CN101625284A - 轴承过载冲击摩擦学性能评价实验机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种测试轴承承受过载冲击后摩擦学性能的实验机，可在不同冲击惯量、不同转速、不同环境温度、不同润滑介质下检测轴承承受过载冲击后的摩擦学性能。该发明包括传动装置、加载装置、检测装置、实验腔装置和控制装置。传动装置由变频调速电机、大皮带轮、小皮带轮和传动轴组成。加载装置由液压***、砝码和杠杆装置组成。检测装置由加速度传感器、温度传感器、速度传感器、拉压力传感器、数值模拟转换器和工控计算机组成。实验腔装置由实验腔、圆柱形扣合式高温炉、轴承试样、垫块和陪试轴承组成。通过调节变频调速电机的转速和圆柱形扣合式高温炉的温度来模拟不同的工况，通过加载装置对轴承进行过载冲击，通过检测装置测试轴承的摩擦学综合性能。

Description

轴承过载冲击摩擦学性能评价实验机
技术领域
一种用于测试轴承承受过载冲击后摩擦学性能的实验机，可在不同冲击惯量、不同转速、不同环境温度、不同润滑介质下检测轴承过载冲击后摩擦学性能。
背景技术
轴承依靠滚道和滚动体(钢球、滚子)的相互接触来支承载荷，针对轴承的实验机如《轴承球滚动接触疲劳寿命实验机》(中国专利03230586.9)公开的是一种专用于轴承球体接触疲劳的实验机。《汽车轮毂轴承实验机的转速，扭矩传动机构》(中国专利200820148908.7)公开的是一种专用于汽车轮毂轴承的实验机。在导弹发射、航天器发射等特殊工况下，轴承承受过载冲击后摩擦学性能受到使用方的关注。目前轴承过载冲击实验及其摩擦学性能检测方面，国内外尚没有任何相关的资料。
发明内容
为了满足工程应用以及帮助提高轴承的设计，改善轴承性能，本发明提供一种用于测试轴承承受过载冲击后摩擦学性能的实验机，通过改变冲击惯量、转速、环境温度、润滑介质等工况条件，检测轴承过载冲击后的摩擦学性能。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轴承过载冲击摩擦学性能评价实验机，该实验机包括：
传动装置  该装置中的变频调速电机通过小皮带轮、皮带与传动轴上的大皮带轮连接，变频调速电机的转速由控制箱内的变频调速***调节；
加载装置  包括一端与支架铰链连接的加载杠杆、与所述加载杠杆的另一端相连接的加载座、位于加载杠杆中间下部的压力块，所述加载座的下端与快速油缸的输出端接触，快速油缸通过油管与液压站相连；
实验腔装置  包括固定在传动轴上的实验腔，所述实验腔位于固定在支架上的圆柱形扣合式高温炉内，轴承试样的座圈通过过盈配合固定在实验腔内，轴承试样的轴圈通过垫块与陪试轴承的轴圈相连，所述陪试轴承的座圈上设置平盖，所述平盖与压力块的底端接触。
作为本发明的一种优选方式，该实验机还包括：
检测装置包括设置在加载杠杆上的加速度传感器、设置在圆柱形扣合式高温炉上的温度传感器、设置在机座上位于大皮带轮底端的速度传感器、设置在垫块上的拉压力传感器，上述传感器均通过数值模拟转换器和工控计算机连接。
作为本发明的一种优选方式，所述机座上、加载杠杆两侧分别设置杠杆支座；加载座上设置砝码。
本发明的有益效果是：采用加载杠杆加载和液压控制有效结合实现轴承的惯性冲击；轴承所受冲击惯量的大小通过调节快速油缸的起落速度和改变加载的砝码的质量来实现，并且通过调节快速油缸起落的时间来实现循环加载；测量装置可以对力、振动(加速度)、摩擦扭矩、温度和速度进行实时测量和计算；通过对轴承惯性冲击及摩擦学性能检测，可以实现发射过程的地面模拟，有效降低实验成本，提高实验效率。
附图说明
图1为轴承过载冲击摩擦学性能评价实验机的示意图；
图2为轴承过载冲击摩擦学性能评价实验机的俯视图；
图3为轴承过载冲击摩擦学性能评价实验机主体部分示意图；
图4为加载杠杆结构示意图；
图5为实验腔的主视图；
图6为实验腔的俯视图。
具体实施方式
本发明所提出的这种轴承过载冲击摩擦学性能评价实验机的构成包括传动装置、加载装置、实验腔装置和检测装置，如图1、图2和图3所示。
传动装置由变频调速电机15、大皮带轮16、小皮带轮18和传动轴13组成。变频调速电机15通过大皮带轮16、皮带17与传动轴13上的小皮带轮18传动连接，变频调速电机15的转速由控制箱11内的变频调速***调节。
加载装置由压力块8、加载杠杆5、砝码3、加载座2构成。加载杠杆5一端与支架10铰链连接，另一端安装砝码加载座2。加载杠杆5下部装有压力块8，砝码加载座2下与快速油缸14接触，快速油缸14通过油管与液压站1相连。在实验开始后，初期，快速油缸14托起砝码3使杠杆连接处销4能够自由回转，不受砝码3重力，试样运转过程中，通过控制装置设定加载时间，快速油缸14下落，砝码3重力通过加载杠杆5将惯性冲击施加于轴承试样上。冲击惯量值的调整通过调节快速油缸14的下落时间和改变加载的砝码3的质量来实现，并且通过调节快速油缸14起落的时间来实现循环冲击加载。
实验腔装置由实验腔19、圆柱形扣合式高温炉9、轴承试样25、垫块21和陪试轴承22组成。实验前将轴承试样25、垫块21和陪试轴承22依次安装在实验腔19内，实验腔通过过盈配合固定在传动轴13上，陪试轴承22上面由压力块8通过平盖23压紧固定。进行预加载时，将圆柱形扣合式高温炉9以实验腔为中心合拢，通过轴承试样温度控制装置控制圆柱形扣合式高温炉9预热至设定的环境温度加温，运行检测软件，完成实验准备工作。
检测装置由温度传感器20、速度传感器26、加速度传感器6、拉压力传感器24、数值模拟转换器和工控计算机构成，以上各传感器信号通过数值模拟转换器传到工控计算机处理，并能实时存储和实时显示。
本实验机通过电机转速控制、轴承试样环境温度控制、液压加载控制和超限急停(温度、摩擦扭矩、振动)控制四部分进行控制。电机的转速由变频调速***进行调节，轴承试样温度由可控加温装置控制，液压加载控制由四部分组成：液压油源、执行机构、控制调节装置和辅助元件。
下面通过具体实验说明该轴承过载冲击摩擦学性能评价实验机的原理。
在实验之前先开启变频器，然后放入轴承试样25，调节温度传感器20的位置；进行预加载，通过轴承试样温度控制装置控制圆柱形扣合式高温炉9预热至设定的环境温度加温，运行检测软件，完成实验准备工作。
实验开始，首先快速油缸14上升托起加载座2使加载杠杆连接处销4能够自由回转，向加载座2上添加实验所需要的砝码；通过变频调速***设定转速，运行变频调速电机15通过传动装置带动传动轴13上的实验腔19转动，通过过盈配合放置在实验腔19中的轴承试样25随着转动。加载力由压力块8通过平盖23，陪试轴承22和垫块21传力给轴承试样25。布置在垫块上的拉压力传感器24实时检测轴承试样25摩擦转矩；通过控制装置设定加载时间；惯性冲击施加的过程为：快速油缸14下落，砝码3通过加载杠杆5将惯性冲击施加于轴承试样25上，之后，快速油缸14上升托起加载座2使加载杠杆连接处销4能够自由回转，使轴承试样25恢复无工作载荷运转状态。速度传感器26检测承受惯性冲击前后轴承试样25的转速，温度传感器20检测承受惯性冲击前后轴承试样25温度，加速度传感器6检测承受惯性冲击前后轴承试样25的振动信号，各路信号通过数值模拟转换器输入到工控计算机进行处理。通过控制软件设定温度信号、振动信号、摩擦扭矩信号极限范围值，并实现超限急停。
本发明采用加载杠杆加载和液压控制有效结合实现轴承的惯性冲击；轴承所受冲击惯量的大小通过调节快速油缸的起落速度和改变加载的砝码的质量来实现，并且通过调节快速油缸起落的时间来实现循环加载；测量装置可以对力、振动(加速度)、摩擦扭矩、温度和速度进行实时测量和计算；通过对轴承惯性冲击及摩擦学性能检测，可以实现发射过程的地面模拟，有效降低实验成本，提高实验效率。

Claims (4)

1.一种轴承过载冲击摩擦学性能评价实验机，该实验机包括：
传动装置该装置中的变频调速电机(15)通过小皮带轮(18)、皮带(17)与传动轴(13)上的大皮带轮(16)连接，变频调速电机(15)的转速由控制箱(11)内的变频调速***调节；
其特征在于，该实验机还包括：
加载装置包括一端与支架(10)铰链连接的加载杠杆(5)、与所述加载杠杆(5)的另一端相连接的的加载座(2)、位于加载杠杆(5)中间下部的压力块(8)，所述加载座(2)的下端与快速油缸(14)的输出端接触，快速油缸(14)通过油管与液压站(1)相连；以及
实验腔装置包括固定在传动轴(13)上的实验腔(19)，所述实验腔(19)位于固定在支架(10)上的圆柱形扣合式高温炉(9)内，轴承试样(25)的座圈通过过盈配合固定在实验腔(19)内，轴承试样(25)的轴圈通过垫块(21)与陪试轴承(22)的轴圈相连，所述陪试轴承(22)的座圈上设置平盖(23)，所述平盖(23)与压力块(8)的底端接触。
2.根据权利要求1所述的轴承过载冲击摩擦学性能评价实验机，其特征在于，该实验机还包括：
检测装置包括设置在加载杠杆(5)上的加速度传感器(6)、设置在圆柱形扣合式高温炉(9)上的温度传感器(20)、设置在机座(12)上位于大皮带轮(16)底端的速度传感器(26)、设置在垫块(21)上的拉压力传感器(24)，上述传感器均通过数值模拟转换器和工控计算机连接。
3.根据权利要求1或2所述的轴承过载冲击摩擦学性能评价实验机，其特征在于，所述机座(12)上、加载杠杆(5)两侧分别设置杠杆支座(7)。
4.根据权利要求3所述的轴承过载冲击摩擦学性能评价实验机，其特征在于，所述加载座(2)上设置砝码(3)。
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