CN214584032U - 一种轴承状态监测与故障诊断实验台 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轴承状态监测与故障诊断实验台，包括实验台底板、以及设置在所述实验台底板上的实验装置，所述实验装置包括调速电机、弹性联轴器、轴承端盖、第一内六角螺钉、双列角接触球轴承、双联轴承座、传动轴、测试轴承、夹紧机构；本实用新型中，通过可调速电机与手动加载机构模拟多种转速与载荷工况，来测试变工况或者多种工况下的滚动轴承可靠性。在实验台上加装多种传感器后采集多工况下轴承的运行的数据，用于智能化机械关键零部件的状态监测与故障诊断研究。所涉及的非标零件结构简单，对制造工艺的要求低，因此制造成本低，经济型好。实验台所设计的双联轴承座可使用镗孔加工，提高轴承座的对中性与实验台的对中性。

Description

一种轴承状态监测与故障诊断实验台

技术领域

本实用新型涉及于机械设备关键零部件的可靠性测试技术领域，尤其涉及一种轴承状态监测与故障诊断实验台。

背景技术

轴承作为旋转机械的一种关键零部件，被广泛地应用于各种场合。而滚动轴承由于其结构特性成为各种设备中最容易失效或发生故障的零件之一。对于大多数旋转机械，若其轴承发生故障则必将造成其某些功能减弱或丧失。特别是对于精密设备，例如五轴加工中心。若其主轴的支承轴承发生故障，则必将造成主轴的非正常振动，降低零件的加工质量，甚至会造成其加工功能丧失，降低机床工作效率或者导致停机。大多数精密五轴加工中心为进口设备，发生故障后所需维修工期长，甚至还需从国外邀请售后工程师驻厂维修，大大降低厂生产效率，减少产品收益，增加维修等非必要的生产支出。其次，若轴承发生故障，即使故障造成很小的异常振动，也可能导致传动链后部中其他位置发生很大的振动，从而导致其他零件的性能减弱，寿命降低甚至失效。这将十分得不偿失，仅仅因为一个十分微小的零部件故障造成许多更重要零部件的故障，显著增加维护成本，甚至有可能显著降低整机的使用寿命。最后，在许多大型机械设备中若轴承发生故障甚至会造成整机的毁坏引发严重的安全事故，致使人员伤亡，造成无法挽回的损失。例如风力发电机的支撑轴承，高速动车组列车的轴箱轴承，商用客机的发动机或起落架轮组轴承等。因此对轴承的状态监测与故障诊断进行深入的研究具有十分重要的理论与现实意义。

市场上现有的状态监测与故障实验台大都较为昂贵，不利于经费不足的课题组或者研究人员进行该课题的深入研究，降低研究人员的参与度与研究积极性，而这种情况十分不利于状态预测与健康管理 (PHM)学科的发展，不利于国家机械设备可靠性研究的推进，为此我们提出一种轴承状态监测与故障诊断实验台，来解决以上问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种轴承状态监测与故障诊断实验台。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种轴承状态监测与故障诊断实验台，包括实验台底板、以及设置在所述实验台底板上的实验装置

所述实验装置包括调速电机、弹性联轴器、轴承端盖、第一内六角螺钉、双列角接触球轴承、双联轴承座、传动轴、测试轴承、夹紧机构；所述调速电机设置在所述实验台底板的顶部，所述弹性联轴器设置在所述调速电机的输出端，所述传动轴设置在所述弹性联轴器的另一侧，所述双联轴承座设置在所述实验台底板的顶部，所述双列角接触球轴承设置在所述双联轴承座的内侧壁上，所述轴承端盖通过所述第一内六角螺钉与所述双联轴承座连接，所述测试轴承设置在所述传动轴远离所述调速电机的一端；

所述夹紧机构包括上半环、下半环、螺栓、受力小平台、凸起脊；所述上半环以及下半环组成轴承加载套设置在所述测试轴承的外侧壁上，所述螺栓与所述上半环以及所述下半环的侧壁之间螺纹连接，所述受力小平台设置在所述上半环的顶部，所述凸起脊设置在所述轴承加载套的侧壁上。

优选地，所述实验台底板的顶部设置有加载固定座，所述加载固定座上设置有测试机构，所述测试机构包括手轮、平键、传力小轴、第一螺母；所述传力小轴螺纹设置在所述加载固定座上，所述手轮设置在所述传力小轴的外侧壁上，所述平键设置在所述传力小轴的内侧壁上，所述第一螺母螺纹设置在所述螺栓的外侧壁上。

优选地，所述传动轴的一端设置有轴承挡圈，所述轴承挡圈上设置有锁紧螺母，所述加载固定座上开设有导向槽，所述导向槽与所述凸起脊之间相配合。

优选地，所述实验台底板上螺纹设置有第三内六角螺钉，所述实验台底板上螺纹设置有第四内六角螺钉，所述实验台底板上螺纹设置有第五内六角螺钉，所述加载固定座通过所述第三内六角螺钉与所述实验台底板之间相连接。所述双联轴承座通过所述第四内六角螺钉与所述实验台底板之间相连接，所述调速电机通过所述第五内六角螺钉与所述实验台底板之间相连接。

优选地，所述实验台底板上贯穿设置有调节脚杯，所述调节脚杯的外侧壁上设置有垫圈，所述垫圈设置在所述实验台底板的底部，所述调节脚杯的外侧壁上螺纹设置有第二螺母，所述第二螺母设置在所述实验台底板的顶部，所述调节脚杯的外侧壁上螺纹设置有第三螺母，所述第三螺母设置在所述实验台底板的底部。

优选地，所述传力小轴的底部有传感器安装套，所述传感器安装套上设置有第二内六角螺钉，所述传力小轴与所述传感器安装套通过所述第二内六角螺钉连接，所述传感器安装套的底部固定设置有压力传感器。

相比现有技术，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型中，通过可调速电机与手动加载机构模拟多种转速与载荷工况，来测试变工况或者多种工况下的滚动轴承可靠性。在实验台上加装多种传感器后采集多工况下轴承的运行的数据，用于智能化机械关键零部件的状态监测与故障诊断研究。本实验台所涉及的非标零件结构简单，对制造工艺的要求低，因此制造成本低，经济型好。实验台所设计的双联轴承座可使用镗孔加工的方式进行加工，提高轴承座的对中性与实验台的对中性。传力小轴作用在对开式结构的轴承套凸台上，再由轴承套传递给测试轴承，避免了常见的传力轴直接与轴承外圈进行线接触传力情况，使轴承的受载更符合大多数的实际使用情况。加载固定架为一体式结构，提高了结构的刚性。同时加载固定架上的导向槽与轴承套配合使用，增加了测试轴承受力的一致性。另一方面，带顶丝的测试轴承与传动轴间隙或过渡配合，方便了测试轴承的拆装，更加符合对轴承实验时需要频繁拆装的场合。因此，该实验台非常适合经费不足的研究课题组或制造企业。对机械设备状态监测与故障诊断学科的发展与国家机械设备可靠性研究的推进具有十分积极的意义。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种轴承状态监测与故障诊断实验台的结构示意图；

图2为本实用新型提出的一种轴承状态监测与故障诊断实验台的部分结构示意图；

图3为本实用新型提出的一种轴承状态监测与故障诊断实验台的结构示意图；

图4为本实用新型提出的一种轴承状态监测与故障诊断实验台的部分结构示意图；

图5为本实用新型提出的一种轴承状态监测与故障诊断实验台的部分结构示意图。

图中：1调速电机、2弹性联轴器、3轴承端盖、4第一内六角螺钉、5双列角接触球轴承、6双联轴承座、7传动轴、8测试轴承、9 轴承加载套、10手轮、11平键、12传力小轴、13第一螺母、14传感器安装套、15第二内六角螺钉、16压力传感器、17加载固定座、 18轴承挡圈、19锁紧螺母、20第三内六角螺钉、21第二螺母、22 调节脚杯、23垫圈、24第三螺母、25第四内六角螺钉、26实验台底板、27第五内六角螺钉、28上半环、29下半环、30螺栓、31受力小平台、32凸起脊、33导向槽。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-5，一种轴承状态监测与故障诊断实验台，通过可调速电机1输出转速与扭矩，弹性联轴器2将电机输出轴与传动轴7连接。该传动轴由双列角接触球轴承5与一个双联轴承座6支承。为防止轴承发生轴向位移，该双联轴承座6配有轴承端盖3起到对轴承的防护与限位作用。轴承端盖3与双联轴承座6通过内六角螺钉4进行连接。该轴承状态监测与故障诊断实验台采用泉州德源轴承厂生产的LDK UER204轴承8作为测试轴承。该轴承采用轴向长度更长的内圈，内圈外延上有紧定螺钉，非常适用于轴承需要频繁拆卸的场合。在本实验台中，测试轴承8通过传动轴上的轴肩进行定位，轴承内圈与传动轴采用间隙或过渡配合方便轴承拆装，然后使用紧钉螺钉对轴承进行紧固。因为紧钉螺钉的使用需要在轴上进行开小盲孔或小槽，这将降低轴的刚性，而在本实验台中轴会受到径向力，这无疑会增加轴断裂的风险，因此在本发明未对传动轴7打小盲孔，而采用了增加紧固件的方法。

如附图1中所示，在轴承右端加入轴承挡圈18与锁紧螺母19，从而增加紧固的稳定性与可靠性。轴承外圈套有轴承加载套9，方便对轴承受载荷的模拟。轴承套的结构主视图与左视图如附图2所示。该轴承加载套9分为上半环28与下半环29，将两个半环套在测试轴承8外圈上后，用螺栓30拧紧两半。轴承加载套上半环28顶部有凸起的受力小平台31，方便加载装置对轴承套施加力的作用。上下半环均有承担导向与限位任务的凸起脊32，该凸起脊与加载固定座17 上的导向槽33配合使用，防止轴承加载套9与轴承外圈发生转动，并使轴承的受力方向保持向下。手轮10通过平键11向传力小轴12 传递扭矩。手轮10通过轴肩在传力小轴12上进行定位，通过螺母 13在传力小轴12上进行紧固。传力小轴12下端套有传感器安装套 14，该传感器安装套14通过内六角螺钉15与压力传感器16连接。传力小轴12通过带有自锁能力的外螺纹与加载固定座17的内螺纹，将手轮传递的扭矩转化成向下的力，而该力作用在轴承加载套上半环 28上最终传递到轴承本身。压力传感器16可以精确测量轴承所受压力，传感器安装套14方便了压力传感器16在传力小轴12下端的拆装。

加载固定座17的结构如图3所示，它通过内六角螺钉20安装在实验台底板26上。双联轴承座6的结构如图4所示，它通过内六角螺钉安装在实验台底板26上。轴承端盖3的结构如图5所示。调速电机1通过内六角螺钉27安装在实验台底板26上。实验台底板26 通过调节脚杯22，螺母24，垫圈23的组合承载，并通过螺母21紧固。可以根据安装需求自行调节，使实验台可以安装的稳固可靠，并起到缓冲减震作用。

本实用新型中，使用时，通过可调速电机1输出转速与扭矩，弹性联轴器2将电机输出轴与传动轴7连接。该传动轴由双列角接触球轴承5与一个双联轴承座6支承。为防止轴承发生轴向位移，该双联轴承座6配有轴承端盖3起到对轴承的防护与限位作用。轴承端盖3与双联轴承座6通过内六角螺钉4进行连接，测试轴承8通过传动轴上的轴肩进行定位，轴承内圈与传动轴采用间隙或过渡配合方便轴承拆装，然后使用紧钉螺钉对轴承进行紧固。因为紧钉螺钉的使用需要在轴上进行开小盲孔或小槽，这将降低轴的刚性，而在本实验台中轴会受到径向力，这无疑会增加轴断裂的风险，因此在本发明未对传动轴7打小盲孔，而采用了增加紧固件的方法。在轴承右端加入轴承挡圈18与锁紧螺母19，从而增加紧固的稳定性与可靠性。轴承外圈套有轴承加载套9，方便对轴承受载荷的模拟。轴承套的结构主视图与左视图如附图2所示。该轴承加载套9分为上半环28与下半环29，将两个半环套在测试轴承8外圈上后，用螺栓30拧紧两半。轴承加载套上半环28顶部有凸起的受力小平台31，方便加载装置对轴承套施加力的作用。上下半环均有承担导向与限位任务的凸起脊32，该凸起脊与加载固定座17上的导向槽33配合使用，防止轴承加载套9 与轴承外圈发生转动，并使轴承的受力方向保持向下。手轮10通过平键11向传力小轴12传递扭矩。手轮10通过轴肩在传力小轴12上进行定位，通过螺母13在传力小轴12上进行紧固。传力小轴12下端套有传感器安装套14，该传感器安装套14通过内六角螺钉15与压力传感器16连接。传力小轴12通过带有自锁能力的外螺纹与加载固定座17的内螺纹，将手轮传递的扭矩转化成向下的力，而该力作用在轴承加载套上半环28上最终传递到轴承本身。压力传感器16可以精确测量轴承所受压力，传感器安装套14方便了压力传感器16在传力小轴12下端的拆装。实验台底板26通过调节脚杯22，螺母24，垫圈23的组合承载，并通过螺母21紧固。可以根据安装需求自行调节，使实验台可以安装的稳固可靠，并起到缓冲减震作用。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种轴承状态监测与故障诊断实验台，其特征在于，包括实验台底板(26)、以及设置在所述实验台底板(26)上的实验装置；

所述实验装置包括调速电机(1)、弹性联轴器(2)、轴承端盖(3)、第一内六角螺钉(4)、双列角接触球轴承(5)、双联轴承座(6)、传动轴(7)、测试轴承(8)、夹紧机构；所述调速电机(1)设置在所述实验台底板(26)的顶部，所述弹性联轴器(2)设置在所述调速电机(1)的输出端，所述传动轴(7)设置在所述弹性联轴器(2)的另一侧，所述双联轴承座(6)设置在所述实验台底板(26)的顶部，所述双列角接触球轴承(5)设置在所述双联轴承座(6)的内侧壁上，所述轴承端盖(3)通过所述第一内六角螺钉(4)与所述双联轴承座(6)连接，所述测试轴承(8)设置在所述传动轴(7)远离所述调速电机(1)的一端；

所述夹紧机构包括上半环(28)、下半环(29)、螺栓(30)、受力小平台(31)、凸起脊(32)；所述上半环(28)以及下半环(29)组成轴承加载套(9)设置在所述测试轴承(8)的外侧壁上，所述螺栓(30)与所述上半环(28)以及所述下半环(29)的侧壁之间螺纹连接，所述受力小平台(31)设置在所述上半环(28)的顶部，所述凸起脊(32)设置在所述轴承加载套(9)的侧壁上。

2.根据权利要求1所述的一种轴承状态监测与故障诊断实验台，其特征在于，所述实验台底板(26)的顶部设置有加载固定座(17)，所述加载固定座(17)上设置有测试机构，所述测试机构包括手轮(10)、平键(11)、传力小轴(12)、第一螺母(13)；所述传力小轴(12)螺纹设置在所述加载固定座(17)上，所述手轮(10)设置在所述传力小轴(12)的外侧壁上，所述平键(11)设置在所述传力小轴(12)的内侧壁上，所述第一螺母(13)螺纹设置在所述螺栓(30)的外侧壁上。

3.根据权利要求2所述的一种轴承状态监测与故障诊断实验台，其特征在于，所述传动轴(7)的一端设置有轴承挡圈(18)，所述轴承挡圈(18)上设置有锁紧螺母(19)，所述加载固定座(17)上开设有导向槽(33)，所述导向槽(33)与所述凸起脊(32)之间相配合。

4.根据权利要求2所述的一种轴承状态监测与故障诊断实验台，其特征在于，所述实验台底板(26)上螺纹设置有第三内六角螺钉(20)，所述实验台底板(26)上螺纹设置有第四内六角螺钉(25)，所述实验台底板(26)上螺纹设置有第五内六角螺钉(27)，所述加载固定座(17)通过所述第三内六角螺钉(20)与所述实验台底板(26)之间相连接，所述双联轴承座(6)通过所述第四内六角螺钉(25)与所述实验台底板(26)之间相连接，所述调速电机(1)通过所述第五内六角螺钉(27)与所述实验台底板(26)之间相连接。

5.根据权利要求1所述的一种轴承状态监测与故障诊断实验台，其特征在于，所述实验台底板(26)上贯穿设置有调节脚杯(22)，所述调节脚杯(22)的外侧壁上设置有垫圈(23)，所述垫圈(23)设置在所述实验台底板(26)的底部，所述调节脚杯(22)的外侧壁上螺纹设置有第二螺母(21)，所述第二螺母(21)设置在所述实验台底板(26)的顶部，所述调节脚杯(22)的外侧壁上螺纹设置有第三螺母(24)，所述第三螺母(24)设置在所述实验台底板(26)的底部。

6.根据权利要求2所述的一种轴承状态监测与故障诊断实验台，其特征在于，所述传力小轴(12)的底部有传感器安装套(14)，所述传感器安装套(14)上设置有第二内六角螺钉(15)，所述传力小轴(12)与所述传感器安装套(14)通过所述第二内六角螺钉(15)连接，所述传感器安装套(14)的底部固定设置有压力传感器(16)。

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