CN212567930U - 自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机。该试验机包括由试验机底板、安装底板、支撑座、摩擦磨损系统、动力传动系统、加载系统和数据采集处理系统；其中，动力传动系统从下到上贯穿试验机底板、安装底板和支撑座；摩擦磨损系统固定在支撑座顶部，加载系统安装在安装底板上，摩擦磨损系统通过牵引绳和加载系统相连；数据采集处理系统信号线与摩擦磨损系统、加载系统相连。本实用新型可以为轴承寿命的准确预测提供试验依据，为自润滑关节轴承寿命模型的建立提供数据基础。

Description

自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机

技术领域

本实用新型属于轴承性能和寿命测试领域，具体涉及一种能对自润滑关节轴承的使用性能和运行寿命进行测试的摩擦磨损寿命试验机。

背景技术

关节轴承是在航空航天、重型机械等领域广泛应用的回转支撑机械零件。因为自润滑关节轴承具有自调心、无需添加润滑剂等优点，近些年来在实际应用中对其性能和运行寿命要求愈加严格。为了在关节轴承投入使用前对其性能和使用寿命进行预测，国内关节轴承相关生产企业和科研单位研制了一批关节轴承性能试验机、关节轴承寿命试验机等，但现有的关节轴承试验机都需要在摆动频率、测量精度、自动化程度等方面进行改进。洛阳轴研科技股份有限公司研制了一种关节轴承寿命试验机，主要由试验主轴、轴承夹具、载荷加载装置、扭矩传感器和传动轴组成；试验机由曲柄摇杆机构驱动传动轴，并通过试验主轴带动试验轴承往复旋转摆动，旋转角度由安装在主轴一端的角度编码器计量；试验机将温度传感器设在试验轴承内圈外表面，测量轴承内外圈之间的摩擦温升。该试验机试验轴承安装在主轴中间，轴承拆卸不便，主轴旋转摆动角度需要角度编码器实时计量控制，自动化程度不够高，其将温度传感器设在关节轴承内圈外表面，轴承内圈随主轴做旋转摆动，导致温度传感器装夹不便。

实用新型内容

本实用新型的目的为针对当前技术中存在的不足，提供一种自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机。该试验机通过轴承座和加载装置的改进，将加载装置将棘轮机构与加载卷筒进行结合，卷筒完成径向力加载的同时即可利用棘轮机构进行锁紧，使得用同一个简单的装置就可完成加载和锁紧，保证了整个加载机构的简单性和操作的便利性。本实用新型可以为轴承寿命的准确预测提供试验依据，为自润滑关节轴承寿命模型的建立提供数据基础。

本实用新型的技术方案为：

一种自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机，该试验机包括试验机底板、安装底板、支撑座、摩擦磨损系统、动力传动系统、加载系统和数据采集处理系统；其中，动力传动系统从下到上贯穿试验机底板、安装底板和支撑座；摩擦磨损系统固定在支撑座顶部，加载系统安装在安装底板上，摩擦磨损系统通过牵引绳和加载系统相连；数据采集处理系统信号线与摩擦磨损系统、加载系统相连；

所述的动力传动系统包括回转轴和伺服电机，其中，伺服电机位于试验机底板的下部，并通过法兰安装在回转轴的尾部；回转轴下部固定在试验机底板的底部，并竖直向上穿过圆盘状的试验机底板的中心；

所述的安装底板为一块矩形板和一块L形板组成一个Z字型的整体，L形板位于下层，上面设置有通孔；L形板上通过螺栓将安装底板固定在试验机底板上，支撑座固定在L形板的通孔上方；矩形板上安装有加载卷筒和制动机构；

所述的支撑座由上中下三部分组成，其下部为安装圆盘，中部为一个圆柱筒，上部包括一个圆形平台和位于其边缘的矩形跳板，所述的矩形跳板位于安装底板中矩形板的正上方；整个支撑座的L形板上；

所述摩擦磨损系统包括：上卡套、下卡套、预紧螺母、轴承座、热电偶、振动传感器、力传感器Ⅰ；其中，其中，下卡套安装在回转轴的轴肩上，上端依次为关节轴承、上卡套和预紧螺母，关节轴承由关节轴承内圈和关节轴承外圈组成；关节轴承内圈下端嵌入下卡套的凹槽内，关节轴承内圈上端嵌入上卡套的凹槽内；

轴承座套在关节轴承外圈上，其形状为环状圆台的壳体；轴承座的侧壁设置有轴承座压杆，还开有三个通孔，一个用于通过热电偶，另外两个用于安装预紧螺钉；热电偶穿过轴承座侧壁与关节轴承外圈外表面接触，振动传感器粘结在轴承座侧壁的凸台上，轴承座压杆中部开有通槽，位于两个力传感器Ⅰ之间；两个力传感器Ⅰ安装在支撑座上；

所述的轴承座压杆的端部有一个直径增大的突出端，突出端又分为上下两片水平的梯形板，两片梯形板之间中空；两片梯形板均设置有通孔，圆柱销安装在两个梯形板的通孔上，圆柱销上绑定牵引绳；

所述的力传感器Ⅰ支撑座固定在支撑座的圆形平台上；力传感器Ⅰ支撑座两端，各有一个L型的力传感器Ⅰ安装座，二者相向设置；每个力传感器Ⅰ安装座上通过螺栓安装有一个力传感器Ⅰ，两个力传感器Ⅰ夹持轴承座压杆；

所述的加载系统包括：加载卷筒、制动机构，牵引绳，定滑轮，力传感器Ⅱ；其中，加载卷筒由支座、卷筒和两端的棘轮组成，支座固定在安装底板的矩形板上；制动机构包括安装座、支撑杆和棘爪，安装座安装在安装底板的矩形板的滑槽上，2个棘爪分别安装在支撑杆顶部，与加载卷筒的棘轮匹配；定滑轮安装在支撑座上部的矩形跳板边缘，牵引绳一端与加载卷筒相连，另一端绕过定滑轮与力传感器Ⅱ一端相连，力传感器Ⅱ另一端通过牵引绳与轴承座压杆端部的圆柱销相连接；

所述的数据采集处理系统包括顺次相连的信号调理电路、数据采集卡、主控计算机；两个力传感器Ⅰ、热电阻、振动传感器、力传感器Ⅱ分别和信号调理电路相连。

本实用新型的实质性特点为：

本实用新型中，试验机轴承座上巧妙地布置了两个紧定螺钉安装孔，一个热电偶安装孔，一个振动传感器安装台和一个压杆，其中压杆既可以连接牵引绳进行径向力的加载，又可以通过其左右摆动进行关节轴承内外圈之间摩擦力的测量。因此，轴承座既承担了径向力的加载，保证了关节轴承外圈和轴承座之间不会产生相对滑动，又能同时进行多个试验参数的测量。

本实用新型中，试验机加载装置采用的是类似于卷扬机的卷筒，将牵引绳缠绕在卷筒上，手动转动卷筒即可加载，同时在卷筒的两端设计了棘轮和相对卷筒位置可变的棘爪，移动棘爪使其与棘轮配合实现对加载的制动，加载时，只需将棘爪与棘轮脱离配合即可，操作方便，成本低廉，又节省空间。

本实用新型的有益效果为：

1.试验机将加载卷筒两端设计成棘轮的形式，手动转动加载卷筒对轴承进行径向加载，加载值由力传感器测量并输入主控计算机端进行实时监测，一旦达到设定值，则可利用棘爪与棘轮的配合实现锁定，能够实现连续、准确的加载，并且这种加载方式结构简单，监测方便。

2.试验机轴承座集关节轴承的装夹和试验过程中温度、振动、摩擦力信号的测试于一体，用一个简单的轴承座便可实现多种功能，大大简化了试验机结构和关节轴承运行参数测量的复杂性。

3.直接测量试验过程中关节轴承内外圈之间的摩擦力比较困难，本试验机中轴承内外圈之间的摩擦力带动轴承外圈和轴承座的摆动使压杆对安置在左右两端的力传感器产生正压力，因此，将轴承内外圈之间的摩擦力转化为正压力来测量，简化了测量过程，同时保持了较高的测量精度。

4.试验机的轴承座与轴承外圈不保持固定，其可以由轴承内外圈之间的摩擦力带动进行左右旋转摆动。轴承座与关节轴承的装配方式简单，只需将轴承座向下扣在关节轴承外圈上并用进行螺钉进行固定即可，所以卸下回转轴顶端的预紧螺母和上卡套，便可拿起轴承座并对关节轴承进行更换。所以试验关节轴承更换便利，操作简单，不会因为频繁更换轴承对试验机其他部件造成过度磨损。

5.试验机主轴的转动速度和旋转摆动角度由主控计算机直接控制伺服电机完成，各传感器测得的参数值直接输入到主控计算机中进行分析，所以，本实用新型的自润滑关节轴承寿命试验机具有较高的自动化程度。

6.试验机配备有多种尺寸规格的旋转轴衬套和轴承座衬套，可以实现对多种尺寸规格的关节轴承及相似零件进行寿命试验。

7.试验机整体结构简单紧凑，没有过于昂贵复杂的零件和机构，所以试验机主要零部件更换方便，易于维修，成本低廉。

8.试验机主轴轴立式安装，试验机整体占地面积小。伺服电机的分辨率能够达到2²³；温度传感器的测量误差最大为±0.35℃；加载制动之后，加在关节轴承外圈的径向力基本能够保持稳定，数值偏移幅度大约为±0.5N。

附图说明

图1：本实用新型的自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机主要构件分布示意图；

图2：本实用新型的自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机具体结构示意图；

图3：本实用新型的自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机的摩擦磨损系统结构示意图；

图4(a)：本实用新型的自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机的轴承座结构外部示意图；

图4(b)：本实用新型的自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机的轴承座结构内部示意图：

图5：本实用新型的自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机的加载系统结构示意图；

图6：本实用新型的自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机的数据采集系统工作示意图；

图7：本实用新型的自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机的支撑座结构示意图；

图8：本实用新型的自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机的安装底板结构示意图；

图9：本实用新型的自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机的力传感器Ⅰ安装结构示意图；

其中，(1)伺服电机；(2)试验机底板；(3)加载卷筒；(4)牵引绳；(5)定滑轮； (6)力传感器Ⅱ；(7)轴承座压杆；(8)力传感器Ⅰ；(9)回转轴；(10)预紧螺母； (11)上卡套；(12)轴承座；(13)下卡套；(14)支撑座；(15)安装底板；(16)制动机构；(17)热电偶；(18)振动传感器；(19)信号调理电路；(20)数据采集卡；(21) 主控计算机；(22)关节轴承内圈；(23)关节轴承外圈；(A1、A2)紧定螺钉安装孔；(B) 振动传感器安装座；(C)热电偶安装孔。

具体实施方式

本实用新型所述的的自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机的结构如图1所示，包括由试验机底板(c)、安装底板(d)、支撑座(e)、摩擦磨损系统(f)、动力传动系统(g)、加载系统(h)和数据采集处理系统(i)；其中，动力传动系统从下到上贯穿试验机底板(c)、安装底板(d)；支撑座(e)套在动力传动系统上部，并固定在安装底板(d)上；摩擦磨损系统(f)固定在支撑座顶部，加载系统(h)安装在安装底板(d)上，摩擦磨损系统(f) 通过牵引绳和加载系统(h)相连；数据采集处理系统(i)位于试验机隔壁的控制柜中，通过信号线分别与摩擦磨损系统(f)、加载系统(h)相连。

所述的动力传动系统包括回转轴(9)和伺服电机(1)，其中，伺服电机(1)位于试验机底板(2)的下部，通过法兰安装在回转轴(9)的尾部；回转轴(9)下部通过另一法兰固定在试验机底板的底部，并向上穿过圆盘状的试验机底板的中心向上伸进试验机腔体，使得回转轴(9)成为一个下端固定，上端竖立的悬臂梁。

所述的安装底板(15)如图8所示，由一块矩形板和一块L形板组成，两块板加工成一个Z字型的整体，L形板位于下层，上面设置有通孔；L形板上有8个螺栓孔，其中四个螺栓孔用来将安装底板(15)固定在试验机底板(2)上，另外四个将支撑座(14)固定在安装底板(15)上；矩形板上有四个螺栓孔和一对滑槽，四个螺栓孔用来安装加载卷筒(3)，一对滑槽用来安装制动机构(16)，保证制动机构(16)可以相对加载卷筒(3)滑动；

如图7所示，所述的支撑座(14)由上中下三部分组成，其下部为一个小的安装圆盘，圆盘上有四个安装孔，中部为一个圆柱筒，上部包括一个圆形平台和位于其边缘的矩形跳板，所述的矩形跳板位于安装底板中矩形板的正上方；整个支撑座(14通过圆柱筒套在回转轴(9) 上，并通过其下部的安装圆盘固定在安装底板(15)的L形板上。支撑座(14)上部的圆形平台用来支撑力传感器Ⅰ(8)，矩形跳板用来支撑定滑轮(5)装置。

其中回转轴(9)及其轴上零件与支撑座(14)中心孔不接触；即回转轴(9)及轴上的上下卡套(11、13)、轴承内外圈(22、23)、预紧螺母(10)这些零件与支撑座(14)的中心孔壁不接触，支撑座(14)不干涉轴上零件的安装和运行，只是对力传感器Ⅰ(8)的安装起支撑作用，回转轴(9)安装好之后下端固定，上端呈悬臂梁的形式，通过有限元模拟，显示回转轴(9)的强度足够，在转动时的偏移量为微米级，不会发生因为回转轴(9)的偏转而导致其碰到支撑座(14)孔壁的情况。

摩擦磨损系统安装在磁流体密轴(9)上，加载系统安装在支撑座(14)上，其中摩擦磨损系统和加载系统通过牵引绳(4)连接；支撑座(14)安装在试验机底板(2)上，对摩擦磨损系统和加载系统起支撑作用；摩擦磨损系统测得的试验信号通过信号线传输给试验机外部的数据采集处理系统。

所述试验机的摩擦磨损系统如图3所示，包括：上卡套(11)、下卡套(13)、预紧螺母(10)、轴承座(12)、热电偶(17)、振动传感器(18)、力传感器Ⅰ(8)；其中，其中，它们的位置关系为下卡套(13)安装在回转轴(9)的轴肩上，其下端由回转轴(9)的轴肩支撑(轴上零件安装在回转轴(9)的17mm轴径段，下卡套(13)下端由回转轴(9)25mm 轴径段(即轴肩)支撑。上端依次在回转轴(9)上套装关节轴承，(关节轴承由关节轴承内圈(22)和关节轴承外圈(23)组成)、上卡套(11)和预紧螺母(10)；关节轴承内圈(22) 下端嵌入下卡套(13)的凹槽内，关节轴承内圈(22)上端嵌入上卡套(11)的凹槽内；当拧紧回转轴(9)顶端的预紧螺母(10)(预紧螺母通过回转轴顶部的螺纹安装在回转轴顶部，对轴上关节轴承内圈、上下卡套这些零件产生轴向预紧力，使关节轴承内圈和回转轴不会产生相对转动。)就可以对轴上零件进行压紧，保证关节轴承内圈(22)与回转轴(9)不会产生相对滑动；支撑座(14)底部安装在试验机底板(2)上，支撑座(14)中间管状部分套在回转轴(9)及轴上零件的外围，支撑座(14)上部圆盘状对力传感器Ⅰ(8)和定滑轮(5) 的安装起支撑作用；轴承座(12)套在关节轴承外圈(23)上，其结构如图4(a)和图4(b) 所示，为环状圆台的壳体；轴承座(12)的侧壁设置有轴承座压杆(7)，还开有三个通孔，一个通过热电偶(17)(图4中的C点)，另外两个安装紧定螺钉(A1、A2)，使关节轴承外圈(23)和轴承座(12)不会产生相对滑动。热电偶(17)穿过轴承座(12)侧壁与关节轴承外圈(23)外表面接触，振动传感器(18)粘结在轴承座(12)侧壁的凸台上(图4中的B点)，轴承座压杆(7)位于两个力传感器Ⅰ(8)之间；两个力传感器Ⅰ(8)安装在支撑座上；轴承内外圈(22、23)之间的摩擦力带动关节轴承外圈(23)和轴承座(12)进行左右摆动，从而对两个力传感器Ⅰ(8)产生正向挤压，两个力传感器Ⅰ(8)的测量值即为轴承内外圈(22、23)之间产生的摩擦力值。

所述的轴承座压杆(7)的端部有一个直径增大的突出端，将大端的上中下三部分去除，剩余如图9中的两片梯形小板，在两片梯形板上打孔，并从上往下安装一个带圆形凸台的圆柱销(j)，圆形凸台正好卡在上梯形板的上端面，在两片梯形板中间的圆柱销(j)上绑定牵引绳，用来进行径向力的加载。

如图9所示，所述的力传感器Ⅰ支撑座(k)位于轴承座(12)的外侧，通过螺栓固定在支撑座(14)的圆形平台上，支撑座(14)上开有前后、后两组横槽(每组应该是左右两条)；力传感器Ⅰ支撑座两端，各有一个L型的力传感器Ⅰ安装座，二者相向设置，每个安装座上开有一条竖槽；每个力传感器Ⅰ安装座上通过螺栓安装有一个力传感器Ⅰ，两个力传感器Ⅰ夹持轴承座压杆(7)；可以通过调整力传感器Ⅰ安装座在力传感器Ⅰ支撑座上的位置和力传感器Ⅰ(8)在力传感器Ⅰ安装座(m)上的位置来调节力传感器Ⅰ(8)的初始信号值：力传感器Ⅰ(8)的初始信号值可通过两个力传感器Ⅰ(8)相对于轴承座压杆(7)的位置调整，力传感器Ⅰ(8)紧贴轴承座压杆(7)可使初始信号值变大，远离轴承座压杆(7)可使初始信号值变小。力传感器Ⅰ支撑座(k)上用来安装力传感器Ⅰ安装座(m)的螺栓孔为条形跑道状，力传感器Ⅰ安装座(m)可沿着条形跑道状螺栓孔左右移动，确定位置后用螺栓固定即可；力传感器Ⅰ安装座(m)上用来安装力传感器Ⅰ(8)的螺栓孔为竖直的条形跑道状，力传感器Ⅰ(8)可沿着条形跑道状螺栓孔上下移动，确定位置后用螺栓固定即可。通过力传感器Ⅰ安装座(m)的左右位置和力传感器Ⅰ的上下位置即可确定力传感器Ⅰ(8)的触点相对于轴承座压杆(7)的具体位置，以此便可调节力传感器Ⅰ(8)的初始信号值。

所述的加载系统的结构如图3和图5所示，包括：加载卷筒(3)、制动机构(16)，牵引绳(4)，定滑轮(5)，力传感器Ⅱ(6)；其中，加载卷筒(3)由支座、卷筒和两端的棘轮组成，支座固定在安装底板(15)的矩形板的四个螺栓孔上，卷筒用来缠绕牵引绳(4)，卷筒两端的棘轮用来与制动机构(16)的棘爪配合实现加载的制动；制动机构(16)包括安装座、2根支撑杆和2个单齿棘爪，安装座安装在安装底板(15)的矩形板的滑槽上，棘爪安装在支撑杆顶部与加载卷筒(3)的棘轮进行配合实现加载制动，制动机构(16)通过在滑槽上的滑动控制棘爪与加载卷筒(3)的棘轮实现配合或者脱离配合，以此来完成加载或制动；定滑轮(5)安装在支撑座(14)上部的矩形跳板边缘，牵引绳(4)一端与加载卷筒(3)相连，另一端绕过定滑轮(5)与力传感器Ⅱ(6)一端相连，力传感器Ⅱ(6)另一端通过牵引绳(4)与轴承座压杆(7)端部相连接，加载力的大小由力传感器Ⅱ(6)输入到主控计算机中进行实时监测。

所述的制动机构(16)上的单齿棘爪，是一个安装在支架上双向转动的棘爪，移动制动机构(16)并且转动棘爪使棘爪与棘轮齿配合；当转动加载卷筒(3)对关节轴承外圈(23) 进行加载之后，由于加载力的作用加载卷筒(3)无法保持固定，将制动机构(16)的棘爪卡在加载卷筒(3)的棘轮齿之间，可以保证加载卷筒(3)不会被加载力带动着反方向转动。

数据采集处理系统包括：信号调理电路(19)、数据采集卡(20)、主控计算机(21)。其中，各传感器(两个力传感器Ⅰ(8)、热电阻(17)、振动传感器(18)、力传感器Ⅱ(6)) 的信号线分别接入信号调理电路(19)，再依次通过数据采集卡(20)输入到主控计算机(21)。伺服电机依次连接伺服电机控制器、脉冲信号产生板和主控计算机，试验时，主控计算机通过RS485接口实现交互从而实现电机的各种控制。

所述的数据采集处理系统的数据采集卡(20)的型号为16位高精度的研华8326B型A/D 采集卡；主控计算机选用NI公司的虚拟仪器开发平台，它以ANSIC为核心，将功能强大、使用灵活的C语言平台与数据采集、分析和表达的测控专业工具有机地结合起来。

下面将对本实用新型的自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机的各主要部分分别进行具体说明。

1、摩擦磨损系统

关节轴承内圈(22)被上下卡套(11、13)固定在回转轴(9)上，轴承座(12)与关节轴承外圈(23)通过紧定螺钉刚性连接，轴承座压杆(7)保持在两个力传感器Ⅰ(8)之间。轴承内圈(22)随回转轴(9)作旋转摆动时，轴承内外圈(22、23)之间的摩擦力带动轴承外圈(23)和轴承座(12)进行左右摆动，轴承座(12)的摆动导致(7)压杆对两侧的力传感器Ⅰ(7)产生挤压，从而测得轴承内外圈(22、23)之间的摩擦力，再通过计算得到轴承内外圈(22、23)之间的摩擦系数和摩擦力矩。轴承座结构示意图如图4所示。

试验过程中回转轴(9)作±15°的旋转摆动，两个力传感器Ⅰ(8)测得的摩擦力分别表示为f1、f2(以下统称f)，其中f1与f2符号相反，摩擦过程中的摩擦系数为μ＝f/F(F～对关节轴承施加的径向力)；摩擦过程中的摩擦力矩为M＝f·r(r～关节轴承内外圈间隙到旋转轴中心的最大距离)。

2、动力传动系统

为了在较宽的速度范围内实现对关节轴承旋转摆动的较精确模拟，本试验机选用高性能的伺服电机作为系统的动力输入。

关节轴承摩擦磨损试验过程中最大旋转半径为12.5mm，最大载荷为200N，当摩擦系数选取最大值0.25时，计算可得摩擦过程中可能出现的最大摩擦扭矩 T＝200×0.25×12.5×10^-3＝0.625N·m，可反推电机所需功率为 P＝n×T/9549＝1000rmp×0.625N·m/9549＝0.065kW；系统摆动频率为10Hz，摆动角度为±15°，最高摆动速率为1000r/min(16.7r/s)，通过CATIA建模获得系统转动惯量为0.003kg·m²，取系统的加速时间t₁＝0.01s，计算得系统的角加速度为α＝v/t＝16.7/0.01＝1670r/s²，进给系统所需力矩为T＇＝J·α＝1670×0.003＝5.01N·m，可反推电机所需功率为 P＝n×T/9549＝1000rmp×5.01N·m/9549＝0.525kW，为了保证系统的安全可靠，选定额定转矩为 6.37N·m，额定转速为3000r/min，功率2000W的松下MSMF202L1U2M型伺服电机，电机的转子惯量为4.06×10^{- 4}kg·m²，所以负载惯量TL/电机转子惯量TM＝0.003/4.06×10^-4kg·m²＝7.39<15，满足惯量匹配条件。

3、加载系统

加载方式为卷筒加载，将缠绕在卷筒(3)上的牵引绳(4)的拉力转变为对关节轴承施加的径向力。加载卷筒(3)固定在安装底板(15)上，转动加载卷筒(3)使牵引绳(4)在卷筒(3)上缠绕，利用牵引绳(4)拉紧轴承座压杆(7)对轴承施加径向力，径向力的大小由位于两段牵引绳(4)之间的力传感器Ⅱ(6)测量，传感器Ⅱ(6)的测量值可以通过主控计算机(21)实时监测，当达到设定的加载力值大小时，移动制动机构(16)使其两端的棘爪分别卡在卷筒(3)两端的棘轮齿之间，使加载卷筒(3)保持固定，从而使加载力保持在一个稳定的数值。试验机加载结构示意图如图4所示。

4、数据采集处理系统

本试验主要考察自润滑关节轴承的摩擦磨损寿命，所以摩擦力矩和摩擦系数是非常重要的指标。安装好试验轴承，并对试验机进行调试后启动试验机，试验过程中各传感器测得的数据经信号调理电路(19)转换为数字信号后，由数据采集卡(20)输入到主控计算机(21) 中，由试验机配套软件系统对试验数据进行分析处理、实时生成曲线图。数据采集处理系统的工作流程如图5所示。

本装置在试验时，将关节轴承在回转轴上安装好之后，转动加载卷筒，在主控计算机上观察力传感器Ⅱ的测量值，当该值达到对关节轴承径向加载力的设定值时，移动制动机构使加载力值保持固定；在主控计算机上设置好回转轴的摆动频率和摆动角度，点击开始运行，回转轴开始带着关节轴承进行摆动运动；试验过程中，热电阻、振动传感器和两个力传感器Ⅰ的测量值会在主控计算机上实时显示，并在线绘制成曲线。

我国机械行业标准JB/T 8622规定的工业用铂电阻在B级精度下的允差为±(0.3+0.005 ⅠtⅠ)℃，对关节轴承进行试验时，发现关节轴承内外圈之间摩擦面的最大温升不超过10℃，通过计算得温度传感器的测量误差最大不超过±0.35℃；转动加载卷筒达到设定的加载力值，该加载力值在主控计算机上实时显示，做试验过程中，随着试验产生的振动，加载力值会产生轻微的波动，在主控计算机上观察到加载力值的偏移幅度最大为±0.5N。

本实用新型未尽事宜为公知技术。

Claims (2)

1.一种自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机，其特征为该试验机包括由试验机底板、安装底板、支撑座、摩擦磨损系统、动力传动系统、加载系统和数据采集处理系统；其中，动力传动系统从下到上贯穿试验机底板、安装底板和支撑座；摩擦磨损系统固定在支撑座顶部，加载系统安装在安装底板上，摩擦磨损系统通过牵引绳和加载系统相连；数据采集处理系统信号线与摩擦磨损系统、加载系统相连；

所述的动力传动系统包括回转轴和伺服电机，其中，伺服电机位于试验机底板的下部，并通过法兰安装在回转轴的尾部；回转轴下部固定在试验机底板的底部，并竖直向上穿过圆盘状的试验机底板的中心；

所述的安装底板为一块矩形板和一块L形板组成一个Z字型的整体，L形板位于下层，上面设置有通孔；L形板上通过螺栓将安装底板固定在试验机底板上，支撑座固定在L形板的通孔上方；矩形板上安装有加载卷筒和制动机构；

所述的支撑座由上中下三部分组成，其下部为安装圆盘，中部为一个圆柱筒，上部包括一个圆形平台和位于其边缘的矩形跳板，所述的矩形跳板位于安装底板中矩形板的正上方；

所述摩擦磨损系统包括：上卡套、下卡套、预紧螺母、轴承座、热电偶、振动传感器、力传感器Ⅰ；其中，下卡套安装在回转轴的轴肩上，上端依次为关节轴承、上卡套和预紧螺母，关节轴承由关节轴承内圈和关节轴承外圈组成；关节轴承内圈下端嵌入下卡套的凹槽内，关节轴承内圈上端嵌入上卡套的凹槽内；

轴承座套在关节轴承外圈上，其形状为环状圆台的壳体；轴承座的侧壁设置有轴承座压杆，还开有三个通孔，一个用于通过热电偶，另外两个用于安装预紧螺钉；热电偶穿过轴承座侧壁与关节轴承外圈外表面接触，振动传感器粘结在轴承座侧壁的凸台上，轴承座压杆中部开有通槽，位于两个力传感器Ⅰ之间；两个力传感器Ⅰ安装在支撑座上；

所述的力传感器Ⅰ支撑座固定在支撑座的圆形平台上；力传感器Ⅰ支撑座两端，各有一个L型的力传感器Ⅰ安装座，二者相向设置；每个力传感器Ⅰ安装座上通过螺栓安装有一个力传感器Ⅰ，两个力传感器Ⅰ夹持轴承座压杆；

所述的加载系统包括：加载卷筒、制动机构，牵引绳，定滑轮，力传感器Ⅱ；其中，加载卷筒由支座、卷筒和两端的棘轮组成，支座固定在安装底板的矩形板上；制动机构包括安装座、支撑杆和棘爪，安装座安装在安装底板的矩形板的滑槽上，2个棘爪分别安装在支撑杆顶部，与加载卷筒的棘轮匹配；定滑轮安装在支撑座上部的矩形跳板边缘，牵引绳一端与加载卷筒相连，另一端绕过定滑轮与力传感器Ⅱ一端相连，力传感器Ⅱ另一端通过牵引绳与轴承座压杆端部相连接；

所述的数据采集处理系统包括顺次相连的信号调理电路、数据采集卡、主控计算机；两个力传感器Ⅰ、热电阻、振动传感器、力传感器Ⅱ分别和信号调理电路相连。

2.如权利要求1所述的自润滑关节轴承摩擦磨损性能试验机，其特征为所述的轴承座压杆的端部有一个直径增大的突出端，突出端又分为上下两片水平的梯形板，两片梯形板之间中空；两片梯形板均设置有通孔，圆柱销安装在两个梯形板的通孔上，圆柱销上绑定牵引绳。

Images