專利名稱：軸承過載沖擊摩擦學性能評價實驗機的制作方法
技術領域：
一種用于測試軸承承受過載沖擊后摩擦學性能的實驗機，可在不同沖擊慣 量、不同轉速、不同環(huán)境溫度、不同潤滑介質(zhì)下檢測軸承過載沖擊后摩擦學性 能。
背景技術：
軸承依靠滾道和滾動體(鋼球、滾子)的相互接觸來支承載荷，針對軸承的
實驗機如《軸承球滾動接觸疲勞壽命實驗機》(中國專利03230586.9)公開的 是一種專用于軸承球體接觸疲勞的實驗機。《汽車輪轂軸承實驗機的轉速，扭 矩傳動機構》(中國專利200820148908.7)公開的是一種專用于汽車輪轂軸承 的實驗機。在導彈發(fā)射、航天器發(fā)射等特殊工況下，軸承承受過載沖擊后摩擦 學性能受到使用方的關注。目前軸承過載沖擊實驗及其摩擦學性能檢測方面， 國內(nèi)外尚沒有任何相關的資料。
發(fā)明內(nèi)容
為了滿足工程應用以及幫助提高軸承的設計，改善軸承性能，本發(fā)明提供 一種用于測試軸承承受過載沖擊后摩擦學性能的實驗機，通過改變沖擊慣量、 轉速、環(huán)境溫度、潤滑介質(zhì)等工況條件，檢測軸承過載沖擊后的摩擦學性能。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是 一種軸承過載沖擊摩擦學性 能評價實驗機，該實驗機包括
傳動裝置該裝置中的變頻調(diào)速電機通過小皮帶輪、皮帶與傳動軸上的大 皮帶輪連接，變頻調(diào)速電機的轉速由控制箱內(nèi)的變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)；
加載裝置包括一端與支架鉸鏈連接的加載杠桿、與所述加載杠桿的另一 端相連接的加載座、位于加載杠桿中間下部的壓力塊，所述加載座的下端與快 速油缸的輸出端接觸，快速油缸通過油管與液壓站相連；
實驗腔裝置包括固定在傳動軸上的實驗腔，所述實驗腔位于固定在支架 上的圓柱形扣合式高溫爐內(nèi)，軸承試樣的座圈通過過盈配合固定在實驗腔內(nèi)， 軸承試樣的軸圈通過墊塊與陪試軸承的軸圈相連，所述陪試軸承的座圈上設置 平蓋，所述平蓋與壓力塊的底端接觸。
3作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，該實驗機還包括-
檢測裝置包括設置在加載杠桿上的加速度傳感器、設置在圓柱形扣合式 高溫爐上的溫度傳感器、設置在機座上位于大皮帶輪底端的速度傳感器、設置 在墊塊上的拉壓力傳感器，上述傳感器均通過數(shù)值模擬轉換器和工控計算機連 接。
作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式，所述機座上、加載杠桿兩側分別設置杠桿支 座；加載座上設置砝碼。
本發(fā)明的有益效果是采用加載杠桿加載和液壓控制有效結合實現(xiàn)軸承的 慣性沖擊；軸承所受沖擊慣量的大小通過調(diào)節(jié)快速油缸的起落速度和改變加載 的砝碼的質(zhì)量來實現(xiàn)，并且通過調(diào)節(jié)快速油缸起落的時間來實現(xiàn)循環(huán)加載；測 量裝置可以對力、振動(加速度)、摩擦扭矩、溫度和速度進行實時測量和計 算；通過對軸承慣性沖擊及摩擦學性能檢測，可以實現(xiàn)發(fā)射過程的地面模擬， 有效降低實驗成本，提高實驗效率。
圖1為軸承過載沖擊摩擦學性能評價實驗機的示意圖2為軸承過載沖擊摩擦學性能評價實驗機的俯視圖3為軸承過載沖擊摩擦學性能評價實驗機主體部分示意圖4為加載杠桿結構示意圖5為實驗腔的主視圖6為實驗腔的俯視圖。
具體實施例方式
本發(fā)明所提出的這種軸承過載沖擊摩擦學性能評價實驗機的構成包括傳
動裝置、加載裝置、實驗腔裝置和檢測裝置，如圖l、圖2和圖3所示。
傳動裝置由變頻調(diào)速電機15、大皮帶輪16、小皮帶輪18和傳動軸13組
成。變頻調(diào)速電機15通過大皮帶輪16、皮帶17與傳動軸13上的小皮帶輪18
傳動連接，變頻調(diào)速電機15的轉速由控制箱11內(nèi)的變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)。
加載裝置由壓力塊8、加載杠桿5、砝碼3、加載座2構成。加載杠桿5
一端與支架10鉸鏈連接，另一端安裝砝碼加載座2。加載杠桿5下部裝有壓力塊8，砝碼加載座2下與快速油缸14接觸，快速油缸14通過油管與液壓站1 相連。在實驗開始后，初期，快速油缸14托起砝碼3使杠桿連接處銷4能夠 自由回轉，不受砝碼3重力，試樣運轉過程中，通過控制裝置設定加載時間， 快速油缸14下落，砝碼3重力通過加載杠桿5將慣性沖擊施加于軸承試樣上。 沖擊慣量值的調(diào)整通過調(diào)節(jié)快速油缸14的下落時間和改變加載的砝碼3的質(zhì) 量來實現(xiàn)，并且通過調(diào)節(jié)快速油缸14起落的時間來實現(xiàn)循環(huán)沖擊加載。
實驗腔裝置由實驗腔19、圓柱形扣合式高溫爐9、軸承試樣25、墊塊21 和陪試軸承22組成。實驗前將軸承試樣25、墊塊21和陪試軸承22依次安裝 在實驗腔19內(nèi),實驗腔通過過盈配合固定在傳動軸13上，陪試軸承22上面由 壓力塊8通過平蓋23壓緊固定。進行預加載時，將圓柱形扣合式高溫爐9以 實驗腔為中心合攏，通過軸承試樣溫度控制裝置控制圓柱形扣合式高溫爐9預 熱至設定的環(huán)境溫度加溫，運行檢測軟件，完成實驗準備工作。
檢測裝置由溫度傳感器20、速度傳感器26、加速度傳感器6、拉壓力傳感 器24、數(shù)值模擬轉換器和工控計算機構成，以上各傳感器信號通過數(shù)值模擬轉 換器傳到工控計算機處理，并能實時存儲和實時顯示。
本實驗機通過電機轉速控制、軸承試樣環(huán)境溫度控制、液壓加載控制和超 限急停(溫度、摩擦扭矩、振動)控制四部分進行控制。電機的轉速由變頻調(diào) 速系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，軸承試樣溫度由可控加溫裝置控制，液壓加載控制由四部分 組成液壓油源、執(zhí)行機構、控制調(diào)節(jié)裝置和輔助元件。
下面通過具體實驗說明該軸承過載沖擊摩擦學性能評價實驗機的原理。
在實驗之前先開啟變頻器，然后放入軸承試樣25，調(diào)節(jié)溫度傳感器20的 位置；進行預加載，通過軸承試樣溫度控制裝置控制圓柱形扣合式高溫爐9預 熱至設定的環(huán)境溫度加溫，運行檢測軟件，完成實驗準備工作。
實驗開始，首先快速油缸14上升托起加載座2使加載杠桿連接處銷4能 夠自由回轉，向加載座2上添加實驗所需要的砝碼；通過變頻調(diào)速系統(tǒng)設定轉 速，運行變頻調(diào)速電機15通過傳動裝置帶動傳動軸13上的實驗腔19轉動， 通過過盈配合放置在實驗腔19中的軸承試樣25隨著轉動。加載力由壓力塊8 通過平蓋23，陪試軸承22和墊塊21傳力給軸承試樣25。布置在墊塊上的拉
5壓力傳感器24實時檢測軸承試樣25摩擦轉矩；通過控制裝置設定加載時間； 慣性沖擊施加的過程為快速油缸14下落，砝碼3通過加載杠桿5將慣性沖 擊施加于軸承試樣25上，之后，快速油缸14上升托起加載座2使加載杠桿連 接處銷4能夠自由回轉，使軸承試樣25恢復無工作載荷運轉狀態(tài)。速度傳感 器26檢測承受慣性沖擊前后軸承試樣25的轉速，溫度傳感器20檢測承受慣 性沖擊前后軸承試樣25溫度，加速度傳感器6檢測承受慣性沖擊前后軸承試 樣25的振動信號，各路信號通過數(shù)值模擬轉換器輸入到工控計算機進行處理。 通過控制軟件設定溫度信號、振動信號、摩擦扭矩信號極限范圍值，并實現(xiàn)超 限急停。
本發(fā)明采用加載杠桿加載和液壓控制有效結合實現(xiàn)軸承的慣性沖擊；軸承 所受沖擊慣量的大小通過調(diào)節(jié)快速油缸的起落速度和改變加載的砝碼的質(zhì)量 來實現(xiàn)，并且通過調(diào)節(jié)快速油缸起落的時間來實現(xiàn)循環(huán)加載；測量裝置可以對 力、振動(加速度)、摩擦扭矩、溫度和速度進行實時測量和計算；通過對軸 承慣性沖擊及摩擦學性能檢測，可以實現(xiàn)發(fā)射過程的地面模擬，有效降低實驗 成本，提高實驗效率。
權利要求
1.一種軸承過載沖擊摩擦學性能評價實驗機，該實驗機包括傳動裝置該裝置中的變頻調(diào)速電機(15)通過小皮帶輪(18)、皮帶(17)與傳動軸(13)上的大皮帶輪(16)連接，變頻調(diào)速電機(15)的轉速由控制箱(11)內(nèi)的變頻調(diào)速系統(tǒng)調(diào)節(jié)；其特征在于，該實驗機還包括加載裝置包括一端與支架(10)鉸鏈連接的加載杠桿(5)、與所述加載杠桿(5)的另一端相連接的的加載座(2)、位于加載杠桿(5)中間下部的壓力塊(8)，所述加載座(2)的下端與快速油缸(14)的輸出端接觸，快速油缸(14)通過油管與液壓站(1)相連；以及實驗腔裝置包括固定在傳動軸(13)上的實驗腔(19)，所述實驗腔(19)位于固定在支架(10)上的圓柱形扣合式高溫爐(9)內(nèi)，軸承試樣(25)的座圈通過過盈配合固定在實驗腔(19)內(nèi)，軸承試樣(25)的軸圈通過墊塊(21)與陪試軸承(22)的軸圈相連，所述陪試軸承(22)的座圈上設置平蓋(23)，所述平蓋(23)與壓力塊(8)的底端接觸。
2. 根據(jù)權利要求1所述的軸承過載沖擊摩擦學性能評價實驗機，其特征在 于，該實驗機還包括檢測裝置包括設置在加載杠桿(5)上的加速度傳感器(6)、設置在圓 柱形扣合式高溫爐(9)上的溫度傳感器(20)、設置在機座(12)上位于大皮 帶輪(16)底端的速度傳感器(26)、設置在墊塊(21)上的拉壓力傳感器(24)， 上述傳感器均通過數(shù)值模擬轉換器和工控計算機連接。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的軸承過載沖擊摩擦學性能評價實驗機，其特 征在于，所述機座(12)上、加載杠桿(5)兩側分別設置杠桿支座(7)。
4. 根據(jù)權利要求3所述的軸承過載沖擊摩擦學性能評價實驗機，其特征在 于，所述加載座(2)上設置砝碼(3)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種測試軸承承受過載沖擊后摩擦學性能的實驗機，可在不同沖擊慣量、不同轉速、不同環(huán)境溫度、不同潤滑介質(zhì)下檢測軸承承受過載沖擊后的摩擦學性能。該發(fā)明包括傳動裝置、加載裝置、檢測裝置、實驗腔裝置和控制裝置。傳動裝置由變頻調(diào)速電機、大皮帶輪、小皮帶輪和傳動軸組成。加載裝置由液壓系統(tǒng)、砝碼和杠桿裝置組成。檢測裝置由加速度傳感器、溫度傳感器、速度傳感器、拉壓力傳感器、數(shù)值模擬轉換器和工控計算機組成。實驗腔裝置由實驗腔、圓柱形扣合式高溫爐、軸承試樣、墊塊和陪試軸承組成。通過調(diào)節(jié)變頻調(diào)速電機的轉速和圓柱形扣合式高溫爐的溫度來模擬不同的工況，通過加載裝置對軸承進行過載沖擊，通過檢測裝置測試軸承的摩擦學綜合性能。
文檔編號G01M13/04GK101625284SQ20091007504
公開日2010年1月13日 申請日期2009年7月30日 優(yōu)先權日2009年7月30日
發(fā)明者楊育林, 高英杰, 齊效文 申請人:燕山大學