CN217687779U - 一种滚动轴承刚度测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种滚动轴承刚度测试装置，属于滚动轴承加工技术领域，其解决了现有技术中测量结果准确性较差的技术问题。本实用新型包括传动机构、支承机构，传动机构与支承机构连接，支承机构包括底板和支承轴承组件；还设置有加载机构，支承轴承组件设置在加载机构的端部，加载机构包括轴向加载机构和径向加载机构，轴向加载机构包括支撑装置及具有弹性的轴向加载组件，径向加载机构设有离心加载组件。本实用新型结构简单，原理可靠，成本较低，测试准确。

Description

一种滚动轴承刚度测试装置

技术领域

本实用新型属于滚动轴承加工技术领域，更具体地说，是涉及一种滚动轴承刚度测试装置。

背景技术

滚动轴承是一种依靠滚动体，将轴与轴承座之间相对运动时产生的摩檫力转换为滚动摩檫力的精密零部件，其是机械结构中极其重要的零部件之一，与机械设备的精密性与可靠性息息相关。滚动轴承被宽泛使用于军事，医疗，农业等各个领域中，是一种必不可少的重要机械零部件。

滚动轴承有着各式各样的种类和型号，每种轴承适用的结构和环境都不一样，可根据工作的条件和结构的不同细分。滚动轴承通常在各种较高的转速, 或者受到各种繁复的应力的状态下进行工作，所以对其性能指标如刚度，额定载荷和转速等都有着很高的要求，轴承的刚度是滚动轴承极其重要的力学特性之一，是分析转子动力学特性的基础数据和依据。

由于轴承内部接触面非线性变形、轴承油膜厚度变化，以及内部各零件间摩擦加剧，润滑油和轴承会发热变形等等，这时轴承刚度也随之变化，因此轴承的实际刚度是变化的，如果仍将刚度值视为固定的静刚度，会严重影响动态分析的准确性。因此对滚动轴承动态刚度的测试显得尤为重要。

实用新型内容

本实用新型就是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种滚动轴承刚度测试装置。

为解决上述技术问题，为此本实用新型包括传动机构、支承机构，传动机构与支承机构连接，支承机构包括底板和支承轴承组件；还设置有加载机构，支承轴承组件设置在加载机构的端部，加载机构包括轴向加载机构和径向加载机构，轴向加载机构包括支撑装置及具有弹性的轴向加载组件，径向加载机构设有离心加载组件。

优选的，轴向加载组件采用的是弹簧加载装置，弹簧加载装置通过支承座设置在底板的上端，弹簧加载装置设有压缩弹簧和中心轴，弹簧加载装置的一端连接有预紧螺母。

优选的，弹簧加载装置还设有固定圆筒，固定圆筒上连接有弹簧支架，压缩弹簧安装在弹簧支架上，固定圆筒的外侧套设有固定套筒。

优选的，中心轴沿着弹簧加载装置的轴向方向设置，中心轴的外侧套设轴套，滚动轴承通过轴套设置在中心轴上，预紧螺母活动连接在弹簧加载装置的端部。

优选的，离心加载组件设有安装盘和偏心块，安装盘与轴向加载组件的输出端连接，偏心块设置在安装盘上。

优选的，安装盘为圆盘形结构，沿着安装盘的周向方向设置有多个圆孔，安装盘安装在轴向加载组件的测试轴上，偏心块设置在圆孔上。

优选的，轴向加载机构和径向加载机构上均设置有位移传感器，且分别为轴向位移传感器和径向位移传感器。

优选的，传动机构及加载机构均设置在底板上，底板上设置有限位调节槽；支承轴承组件设有第一支承轴承组件和第二支承轴承组件，第一支承轴承组件和第二支承轴承组件分别设置在加载机构的两端。

优选的，传动机构包括传动组件及驱动传动组件的驱动组件，传动组件设有传动轴，驱动组件设有伺服电机和减速器。

优选的，传动机构还设置有转速传感器，转速传感器通过支撑设备设置在底板的上端且设置在伺服电机的输出端。

与现有技术相比，本实用新型具备以下有益效果：

本实用新型结构简单、原理可靠、成本较低、测试准确，通过设计一套用于实验测量滚动轴承动态刚度的装置，装置通过传感器和计算可获得轴承受到载荷时的形变量及其受到载荷的具体数值，由此获得轴承的刚度，并通过改变实验条件研究转速和载荷对其刚度的影响。

而且与一般测量轴承静态刚度的实验装置不同，本装置可通过不断压缩弹簧实现轴向力的无级加载，通过改变转速实现径向力的无级加载，通过伺服电机实现无级调速，使轴承处于不同转速和不同载荷作用下进行工作，进而研究其动态刚度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的主视结构示意图；

图3为本实用新型轴向加载机构内部结构示意图；

图4为本实用新型中心轴与轴套的局部结构示意图；

图5为本实用新型图1中A处的局部放大结构示意图；

图6为本实用新型的俯视结构示意图。

图中符号标记说明：

1.传动机构；11.伺服电机；12.行星减速器；13.传动轴；14.电机座；15. 行星减速器支架；16.联轴器；17.转速传感器；18.转速传感器支架；

2.支承机构；21.底板；22.第一支承轴承组件；23.第二支承轴承组件；24. 第一支承支架；25.第二支承支架；

3.加载机构；31.轴向加载机构；311.弹簧装置支承座；312.固定套筒；313. 中心轴；314.轴套；32.径向加载机构；321.安装盘；322.偏心块；33.预紧螺母；34.轴向位移传感器；35.轴向位移传感器支架；36.径向位移传感器；37. 径向位移传感器支架。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，本实用新型提供一种滚动轴承刚度测试装置，包括传动机构1、支承机构2，传动机构1与支承机构2连接，支承机构2包括底板21和支承轴承组件；还设置有加载机构3，支承轴承组件设置在加载机构3的端部，加载机构3包括轴向加载机构31和径向加载机构32，轴向加载机构31包括支撑装置及具有弹性的轴向加载组件，径向加载机构32设有离心加载组件。

具体的，如图2所示，轴向加载机构31采用的是弹簧加载装置，即采用弹簧压缩的方式对滚动轴承施加轴向力；弹簧加载装置通过弹簧装置支承座311 设置在底板21的上端，弹簧加载装置设有压缩弹簧、弹簧支架及固定圆筒(图中未示出)，其中，固定圆筒设置有两个，分别前后设置；而弹簧支架设置在前后两个固定圆筒之间，弹簧支架可通过固定圆筒上设置的圆孔，从而使压缩弹簧安装在弹簧支架上。

更进一步的，弹簧支架的前端可与设置于前端的固定圆筒发生相对移动，而弹簧支架的末端与设置于后端的固定圆筒固定连接；两个固定圆筒都通过弹簧装置支承座311支承。

如图3所示，固定圆筒的外侧套设有固定套筒312，固定套筒212的外圈两侧均设置有滑槽，从而可以通过螺钉与滑槽相连，从而使两个套筒能够发生相对移动而不发生相对旋转。

更进一步的，如图4所示，弹簧加载装置还设置有中心轴313，中心轴313 沿着弹簧加载装置的轴向方向设置；为了实现多种类轴承类型的测试，故在中心轴313的外侧套设轴套314，滚动轴承通过轴套314设置在中心轴313上，而且中心轴313的长度需超过所测轴承的最大宽度。

为了方便后期的拆卸维护，轴套314与中心轴313及待测轴承与中心轴313 的配合均采用过渡配合的方式连接。

如图2所示，本实用新型中，弹簧加载装置带螺纹的一端连接有预紧螺母 33，从而通过旋转预紧螺母33使其向前推进，从而推动内侧设置的推力球轴承，推力球轴承向前继续推动固定圆筒，进而压缩弹簧，从而对滚动轴承施加轴向力。

更进一步的，预紧螺母33的内端及位于前端的固定圆筒的前端均设置有凸缘，二者共同支承轴承；后端的固定圆筒与待测的滚动轴承之间设置有垫片，防止二者直接发生碰触。

如图5所示，离心加载组件设有安装盘321和偏心块322，安装盘321安装在弹簧加载装置输出端的中心轴313上，偏心块322设置在安装盘321上；当传动机构1带动中心轴313转动时，偏心块322旋转产生离心力，对轴承施加径向力。

具体的，安装盘321为圆盘形结构，沿着安装盘321的周向方向设置有多个圆孔，偏心块322为扇形结构；当动作的时候将偏心块322固定设置在安装盘321上，通过安装圆孔的不同，安装位置与中心距离不同产生的偏心力也不同，从而可以研究不同径向力对轴承刚度的影响。

离心加载组件的工作原理为：传动机构1的伺服电机11启动带动中心轴 313旋转，中心轴313带动安装盘321旋转，从而使偏心块322产生偏心力并通过传动机构1的减速器改变转速,安装盘321随着中心轴313的旋转带动偏心块322转动产生离心力，通过计算可得出作用于轴承上的径向力。

更进一步的，作为本实用新型优选的实施例，轴向加载机构31上设置有轴向位移传感器34，轴向位移传感器34通过轴向位移传感器支架35设置在底板 21上；径向加载机构32上设置有径向位移传感器36，径向位移传感器36通过径向位移传感器支架37设置在底板21上。

而且轴向位移传感器34设置有两个，分别设置在弹簧加载装置的两端，靠近预紧螺母的一端轴向位移传感器34用于测量预紧螺母33的位移量来计算弹簧预紧力大小，而另一端的轴向位移传感器34用于测量滚动轴承的轴向形变量；径向位移传感器36设置在离心加载组件的一端，径向位移传感器36端口对准装置输出的位置，用于测量轴承内圈的径向形变量。

本实用新型可通过加载机构3施加不同载荷，再通过轴向和径向位移传感器测试轴承的形变量，可以计算出轴承刚度，从而可以研究不同载荷下轴承的动态刚度特性。

具体的，如图2所示，传动机构1包括伺服电机11、行星减速器12及传动轴13，传动机构1的作用为传递实验所需载荷，转矩和转速等，伺服电机11 和行星减速器12作为驱动组件，同时行星减速器12起到调速作用，传动轴13 构成传动组件，起传递作用。

伺服电机11通过电机座14支承设置在底板21上端，电机座14的底端与底板21的上端固定连接；本实用新型伺服电机11选择J4系列伺服电机，伺服电机11具有体积较小、便于安装、极限转速高的优点，并且可以实现无级调速。

更进一步的，行星减速器12通过行星减速器支架15设置在底板21的上端且设置在伺服电机11的输出轴端，伺服电机11与行星减速器12的一端通过联轴器16相连接，行星减速器12的另一端通过联轴器16与加载机构3连接，从而行星减速器12输入轴端与伺服电机11连接，行星减速器12输出轴端与加载机构3连接，进行载荷传递及起到调速作用。

更进一步的，作为本实用新型优选的实施例，为研究不同转速下轴承的动态刚度特性，传动机构1还设置有转速传感器17，通过伺服电机11和行星减速器12实现不同转速，然后通过设置的转速传感器17测得转速，从而通过径向加载机构32产生不同径向力，结合轴承位移量可计算出轴承的刚度；转速传感器17通过转速传感器支架18设置在底板21的上端且设置在伺服电机11的输出端。

具体的，如图2、图6所示，传动机构1及加载机构3均设置在支承机构2 的底板21上，支承机构2的作用主要是用于支承各零部件，并使他们处于同一高度，方便连接。

更进一步的，底板21用于各组件的安装及固定，底板21整体为T型槽平台结构，底板21的上端面设置有两个沿其长度方向平行设置的T型槽，用于各组件地脚螺栓的固定和安装，同时可对各组件的位置进行调整；底板21的边界设置有多个螺栓安装孔，可安装紧固螺栓进行固定。

如图5所示，支承轴承组件设有第一支承轴承组件22和第二支承轴承组件 23，第一支承轴承组件22通过第一支承支架24设置在行星减速器12输出端的底板21上端且设置在弹簧加载装置的端部；第二支承轴承组件23通过第二支承支架25设置在离心加载组件远离弹簧加载装置的一端。

更进一步的，支承轴承组件主要由轴承、轴承座及轴承座支架等组成，轴与轴承之间采用过渡配合，轴承安装在轴承座里，轴承座通过轴承座支架支承，根据传动轴直径选择角接触球轴承。

本实用新型的工作原理为：

本实用新型传动机构1设置在底板21上，伺服电机11的输出端与传动轴13通过联轴器16连接，由伺服电机11带动传动轴13转动，传动轴13与同轴式行星减速器12连接，通过行星减速器12实现调速，行星减速器12的输出端再通过联轴器与另一段轴连接，输出转速；然后通过中心轴313与弹簧加载装置连接，由弹簧加载装置施加沿轴方向的载荷，然后通过径向加载机构32对轴施加径向力并传递到轴承上。

本实用新型结构简单、原理可靠、成本较低、测试准确，通过设计一套用于实验测量滚动轴承动态刚度的装置，装置通过传感器和计算可获得轴承受到载荷时的形变量及其受到载荷的具体数值，由此获得轴承的刚度，并通过改变实验条件研究转速和载荷对其刚度的影响。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，诸如术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种滚动轴承刚度测试装置，包括传动机构、支承机构，所述传动机构与所述支承机构连接，其特征在于，所述支承机构包括底板和支承轴承组件；还设置有加载机构，所述支承轴承组件设置在所述加载机构的端部，所述加载机构包括轴向加载机构和径向加载机构，所述轴向加载机构包括支撑装置及具有弹性的轴向加载组件，所述径向加载机构设有离心加载组件；

所述轴向加载组件采用的是弹簧加载装置，所述弹簧加载装置设有压缩弹簧和中心轴，所述中心轴的外侧套设轴套；

所述离心加载组件设有安装盘和偏心块，所述安装盘为圆盘形结构，所述偏心块为扇形结构。

2.根据权利要求1所述的一种滚动轴承刚度测试装置，其特征在于，所述弹簧加载装置通过支承座设置在所述底板的上端，所述弹簧加载装置的一端连接有预紧螺母。

3.根据权利要求2所述的一种滚动轴承刚度测试装置，其特征在于，所述弹簧加载装置还设有固定圆筒，所述固定圆筒上连接有弹簧支架，所述压缩弹簧安装在所述弹簧支架上，所述固定圆筒的外侧套设有固定套筒。

4.根据权利要求2所述的一种滚动轴承刚度测试装置，其特征在于，所述中心轴沿着所述弹簧加载装置的轴向方向设置，滚动轴承通过所述轴套设置在所述中心轴上，所述预紧螺母活动连接在所述弹簧加载装置的端部。

5.根据权利要求1或2所述的一种滚动轴承刚度测试装置，其特征在于，所述安装盘与所述轴向加载组件的输出端连接，所述偏心块设置在所述安装盘上。

6.根据权利要求5所述的一种滚动轴承刚度测试装置，其特征在于，沿着所述安装盘的周向方向设置有多个圆孔，所述安装盘安装在所述轴向加载组件的测试轴上，所述偏心块设置在所述圆孔上。

7.根据权利要求1所述的一种滚动轴承刚度测试装置，其特征在于，所述轴向加载机构和径向加载机构上均设置有位移传感器，且分别为轴向位移传感器和径向位移传感器。

8.根据权利要求1所述的一种滚动轴承刚度测试装置，其特征在于，所述传动机构及加载机构均设置在所述底板上，所述底板上设置有限位调节槽；所述支承轴承组件设有第一支承轴承组件和第二支承轴承组件，所述第一支承轴承组件和第二支承轴承组件分别设置在所述加载机构的两端。

9.根据权利要求1所述的一种滚动轴承刚度测试装置，其特征在于，所述传动机构包括传动组件及驱动所述传动组件的驱动组件，所述传动组件设有传动轴，所述驱动组件设有伺服电机和减速器。

10.根据权利要求9所述的一种滚动轴承刚度测试装置，其特征在于，所述传动机构还设置有转速传感器，所述转速传感器通过支撑设备设置在所述底板的上端且设置在所述伺服电机的输出端。

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