CN211954666U - 一种悬臂式轴承摇摆实验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种悬臂式轴承摇摆实验台。包括底板和试验装置，底板上转动装配有底座，底座上设有第一驱动机构，还包括试验台，试验台的四角分别通过伺服伸缩缸与底座连接，还包括辅助支撑，试验台包括框架以及摆动平台，摆动平台的转动轴线沿前后方向延伸，框架上设有第二驱动机构以及制动机构；摆动平台上安装有柔性加载装置和电机驱动装置，电机驱动装置和柔性加载装置之间传动连接有过渡轴总成，柔性加载装置包括悬吊总装以及多个升吊机构；悬吊总装内设置有槽孔结构。本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台实现了试验轴承在施加载荷后方位不断变化的模拟检测，使得模拟检测过程能够接近于实际工况。

Description

一种悬臂式轴承摇摆实验台

技术领域

本实用新型涉及轴承性能检测技术领域，特别是涉及一种悬臂式轴承摇摆实验台。

背景技术

船舶在航行过程中会面临横纵摇摆的问题，为了保证船舶正常航行，船舶机械需要具有在横纵摇摆工况下稳定运行的性能，因此，船舶机械在出厂前需要更为严格的性能检测，这其中即包括对船用试验轴承的摇摆试验。

试验轴承的摇摆试验需要借助于专门的检测设备，现有的检测设备大都是通过对试验轴承施加动载荷或静载荷的方式直接进行检测，检测过程中试验轴承的方位不会产生变化，而实际航行过程中试验轴承及穿设在试验轴承内主轴的方位是会随着船舶的横纵摇摆而不断变化的，而现有的检测设备并不能模拟这种试验轴承在施加载荷后方位不断变化的工况，这给试验轴承的模拟检测造成了不便。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种悬臂式轴承摇摆实验台，用于解决现有技术中用于检测试验轴承的检测设备不能模拟试验轴承在施加载荷后方位不断变化的的工况，使得检测过程与真实工况存在较大差异的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种悬臂式轴承摇摆实验台，采用如下的技术方案：

一种悬臂式轴承摇摆实验台包括底板和试验装置，所述底板上转动装配有底座，所述底座上设有用于驱动底座转动的第一驱动机构，所述试验装置还包括位于底座上侧的试验台，所述试验台的四角分别通过伺服伸缩缸与底座连接，所述伺服伸缩缸的上端与试验台球铰连接，所述伺服伸缩缸的下端通过万向接头与所述底座连接，所述试验装置还包括用于约束试验台的辅助支撑，所述辅助支撑下端与底座固定连接、上端与试验台连接，所述试验台包括框架以及转动装配在所述框架内的摆动平台，所述摆动平台的转动轴线沿前后方向延伸，所述框架上设有用于驱动摆动平台转动的第二驱动机构以及制动摆动平台的制动机构；所述摆动平台上安装有柔性加载装置和电机驱动装置，所述电机驱动装置和柔性加载装置之间传动连接有过渡轴总成，所述柔性加载装置包括悬吊总装以及沿着悬吊总装外周侧间隔设置的多个升吊机构；所述悬吊总装内设置有用于装配试验轴承和过渡轴总成的槽孔结构，所述升吊机构包括柔性件、第一伸缩缸和第二伸缩缸，所述柔性件的一端与第一伸缩缸的驱动端连接、另一端用于与悬吊总装连接，所述第二伸缩缸的驱动端朝上并顶撑在柔性件的中间。

进一步地，所述柔性件和悬吊总装之间或柔性件和第一伸缩缸之间还安装有缓冲件和拉力传感器。

进一步地，所述第二伸缩缸的驱动端设置有供柔性件绕过的第一滑轮组件；所述第二伸缩缸的缸壁上设置有供柔性件绕过的第二滑轮组件。

进一步地，所述底座上还设有龙门支架，所述龙门支架上滑动悬吊有柔性牵引机构，所述柔性牵引机构包括牵引绳以及设置在牵引绳索两端的转动装配结构，所述转动装配结构用于与试验台转动装配，各转动装配结构和牵引绳索之间还设置有长度调节结构，所述长度调节结构用于调整柔性牵引机构的整体长度。

进一步地，所述龙门支架包括支架横梁以及固定支撑在支架横梁两端的支架立柱，所述柔性牵引机构包括与支架横梁平行设置的横向牵引机构以及与支架横梁垂直设置的纵向牵引机构。

进一步地，所述过渡轴总成包括从内向外依次设置的中心轴、过渡套以及过渡外壳，所述中心轴分为支撑段和安装段，所述过渡套套设在支撑段外侧并与过渡外壳固定，所述过渡外壳与摆动平台安装固定，所述中心轴和过渡套之间安装有过渡轴承，所述中心轴长出过渡套和过渡外壳的部分构成所述的安装段，所述安装段用于套装固定试验轴承。

进一步地，所述过渡轴总成的端部设置有端部支撑，所述端部支撑设置在与电机驱动装置相对的另一端，所述端部支撑包括端部支撑轴和端部支撑座，所述端部支撑轴的一端与所述中心轴传动连接、另一端与端部支撑座转动装配，所述端部支撑座内设置有供端部支撑轴插入并供端部支撑轴的端部导向滑行的长孔。

进一步地，所述摆动平台上安装有垫高板，所述端部支撑座和电机驱动装置均安装在所述垫高板上，所述端部支撑座导向滑行装配在垫高板上，所述端部支撑座和垫高板之间安装有用于驱动端部支撑座导向移动的丝杠机构，所述垫高板上还安装有支撑台，所述支撑台位于悬吊总成的底部，所述支撑台上的顶面上设置有与悬吊总装的底部外形相匹配的限位凹槽。

进一步地，所述辅助支撑包括伸缩杆以及布置在所述伸缩杆下端的支撑架，所述伸缩杆的上端通过第一虎克铰与所述摆动平台连接。

进一步地，所述制动机构包括制动盘以及与所述制动盘相匹配的制动器，所述制动盘与所述摆动平台的转轴固定连接，所述制动器安装在框架上。

本实用新型实施例一种悬臂式轴承摇摆实验台与现有技术相比，其有益效果在于：通过采用本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台，当需要检测时，首先将试验轴承套装固定在中心轴的安装段上，然后将试验轴承和安装段安装在悬吊总成的槽孔结构内，然后通过调整各升吊机构中第一伸缩缸和第二伸缩缸的伸缩量来实现对悬吊总成设定方位的加载，待调整完毕后，启动第二驱动机构将摆动平台调至设定倾角，然后启动电机驱动装置，此时试验轴承内的中心轴会转动，最后通过调节试验台下方的各伺服伸缩缸的伸缩量即可实现对试验台的摆动驱动，从而实现了试验轴承在施加载荷后方位不断变化的模拟检测。另外，由于本实用新型中摆动平台的角度是可以调整的，在试验时可以首先通过调整摆动平台将试验轴承调至设定倾角，然后再模拟横纵摇摆，所以本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台还能够模拟复杂倾角下再次横纵摇摆的情形。

附图说明

图1是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台的摇摆试验架整体结构示意图一；

图2是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台的摇摆试验架整体结构示意图二；

图3是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的试验台的结构示意图；

图4是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的伺服液压缸的结构示意图；

图5是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的虎克铰的结构示意图；

图6是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的底座与底板的装配示意图；

图7是图6中的底座与底板的剖视图；

图8是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的底板的结构示意图；

图9是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的底座的结构示意图；

图10是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的驱动机构的结构示意图；

图11是图10中的电机和减速机的结构示意图；

图12是图10中的转轴的结构示意图；

图13是图10中的连接套、平面轴承以及连接环的装配示意图；

图14是图10中的连接套的结构示意图；

图15是图10中的连接环的结构示意图；

图16是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的试验台的结构示意图一；

图17是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的试验台的结构示意图二；

图18是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的试验台的结构示意图三；

图19是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的辅助支撑的结构示意图；

图20是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的龙门支架与柔性牵引机构的结构示意图；

图21是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的柔性牵引机构的结构示意图；

图22是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的柔性加载装置的整体结构示意图；

图23是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的升吊机构的整体结构示意图；

图24是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的悬吊总成的整体结构示意图；

图25是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的悬吊总成的内部结构剖视示意图；

图26是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的柔性加载装置和电机驱动装置装配示意图；

图27是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的柔性加载装置和电机驱动装置的剖视示意图；

图28是图27中A处的局部放大图；

图29是图27中过渡轴总成局部剖视放大示意图；

图30是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的整体结构示意图一；

图31是本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台中的整体结构示意图二；

图中：1-底板；2-底座；3-空气弹簧；4-标杆；5-电机；6-蜗轮蜗杆减速机；61-插孔；7-减速机固定座；8-转轴；81-小径段；82-大径段； 83-连接法兰；84-连接键；9-固定板；10-连接套；101水平部；102-竖直部；11-平面推力球轴承；12-连接环；121-凸沿；13-安装板；14-台阶孔；15-固定块；16-试验台；161-固定孔；17-伺服液压缸；18-第二虎克铰；181-第二下铰座；182-第二连接杆；183-第二上铰体；19-垫块； 20-支撑板；21-球头座；22-固定孔；23-避让槽；24-穿孔；25-龙门支架；251-支架立柱；252-贯通孔；253-支架横梁；26-柔性牵引机构；261- 横向牵引机构；262-纵向牵引机构；263-滚轮结构；264-滑动滚轮；265- 限位罩；266-长度调节结构；267-转动装配结构；27-摆动平台；28-连接座；29-销轴；30-减速器；31-制动器；32-制动盘；33-第一轴承组； 34-第二轴承组；35-支撑架；36-伸缩杆；37-第一下铰座；38-第一连接杆；39-第一上铰体；40-悬吊总成，41-升吊机构，42-底部座架，43- 第二伸缩缸，44-第一伸缩缸，45-缓冲件，46-拉力传感器，47-柔性件， 48-第一滑轮组件，49-第二滑轮组件，50-导向板，51-槽孔结构，52- 外壳，53-支撑台，54-内衬，55-试验轴承，56-垫高板，57-支撑台座， 58-电机驱动装置，59-丝杠机构，60-端部支撑座，601-端部支撑轴，602- 圆柱滚子轴承，61-中心轴，62-安装段，63-支撑段，64-过渡套，65- 过渡轴承，66-柔性加载装置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台的具体实施例，如图1至图 30所示，本实用新型实施例优选实施例的一种悬臂式轴承摇摆实验台。悬臂式轴承摇摆实验台包括底板和试验装置，所述底板上转动装配有底座，所述底座上设有用于驱动底座转动的第一驱动机构，所述试验装置还包括位于底座上侧的试验台，所述试验台的四角分别通过伺服伸缩缸与底座连接，所述伺服伸缩缸的上端与试验台球铰连接，所述伺服伸缩缸的下端通过万向接头与所述底座连接，所述试验装置还包括用于约束试验台的辅助支撑，所述辅助支撑下端与底座固定连接、上端与试验台连接，所述试验台包括框架以及转动装配在所述框架内的摆动平台，所述摆动平台的转动轴线沿前后方向延伸，所述框架上设有用于驱动摆动平台转动的第二驱动机构以及制动摆动平台的制动机构；所述摆动平台上安装有柔性加载装置66和电机驱动装置58，所述电机驱动装置58和柔性加载装置66之间传动连接有过渡轴总成，所述柔性加载装置66包括悬吊总装以及沿着悬吊总装外周侧间隔设置的多个升吊机构41；所述悬吊总装内设置有用于装配试验轴承55和过渡轴总成的槽孔结构51，所述升吊机构41包括柔性件47、第一伸缩缸44和第二伸缩缸43，所述柔性件47的一端与第一伸缩缸44的驱动端连接、另一端用于与悬吊总装连接，所述第二伸缩缸43的驱动端朝上并顶撑在柔性件47的中间。

具体而言，本实施例中的悬臂式轴承摇摆实验台可以分为摇摆试验架以及安装在摇摆试验架上的柔性加载装置66、过渡轴总成、电机驱动装置58。

如图1～图21所示，本实施例中的摇摆试验架包括底板1、底座2、第一驱动机构、辅助支撑、龙门支架、柔性牵引机构、第二驱动机构、制动机构以及试验台16。其中，底座2转动装配在底板1上，且底座 2的转动轴线沿上下方向延伸，第一驱动机构用于驱动底座2相对于底板1转动。底座2上固定连接有两个平行间隔布置的固定块15，固定块15的两端分别固定连接有向上延伸的伺服伸缩缸，优选的，伺服伸缩缸为伺服液压缸17。伺服液压缸17的上端与试验台16连接。

具体的，伺服液压缸17的下端通过万向接头与底座固定连接，以使伺服液压缸17在伸缩时能够在一定角度内发生摆动，本实施例中万向接头为第二虎克铰18。参照图4、图5所示，第二虎克铰18包括第二下铰座181、第二上铰体183以及第二连接杆182，第二下铰座181 固定连接在固定块上。第二下铰座181包括两个平行的连接耳，连接耳上具有铰接孔。第二连接杆182通过铰接杆铰接在两个连接耳之间。第二上铰体183具有两个，两个第二上铰体183铰接在第二连接杆182 的两侧，第二上铰体183与第二连接杆182的转动轴线和第二连接杆 182与第二下铰座181的转动轴线相垂直。第二上铰体183通过螺栓固定连接在伺服液压缸17的下端。

参照图3所示，伺服液压缸17的上端与试验台16下侧球铰连接，具体的，伺服液压缸17的上端具有螺柱，螺柱上螺纹连接有球头。与球头相匹配的球头座21具有两个耳部，耳部上开设有固定孔22，试验台16的下侧具有与固定孔对应的固定孔161。

伺服液压缸17上安装有位移传感器，伺服液压缸17伸缩时，位移传感器能够检测伺服液压缸17的伸缩长度，从而能够准确控制伺服液压缸17的伸缩长度。

如图6、图7、图8所示，底板1包括框架以及固定连接在框架上侧的面板，面板的中心位置处具有贯穿面板上下两侧的通孔，通孔内固定连接有安装板。安装板上开设有贯穿安装板上下两侧的台阶孔14，台阶孔14的台阶上安装有多个固定螺栓，面板于台阶孔14的两侧分别固定连接有向上延伸的标杆4。

参照图9所示，底座2包括框架以及包裹在框架外侧的外板，上侧外板的中心位置处具有贯穿底座2上下两侧的穿孔24，穿孔24与底板1上的台阶孔14对应贯通。外板于穿孔24的两侧分别具有供底板1 上的标杆4向上穿出的避让槽。

本实施例中，底座2与底板1通过轴承转动装配。具体的，底板1 的穿孔内安装有固定板9，固定板9的中心开设有穿孔，固定板9的下侧通过螺栓固定连接有连接套10。如图14所示，连接套10为T形结构，T形的连接套10包括水平部101和竖直部102，水平部101上具有周向布置的多个上下贯穿水平部101的固定孔，固定孔内穿装有用于与固定板9连接的螺栓。连接套10的中心孔与固定板9的穿孔等径贯通。连接套10的竖直部102上套装有平面轴承，优选的，平面轴承为平面推力球轴承11。平面推力球轴承11的上端面与连接套10的水平部101通过螺栓固定连接。

底板1的台阶孔14内通过螺栓固定连接有连接环12，如图13、 15所示，连接环12嵌装在台阶孔14的大径段内，连接环12的中心具有与台阶孔14的小径段等径贯通的中心孔。连接套10的竖直部102 嵌装在连接环12的中心孔和台阶孔14的小径段内。连接环12的外周壁上具有向上延伸的凸沿13，凸沿13与连接套10之间具有环空。平面推力球轴承11的下端嵌入至环空内，平面推力球轴承11的下端面与连接环12通过螺栓固定连接。底座2于平面推力球轴承11的上端面相对固定，底板1与平面推力球轴承11的下端面相对，从而实现底座2与底板1的转动装配。

本实施例中，第一驱动机构包括电机5、减速机以及转轴8。如图 10、图11、图12所示，电机5与减速机传动连接，减速机为蜗轮蜗杆减速机6。蜗轮蜗杆减速机6通过减速机固定座7固定连接在底座2 上，减速机固定座7包括底板1、立板以及连接在底板1和立板之间的加强板。底板1上具有与底座2固定连接的连接孔，立板上具有与蜗轮蜗杆减速机6固定连接的固定孔。蜗轮蜗杆减速机6与转轴8通过键连接，蜗轮蜗杆减速机6的输出端具有插孔61，插孔61内具有键槽，转轴8上具有与键槽相匹配的连接键84。本实施例中，转轴8为变径轴，转轴8包括大径段、小径段以及固定连接在大径段端部的连接法兰83。转轴8的小径段与蜗轮蜗杆减速机6止转配合，键槽轴向设置在转轴8的小径段上。大径段插入至连接套10内。底板1的下端固定连接有固定板，固定板的中部具有与转轴8下侧的定位凸起相匹配的定位孔，固定板上具有与连接法兰83的连接孔相应贯通的固定孔，连接法兰83与固定板通过螺栓固定，实现转轴8与底板1固定连接。

本实施例中，避让槽为弧形避让槽，以使得驱动机构驱动底座2 转动时，标杆4能够在底座2内移动。底座2上的两个弧形避让槽23 的开口相对布置，避让槽23的槽沿上固定连接有标尺，底座2与底板 1未发生相对转动时，标杆4与标尺上的零度相对应。

本实施例中，底座2与底板1均为矩形结构，矩形的底板1的四角处分别安装有空气弹簧3。底板1的下侧设置有支撑板20，支撑板对应空气弹簧3的位置处具有垫块19。

参照图16、图17、图18、图19所示，试验台包括框架以及转动装配在框架内的摆动平台27，摆动平台27的转动轴线沿前后方向延伸。本实施例中框架为矩形框，摆动平台27则为矩形板状，框架的前后两侧分别设置有第二驱动机构和制动机构。本实施例中第二驱动机构包括电机和减速器30，减速器30具体为蜗轮蜗杆减速器，第二驱动机构安装在框架的前端，电机和减速器30之间传动连接，减速器30的输出轴和摆动平台27之间连接有第一转轴部，第一转轴部即为一根传动轴，第一转轴部用于朝向摆动平台27的一侧采用法兰盘与摆动平台27 进行连接。本实施例中制动机构安装在框架的后端，制动机构包括制动盘32和制动器31。本实施例中，制动盘和摆动平台之间设置有第二转轴部，第二转轴部也为一根传动轴，第二转轴部的一端通过法兰盘与摆动平台27连接固定，制动盘32则一体设置在第二转轴部的另一端，当摆动平台27摆动设定角度后，通过将制动器31夹紧固定制动盘32即可实现对摆动平台27摆动角度的固定。

本实施例中，摆动平台27的前后两端还分别设置有第一轴承组33 和第二轴承组34，第一轴承组33包括轴承外壳以及安装在轴承外壳内的轴承，第一转轴部和第二转轴部均转动装配在对应的轴承组内。具体的，第一轴承组33用于支撑第一转轴部的中部位置，第二轴承组34 用于支撑第二转轴部的中部位置。本实施例中第一转轴部和第二转轴部同轴设置，这样摆动平台27会绕着第一转轴部和第二转轴部转动。在其他实施例中第一转轴部和第二转轴部也可设置在同一根传动轴上。本实施例中在摆动平台27的前后两端还固定有端板结构，端板结构即为设置在摆动平台27前后两端的安装板，两个端板结构均与摆动平台 27垂直布置，端板结构的设置增大了摆动平台27的端面面积，从而方便了第一转轴部与摆动平台27、第二转轴部与摆动平台27的法兰连接。

本实施例中，框架的前后两端均设置有门架结构，门架结构即为安装在平台框架前后两端的门字型的连接架，门架结构的设置主要用于与拉拽动试验台的绳索固定连接，绳索的设置主要是悬吊试验台，避免在伺服液压缸失效时试验台下落的情况。

本实施例中，框架的左右两侧均设置有一个连接座28，连接座28 的横截面为等腰梯形，连接座28上设置有供销轴29插入的固定孔。当试验台不使用时，通过在各固定孔中插入销轴29，然后将各销轴29 再通过螺钉或螺栓与龙门支架25固定连接，试验台即可被各销轴29 挡止在设定位置处。

为了方便对摆动平台27摆动角度的测量，本实施例中在制动盘32 上设置有弧形标尺，在框架上设置有用于指示弧形标尺的刻度的指示针，当制动盘32随着第二转轴部转动时，弧形标尺也会转动，通过读取指示针所指的数值即可测量出摆动平台27的摆动角度。

本实施例中摆动平台27包括平板结构以及固定在平板结构底部的加强结构，平板结构即为矩形平板，加强结构即为焊接固定在矩形平板底部的加强筋。

为了增强结构的稳定性，底座上还固定连接有辅助支撑。辅助支撑包括伸缩杆36以及支撑在伸缩杆36底部的支撑架35，支撑架35 的底部通过螺钉与底座固定连接，伸缩杆36和支撑架35之间通过法兰盘连接固定，伸缩杆36的顶部通过第一虎克铰与摆动平台27连接固定。第一虎克铰包括第一下铰座37、第一上铰体39以及第一连接杆 38，第一下铰座37与伸缩杆36固定连接，第一上铰体39与摆动平台 27固定连接，第一连接杆38的上端与第一上铰体39铰接，下端与第一下铰座37铰接，第一连接杆38与第一下铰座37的转动轴线和第一连接杆38与第一上铰体39的转动轴线相垂直。第一虎克铰使得摆动平台27能够绕着辅助支撑的顶部进行左右方向和前后方向的摆动。本实施例中，伸缩杆36为千斤顶。第一虎克铰约束保证试验台始终是绕着中心位置进行摇摆。在整个试验平台安装过程当中，伸缩杆可以预调整整个动平台高度位置，一旦完成调整，可以采用螺栓锁紧装置锁住。

参照图20、图21所示，底座上固定连接有龙门支架25，龙门支架25上滑动装配有柔性牵引机构26。柔性牵引机构26包括牵引绳索以及设置在牵引绳索两端的转动装配结构267，转动装配结构267用于与试验台转动装配，各转动装配结构267和牵引绳索之间还设置有长度调节结构266，长度调节结构266用于调整柔性牵引机构26的整体长度、以实现柔性牵引机构26松紧度的调整。

龙门支架25包括两个相对设置的支架立柱251以及横在两个支架立柱251之间的支架横梁253。本实施例中，支架横梁253为工字钢，两个支架立柱251均为三角型框架，各支架立柱251均由矩形钢材焊接成型，支撑立柱包括等腰三角型样式的外边框以及焊接在外边框内的多个内支撑。柔性牵引机构26共设置有两个，两个柔性牵引机构26 按照延伸方向的不同可以分为横向牵引机构261和纵向牵引机构262，其中横向牵引机构261沿着支架横梁253的延伸方向进行设置，纵向牵引机构262则垂直于支架横梁253进行设置。

本实施例中，柔性牵引机构26包括牵引绳索，牵引绳索具体为钢丝绳，柔性牵引机构26还包括设置在牵引绳索两端的转动装配结构267和长度调节结构266。长度调节结构266和牵引绳索之间、长度调节结构266和转动装配结构267之间均通过挂环进行连接。转动装配结构267包括转轴以及设置在转轴上的多个轴承，试验台上设置有供转动装配结构267穿过的安装孔，另外，为了避免转轴从安装孔内脱出的情况，转轴的外侧套设有套管，套管的外周侧为台阶状，不同直径的轴承即对应设置在套管的不同直径处，对应的，安装孔也为台阶孔。本实施例中，转轴的一端设置有挂环，转轴的外周侧设置有外螺纹，转轴通过螺纹装配的方式与套管连接固定，安装的过程中首先将各轴承放入安装孔内，然后将套管从安装孔孔径较大的一侧插入安装孔内，转轴则从安装孔孔径较小的一侧旋入套管内，最后在安装孔孔径较大的一端固定上端盖即可，端盖的安装方式采用螺钉固定，端盖能够对轴承和套管的端部挡止限位，从而避免了转动装配结构267从安装孔内脱出的情况。

本实施例中，长度调节结构266包括螺纹套以及螺纹装配在螺纹套内的螺纹柱。螺纹套内设置有内螺纹，螺纹套的两端均螺纹装配有一根螺纹柱，各螺纹柱位于螺纹套外侧的端部均设置有挂环。当需要调整长度时，通过旋拧螺纹套或螺纹柱即可。

由于牵引绳索滑动装配在龙门支架25上，为了降低牵引绳索与龙门支架25的摩擦作用，本实施例中在龙门支架25上还设置有滚轮结构263，滚轮结构263包括滑动滚轮以及设置在滑动滚轮外周侧的限位罩265，滑动滚轮为凹轮，即滑动滚轮的外周面上设置有供牵引绳索横向插入的环形凹槽。本实施例中限位罩265为U型槽状，限位罩265 和滑动滚轮之间形成供牵引绳索穿过的空隙。限位罩265的设置能够避免牵引绳索从滚轮结构263处脱出，保证了运行的安全性和稳定性。纵向牵引机构262对应设置有一个滚轮结构263，该滚轮结构263设置在支架横梁253的中间位置处，而横向牵引机构261则对应设置有四个滚轮结构263，其中两个滚轮结构263设置在支架横梁253的两端位置处，剩余两个滚轮结构263则分别设置在对应的支架立柱251上。

由于横向牵引机构261的两端需要绕开支架立柱251与试验台连接，为了方便横向牵引机构261的连接，各支架立柱251上均设置有贯通孔252，由于本实施例中支架立柱251为三角型框架结构，支架立柱251内部的空隙(通孔)即构成贯通孔252。

如图22～图25所示，本实施例中柔性加载装置66包括悬吊总装以及沿着悬吊总装外周侧间隔设置的多个升吊机构41；所述悬吊总装内设置有用于装配试验轴承55的槽孔结构51，所述升吊机构41包括柔性件47、第一伸缩缸44和第二伸缩缸43，所述柔性件47的一端与第一伸缩缸44的驱动端连接、另一端用于与悬吊总装连接，所述第二伸缩缸43的驱动端朝上并顶撑在柔性件47的中间。具体而言，本实施例中升吊机构41有四个，四个升吊机构41分别设置在悬吊总装的四个方位，悬吊总装则位于四个升吊机构41的中心位置。

如图23所示，本实施例中各升吊机构41均包括并行布置的第一伸缩缸44和第二伸缩缸43，第一伸缩缸44和第二伸缩缸43均沿着竖直方向延伸布置且驱动端均位于顶部，本实施例中第一伸缩缸44和第二伸缩缸43均为液压式伸缩缸，在其他实施例中第一伸缩缸44和第二伸缩缸43也可以为电动推杆、气缸等。本实施例中第一伸缩缸44 的尺寸规格要小于第二伸缩缸43的尺寸规格，第二伸缩缸43位于悬吊总成40和第一伸缩缸44之间。本实施例中柔性件47为钢丝绳，在其他实施例中柔性件47也可以为麻绳、链条、高强度碳纤维绳等。柔性件47的一端与第一伸缩缸44的驱动端连接固定，另一端用于与悬吊总成40连接，本实施例中第二伸缩缸43顶撑在柔性件47的中间位置，由于第二伸缩缸43的尺寸规格较大，柔性件47整体呈现出中间向上凸起、两端向下延伸的拱形形状。

由于柔性件47要拉动悬吊总成40移动，为了避免了悬吊总成40 和柔性件47之间刚性拉拽的情况，本实施例中在柔性件47和悬吊总成40之间安装有缓冲件45，本实施例中缓冲件45为拉簧。在其他实施例中缓冲件45也可以安装在柔性件47和第一伸缩缸44之间的位置处。

为了方便对各柔性件47所施加作用力的观测，本实施例中在缓冲件45和悬吊总成40之间还安装有拉力传感器46，拉力传感器46能够实时的监测柔性件47和悬吊总成40之间的作用力，从而方便了工作人员及时的获知相应的拉力数据。在其他实施例中拉力传感器46也可以安装在柔性件47和第一伸缩缸44之间等其他位置处。

由于柔性件47要绕过第二伸缩缸43的顶部(驱动端)，为了避免摩擦较大而容易磨损柔性件47的情况，本实施例中在第二伸缩缸43 的顶部安装有第一滑轮组件48。为了避免柔性件47容易从第一滑轮组件48上脱离的情况，本实施例中的第一滑轮组件48包括三个滑轮，三个滑轮呈一字型排布，柔性件47则呈波浪型依次绕过对应的滑轮。

为了避免了柔性件47与第二伸缩缸43接触的情况，本实施例中在第二伸缩缸43的缸壁上还安装有第二滑轮组件49。本实施例中第二滑轮组件49仅包括一个滑轮，该滑轮顶撑在第二伸缩缸43和柔性件 47之间，从而避免了柔性件47与第二伸缩缸43接触。需要说明的是，为了进一步实现对柔性件47的限位作用，本实施例中各滑轮均为凹轮，即各滑轮的外周面均设置有供柔性件47横向插入的环形凹槽。

由于第一滑轮组件48要随着第二伸缩缸43的伸缩产生上下移动，为了增强导向效果，本实施例中在第二伸缩缸43的缸壁上还安装有导向板50，导向板50也沿着上下方向延伸设置。本实施例中导向板50 有两个，两个导向板50对称设置在第二伸缩缸43的两侧，各导向板 50内均设置有一个导向槽，第一滑轮组件48的对应两侧则均设置有插入对应导向槽的滑块凸起，滑块凸起可以在导向槽内导向滑行，通过滑块凸起和导向槽的限位作用增强了导向效果。

本实施例中悬吊总成40包括内衬54和外壳52，其中内衬54安装在外壳52的内侧。由于悬吊总成40内要安装试验轴承55，为了方便试验轴承55的安装，本实施例中内衬54和外壳52均为分体可拆设置。具体的，如图24和图25所示，本实施例中悬吊总成40为圆球状，外壳52对应为圆球外壳52，内衬54也为圆球结构。本实施例中外壳52 包括均为半球状的上下两部分，内衬54也包括均为半球状的上下两部分。外壳52的两部分之间通过螺栓连接固定，内衬54的两部分之间也通过螺栓连接固。本实施例中内衬54能够在外壳52内进行转动，为了实现对转动方向的限制，本实施例中在内衬54的外周面设置有长条形凸起，外壳52的内壁上则对应设置有供长条形凸起横向插入的引导槽。

本实施例中内衬54内设置有用于安装试验轴承55及对应的轴的槽孔结构51。本实施例中槽孔结构51包括设置在内衬54内壁上的一圈环形凹槽，还包括同时贯穿内衬54和外壳52的圆形通孔。当安装试验轴承55时，通过将试验轴承55横向插入一半内衬54部分的环形凹槽内，然后将另一半内衬54扣合即可。试验轴承55的对应轴(即过渡轴总成的安装段62)也会对应扣合在圆形通孔内。

本实施例中各悬吊总成40和各拉力传感器46之间均通过球铰的方式连接，球铰包括球壳和圆球，本实施例中球壳的外形为圆柱状，球壳与拉力传感器46固定连接，圆球则与悬吊总成40的外壳52固定连接。

为了避免在非检测时柔性件47需要拉拽悬吊总成40的情况，本实施例中在悬吊总成40的下方设置有支撑台53，支撑台53的顶面上设置有与悬吊总成40的底部外形相匹配的限位凹槽。由于本实施例中悬吊总成40为圆球状，对应的，本实施例中限位凹槽也为曲面凹槽，具体如图25所示。

本实施例中在支撑台53的底部还安装有支撑台座57，在支撑台座 57的下方还安装有底部座架42。本实施例中在各升吊机构41的底部也安装有底部座架42，第一伸缩缸44和第二伸缩缸43均安装在同一底部座架42上，本实施例中底部座架42起到基础底座的作用。

需要说明的是，由于实际工况下，轴承所受到的重力方向是始终保持不变的，为了使得模拟检测过程中更加贴合于实际工况，需要保证对试验轴承所施加的作用力效果应始终是沿着竖直方向。本实施例中由于悬吊总成40是通过四根柔性件47施加动态加载作用的，悬吊总成40进行摆动检测时，四根柔性件47会随着进行动态调节，由于悬吊总成的重力方向是保持不变的，这使得四根柔性件47的动态加载合力方向也是始终垂直向上的，从而达到控制加载合力矢量方向的作用，实现了对轴承在动态摇摆试验环境下疲劳、寿命等性能的检测。

如图26～图28所示，本实施例中过渡轴总成包括从内向外依次设置的中心轴61、过渡套64以及过渡外壳，中心轴61要长于过渡套64 和过渡外壳，中心轴61上可以分为支撑段63和安装段62，其中过渡套64和过渡外壳即套设在支撑段63的外周侧，而安装段62则用于套装固定试验轴承55，本实施例中支撑段63一侧朝向电机驱动装置58。本实施例中过渡外壳内设置有供过渡套64穿过的通孔，过渡套64的一端通过法兰结构与过渡外壳连接固定。本实施例中支撑段63和过渡套64之间安装有两组过渡轴承组，每组均包括两个过渡轴承65，过渡轴承65具体为向心推力球轴承。本实施例中两个过渡轴承组分别安装在支撑段63的两端。本实施例中在同一组的两个过渡轴承65之间设置有轴承隔套，轴承隔套包括套设在一起内轴承隔套和外轴承隔套；在两组过渡轴承组之间安装有中内隔套和中外隔套，其中中内隔套套设在支撑段63和中外隔套之间，中外隔套套设在中内隔套和过渡套64 之间。本实施例中在支撑段63的两端还设置有前挡套和后档套，前挡套和后档套将两个过渡轴承组、中内隔套、中外隔套夹持在中间。本实施例中在后挡套的后侧还依次安装有圆形螺母和后端盖，在前挡套的前侧还安装有前端盖，前端盖和后端盖均通过法兰结构与过渡套64 的前后两端面连接固定，前端盖和后端盖内还设置有供中心轴61穿出的通孔。本实施例中中心轴61与电机驱动装置58的主轴传动连接，实验过程中，电机驱动装置58会驱动中心轴61转动，而罩设在中心轴61外侧的过渡套64并不转动，支撑段63外侧零件的设置主要起到支撑作用，避免了中心轴61悬伸量较大的情况。

本实施例中中心轴61的安装段62处于悬伸状态，安装段62的端部设置有端部支撑，端部支撑主要用于对中心轴61的端部进行支撑。本实施例中端部支撑包括端部支撑轴601和端部支撑座60，本实施例中端部支撑轴601的一端与中心轴61的端部传动连接、另一端与端部支撑座60转动装配，端部轴承座的顶部设置有供端部支撑轴601的端部插入的长孔，长孔为盲孔，端部支撑轴601和长孔的孔壁之间设置有圆柱滚子轴承602，端部支撑轴601上还设置有轴承压盖和轴承端盖，轴承压盖和轴承端盖位于圆柱滚子轴承602的两侧并将圆柱滚子轴承 602夹持限位在中间。本实施例中轴承端盖上设置有供端部支撑轴601 穿过的通孔，轴承端盖固定在长孔的孔口位置处。本实施例中长孔和端部支撑轴601之间能够发生相对滑动，为了方便对端部支撑座60进行位置调整，本实施例中在端部支撑座60和摆动平台之间安装有丝杠机构59。本实施例中在摆动平台上安装有一块垫高板56，端部支撑座 60和电机驱动装置58均安装在垫高板56上，本实施例中支撑台和支撑台座57也安装在垫高板56上，支撑台位于悬吊总成40的正下方。本实施例中端部支撑座60导向滑行装配在垫高板56上，丝杠机构59 即安装在端部支撑座60和垫高板56之间。

丝杠机构59包括一根丝杠以及螺旋装配在丝杠上的螺母件，螺母件与对应结构安装固定，通过转动丝杠即可实现对螺母件的移动，从而带动相应结构进行移动。本实施例中端部支撑座60即相当于螺母件，端部支撑座60的底部设置有螺纹孔，螺纹孔内螺纹装配有丝杠，丝杠只能发生旋转运动，通过转动丝杠即可实现对端部支撑座60的移动驱动。本实施例中丝杠机构59的丝杠与过渡轴总成的中心轴61平行设置。本实施例中端部支撑座60能够根据实验轴承的尺寸大小调整位置，通过转动丝杠即可，此外，本实施例中端部支撑的设置一定程度上还能够避免中心轴61径向变形量较大的问题。

本实施例中电机驱动装置58即为驱动电机，本实施例中过渡轴总成与电机驱动装置58的主轴传动连接，连接的方式具体为联轴器连接，这样通过电机驱动装置58的转动即可实现对过渡轴总成的转动驱动。为了保证电机驱动装置58的平稳驱动并方便对电机驱动装置58的安装固定，本实施例中在垫高板56上还安装有电主轴座，电主轴座由两块半圆弧型结构拼装而成，电主轴即夹持固定在两块半圆弧结构中间。本实施例中在电机驱动装置58和过渡轴总成的连接位置处还设置有联轴器罩，联轴器罩罩设在联轴器的外侧，从而起到隔离和保护的作用。

本实用新型的工作过程为：当需要进行轴承摇摆试验检测时，首先将试验轴承55套设在中心轴61的安装段62上，然后将试验轴承55和安装段62安装在悬吊总成40的槽孔结构51内，然后通过调节各升吊机构41的第一伸缩缸44和第二伸缩缸43的伸缩量即可实现对应柔性件47 所施加拉力的调整，从而实现对试验轴承55加载力的调整。试验过程中，柔性加载装置66和电机驱动装置58均事先安装在摆动平台上的垫高板56上，然后通过第二驱动机构调整摆动平台的角度并通过制动机构将摆动平台固定在该倾斜角度，最后启动电机驱动装置58并通过各伺服伸缩缸的往复运动来实现对加载后试验轴承55的横纵摇摆检测。在上述检测过程中第一虎克铰+伺服伸缩缸+球副组成冗余约束，中间辅助支撑的第二虎克铰会约束其余四个自由度。

本实用新型提供了一种悬臂式轴承摇摆实验台，相比于现有技术，具有如下优点：通过采用本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台，当需要检测时，通过调整各升吊机构41中第一伸缩缸44和第二伸缩缸43的伸缩量来实现对悬吊总成40设定方位的加载，待调整完毕后，启动第二驱动机构将摆动平台调至设定倾角，然后启动电机驱动装置58，此时试验轴承55内的中心轴61会转动，最后通过调节试验台下方的各伺服伸缩缸的伸缩量即可实现对试验台的摆动驱动，从而实现了试验轴承55在施加载荷后方位不断变化的模拟检测。另外，由于本实用新型中摆动平台的角度是可以调整的，在试验时可以首先通过调整摆动平台将试验轴承55调至设定倾角，然后再模拟横纵摇摆，所以本实用新型的悬臂式轴承摇摆实验台还能够模拟复杂倾角下再次横纵摇摆的情形。

本实用新型的摇摆试验架在使用时，摇摆试验架的第一驱动机构驱动底座转动，底座带动试验台实现艏摇；第一虎克铰+伺服伸缩缸+ 球副组成冗余约束，利用中间辅助支撑的第二虎克铰约束其余四个自由度，通过伺服伸缩缸的往复运动，从而带动试验动平台实现横摇和纵摇。通过调整摆动平台的倾斜角度，模拟船用设备在倾斜状态使用场景。

使用过程中，柔性牵引机构的两端分别与试验台连接固定，柔性牵引机构能够在伺服伸缩杆失效时起到悬吊试验台的作用，保证了试验的安全性，另外由于柔性牵引机构是可以柔性弯折的并相对于龙门支架是能够自行滑动的，这样在试验台摇摆晃动时，柔性牵引机构会随着试验台的晃动而滑动，避免了柔性牵引机构对摇摆测试的影响。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种悬臂式轴承摇摆实验台，其特征在于：包括底板和试验装置，所述底板上转动装配有底座，所述底座上设有用于驱动底座转动的第一驱动机构，所述试验装置还包括位于底座上侧的试验台，所述试验台的四角分别通过伺服伸缩缸与底座连接，所述伺服伸缩缸的上端与试验台球铰连接，所述伺服伸缩缸的下端通过万向接头与所述底座连接，所述试验装置还包括用于约束试验台的辅助支撑，所述辅助支撑下端与底座固定连接、上端与试验台连接，所述试验台包括框架以及转动装配在所述框架内的摆动平台，所述摆动平台的转动轴线沿前后方向延伸，所述框架上设有用于驱动摆动平台转动的第二驱动机构以及制动摆动平台的制动机构；所述摆动平台上安装有柔性加载装置和电机驱动装置，所述电机驱动装置和柔性加载装置之间传动连接有过渡轴总成，所述柔性加载装置包括悬吊总装以及沿着悬吊总装外周侧间隔设置的多个升吊机构；所述悬吊总装内设置有用于装配试验轴承和过渡轴总成的槽孔结构，所述升吊机构包括柔性件、第一伸缩缸和第二伸缩缸，所述柔性件的一端与第一伸缩缸的驱动端连接、另一端用于与悬吊总装连接，所述第二伸缩缸的驱动端朝上并顶撑在柔性件的中间。

2.根据权利要求1所述的悬臂式轴承摇摆实验台，其特征在于：所述柔性件和悬吊总装之间或柔性件和第一伸缩缸之间还安装有缓冲件和拉力传感器。

3.根据权利要求1所述的悬臂式轴承摇摆实验台，其特征在于：所述第二伸缩缸的驱动端设置有供柔性件绕过的第一滑轮组件；所述第二伸缩缸的缸壁上设置有供柔性件绕过的第二滑轮组件。

4.根据权利要求1所述的悬臂式轴承摇摆实验台，其特征在于：所述底座上还设有龙门支架，所述龙门支架上滑动悬吊有柔性牵引机构，所述柔性牵引机构包括牵引绳以及设置在牵引绳索两端的转动装配结构，所述转动装配结构用于与试验台转动装配，各转动装配结构和牵引绳索之间还设置有长度调节结构，所述长度调节结构用于调整柔性牵引机构的整体长度。

5.根据权利要求4所述的悬臂式轴承摇摆实验台，其特征在于：所述龙门支架包括支架横梁以及固定支撑在支架横梁两端的支架立柱，所述柔性牵引机构包括与支架横梁平行设置的横向牵引机构以及与支架横梁垂直设置的纵向牵引机构。

6.根据权利要求1所述的悬臂式轴承摇摆实验台，其特征在于：所述过渡轴总成包括从内向外依次设置的中心轴、过渡套以及过渡外壳，所述中心轴分为支撑段和安装段，所述过渡套套设在支撑段外侧并与过渡外壳固定，所述过渡外壳与摆动平台安装固定，所述中心轴和过渡套之间安装有过渡轴承，所述中心轴长出过渡套和过渡外壳的部分构成所述的安装段，所述安装段用于套装固定试验轴承。

7.根据权利要求6所述的悬臂式轴承摇摆实验台，其特征在于：所述过渡轴总成的端部设置有端部支撑，所述端部支撑设置在与电机驱动装置相对的另一端，所述端部支撑包括端部支撑轴和端部支撑座，所述端部支撑轴的一端与所述中心轴传动连接、另一端与端部支撑座转动装配，所述端部支撑座内设置有供端部支撑轴插入并供端部支撑轴的端部导向滑行的长孔。

8.根据权利要求7所述的悬臂式轴承摇摆实验台，其特征在于：所述摆动平台上安装有垫高板，所述端部支撑座和电机驱动装置均安装在所述垫高板上，所述端部支撑座导向滑行装配在垫高板上，所述端部支撑座和垫高板之间安装有用于驱动端部支撑座导向移动的丝杠机构，所述垫高板上还安装有支撑台，所述支撑台位于悬吊总成的底部，所述支撑台上的顶面上设置有与悬吊总装的底部外形相匹配的限位凹槽。

9.根据权利要求1所述的悬臂式轴承摇摆实验台，其特征在于：所述辅助支撑包括伸缩杆以及布置在所述伸缩杆下端的支撑架，所述伸缩杆的上端通过第一虎克铰与所述摆动平台连接。

10.根据权利要求1所述的悬臂式轴承摇摆实验台，其特征在于：所述制动机构包括制动盘以及与所述制动盘相匹配的制动器，所述制动盘与所述摆动平台的转轴固定连接，所述制动器安装在框架上。

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