CN213239457U - 一种转子轴承试验装置 - Google Patents

Abstract

一种转子轴承试验装置，由箱体、驱动系统、主轴系统和加载系统组成，箱体的框架上设有待测轴承座横梁和加载系统固定横梁；主轴系统的轴下端连接驱动系统的电机，轴上端安装加载轴承，加载轴承外侧安装加载轴承座，轴上安装待测轴承，待测轴承外侧安装待测轴承座，待测轴承座固定于待测轴承座横梁上；加载系统的液压油缸连接加载轴承座，液压油缸的液压油缸活塞端部连接加载系统固定横梁。本实用新型具有以下优点：(1)转子‑轴承为立式结构，避免了自身重力带来的实验数据误差；(2)可对待测轴承施单独施加轴向载荷、水平X方向及Y方向载荷，更准确的模拟轴承和转子所承受的载荷；(3)采用变频电机，可在不同转速下进行试验。

Description

一种转子轴承试验装置

技术领域

本实用新型涉及轴承转子试验技术领域。

背景技术

轴承-转子系统是各种旋转类机械的核心性能部件，其性能如何，将会直接影响机械装备的整体性能好坏，所以对于轴承-转子系统的测试存在大量的需要。但目前的轴承-转子试验台多数为卧式结构，如专利CN106124214A、CN205670083U中均为卧式转子轴承试验装置，由于立式轴承-转子系统和卧式轴承-转子系统之间在润滑、受力等各个方面都存在很大差异，在稳定的对称时，径向力对转子无效且导轴承没有载荷力。即使轴心的位置在轴承的中央，但是它也不是稳定的。当径向轴承保持稳定的对称时，转子与轴承不受任何径向轴承力的相互作用。另一种情况，当质量偏心出现在轴承和转子之间时，径向的轴承载荷运动的方向也会持续性的、不间断地发生变化。以上的问题将可能会直接导致很多在卧式的轴承-转子系统中已经使用的比较成熟的转子系统设计计算和可靠性试验的方法无法很好地应用到立式的轴承-转子系统中。而现实中仍然存在大量的立式结构轴承-转子系统，如立式的机床、雷达、水轮机等。因此需要一种立式轴承-转子系统试验台开研究立式结构装置的性能。

实用新型内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提出一种可变速的、轴向、水平、垂直全方位施加载荷的立式轴承-转子试验台，用于模拟立式转子-轴承结构的受力，开展其模拟试验，操作简便而且避免出现在卧式试验台试验时由自身重力所带来的试验误差。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种转子轴承试验装置，由箱体1、驱动系统2、主轴系统3和加载系统4组成，箱体1的框架15上设有待测轴承座横梁17和加载系统固定横梁18；主轴系统3的轴31下端连接驱动系统2的电机21，轴31上端安装加载轴承46，加载轴承46外侧安装加载轴承座45，轴31上安装待测轴承34，待测轴承 34外侧安装待测轴承座33，待测轴承座33固定于待测轴承座横梁17上；加载系统4的液压油缸411连接加载轴承座45，液压油缸411的液压油缸活塞412端部连接加载系统固定横梁18。

所述加载系统4包括竖直方向加载液压缸41、水平Y方向加载液压缸42和水平X方向加载液压缸43，竖直方向加载液压缸41、水平Y方向加载液压缸42和水平X方向加载液压缸43通过铰链44连接加载轴承座45，竖直方向加载液压缸41、水平Y方向加载液压缸42和水平X方向加载液压缸43的液压油缸活塞412通过铰链44和液压缸铰链固定螺栓 52固定于加载系统固定横梁18上。

所述轴31下端通过联轴器22连接电机21输出轴，联轴器22上端通过键32与轴31连接，联轴器22下端与电机21输出端过盈配合连接。

所述框架15内下部安装底层隔板14，电机21通过变频电机固定螺栓54安装于底层隔板14上。

所述加载轴承座45外侧设有加载轴承座侧盖板451，加载轴承座侧盖板451上安装加载用于连接水平Y方向加载液压缸42和水平X方向加载液压缸43的加载轴承座水平方向铰链452，加载轴承座45上部安装加载轴承座盖板453，加载轴承座盖板453通过螺栓固定于加载轴承座侧盖板451上，加载轴承座盖板453上安装用于连接竖直方向加载液压缸 41的加载轴承座竖直方向铰链454。

所述箱体1上部安装上盖板11，箱体1侧面安装上层侧挡板12和下层侧挡板13，上层侧挡板12和下层侧挡板13通过挡板固定螺栓51固定于框架15上，上盖板11和下层侧挡板13为透明挡板，上层侧挡板12为金属挡板，框架15通过地脚螺栓孔16和螺栓固定于地面上。

本实用新型的转子轴承试验装置，具有以下优点：

(1)转子-轴承为立式结构，可对立式旋转机械轴承转子系统进行试验，避免了自身重力带来的实验数据误差，能够满足立式旋转机械轴承转子系统的试验要求；

(2)可对待测轴承施单独施加轴向载荷、水平X方向及Y方向载荷，也可对待测轴承进行组合加载，更准确的模拟轴承和转子所承受的载荷；

(3)采用变频电机，可在不同转速下进行试验；

(4)采用框架结构，结实耐用，使用透明盖板及侧挡板便于观察试验现象，同时在加载系统部位采用金属挡板提高了装置的安全性。

附图说明

图1是本实用新型无上盖板及侧面挡板的转子轴承试验装置的等轴测视图；

图2为本实用新型无上盖板及侧面挡板的转子轴承试验装置的右视图；

图3为本实用新型转子轴承试验装置的等轴测视图；

图4为本实用新型转子轴承试验装置的框架图；

图5为本实用新型转子轴承试验装置的驱动系统、主轴系统、加载系统的结构组成及连接示意图；

图6为本实用新型转子轴承试验装置的驱动系统、主轴系统、加载系统的结构组成及连接的侧面剖视图；

图7为本实用新型转子轴承试验装置的主轴系统结构示意图；

图8(a)为本实用新型转子轴承试验装置的加载轴承的轴承座示意图；

图8(b)为本实用新型转子轴承试验装置的加载轴承的轴承座盖板示意图；

图中：1、箱体，2、驱动系统，3、主轴系统，4、加载系统，11、上盖板，12、上层侧挡板，13、下层侧挡板，14、底层隔板，15、框架，16、地脚螺栓孔，17、待测轴承座横梁， 18、加载系统固定横梁，21、电机，22、联轴器，31、轴，32、键，33、待测轴承座，34、待测轴承，41、竖直方向加载液压缸，411、液压油缸，412、液压油缸活塞，42、水平Y 方向加载液压缸，43、水平X方向加载液压缸，44、铰链，45、加载轴承座，451、加载轴承座侧盖板，452、加载轴承座水平方向铰链，453、轴承座盖板，454、加载轴承座竖直方向铰链，46、加载轴承，51、挡板固定螺栓，52、液压缸铰链固定螺栓，53、待测轴承座固定螺栓，54、变频电机固定螺栓。

具体实施方式

本实用新型的转子轴承试验装置机构如图1和图2所示，装置主要由四个部分组成：箱体1、驱动系统2、主轴系统3、加载系统4。

如图3和图4所示，箱体1为试验台的主体结构，提供足够的强度来支撑测试的进行，箱体1包括：上盖板11，上层侧挡板12，下层侧挡板13，底层隔板14，框架15，地脚螺栓孔16，待测轴承座横梁17，加载系统固定横梁18，其中上盖板11、及下层侧挡板14为透明挡板，方便观察实验现象，上层侧挡板12为金属挡板，目的是提高安全系数，保障测试人员的安全，所有的侧挡板及上盖板均通过挡板固定螺栓51与框架15固定连接；底层隔板14用来支撑变频电机21，底层隔板14焊接在框架15上，框架15为焊接成型，避免结构过多开孔，以便提高试验台结构强度，在框架15每个支架的接地处，有两个地脚螺栓孔16，通过地脚螺栓孔16使箱体1与大地固定连接；待测轴承座横梁17与加载系统固定横梁18均焊接在框架15上，用来固定主轴系统3与加载系统4。

如图5和图6所示，驱动系统主要用于为该试验装置提供转矩，包括联轴器22、变频电机21，其中联轴器22为弹性联轴器，上端与主轴系统通过键32与阶梯轴31连接，联轴器22下端与变频电机21的输出端通过过盈配合连接，变频电机21通过螺栓54与底层隔板15固定连接，其中变频电机21配合外接变频器后可提供大范围不同转速。

如图7所示，主轴系统主要用于待测轴承的安装试验，包括阶梯轴31、键32、待测轴承座33、待测轴承34，其中阶梯轴31一方面将驱动系统2传递来的转矩传递给待测轴承 34，另一方面，将液加载系统4加载的载荷传递给待测轴承34，键32用于连接联轴器22，并传递转矩，待测轴承34内圈套在阶梯轴上，并用待测轴承座33固定好轴承外圈，待测轴承座33通过待测轴承座固定螺栓53与待测轴承座横梁17连接。

如图1、图5、图6、图8(a)和图8(b)所示，加载系统4可对待测轴承施加载荷，包括、竖直方向加载液压缸41，水平Y方向加载液压缸42，水平X方向加载液压缸43，铰链44，加载轴承座45，加载轴承46，加载系统4的三个液压缸一个轴向布置(Z轴)，两个水平径向布置(X，Y轴)，并且水平Y方向加载液压缸42与水平X方向加载液压缸43 相互垂直，液压缸包括液压油缸411、液压油缸活塞412；液压缸43一端通过销与铰链44 连接，铰链44再与加载系统固定横梁18采用液压缸铰链固定螺栓52固定连接，另一端同样通过铰链与加载轴承座45连接，其它两个液压缸的安装方式同理；各液压缸通过铰装置与相邻部件连接，可以增加旋转自由度；加载轴承座45包括加载轴承座盖板453和加载轴承座槽451，加载轴承46内嵌在加载轴承座45内并在下方与阶梯轴31连接。

立式转子-轴承试验装置的工作过程：先将待测轴承34安装就位，然后启动变频电机 21，变频电机21通过联轴器22带动阶梯轴31的转动，阶梯轴31将转动传递给各待测轴承34，待测轴承34及加载轴承46被阶梯轴31带着同时转动，待转速平稳时，对各个液压缸进行加载，进行试验；液压缸所加载荷通过加载轴承46、阶梯轴31传递给待测轴承34；工况稳定后即可通过外部的测试系统进行各项数据的采集并加以分析，即可测试出轴承的缺陷问题和性能指标，通过调整变频电机的转速可测得不同转速下的试验数据。

Claims (6)

1.一种转子轴承试验装置，其特征在于：由箱体(1)、驱动系统(2)、主轴系统(3)和加载系统(4)组成，箱体(1)的框架(15)上设有待测轴承座横梁(17)和加载系统固定横梁(18)；主轴系统(3)的轴(31)下端连接驱动系统(2)的电机(21)，轴(31)上端安装加载轴承(46)，加载轴承(46)外侧安装加载轴承座(45)，轴(31)上安装待测轴承(34)，待测轴承(34)外侧安装待测轴承座(33)，待测轴承座(33)固定于待测轴承座横梁(17)上；加载系统(4)的液压油缸(411)连接加载轴承座(45)，液压油缸(411)的液压油缸活塞(412)端部连接加载系统固定横梁(18)。

2.根据权利要求1所述的一种转子轴承试验装置，其特征在于：所述加载系统(4)包括竖直方向加载液压缸(41)、水平Y方向加载液压缸(42)和水平X方向加载液压缸(43)，竖直方向加载液压缸(41)、水平Y方向加载液压缸(42)和水平X方向加载液压缸(43)通过铰链(44)连接加载轴承座(45)，竖直方向加载液压缸(41)、水平Y方向加载液压缸(42)和水平X方向加载液压缸(43)的液压油缸活塞(412)通过铰链(44)和液压缸铰链固定螺栓(52)固定于加载系统固定横梁(18)上。

3.根据权利要求1所述的一种转子轴承试验装置，其特征在于：所述轴(31)下端通过联轴器(22)连接电机(21)输出轴，联轴器(22)上端通过键(32)与轴(31)连接，联轴器(22)下端与电机(21)输出端过盈配合连接。

4.根据权利要求1所述的一种转子轴承试验装置，其特征在于：所述框架(15)内下部安装底层隔板(14)，电机(21)通过变频电机固定螺栓(54)安装于底层隔板(14)上。

5.根据权利要求2所述的一种转子轴承试验装置，其特征在于：所述加载轴承座(45)外侧设有加载轴承座侧盖板(451)，加载轴承座侧盖板(451)上安装加载用于连接水平Y方向加载液压缸(42)和水平X方向加载液压缸(43)的加载轴承座水平方向铰链(452)，加载轴承座(45)上部安装加载轴承座盖板(453)，加载轴承座盖板(453)通过螺栓固定于加载轴承座侧盖板(451)上，加载轴承座盖板(453)上安装用于连接竖直方向加载液压缸(41)的加载轴承座竖直方向铰链(454)。

6.根据权利要求1所述的一种转子轴承试验装置，其特征在于：所述箱体(1)上部安装上盖板(11)，箱体(1)侧面安装上层侧挡板(12)和下层侧挡板(13)，上层侧挡板(12)和下层侧挡板(13)通过挡板固定螺栓(51)固定于框架(15)上，上盖板(11)和下层侧挡板(13)为透明挡板，上层侧挡板(12)为金属挡板，框架(15)通过地脚螺栓孔(16)和螺栓固定于地面上。

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