CN219434332U - 一种轴承试验机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的一种轴承试验机，包括基体、主轴和轴承加载座。轴承加载座采用闭式内力平衡机构对被试验轴承施加径向力、轴向力；试验机主轴的工作轴承只承受较小的力偶载荷，简化了试验主轴的结构设计（主轴的直径和工作轴承的尺寸大大的缩小），降低了驱动装置的扭矩和功率，减小了试验机的体积和造价。并且，提高了主轴工作轴承在试验过程中的使用寿命，减少了主轴工作轴承的拆装、更换频次，提高试验机的运行效率。

Description

一种轴承试验机

技术领域

本实用新型涉及轴承技术领域，尤其涉及一种轴承试验机。

背景技术

轴承的研制全过程包括结构设计、参数计算选择、数值仿真、样品试制、台架试验、装机试验等的迭代过程。其中，在台架试验阶段，试验机按设计要求的试验程序，在规定的转速、温度下，对轴承施加相应的径向力、轴向力及倾覆力矩等进行各种性能、寿命试验。试验完成后，对轴承进行理化检验及评估。通常，在轴承台架试验时，通过对待测轴承施加较大的载荷，可缩短轴承台架试验的时间和轴承的研制周期。由于轴承进行强化试验时，施加的载荷较大（P/C ＞0.3），试验机的支承主轴及轴承设计尺寸较大，主轴轴承的工作寿命低，轴承拆装、更换频繁；主轴驱动装置的扭矩和功率较大，导致试验机的体积大和造价高，试验运行费用较高。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种轴承试验机，其操作方便，主轴寿命高，成本低。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种轴承试验机，包括：基体；主轴，其可旋转的设置在基体上，所述主轴的左端伸出所述基体并安装有两个待测轴承，两个待测轴承包括从外到内依次设置的左待测轴承和右待测轴承；以及轴承加载座，其安装在两个待测轴承上，其包括：套设在左待测轴承外圈上的左轴承座、套设在右待测轴承外圈上的右轴承座、套设在左轴承座上的左加载座和套设在右轴承座上的右加载座；

所述轴承加载座还包括位于左加载座远离所述右加载座一端的左端盖和位于右加载座远离所述左加载座一端的右端盖，所述左端盖、所述左加载座、所述右加载座和所述右端盖通过多个沿轴向设置的铰接件连接；

所述轴承加载座还包括设置在所述左端盖上的轴向加载机构，所述轴向加载机构包括多个轴向加载油缸，每个所述轴向加载油缸一端固定在左端盖上，另一端深入所述左加载座内腔并通过加载盘抵顶于所述左待测轴承的外圈端面，所述轴向加载机构还包位于所述加载盘与所述左待测轴承外圈之间的左轴承隔圈和位于所述右端盖与所述右待测轴承外圈之间的右轴承隔圈。

进一步地，多个所述轴向加载油缸沿轴向均布在所述左端盖上；所述加载盘滑动套接于所述左加载座内，所述左轴承隔圈滑动套接于所述左轴承座内，所述右轴承隔圈的滑动套接于所述右轴承座内；所述轴向加载油缸的活塞杆与所述加载盘驱动连接，活塞杆伸出驱动加载盘推动左轴承隔圈抵顶于左待测轴承外圈端面。

进一步地，所述轴承组件包括设置在所述基体上的轴承座以及设置在所述主轴与所述轴承座之间的两对圆柱滚子轴承；所述主轴的右端伸出所述基体与驱动装置连接，所述驱动装置为驱动电机，驱动电机的输出轴与主轴连接，驱动主轴旋转。

进一步地，所述左轴承座与所述右轴承座之间设置有第一间隙，所述左加载座与所述右加载座之间设置有第二间隙。

进一步地，所述左加载座与所述右加载座之间设置有轴向弹性密组件，所述轴承弹性密封组件包括密封圈和弹簧，所述密封圈设置在所述第二间隙内，所述右加载座的靠近所述左加载座的一端的端面上对应所述密封圈设置有弹簧安装孔，所述弹簧安装在所述弹簧安装孔内，并抵顶于所述密封圈。

进一步地，所述左待测轴承和所述右待测轴承均通过安装套固定安装在所述主轴上，所述安装套通过锁紧螺母固定在所述主轴的轴肩处，所述主轴左端外周面设置有与所述锁紧螺母相适配的外螺纹；所述安装套中部的外周面设置有限位轴肩，两个所述待测轴承背靠背安装在所述安装套上的限位轴肩的两侧。

进一步地，每个所述铰接件包括加载座连杆，所述加载座连杆依次间隙穿过所述左端盖、所述左加载座、所述右加载座和所述右端盖后通过紧固螺母紧固，所述加载座连杆的两端均设置有与所述紧固螺母相适配的外螺纹，所述左端盖、所述左加载座、所述右加载座和所述右端盖同轴设置有所述加载座连杆相适配的通孔，所述通孔的内径大于所述加载座连杆的直径。

进一步地，每个所述铰接件还包括设置在所述加载座连杆两端的球铰结构，每个球铰结构分别通过紧固螺母对应紧固于所述左端盖和所述右端盖的通孔处；所述球铰结构包括球铰套和球铰垫片，所述球铰套的内壁上设置有内凹球面，所述球铰垫片外壁上设置有与所述球铰套的内凹球面相适配的球面，所述左端盖和所述右端盖的通孔外侧均设置有与所述球铰套相适配的安装孔。

进一步地，所述轴承加载座还包括设置在所述左加载座与所述右加载座外周面上的径向加载机构，所述径向加载机构包括径向加载油缸，所述左加载座和所述右加载座相互靠近的一端交错设置有两对轴向凸块，同一侧的轴向凸块之间沿径向设置有径向加载油缸。

进一步地，还包括设置在所述轴承加载座底部的平衡油缸，所述平衡油缸用于平衡所述轴承加载座以及待测轴承的重量；所述平衡油缸一端相对所述基体固定，所述平衡油缸的另一端与所述左端盖底部外周面上的连接耳环连接。

本实用新型与现有技术相比的有益效果是：

本实用新型提供的一种轴承试验机，包括基体、主轴和轴承加载座。轴承加载座采用闭式内力平衡机构对被试验轴承施加径向力、轴向力；试验机主轴的工作轴承只承受较小的力偶载荷，简化了试验主轴的结构设计（主轴的直径和工作轴承的尺寸大大的缩小），降低了驱动装置的扭矩和功率，减小了试验机的体积和造价。并且，提高了主轴工作轴承在试验过程中的使用寿命，减少了主轴工作轴承的拆装、更换频次，提高试验机的运行效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例的主视结构示意图；

图2为本实用新型实施例的左视结构示意图；

图3为图2中A-A向结构示意图；

图4为本实用新型实施例的立体结构示意图；

图5为本实用新型实施例的另一立体结构示意图。

图中：1、基体，2、主轴，3、轴承组件，31、轴承座，32、圆柱滚子轴承，4、左待测轴承、5、右待测轴承，6、驱动电机，7、安装套，8、锁紧螺母，9、轴承加载座，91、左轴承座，92、右轴承座，93、左加载座，94、右加载座，95、左端盖，96、右端盖，97、铰接件，97a、加载座连杆，97b、球铰套、97c、球铰垫片，97d、紧固螺母，98、轴向加载机构，98a、轴向加载油缸，98b、加载盘，98c、左轴承隔圈，98d、右轴承隔圈，99、径向加载油缸，10、凸块，11第一间隙，12、第二间隙，13、密封圈，14、弹簧，15、平衡油缸。

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。

实施例1

如图1-3所示，一种轴承试验机，包括：基体1、主轴2和轴承加载座9。基体1固定设置在地面上，起到承载支撑的作用，主轴2通过轴承组件3可旋转的设置在基体1上，具体的，轴承组件3包括设置在基体1上的轴承座31以及设置在主轴2与轴承座31之间的两对圆柱滚子轴承32。

本实施例的主轴2的左端伸出基体1并安装有两个待测轴承，两个待测轴承包括从外到内依次设置的左待测轴承4和右待测轴承5，主轴2的右端伸出基体1与驱动装置连接，本实施例的驱动装置为驱动电机6，驱动电机6的输出轴通过减速器与主轴2连接，驱动主轴2旋转。优先的，驱动电机6可采用步进电机，可控制转速、实现旋转中速度可调，在线可调整。

本实施例的左待测轴承4和右待测轴承5均通过安装套7固定安装在主轴2上，安装套7通过锁紧螺母8固定在主轴2的轴肩处，主轴2左端外周面设置有与锁紧螺母8相适配的外螺纹；安装套7中部的外周面设置有限位轴肩，两个待测轴承（左待测轴承和右待测轴承）背靠背安装在安装套7上的限位轴肩的两侧。

轴承加载座9安装在两个待测轴承上，用于对两个待测轴承进行轴向加载和径向加载，其包括套设在左待测轴承4外圈上的左轴承座91、套设在右待测轴承5外圈上的右轴承座92、套设在左轴承座91上的左加载座93、套设在右轴承座92上的右加载座94、位于左加载座93远离右加载座94一端的左端盖95和位于右加载座94远离左加载座93一端的右端盖96，左端盖95、左加载座93、右加载座94和右端盖96通过沿轴向设置的多个铰接件97连接。

本实施例的左端盖95位于主轴2的左端外侧，右端盖96间隙套接于主轴2，右端盖96与主轴2之间设置有密封圈，以提高试验机的密封性，便于待测轴承的检测

本实施例的左轴承座91与右轴承座92之间设置有第一间隙11，左加载座93与右加载座94之间设置有第二间隙12。为了增加密封性，左加载座93与右加载座94之间设置有轴向弹性密组件，轴承弹性密封组件包括密封圈13和弹簧14，密封圈13设置在第二间隙12内。具体的，右加载座94的靠近左加载座93的一端的端面上对应密封圈13设置有弹簧14安装孔，弹簧14安装在弹簧14安装孔内1，并抵顶于密封圈13。

需要说明的是，本实施例的轴承弹性密封组件，考虑到待测轴承采用油润滑的试验工况，在左加载座93和右加载座94之间设计的轴向弹性密封装置，保证了待测轴承油润滑时加载机构无润滑油泄漏。其结构简单，密封性能好，有利于待测轴承的检测。

本实施例的铰接件97为圆周均布设置的四个，每个铰接件97包括加载座连杆97a和设置在加载座连杆97a两端的球铰结构，加载座连杆97a依次间隙穿过左端盖95、左加载座93、右加载座94和右端盖96后通过紧固螺母97d紧固，加载座连杆97a的两端均设置有与紧固螺母97d相适配的外螺纹，左端盖95、左加载座93、右加载座94和右端盖96同轴设置有加载座连杆97a相适配的通孔，通孔的内径大于加载座连杆97a的直径，从而形成载座连杆97a与通孔间隙配合。

本实施例的每个球铰结构分别通过紧固螺母97d对应紧固于左端盖95和右端盖96的通孔处；具体的，球铰结构包括球铰套97b和球铰垫片97c，球铰套97b的内壁上设置有内凹球面，球铰垫片97c外壁上设置有与球铰套97b的内凹球面相适配的球面，左端盖95和右端盖96的通孔外侧均设置有与球铰套97b相适配的安装孔。球铰垫片97c的内径与加载座连杆97a的直径相适配。安装时，加载座连杆97a穿过球铰套97b和球铰垫片97c后与紧固螺母97d旋接固定。

本实施例的轴承加载座9还包括设置在左端盖95上的轴向加载机构98，用于对待测轴承进行轴向加载，轴向加载机构98包括多个轴向加载油缸98a，每个轴向加载油缸98a一端固定在左端盖95上，另一端深入左加载座93内腔并通过加载盘98b抵顶于左待测轴承4的外圈端面。

为了便于实现对待测轴承进行轴向加载，实现闭式内力平衡，轴向加载机构98还包位于加载盘98b与左待测轴承4外圈之间的左轴承隔圈98c和位于右端盖96与右待测轴承5外圈之间的右轴承隔圈98d。

本实施例的多个轴向加载油缸98a沿轴向均布在左端盖95上；加载盘98b滑动套接于左加载座93内，左轴承隔圈98c滑动套接于左轴承座91内，右轴承隔圈98d的滑动套接于右轴承座92内；轴向加载油缸98a的活塞杆与加载盘98b驱动连接，轴向加载时，活塞杆伸出驱动加载盘98b推动左轴承隔圈98c抵顶于左待测轴承4外圈端面。

需要说明的是，轴向油缸的规格和数量根据轴向载荷的大小和要求设计选择。使用时，轴向加载油缸98a通过浮动的加载盘98b和左轴承隔圈98c对左待测轴承4施加轴向载荷；左端盖95和左加载座93通过加载座连杆97a与右端盖96和右加载座94相连接，加载座连杆97a采用球铰结构与左端盖95和右端盖96铰连，轴向作用反力通过加载座连杆97a、右端盖96和右轴承隔圈98d对右待测轴承5施加等值反向的轴向载荷，作用在左端盖95和右端盖96之间的两个等值反向轴向力为内力，相互平衡，对试验机主轴2的轴向合力为零，此时，加载座连杆97a处于拉紧状态。因此，主轴2及主轴2上的轴承组件3不承受对待测轴承所施加的轴向力，从而提高了主轴2工作轴承在试验过程中的使用寿命，减少了主轴2工作轴承的拆装、更换频次，提高试验机的运行效率；左加载座93和右加载座94之间及左轴承座91和右轴承座92之间均设计了合适的轴向间隙，保证左右加载座94之间及左右轴承座92之间在轴向加载时有充分轴向位移空间，从而便于轴向加载的进行。

本实施例的轴承加载座9还包括设置在左加载座93与右加载座94外周面上的径向加载机构，用于对待测轴承进行径向加载，径向加载机构包括径向加载油缸99，左加载座93和右加载座94相互靠近的一端交错设置有两对轴向凸块10，同一侧的轴向凸块10之间沿径向设置有径向加载油缸99。径向油缸的一端固定于左加载上的轴向凸块10，另一端对应抵顶于右加载座94上的轴向凸块10。

使用时，对称设置的两个径向油缸的活塞杆伸出驱动左加载座93和右加载座94在径向上产生错位，从而实现对两个待测轴承的径向加载。需要说明的是，左加载座93与右加载座94在径向上的错位位移与加载连杆相对左端盖95、左加载座93、右加载座94和右端盖96上的通孔内的径向移动量相适配。

需要说明的是，本实施例在左、右加载座两侧垂直水平向布置的两个径向液压油缸通过左、右加载座、左、右轴承座对左、右待测轴承平行施加径向作用力，两个等值反向的径向力作用在左、右轴承座之间，大小相等，方向相反，径向相互平衡，对主轴2及主轴2上的轴承组件3的作用合力为零，因此主轴2及主轴2上的轴承组件3不承受径向加载油缸99对待测轴承所施加的径向力，只承受较小的力偶，两个等值反向的径向作用力不共线，但力作用轴线距离较短，因此试验机主轴2所受的力偶矩较小。

另外本实施例的左加载座93通过加载座连杆97a与右加载座94相连接构成平行四连杆结构，结合面处采用球铰结构的连接方式。两加载座和两轴承座31之间均设计有合适轴向间隙，因此在径向油缸施加径向力时，该平行四连杆机构可保证左、右加载座和左、右轴承座径向（垂向）无约束、无摩擦、无干扰的径向相向平行移动，实现准确、可靠、平行的径向加载。

本实施例还包括设置在轴承加载座9底部的两个平衡油缸15，平衡油缸15用于平衡轴承加载座以及待测轴承的重量；两平衡油缸对称设置，平衡油缸15一端相对基体1固定，平衡油缸15的另一端通过铰轴与左端盖95底部外周面上的连接耳环连接。

需要说明的是，在轴承加载座9的底部设置了平衡油缸15，通过液压系统压力的调整，平衡油缸15输出相应的向上推力，平衡不同规格待测轴承及轴承加载座的重量，使试验机主轴2不承受待测轴承及轴承加载座9的重量；另外，平衡油缸15还可防止主轴2旋转时，轴承加载座9的圆周摆动，有利于试验机的运行和检测，提高检测准确性。

本实施例与现有技术相比的有益效果是：

本实施例的轴承加载座采用闭式内力平衡机构对被试验轴承施加径向力、轴向力；同时，在待测轴承加载座的底部设有平衡油缸，平衡试验工装、待测轴承等的重量。因此，试验机主轴的工作轴承只承受较小的力偶载荷，简化了试验主轴的结构设计（主轴的直径和工作轴承的尺寸大大的缩小），降低了驱动装置的扭矩和功率，减小了试验机的体积和造价，并且提高了主轴工作轴承在试验过程中的使用寿命，减少了主轴工作轴承的拆装、更换频次，提高试验机的运行效率。

需要说明的是，本实用新型未详述部分为现有技术。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“相连”、“连接”、“固定”“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

在本实用新型的描述中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种轴承试验机，其特征在于：包括：基体；

主轴，其可旋转的设置在基体上，所述主轴的左端伸出所述基体并安装有两个待测轴承，两个待测轴承包括从外到内依次设置的左待测轴承和右待测轴承；以及轴承加载座，其安装在两个待测轴承上，其包括：套设在左待测轴承外圈上的左轴承座、套设在右待测轴承外圈上的右轴承座、套设在左轴承座上的左加载座和套设在右轴承座上的右加载座；

所述轴承加载座还包括位于左加载座远离所述右加载座一端的左端盖和位于右加载座远离所述左加载座一端的右端盖，所述左端盖、所述左加载座、所述右加载座和所述右端盖通过多个沿轴向设置的铰接件连接；

所述轴承加载座还包括设置在所述左端盖上的轴向加载机构，所述轴向加载机构包括多个轴向加载油缸，每个所述轴向加载油缸一端固定在左端盖上，另一端深入所述左加载座内腔并通过加载盘抵顶于所述左待测轴承的外圈端面，所述轴向加载机构还包位于所述加载盘与所述左待测轴承外圈之间的左轴承隔圈和位于所述右端盖与所述右待测轴承外圈之间的右轴承隔圈。

2.根据权利要求1所述的一种轴承试验机，其特征在于：多个所述轴向加载油缸沿轴向均布在所述左端盖上；所述加载盘滑动套接于所述左加载座内，所述左轴承隔圈滑动套接于所述左轴承座内，所述右轴承隔圈的滑动套接于所述右轴承座内；所述轴向加载油缸的活塞杆与所述加载盘驱动连接，活塞杆伸出驱动加载盘推动左轴承隔圈抵顶于左待测轴承外圈端面。

3.根据权利要求1所述的一种轴承试验机，其特征在于：所述左轴承座与所述右轴承座之间设置有第一间隙，所述左加载座与所述右加载座之间设置有第二间隙。

4.根据权利要求3所述的一种轴承试验机，其特征在于：所述左加载座与所述右加载座之间设置有轴向弹性密组件，所述轴承弹性密封组件包括密封圈和弹簧，所述密封圈设置在所述第二间隙内，所述右加载座的靠近所述左加载座的一端的端面上对应所述密封圈设置有弹簧安装孔，所述弹簧安装在所述弹簧安装孔内，并抵顶于所述密封圈。

5.根据权利要求1所述的一种轴承试验机，其特征在于：所述左待测轴承和所述右待测轴承均通过安装套固定安装在所述主轴上，所述安装套通过锁紧螺母固定在所述主轴的轴肩处，所述主轴左端外周面设置有与所述锁紧螺母相适配的外螺纹；所述安装套中部的外周面设置有限位轴肩，两个所述待测轴承背靠背安装在所述安装套上的限位轴肩的两侧。

6.根据权利要求1所述的一种轴承试验机，其特征在于：每个所述铰接件包括加载座连杆，所述加载座连杆依次间隙穿过所述左端盖、所述左加载座、所述右加载座和所述右端盖后通过紧固螺母紧固，所述加载座连杆的两端均设置有与所述紧固螺母相适配的外螺纹，所述左端盖、所述左加载座、所述右加载座和所述右端盖同轴设置有所述加载座连杆相适配的通孔，所述通孔的内径大于所述加载座连杆的直径。

7.根据权利要求6所述的一种轴承试验机，其特征在于：每个所述铰接件还包括设置在所述加载座连杆两端的球铰结构，每个球铰结构分别通过紧固螺母对应紧固于所述左端盖和所述右端盖的通孔处；所述球铰结构包括球铰套和球铰垫片，所述球铰套的内壁上设置有内凹球面，所述球铰垫片外壁上设置有与所述球铰套的内凹球面相适配的球面，所述左端盖和所述右端盖的通孔外侧均设置有与所述球铰套相适配的安装孔。

8.根据权利要求1所述的一种轴承试验机，其特征在于：所述轴承加载座还包括设置在所述左加载座与所述右加载座外周面上的径向加载机构，所述径向加载机构包括径向加载油缸，所述左加载座和所述右加载座相互靠近的一端交错设置有两对轴向凸块，同一侧的轴向凸块之间沿径向设置有径向加载油缸。

9.根据权利要求1-8任意一项所述的一种轴承试验机，其特征在于：还包括设置在所述轴承加载座底部的平衡油缸，所述平衡油缸用于平衡所述轴承加载座以及待测轴承的重量；所述平衡油缸一端相对所述基体固定，所述平衡油缸的另一端与所述左端盖底部外周面上的连接耳环连接。