传送带(181)与旋转电机(17)传动连接，并且传送带(181)的内侧呈齿状，所述的滑轨(183)连接在传送带(181)的主动轮和从动轮之间，所述的滑块由滑块本体(182)、设置在滑块本体(182)内的双侧齿条(185)以及用于推动双侧齿条(185)从滑块本体(182)的一侧伸出并与传送带(181)内侧啮合的齿条驱动器(186)，所述的滑块本体(182)穿设在滑轨(183)上并与滑轨(183)滑动连接，导杆(184)一端连接滑块本体(182)，另一端连接载荷加载弹簧(19)。

2.根据权利要求1所述的传送带加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置，其特征在于，所述的齿条驱动器(186)为液压缸或气缸，设于滑块本体(182)内。

3.根据权利要求1所述的传送带加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置，其特征在于，所述的滑块本体(182)内设有贯穿滑块本体(182)的双侧齿条容纳槽，双侧齿条容纳槽两端的开口分别位于滑块本体(182)的两侧，所述的双侧齿条(185)位于双侧齿条容纳槽内。

4.根据权利要求1所述的传送带加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置，其特征在于，所述的活动夹具(8)内夹持有两个被试滚动轴承。

5.根据权利要求1所述的传送带加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置，其特征在于，所述的上活动分夹具(81)的底部设有上弧形槽，所述的下活动分夹具(82)的顶部设有下弧形槽，上弧形槽和下弧形槽配合组成与滚动轴承相匹配的夹持部，所述的传送带传动径向交变载荷加载单元(7)由上加载组件、下加载组件、左加载组件和右加载组件构成，所述的上加载组件设置在上活动分夹具(81)的上方并作用于上活动分夹具(81)的顶部，所述的下加载组件设置在下活动分夹具(82)的下方并作用于下活动分夹具(82)的底部，所述的左加载组件设置在活动夹具(8)的左侧并作用于上活动分夹具(81)和下活动分夹具(82)的连接处，所述的右加载组件设置在活动夹具(8)的右侧并作用于上活动分夹具(81)和下活动分夹具(82)的连接处。

6.根据权利要求1所述的传送带加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置，其特征在于，所述的温度传感器(16)设置在上弧形槽或下弧形槽内，并与滚动轴承的外圈接触。

7.根据权利要求1所述的传送带加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置，其特征在于，所述的旋转轴(10)通过联轴器(3)与驱动电机(2)传动连接。

8.根据权利要求1所述的传送带加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置，其特征在于，该装置还包括分别与驱动电机(2)、温度传感器(16)、扭矩仪(4)以及旋转电机(17)通讯连接的控制器。

9.根据权利要求8所述的传送带加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置，其特征在于，该装置还包括用于为陪试滚动轴承和被试滚动轴承提供润滑油的供油机构(6)，所述的供油机构(6)与控制器通讯连接。