CN207866517U - 曲柄连杆加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种曲柄连杆加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命测试装置，该装置通过计算机控制驱动电机的转动，带动滚动轴承转动，在曲柄连杆径向交变载荷加载单元中，通过曲柄连杆传动机构将旋转电机的旋转运动转换为直线运动，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曲柄连杆径向交变载荷加载单元可以实现轴承径向交变载荷的加载，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，本实用新型可以简单方便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

曲柄连杆加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命测试装置

技术领域

本实用新型属于发动机滚动轴承寿命测试领域，涉及一种曲柄连杆加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命测试装置。

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曲柄连杆加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命测试装置。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种曲柄连杆加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命测试装置，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，

两个固定夹具，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，位于两个固定夹具之间，由两个对置的活动分夹具组成，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，

曲柄连杆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、曲柄连杆传动机构、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，所述的曲柄连杆传动机构由依次传动连接的转轮、摇杆和往复杆组成，所述的往复杆穿设于固定在工作平台上的套筒中，并与套筒在载荷加载弹簧伸缩方向上滑动连接，所述的往复杆的自由端通过连接板与载荷加载弹簧连接，所述的转轮与旋转电机传动连接。

优选地，所述的转轮为齿轮型转轮，所述的旋转电机的输出轴上连接有与转轮的齿轮相匹配的蜗杆，所述的转轮通过蜗杆与旋转电机传动连接。

优选地，所述的转轮上沿径向方向设有多个偏心的摇杆连接位，所述的摇杆与往复杆首尾顺次铰接连接，摇杆的自由端择一地与摇杆连接位铰接连接。

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，所述的活动夹具由上下对置的上活动分夹具和下活动分夹具构成，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，所述的曲柄连杆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，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。

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。在曲柄连杆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，通过曲柄连杆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曲柄连杆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两个相对方向(例如上下方向)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)通过曲柄连杆机构，在旋转电机一个转动方向上即可实现交变载荷的加载，省去了转变旋转电机转动方向的步骤，简单，可靠。

(4)通过在在转轮上沿径向方向设有多个偏心的摇杆连接位，可以通过一套设备实现不同程度的载荷加载。

(5)通过设置蜗杆，可以实现自锁，避免了载荷加载弹簧的反作用力对载荷加载准确度以及旋转电机运转稳定性的影响。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的曲柄连杆径向交变载荷加载单元的示意图。

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为曲柄连杆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A，181为转轮A，182为摇杆A，183为往复杆A，184为套筒A，185为连接板A，19为载荷加载弹簧A，20为连接器A，21为旋转电机B，221为转轮B，222为摇杆B，223为往复杆B，224为套筒B，225为连接板B，23为载荷加载弹簧B，24为连接器B，25连接器C，26为载荷加载弹簧C，27为旋转电机C，281为转轮C，282为摇杆C，283为往复杆C，284为套筒C，285为连接板C，29连接器D，30为载荷加载弹簧D，311为转轮D，312为摇杆D，313为往复杆D，314为套筒D，315为连接板D，32为旋转电机D。

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

一种曲柄连杆加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命测试装置，如图1～2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，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，

两个固定夹具——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A 14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，并与二者均不接触，由对置的上活动分夹具A81和下活动分夹具B82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，各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，并与各被试滚动轴承接触，

曲柄连杆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、曲柄连杆传动机构、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，所述的曲柄连杆传动机构由依次传动连接的转轮、摇杆和往复杆组成，所述的往复杆穿设于固定在工作平台15上的套筒中，并与套筒在载荷加载弹簧伸缩方向上滑动连接，所述的往复杆的自由端通过连接板与载荷加载弹簧连接，所述的转轮与旋转电机传动连接。

本实施例中，如图2所示，活动夹具由上下对置的上活动分夹具和下活动分夹具构成，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，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。曲柄连杆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。

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，由依次传动连接的旋转电机A17、曲柄连杆传动机构A、载荷加载弹簧A19和连接器A20组成，曲柄连杆传动机构A由依次传动连接的转轮A181、摇杆A182和往复杆A183组成，往复杆A183穿设于固定在工作平台15上的套筒A184中，并与套筒A184在载荷加载弹簧A19伸缩方向上滑动连接，往复杆A183的自由端通过连接板A185与载荷加载弹簧A19连接，转轮A181与旋转电机A17传动连接。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，由依次传动连接的旋转电机B21、曲柄连杆传动机构B、载荷加载弹簧B23和连接器B24组成，曲柄连杆传动机构B由依次传动连接的转轮B221、摇杆B222和往复杆B223组成，往复杆B223穿设于固定在工作平台15上的套筒B224中，并与套筒B224在载荷加载弹簧B23伸缩方向上滑动连接，往复杆B223的自由端通过连接板B225与载荷加载弹簧B23连接，转轮B221与旋转电机B21传动连接。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，由依次传动连接的旋转电机C27、曲柄连杆传动机构C、载荷加载弹簧C26和连接器C25组成，曲柄连杆传动机构C由依次传动连接的转轮C281、摇杆C282和往复杆C283组成，往复杆C283穿设于固定在工作平台15上的套筒C284中，并与套筒C284在载荷加载弹簧C26伸缩方向上滑动连接，往复杆C283的自由端通过连接板C285与载荷加载弹簧C26连接，转轮C281与旋转电机C27传动连接。下加载组件设置在上活动分夹具81的下方并作用于下活动分夹具81的底部，由依次传动连接的旋转电机A32、曲柄连杆传动机构A、载荷加载弹簧A30和连接器A29组成，曲柄连杆传动机构A由依次传动连接的转轮A311、摇杆A312和往复杆A313组成，往复杆A313穿设于固定在工作平台15上的套筒A314中，并与套筒A314在载荷加载弹簧A30伸缩方向上滑动连接，往复杆A313的自由端通过连接板A315与载荷加载弹簧A30连接，转轮A311与旋转电机A32传动连接。本实施例中，各转轮均为齿轮型转轮，旋转电机A、旋转电机B、旋转电机C和旋转电机D的输出轴上还分别设有与相应的转轮相匹配的蜗杆A、蜗杆B、蜗杆C和蜗杆D，各转轮分别通过相应的蜗杆与旋转电机传动连接。本实施中，各转轮上沿径向方向设有多个偏心的摇杆连接位，摇杆与往复杆首尾顺次铰接连接，摇杆的自由端择一地与摇杆连接位铰接连接。

该装置还包括控制器，控制器分别与驱动电机、温度传感器、扭矩仪以及旋转电机通讯连接，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，控制器可以为计算机1。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，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。在曲柄连杆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，通过曲柄连杆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曲柄连杆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)

1.一种曲柄连杆加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命测试装置，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，

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，

两个固定夹具，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，位于两个固定夹具之间，由两个对置的活动分夹具组成，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，

曲柄连杆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、曲柄连杆传动机构、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，所述的曲柄连杆传动机构由依次传动连接的转轮、摇杆和往复杆组成，所述的往复杆穿设于固定在工作平台上的套筒中，并与套筒在载荷加载弹簧伸缩方向上滑动连接，所述的往复杆的自由端通过连接板与载荷加载弹簧连接，所述的转轮与旋转电机传动连接。

2.根据权利要求1所述的曲柄连杆加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命测试装置，其特征在于，所述的转轮为齿轮型转轮，所述的旋转电机的输出轴上连接有与转轮的齿轮相匹配的蜗杆，所述的转轮通过蜗杆与旋转电机传动连接。

3.根据权利要求1所述的曲柄连杆加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命测试装置，其特征在于，所述的转轮上沿径向方向设有多个偏心的摇杆连接位，所述的摇杆与往复杆首尾顺次铰接连接，摇杆的自由端择一地与摇杆连接位铰接连接。

4.根据权利要求1所述的曲柄连杆加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命测试装置，其特征在于，所述的活动夹具内夹持有两个被试滚动轴承。

5.根据权利要求1所述的曲柄连杆加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命测试装置，其特征在于，所述的活动夹具由上下对置的上活动分夹具和下活动分夹具构成，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，所述的曲柄连杆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。

6.根据权利要求1所述的曲柄连杆加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命测试装置，其特征在于，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。

7.根据权利要求1所述的曲柄连杆加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命测试装置，其特征在于，述的旋转轴通过联轴器与驱动电机传动连接。

8.根据权利要求1所述的曲柄连杆加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命测试装置，其特征在于，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。

9.根据权利要求8所述的曲柄连杆加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命测试装置，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，所述的供油机构与控制器通讯连接。