CN211085684U - 一种滚动轴承故障模拟实验平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种滚动轴承故障模拟实验平台，包括第一轴承座，所述第一轴承座中安装有待测轴承，所述待测轴承的内圈中设有第一转轴，所述第一转轴通过动力机构驱动以实现转动；所述第一轴承座的一侧设有直线伸缩单元，所述直线伸缩单元中伸缩杆的运动方向与待测轴承的中心轴线方向垂直；所述第一轴承座的外壁设有缺口，所述缺口的形状与尺寸被设置为：所述伸缩杆的末端能够伸入缺口中并与待测轴承的外侧壁接触，以此完成待测轴承沿直径方向的加载；所述第一轴承座处安装有传感器组件，所述传感器组件用于采集第一轴承座处机械信号，所述伸缩杆的末端安装有压力传感器，所述传感器组件与压力传感器分别与上位机信号连接。

Description

一种滚动轴承故障模拟实验平台

技术领域

本实用新型属于轴承试验技术领域，具体涉及一种滚动轴承故障模拟实验平台。

背景技术

滚动轴承广泛应用于各个领域，它是旋转机械保持可靠运行的关键部件之一。滚动轴承常承受周期性变化的交变载荷，使其更易出现故障，如疲劳剥落、磨损、裂纹等，若不能及时处理，将使设备的安全性和可靠性受到致命影响，甚至造成严重的安全事故和巨大的经济损失。因此，开展滚动轴承的故障诊断和状态监测具有重要的工程意义。

发明人了解到，现有滚动轴承的模拟实验平台具有下述缺点：

(1)待测的滚动轴承安装在轴承座中，滚动轴承的外圈受轴承座保护，加载装置无法有效的对滚动轴承施加径向荷载，无法测量滚动轴承受径向冲击时，机械性能的改变。

(2)目前，国内对于滚动轴承的故障试验以大中型尺寸的轴承为主，且现有设备的加载方式多以液压加载的形式为主，实验平台设备体积大，加载复杂，载荷大小难以控制，且响应速度慢。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种滚动轴承故障模拟实验平台，能够解决滚动轴承受轴承座保护时，不方便对待测滚动轴承施加井下荷载的问题；便于控制径向荷载的大小，提高响应速度。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：一种滚动轴承故障模拟实验平台，包括第一轴承座，所述第一轴承座中安装有待测轴承，所述待测轴承的内圈中设有第一转轴，所述第一转轴通过动力机构驱动以实现转动；

所述第一轴承座的一侧设有直线伸缩单元，所述直线伸缩单元中伸缩杆的运动方向与待测轴承的中心轴线方向垂直；

所述第一轴承座的外壁设有缺口，所述缺口的形状与尺寸被设置为：所述伸缩杆的末端能够伸入缺口中并与待测轴承的外侧壁接触，以此完成待测轴承沿直径方向的加载；

所述第一轴承座处安装有传感器组件，所述传感器组件用于采集第一轴承座处机械信号，所述伸缩杆的末端安装有压力传感器，所述传感器组件与压力传感器分别与上位机信号连接。

进一步，所述动力机构包括电机，所述电机的输出轴与减速器的输入端连接，所述减速器的输出端将动力传递给第一转轴。

进一步，所述减速器的输出端与第二转轴的一端连接，第二转轴与转速器的输出端同轴设置，所述第二转轴的另一端与动态扭矩的输入端连接，所述动态扭矩的输出端与第一转轴的一端连接。

进一步，所述第一转轴的另一端与制动器的输出端连接。

进一步，所述第一转轴的外部环套有转动盘，所述转动盘与第一转轴固定连接，所述转动盘用于模拟负载。

本实用新型的有益效果：

(1)本申请中在第一轴承座的外壁处开设一个缺口，在保证第一轴承座实现待测轴承的支撑、定位功能的前提下，使得待测轴承外圈的侧壁外露出一部分，便于直线伸缩单元的伸缩杆伸入缺口中，对待测轴承实施径向加载。

(2)在第一轴承座处设置传感器组件，能够实现待测轴承在不同工况下的实时信号采集，便于将信号传递给上位机分析；同时，在伸缩杆的末端设置压力传感器，能够根据压力传感器的反馈来调整伸缩杆的伸出长度，进而可以调节待测轴承处径向荷载的大小。

(3)采用制动器及转动盘的组合，能够调节制动器来模拟第一转轴处受到不同转矩的情况，进而利用传感器组件监测待测轴承在不同负载时的机械信号。

(4)采用动态扭矩传感器结构，能够实时监控第一转轴处的扭矩；能够实现制动器调节时的扭矩反馈，便于实现制动器的精确调节。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。

图1为本实用新型实施例中整体结构轴承图。

图中：1、电机；2、减速器；3、动态扭矩传感器；4、待测轴承；5、支撑轴承；6、第一轴承座；7、第二轴承座；8、转动盘；9、制动器；10、转轴；11、电动缸；12、顶块；13、工作台。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

为了方便叙述，本实用新型中如果出现“上、下、左、右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型的一种典型实施方式中，如图1所示，一种滚动轴承故障模拟实验平台，包括第一轴承座6，所述第一轴承座6中安装有待测轴承4，所述待测轴承4的内圈中设有第一转轴10，所述第一转轴10通过动力机构驱动以实现转动；

所述第一轴承座6的一侧设有直线伸缩单元，所述直线伸缩单元中伸缩杆的运动方向与待测轴承4的中心轴线方向垂直。

所述第一轴承座6的外壁设有缺口，所述缺口的形状与尺寸被设置为：所述伸缩杆的末端能够伸入缺口中并与待测轴承4的外侧壁接触，以此完成待测轴承4沿直径方向的加载。

具体的，此处的缺口用于实现待测轴承4外圈的露出，避免第一轴承座6阻挡径向荷载的施加。在本实施例中对应的附图中，将第一轴承座6的外壁直接去除一部分，使得第一轴承座6变成圆弧形环状结构。在另外一些实施方式中，可以在第一轴承座6的外壁处挖一个通孔，通孔能够容纳伸缩杆通过即可。即缺口的形状与尺寸不受限制，只要能够实现相应的功能，其结构形式可由本领域技术人员自行设置。

所述第一轴承座6处安装有传感器组件，所述传感器组件用于采集第一轴承座6处机械信号，所述伸缩杆的末端安装有压力传感器，所述传感器组件与压力传感器分别与上位机信号连接。

具体的，此处的传感器组件包括振动传感器、温度传感器和声音传感器。相对应的机械信号包括振动传感器采集的振动信号，温度传感器采集的温度信号，和声音传感器采集的噪音信号。

在另外一些实施方式中，传感器组件可包括其他传感器，由本领域技术人员自行设置。

所述动力机构包括电机1，所述电机1的输出轴与减速器2的输入端连接，所述减速器2的输出端将动力传递给第一转轴10。

为了便于实现电机1的转速调节，此处的电机1可以为变频电机，通过变频器调节电动机的电源频率，进而实现电机1转速的调节。

所述减速器2的输出端与第二转轴的一端连接，第二转轴与转速器的输出端同轴设置，所述第二转轴的另一端与动态扭矩的输入端连接，所述动态扭矩的输出端与第一转轴10的一端连接。

所述第一转轴10的另一端与制动器9的输出端连接。所述第一转轴10的外部环套有转动盘8，所述转动盘8与第一转轴10固定连接，所述转动盘8用于模拟负载。

具体的，所述转动盘8的端面上设有安装孔，所述安装孔处可以安装不同重量的配重块，实现转子负载的动不平衡工况模拟。

所述第一转轴10的外部套设有支撑轴承5和所述待测轴承4，所述支撑轴承5安装于第二轴承座7中。

所述直线伸缩单元包括电动缸11，所述电动缸11的中伸缩杆的末端安装有顶块12，所述顶块12远离电动缸11的端面处设有所述压力传感器。所述电动缸11中伸缩杆的中心轴线穿过第一转轴10的中心轴线。

所述第一轴承座6、直线伸缩单元以及动力机构分别安装在工作台13的上表面。

工作原理：当使用本装置时，将整个装置按照位置关系及连接关系安装完毕。

启动电机1，电机1的旋转依次经减速器2、动态扭矩传感器3的传动后输送给第一转轴10，第一转轴10沿自身旋转轴线转动，待测轴承4在第一转轴10的转动过程中提供支撑功能。传感器组件将采集到的待测轴承4处温度、振动、噪音信号传递给上位机，上位机进行相应的分析。

当需要改变待测传感器所面临的工况时，通过改变电机1转速来改变第一转轴10的转速，通过调节制动器9的制动力矩来模拟第一转轴10驱动不同的负载；通过在转动盘8的安装孔处安装重物来模拟转子不平衡状况。

当需要监测待测轴承4在不同大小径向荷载下的机械性能式，控制电动缸11的伸缩杆从第一轴承座6的缺口处伸入，伸缩杆的末端紧顶在待测轴承4的外圆上，使得待测轴承4被施加径向荷载。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种滚动轴承故障模拟实验平台，其特征在于，包括第一轴承座，所述第一轴承座中安装有待测轴承，所述待测轴承的内圈中设有第一转轴，所述第一转轴通过动力机构驱动以实现转动；

所述第一轴承座的一侧设有直线伸缩单元，所述直线伸缩单元中伸缩杆的运动方向与待测轴承的中心轴线方向垂直；

所述第一轴承座的外壁设有缺口，所述缺口的形状与尺寸被设置为：所述伸缩杆的末端能够伸入缺口中并与待测轴承的外侧壁接触，以此完成待测轴承沿直径方向的加载；

所述第一轴承座处安装有传感器组件，所述传感器组件用于采集第一轴承座处机械信号，所述伸缩杆的末端安装有压力传感器，所述传感器组件与压力传感器分别与上位机信号连接。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承故障模拟实验平台，其特征在于，所述动力机构包括电机，所述电机的输出轴与减速器的输入端连接，所述减速器的输出端将动力传递给第一转轴。

3.根据权利要求2所述的滚动轴承故障模拟实验平台，其特征在于，所述减速器的输出端与第二转轴的一端连接，第二转轴与转速器的输出端同轴设置，所述第二转轴的另一端与动态扭矩的输入端连接，所述动态扭矩的输出端与第一转轴的一端连接。

4.根据权利要求3所述的滚动轴承故障模拟实验平台，其特征在于，所述第一转轴的另一端与制动器的输出端连接。

5.根据权利要求1所述的滚动轴承故障模拟实验平台，其特征在于，所述第一转轴的外部环套有转动盘，所述转动盘与第一转轴固定连接，所述转动盘用于模拟负载。

6.根据权利要求1所述的滚动轴承故障模拟实验平台，其特征在于，所述第一转轴的外部套设有支撑轴承和所述待测轴承，所述支撑轴承安装于第二轴承座中。

7.根据权利要求1所述的滚动轴承故障模拟实验平台，其特征在于，所述直线伸缩单元包括电动缸，所述电动缸的中伸缩杆的末端安装有顶块，所述顶块远离电动缸的端面处设有所述压力传感器。

8.根据权利要求7所述的滚动轴承故障模拟实验平台，其特征在于，所述电动缸中伸缩杆的中心轴线穿过第一转轴的中心轴线。

9.根据权利要求1所述的滚动轴承故障模拟实验平台，其特征在于，传感器组件包括振动传感器、温度传感器和声音传感器。

10.根据权利要求1所述的滚动轴承故障模拟实验平台，其特征在于，所述第一轴承座、直线伸缩单元以及动力机构分别安装在工作台的上表面。

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