CN212321072U - 一种轴承服役性能与寿命测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于轴承服役性能测试领域，尤其是涉及一种轴承服役性能与寿命测试装置。测试装置主支架固定在测试装置底座上，在测试装置主支架内腔安装驱动系统定子，驱动系统转子和被测轴承安装至主轴上，主轴水平穿设于测试装置主支架内腔；在被测轴承外套圈与测试装置主支架内腔之间设置轴承支架环，在测试装置主支架上安装被测轴承轴向加载机构，被测轴承轴向加载机构与轴承支架环相对应，在测试装置底座上、测试装置主支架的两侧分别安装被测轴承径向加载机构和主轴振动监控机构。本实用新型避免很多测试装置的干扰因素，真实反映被测轴承的服役性能。另外，避免给传动主轴带来不可预估的额外载荷，保证后续数据分析的准确性。
Description
技术领域
本实用新型属于轴承服役性能测试领域，尤其是涉及一种轴承服役性能与寿命测试装置。
背景技术
现有的轴承服役性能测试装置，主要采用：1)直驱电主轴通过联轴器，2)电机通过带轮驱动，两种驱动方式给测试模块提供动力，通过标准轴承接触式给测试主轴提供径向加载，通过振动传感器接触被测轴承外套圈，获取被测轴承在运转过程中产生的振动情况，这其中的电主轴、电机、带轮、联轴器、标准加载轴承、振动仪等都会给测试系统带来干扰因素，监测到的各信号包含多个部件的影响，其信号反映出来的信息代表不了被测轴承的服役性能。同时，由联轴器或带轮驱动传动主轴，因同轴度或自身旋转精度不足会给传动主轴带来不可预估的额外载荷，其外部施加载荷与被测轴承承担的载荷不一致，影响后续数据的分析。
实用新型内容
针对传统测试装置缺点，本实用新型的目的在于提供一种高精度、高效率、且结构简单的轴承服役性能与寿命测试装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种轴承服役性能与寿命测试装置，包括测试装置底座、测试装置主支架、主轴、被测轴承轴向加载机构、被测轴承径向加载机构、轴承支架环、驱动系统定子、驱动系统转子，具体结构如下：
测试装置主支架固定在测试装置底座上，在测试装置主支架内腔安装驱动系统定子，驱动系统转子和被测轴承安装至主轴上，主轴水平穿设于测试装置主支架内腔，驱动系统转子和被测轴承位于测试装置主支架的内腔，主轴由被测轴承支撑；在被测轴承外套圈与测试装置主支架内腔之间设置轴承支架环，在测试装置主支架上安装被测轴承轴向加载机构，被测轴承轴向加载机构与轴承支架环相对应，在测试装置底座上、测试装置主支架的两侧分别安装被测轴承径向加载机构和主轴振动监控机构，两个被测轴承径向加载机构的顶部分别与主轴两端的底部相对应配合，两个主轴振动监控机构分别与主轴的两端外侧相对应。
所述的轴承服役性能与寿命测试装置，测试装置主支架的顶部开设驱动系统冷却和电源接口，在驱动系统冷却和电源接口内连接驱动电机定子的电源和冷却进/出水口，驱动系统冷却和电源接口与测试装置主支架内腔相通。
所述的轴承服役性能与寿命测试装置，测试装置主支架的顶部开设被测轴承温度和振动传感器安装孔，在被测轴承温度和振动传感器安装孔内分别安装温度传感器和振动传感器，温度传感器和振动传感器分别伸至测试装置主支架内腔，通过固定在被测轴承温度和振动传感器安装孔的温度传感器和振动传感器，获取被测轴承外套圈的温度信息和振动信息。
所述的轴承服役性能与寿命测试装置，被测轴承轴向加载机构通过轴承支架环、被测轴承外套圈对被测轴承进行轴向加载。
所述的轴承服役性能与寿命测试装置，被测轴承轴向加载机构，加载在被测轴承外套圈；被测轴承径向加载机构，基于滑动轴承或者非接触电磁力，加载在主轴上，将加载力传递至被测轴承内套圈。
所述的轴承服役性能与寿命测试装置，主轴振动监控机构为高速高清摄像机或者光学振动测试仪。
所述的轴承服役性能与寿命测试装置，被测轴承为两个或者两对。
所述的轴承服役性能与寿命测试装置，驱动系统包括相对应的驱动系统定子和驱动系统转子，其中：驱动系统定子，由金属环与电感铜线圈组成，电感铜线圈在金属环内部环绕，电感铜线圈内通过交变电流，产生电磁力，使驱动系统转子转动，在装置运行过程中，驱动系统定子固定不动；驱动系统转子，由永磁体和环形金属件组成，组装后通过永磁体固定在主轴上，在装置运行过程中，驱动系统转子转动，使主轴旋转。
所述的轴承服役性能与寿命测试装置，通过被测轴承径向加载机构对主轴进行径向加载，通过被测轴承轴向加载机构给被测轴承施加预紧轴向力，主轴在被测轴承的支撑和在驱动系统的非接触驱动下旋转，通过被测轴承径向加载机构对高速旋转的主轴施加径向载荷，被测轴承在施加的轴向和径向载荷下转动，对应的主轴振动监控机构测量主轴在转动过程中的跳动和振动。
本实用新型的优点及有益效果是：
1、本实用新型被测轴承外套圈和驱动定子支撑一体化设计，保证了被测轴承和电磁驱动系统同心定位，去除了由定位不准确带来的测试偏差，测量精度高。
2、本实用新型主轴仅由被测轴承支撑，同时径向加载和振动信号监控采用非接触试模式，去除了主轴运转过程中，由加载用标准轴承、联轴器和振动传感器等带来的振动干扰，测试监控信号全部为被测轴承引起的响应，测试过程实时反映被测轴承的性能，测量精度高。
3、本实用新型测试装置可测试两个轴承，或者两对轴承；在测试两个轴承时，测试装置的功能为轴承测试装置，反映单个轴承服役性能；在测试两对轴承时，测试装置的功能为主轴系统测试装置，反映成套主轴系统服役性能，同一台测试装置具备轴承和主轴系统性能测试功能。
4、本实用新型测试装置可测量不同型号的轴承，具备一定的通用性，适应性良好。
5、本实用新型测试装置可对轴承服役全寿命进行评估，同时也可以测量轴承在非全寿命测试期间的精度保持性，测试效率高。
6、本实用新型测试装置去除了驱动电机、联轴器、液压系统等结构，测试装置运行过程噪音小，能耗小。
7、本实用新型测试装置结构简单且紧凑，去除了不必要的附件，减小了测试装置的体积，振动干扰和测试装置造价。
附图说明
图1为本实用新型轴承服役性能测试装置整体结构示意图。
图2为本实用新型轴承服役性能测试装置主支架内局部结构示意图。
图中的附图标记为：
1-测试装置底座，2-测试装置主支架，3-驱动系统冷却和电源接口，4-被测轴承温度和振动传感器安装孔，5-主轴，6-被测轴承轴向加载机构，7-被测轴承径向加载机构，8-主轴振动监控机构；9-被测轴承；10-轴承支架环；11-驱动系统定子；12-驱动系统转子。
具体实施方式
如图1-图2所示，本实用新型轴承服役性能与寿命测试装置，主要包括：
测试装置底座1，用于固定所有部件；
测试装置主支架2，其内腔中固定驱动系统、被测轴承9和被测轴承轴向加载机构6；
驱动系统冷却和电源接口3，开设于测试装置主支架2的顶部，驱动系统冷却和电源接口3与测试装置主支架2内腔相通；
被测轴承温度和振动传感器安装孔4，两个分别安装温度传感器和和振动传感器；
主轴5，仅由被测轴承9支撑，用于连接被测轴承9、驱动系统、被测轴承径向加载机构7和主轴振动监控机构8；
被测轴承轴向加载机构6，加载在被测轴承9外套圈；
被测轴承径向加载机构7，基于滑动轴承或者非接触电磁力，加载在主轴5上，将加载力传递至被测轴承9内套圈；
主轴振动监控机构8，基于高速高清摄像机或者光学振动测试仪；
被测轴承9，两个或者两对；
轴承支架环10，连接被测轴承9和测试装置主支架2，可选配不同尺寸的支架环，匹配不同型号的被测轴承9；
驱动系统，其中：
驱动系统定子11，由金属环与电感铜线圈组成，电感铜线圈按照一定的环绕规律在金属环内部环绕，电感铜线圈内通过交变电流，产生电磁力，使驱动系统转子12转动，测试装置运行过程中，驱动系统定子11固定不动；
驱动系统转子12，由永磁体和环形金属件组成，组装后，可通过永磁体(过盈配合)固定在主轴5上，测试装置运行过程中，驱动系统转子12转动，使主轴5旋转。
如图1-图2所示，本实用新型轴承服役性能与寿命测试装置的安装步骤如下：
将测试装置主支架2固定在测试装置底座1上，在测试装置主支架2内腔安装驱动系统定子11，驱动系统定子11安装完成后，在驱动系统冷却和电源接口3内连接驱动电机定子11的电源和冷却进/出水口，将驱动系统转子12和被测轴承9安装至主轴5上，主轴5水平穿设于测试装置主支架2内腔，驱动系统转子12和被测轴承9位于测试装置主支架2的内腔，进行定位和固定，在被测轴承9外套圈与测试装置主支架2内腔之间设置轴承支架环10，在测试装置主支架2上安装被测轴承轴向加载机构6，被测轴承轴向加载机构6与轴承支架环10相对应，被测轴承轴向加载机构6通过轴承支架环10、被测轴承9外套圈对被测轴承9进行轴向加载，在测试装置被测轴承温度和振动传感器安装孔4内分别安装温度传感器和振动传感器，温度传感器和振动传感器分别伸至测试装置主支架2内腔，在测试装置底座1上、测试装置主支架2的两侧分别安装被测轴承径向加载机构7和主轴振动监控机构8，两个被测轴承径向加载机构7的顶部分别与主轴5两端的底部相对应配合，两个主轴振动监控机构8分别与主轴5的两端外侧相对应，通过被测轴承径向加载机构7对主轴5进行径向加载，通过被测轴承轴向加载机构6给被测轴承9施加一定的预紧轴向力，主轴5在被测轴承9的支撑和在驱动系统的非接触驱动下高速旋转，测试装置运行启动，通过被测轴承径向加载机构7对高速旋转的主轴施加一定的径向载荷，被测轴承9在施加的轴向和径向载荷下转动，对应的主轴振动监控机构8测量主轴5在转动过程中的跳动和振动，并进行记录分析；同时，通过固定在被测轴承温度和振动传感器安装孔4的温度传感器和振动传感器，获取被测轴承9外套圈的温度信息和振动信息。
如图1-图2所示，本实用新型的测试方法与工作原理如下：
本实用新型驱动系统定子11由金属环与电感铜线圈组成，通过交变电流后能产生交变磁场，通过非接触电磁力带动主轴5上的驱动系统转子12旋转。其中：驱动系统定子11相对于被测轴承9固定不动，而驱动系统转子12通过主轴5带动被测轴承9内套圈，在整个运行过程中，主轴5的支持仅靠两个被测轴承9，同时主轴5的动力源为无接触驱动，驱动系统提供给主轴的只有转矩，而无轴向和径向加载。
开启测试装置，通过驱动系统驱动主轴5，控制被测轴承9转速，通过测试需要，调整径向和轴向载荷，通过温度和振动传感器，获取被测轴承9外套圈的振动和外套圈的温度，通过主轴振动监控机构8获得的主轴振动信号(代表被测轴承9内套圈的振动信号)，分析轴承服役性能和服役寿命。
结果表明，本实用新型通过采用一系列的设计：轴承性能测试装置中被测轴承和驱动系统一体化设计；轴承性能测试装置中被测轴承和驱动系统同心定位设计；轴承测试装置非接触径向加载设计；轴承测试装置非接触振动监控设计；轴承测试装置简单与紧凑外观设计；轴承测试装置多型号被测轴承替换方案设计；轴承测试装置加载，监控，驱动多系统模块化设计。一方面可以避免了很多测试装置的干扰因素，真实反映被测轴承的服役性能。另一方面，避免给传动主轴带来不可预估的额外载荷，其外部施加载荷与被测轴承承担的载荷一致，保证后续数据分析的准确性。
Claims (9)
1.一种轴承服役性能与寿命测试装置，其特征在于，包括测试装置底座、测试装置主支架、主轴、被测轴承轴向加载机构、被测轴承径向加载机构、轴承支架环、驱动系统定子、驱动系统转子，具体结构如下：
测试装置主支架固定在测试装置底座上，在测试装置主支架内腔安装驱动系统定子，驱动系统转子和被测轴承安装至主轴上，主轴水平穿设于测试装置主支架内腔，驱动系统转子和被测轴承位于测试装置主支架的内腔，主轴由被测轴承支撑；在被测轴承外套圈与测试装置主支架内腔之间设置轴承支架环，在测试装置主支架上安装被测轴承轴向加载机构，被测轴承轴向加载机构与轴承支架环相对应，在测试装置底座上、测试装置主支架的两侧分别安装被测轴承径向加载机构和主轴振动监控机构，两个被测轴承径向加载机构的顶部分别与主轴两端的底部相对应配合，两个主轴振动监控机构分别与主轴的两端外侧相对应。
2.按照权利要求1所述的轴承服役性能与寿命测试装置，其特征在于，测试装置主支架的顶部开设驱动系统冷却和电源接口，在驱动系统冷却和电源接口内连接驱动电机定子的电源和冷却进/出水口，驱动系统冷却和电源接口与测试装置主支架内腔相通。
3.按照权利要求1所述的轴承服役性能与寿命测试装置，其特征在于，测试装置主支架的顶部开设被测轴承温度和振动传感器安装孔，在被测轴承温度和振动传感器安装孔内分别安装温度传感器和振动传感器，温度传感器和振动传感器分别伸至测试装置主支架内腔，通过固定在被测轴承温度和振动传感器安装孔的温度传感器和振动传感器，获取被测轴承外套圈的温度信息和振动信息。
4.按照权利要求1所述的轴承服役性能与寿命测试装置，其特征在于，被测轴承轴向加载机构通过轴承支架环、被测轴承外套圈对被测轴承进行轴向加载。
5.按照权利要求1所述的轴承服役性能与寿命测试装置，其特征在于，被测轴承轴向加载机构，加载在被测轴承外套圈；被测轴承径向加载机构，基于滑动轴承或者非接触电磁力，加载在主轴上，将加载力传递至被测轴承内套圈。
6.按照权利要求1所述的轴承服役性能与寿命测试装置，其特征在于，主轴振动监控机构为高速高清摄像机或者光学振动测试仪。
7.按照权利要求1所述的轴承服役性能与寿命测试装置，其特征在于，被测轴承为两个或者两对。
8.按照权利要求1所述的轴承服役性能与寿命测试装置，其特征在于，驱动系统包括相对应的驱动系统定子和驱动系统转子，其中：
驱动系统定子，由金属环与电感铜线圈组成，电感铜线圈在金属环内部环绕，电感铜线圈内通过交变电流，产生电磁力，使驱动系统转子转动，在装置运行过程中，驱动系统定子固定不动；驱动系统转子，由永磁体和环形金属件组成，组装后通过永磁体固定在主轴上，在装置运行过程中，驱动系统转子转动，使主轴旋转。
9.按照权利要求1所述的轴承服役性能与寿命测试装置，其特征在于，通过被测轴承径向加载机构对主轴进行径向加载，通过被测轴承轴向加载机构给被测轴承施加预紧轴向力，主轴在被测轴承的支撑和在驱动系统的非接触驱动下旋转，通过被测轴承径向加载机构对高速旋转的主轴施加径向载荷，被测轴承在施加的轴向和径向载荷下转动，对应的主轴振动监控机构测量主轴在转动过程中的跳动和振动。
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|---|---|---|---|---|
| CN113433298A (zh) * | 2021-05-28 | 2021-09-24 | 浙江兆丰机电股份有限公司 | 驱动桥用轴承热流特性试验装置及其测试方法 |
| CN113834654A (zh) * | 2020-06-05 | 2021-12-24 | 中国科学院金属研究所 | 一种轴承服役性能与寿命测试装置 |
| CN114362419A (zh) * | 2022-02-18 | 2022-04-15 | 河南科技大学 | 一种可控磁场环境下电机轴承测量装置及方法 |
| CN113834654B (zh) * | 2020-06-05 | 2024-06-28 | 中国科学院金属研究所 | 一种轴承服役性能与寿命测试装置 |
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