專利名稱：大型軸承試驗機的制作方法
技術領域：
本發明屬于軸承試驗技術領域，特別是一種大型軸承試驗機。
背景技術：
外徑在①400mm 1000mm的大型軸承在風力發電、鐵路車輛、冶金礦山、石油機械、工 程機械等行業有著廣泛應用，工作環境惡劣，因此要求具有高精度、長壽命和高可靠性。軸 承的疲勞壽命及其可靠性是軸承的最重要的性能指標，但由于影響疲勞壽命因素太多而且軸 承疲勞壽命理論仍需完善，進行壽命試驗是目前惟一有效途徑。軸承摩擦力矩也是軸承的關 鍵性能指標，許多工況要求對軸承的最大摩擦力矩、平均摩擦力矩等性能指標進行測試。大 型軸承試驗機是對大型軸承進行壽命試驗和性能測試的關鍵設備，但是，目前大型軸承試驗 機數量少，而且體積大、造價高、功能較為單一，不能滿足人們對大型軸承越來越嚴格的試 驗要求。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種結構設計合理、既可進行壽命試驗又可進行性能 試驗、節省空間、結構剛性好的。
本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是該大型軸承試驗機，其結構特點是由試 驗單元、加載單元、驅動單元、控制單元、液壓動力單元和工作臺組成。加載單元、驅動單 元和控制單元安裝在工作臺上，試驗單元設置在加載單元上，液壓動力單元放置在工作臺的 后面，與加載單元相連，控制單元分別與試驗單元、加載單元、驅動單元、液壓動力單元相 匹配。試驗單元安裝試驗的大型軸承，加載單元對試驗軸承施加徑向載荷、軸向載荷和傾覆 力矩，驅動單元以規定的轉速和轉矩驅動試驗軸承旋轉，控制單元控制電氣操作和保護、監 控試驗運行、分析試驗過程與結果并進行適時反饋。
本發明所述的試驗單元由試驗主軸、軸向力傳感器、上支撐座、下支撐座、左支撐軸承 、右支撐軸承和承載體組成，下支撐座固定在工作臺上，上支撐座固定在在下支撐座上，試 驗軸承裝在承載體中，承載體套裝在試驗主軸的中部，試驗主軸通過兩端的左支撐軸承和右 支撐軸承安裝在上支撐座和下支撐座中，試驗主軸的一端連接驅動單元，另一端與軸向力傳 感器相連接。承載體外形呈短八棱柱狀，內孔安裝試驗軸承，外表面安裝傳感器。
本發明所述的承載體外形呈短八棱柱狀。本發明所述的加載單元由徑向加載組件和三個軸向加載組件組成，徑向加載組件由徑向 加載油缸缸體、活塞、缸蓋、徑向力傳感器組成；三個軸向加載組件以試驗主軸中心線為中 心呈12(T均勻分布，每個軸向加載組件由軸向加載油缸缸體、軸向活塞、缸蓋、頂桿、加 載頭組成，徑向加載油缸缸體固定在上支撐座的頂面中部，軸向加載油缸缸體固定在上支撐 座、下支撐座的側面上，加載油缸缸體與液壓動力單元相連接。
本發明所述的驅動單元由交流電機、測速傳感器、扭矩傳感器、聯軸結、萬向節聯軸器 、電機底座組成，交流電機通過測速傳感器、扭矩傳感器、聯軸結、萬向節聯軸器與試驗主 軸相連，交流電機通過電機底座固定在工作臺上，電機底座和工作臺上設置有調節絲杠。交 流電機為試驗主軸提供動力，由扭矩傳感器測量和測速傳感器測量試驗的轉矩和速度，將轉 矩和轉速數據傳輸給控制單元。電機底座的軸向位置由調節絲杠來調節。
所述的大型軸承試驗機的設計方案主要包括以下內容
1) 試驗主軸部件和加載裝置設計在支撐框架上，支撐框架設計在工作臺的一端，以通 過試驗主軸中心線的水平面為剖切面，將支撐框架設計為剖分式結構，由上支撐座和下支撐 座構成；
2) 試驗主軸部件設計為簡支梁結構，試驗主軸兩端的支撐軸承形成簡支梁的兩支座， 試驗軸承設計在試驗主軸的中部；
3) 試驗軸承通過承載體與加載裝置聯接，承載體的截面形狀設計為正八邊形；
4) 加載裝置設計為相互獨立的徑向加載組件和軸向加載組件，徑向加載組件與試驗軸 承中心線垂直相交，軸向加載組件設計為三個圓周均勻分布的軸向油缸；
5) 驅動裝置設計在工作臺的另一端，由大功率變頻器驅動交流電機，通過萬向節聯軸 器帶動試驗主軸運轉；
6) 測試元件包括徑向力傳感器、軸向力傳感器、測速傳感器和扭矩傳感器，可以測試 徑向載荷、軸向載荷、試驗轉速以及轉矩；
7) 液壓系統設計有比例減壓閥，實現精確加載；
8) 控制系統設計為計算機控制系統，可以根據載荷譜和轉速譜實現試驗的自動進行， 并可以將試驗結果進行顯示和打印。
本發明同現有技術相比具有以下優點及效果
1) 采用支撐框架結構安裝試驗主軸和加載油缸，結構剛性好、節省空間；
2) 試驗主軸采用簡支梁結構，試驗軸承安裝在試驗主軸的中部，結構布局合理，承載 能力強，支撐軸承壽命長；
43) 試驗軸承承載體采用短八棱柱結構，徑向加載位置準確，溫度傳感器、振動傳感器 布置簡便；
4) 在載荷和速度相同的條件下，利用扭矩傳感器可以比較兩套同型號軸承的摩擦力矩 ，鑒別軸承的質量；
5) 徑向加載和軸向加載分別布置，相互獨立，互不干涉；
6) 調節徑向加載位置，或者改變軸向加載的平衡，能夠試驗軸承的抗偏載能力；
7) 尤其適合于外徑在①400mm 1 OOOmm大型軸承的壽命試驗和性能試驗。


圖l為本發明的結構示意圖； 圖2為本發明試驗單元的結構示意圖； 圖3為本發明加載單元的結構示意圖； 圖4為本發明驅動單元結構示意圖。
上述圖中l一試驗單元；2 —加載單元；2-1軸向加載組件；2-2徑向加載組件；3 —驅 動單元；4一控制單元；5 —液壓動力單元；6 —工作臺；7 —下支撐座；8 —上支撐座；9一試 驗主軸；IO —試驗軸承；ll一承載體；12 —左支撐軸承；12-l—右支撐軸承；13 —軸向力傳 感器；14一徑向加載油缸缸體；15 —活塞；16 —油缸蓋；17 —傳感器；18 —軸向加載油缸缸 體；19一軸向活塞；20 —缸蓋；21—頂桿；22 —加載頭；23 —交流電機；24 —測速傳感器； 25 —扭矩傳感器；26 —聯軸結；27 —萬向節聯軸器；28—電機底座；29 —調節絲杠；30 —傳
感器底座。
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明做進一步的詳細說明，以下實施例是對本發明的解釋而本發明 并不局限于以下實施例。
如圖1所示，大型軸承多功能試驗機，由試驗單元l、加載單元2、驅動單元3、控制單元 4、液壓動力單元5和工作臺6組成。試驗單元l、加載單元2、驅動單元3和控制單元4安裝在 工作臺6上，液壓動力單元5放置在工作臺6的后面，與加載單元2相連。試驗單元l安裝試驗 的大型軸承，加載單元2對試驗軸承施加徑向載荷、軸向載荷和傾覆力矩，驅動單元3以規定 的轉速和轉矩驅動試驗軸承旋轉，控制單元4控制電氣操作和保護、監控試驗運行、分析試 驗過程與結果并進行適時反饋。
如圖2所示，大型軸承多功能試驗機，其試驗單元1包括試驗主軸9、下支撐座7、上支撐 座8、左支撐軸承12、右支撐軸承12-1、承載體ll。試驗軸承10裝在承載體11的內孔中，一起套裝在試驗主軸9的中部，試驗主軸9通過兩端的左支撐軸承12、右支撐軸承12-1安裝在下 支撐座7、上支撐座8中，其中一端為固定端，另一端為自由端，試驗主軸l的固定端連接驅 動單元3，自由端安裝軸向力傳感器13。承載體ll外形呈短八棱柱狀，內孔安裝試驗軸承IO ，外表面安裝傳感器17、傳感器17包括徑向力傳感器、溫度傳感器和振動傳感器。下支撐座 7固定在工作臺6上，上支撐座8固定在在下支撐座7上。
如圖3所示，大型軸承多功能試驗機，其加載單元2包括徑向加載組件2-2和三個軸向加 載組件2-l。徑向加載組件2-2包括徑向加載油缸缸體14、活塞15、缸蓋16、傳感器17;三個 軸向加載組件2-l以試驗主軸9中心線為中心呈120。均勻分布，包括軸向加載油缸缸體18、 軸向活塞19、缸蓋20、頂桿21、加載頭22。徑向加載油缸缸體14固定在上支撐座8上頂面中 部，軸向加載油缸缸體18固定在試驗主軸9固定端的下支撐座7、上支撐座8側面上。徑向加 載油缸缸體14和軸向加載油缸缸體18分別與液壓動力單元5連接。
如圖4所示，大型軸承多功能試驗機，其驅動單元3包括交流電機23、測速傳感器24、扭 矩傳感器25、聯軸結26、萬向節聯軸器27、電機底座28。交流電機23通過測速傳感器24、扭 矩傳感器25、聯軸結26、萬向節聯軸器27與試驗主軸9的固定端相連，為試驗主軸9提供動力 ，由扭矩傳感器測量25和測速傳感器24測量試驗的轉矩和速度，將轉矩和轉速數據傳輸給控 制單元4。電機通過電機底座28固定在工作臺6上，電機底座28的軸向位置由調節絲杠29來調 節。
本發明的大型軸承試驗機的調整和使用過程如下
利用該軸承試驗機對大型軸承進行試驗前，首先需要將上支撐座8吊起，將需要進行試 驗的軸承10和承載體11安裝到試驗主軸9上，再將上支撐座8與下支撐座7固定好，同時調節 好徑向加載組件2-2和三個軸向加載組件2-l在承載體ll上的加載位置，檢査傳感器17和軸向 力傳感器13;然后將試驗主軸9與萬向節聯軸器27連接好，調整好測速傳感器24和扭矩傳感 器25;將加載單元2與液壓動力單元5連接好，調節系統壓力和比例減壓閥的出口壓力；根據 載荷譜和速度譜，調節控制單元4的各試驗參數。
利用該軸承試驗機對大型軸承進行試驗時，由控制單元4監控試驗運行、分析試驗過程 與結果并進行適時反饋，進而對試驗軸承1 O進行壽命試驗和性能試驗。
利用該試驗機，可以對大型軸承進行常規壽命試驗、軸承壽命強化試驗，可以對軸承摩 擦力矩進行對比試驗，還可以加載傾覆力矩對軸承進行試驗。
此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實施例，其零、部件的形狀、所取名稱 等可以不同。凡依本發明專利構思所述的構造、特征及原理所做的等效或簡單變化，均包括于本發明專利的保護范圍內。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做 各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發明的結構或者超越本權利要 求書所定義的范圍，均應屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種大型軸承試驗機，其特征是由試驗單元、加載單元、驅動單元、控制單元、液壓動力單元和工作臺組成。加載單元、驅動單元和控制單元安裝在工作臺上，試驗單元設置在加載單元上，液壓動力單元放置在工作臺的后面，與加載單元相連，控制單元分別與試驗單元、加載單元、驅動單元、液壓動力單元相匹配。
2.根據權利要求l所述的大型軸承試驗機，其特征是所述的試驗單 元由試驗主軸、軸向力傳感器、上支撐座、下支撐座、左支撐軸承、右支撐軸承和承載體組 成，下支撐座固定在工作臺上，上支撐座固定在在下支撐座上，試驗軸承裝在承載體中，承 載體套裝在試驗主軸的中部，試驗主軸通過兩端的左支撐軸承和右支撐軸承安裝在上支撐座 和下支撐座中，試驗主軸的一端連接驅動單元，另一端與軸向力傳感器相連接。
3.根據權利要求2所述的大型軸承試驗機，其特征是所述的承載體 外形呈短八棱柱狀。
4.根據權利要求l所述的大型軸承試驗機，其特征是所述的加載單 元由徑向加載組件和三個軸向加載組件組成，徑向加載組件由徑向加載油缸缸體、活塞、缸 蓋、徑向力傳感器組成；三個軸向加載組件以試驗主軸中心線為中心呈120。均勻分布，每個軸向加載組件由軸向加載油缸缸體、軸向活塞、缸蓋、頂桿、加載頭組成，徑向加載油缸 缸體固定在上支撐座的頂面中部，軸向加載油缸缸體固定在上支撐座、下支撐座的側面上， 加載油缸缸體與液壓動力單元相連接。
5.根據權利要求l所述的大型軸承試驗機，其特征是所述的驅動單 元由交流電機、測速傳感器、扭矩傳感器、聯軸結、萬向節聯軸器、電機底座組成，交流電 機通過測速傳感器、扭矩傳感器、聯軸結、萬向節聯軸器與試驗主軸相連，交流電機通過電 機底座固定在工作臺上，電機底座和工作臺上設置有調節絲杠。
全文摘要
本發明屬于軸承試驗技術領域，特別是一種大型軸承試驗機。該大型軸承試驗機，其特點是由試驗單元、加載單元、驅動單元、控制單元、液壓動力單元和工作臺組成。加載單元、驅動單元和控制單元安裝在工作臺上，試驗單元設置在加載單元上，液壓動力單元放置在工作臺的后面，與加載單元相連，控制單元分別與試驗單元、加載單元、驅動單元、液壓動力單元相匹配。試驗單元安裝試驗的大型軸承，加載單元對試驗軸承施加徑向載荷、軸向載荷和傾覆力矩，驅動單元以規定的轉速和轉矩驅動試驗軸承旋轉，控制單元控制電氣操作和保護、監控試驗運行、分析試驗過程與結果并進行適時反饋。
文檔編號G01M13/04GK101660970SQ20091030766
公開日2010年3月3日 申請日期2009年9月24日 優先權日2009年9月24日
發明者俞文海, 時大方, 王兆盛, 王國康, 章建國, 鄭國勝, 馬興法 申請人:浙江天馬軸承股份有限公司