CN102261994B - 特大型转盘轴承性能试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种特大型转盘轴承性能试验机，包括工作动力装置（Ⅰ）、加载装置（Ⅱ）、支承装置（Ⅲ）及液压加载装置（Ⅳ），工作动力装置（Ⅰ）垂直于地面固定，加载装置（Ⅱ）与工作动力装置（Ⅰ）通过试验轴承（23）相连，支承装置（Ⅲ）位于加载装置（Ⅱ）的下端，液压加载装置（Ⅳ）靠近加载装置（Ⅱ）末端油缸加压处，工作动力装置（Ⅰ）将动力传动到试验轴承（23），带动试验轴承转动，同时液压加载装置向加载装置末端油缸加压，加载装置向试验轴承加压，可分别测试验轴承的启动摩擦力矩、电流值以及轴承在旋转过程中的即时摩擦力矩值及电流值。本发明可基本模拟各类转盘轴承工况,并通过工控机直接测量并实时记录输出试验数据。

Description

特大型转盘轴承性能试验机

技术领域

本发明属于一种轴承性能试验机，特别涉及一种轴承外径为φ1600—φ3500mm的特大型转盘轴承性能试验机。

背景技术

随着我国能源结构的调整，风力发电作为一种清洁能源占有越来越重要的份额，作为大型转盘轴承的风能轴承市场巨增，但由于国内生产厂家缺乏相应的试验条件，无法对轴承性能做进一步的改进与提高，与国外产品差距比较大。随着风能市场竞争的加剧，对产品的可靠性要求越加严格，主机厂对风能轴承生产商提出了越来越严格的要求，没有试验手段，将很难获得用户的认可和市场准入。即使我们解决了产品设计、加工设备、加工工艺测量等诸多问题，用户也难以接受没有经过试验验证的产品。而且产品一旦在用户使用中失效将会给生产厂家在声誉和经济上造成巨大损失，这种风险是任何轴承生产厂难以接受的。对于特大型轴承的试验，由于轴承的重要性国外主要生产企业都相当重视，为了保证产品的可靠性，均不惜巨资通过各种方法对其产品进行模拟试验。通过试验完善设计、改进工艺，使其产品达到了相当高的技术水平与可靠性。但是由于该类试验机属特大型转盘轴承研制的关键专用设备，国外轴承厂家对该试验机技术封锁，国内生产厂家缺乏相应的试验条件。由于特大性轴承试验机结构复杂、投资较大，国内还没有相关产品，只有一些厂家制造了一些简易试验装置，由于不能对轴承工况进行模拟，只能做回转性的检测，无法起到对产品的验证作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种特大型转盘轴承性能试验机，可通过液压加载方式测出被试轴承在加载径向压力后的启动摩擦力矩及旋转状态时的即时摩擦力矩值，并观测轴承在加载过程中的运转的平稳性。

本发明主要由工作动力装置、加载装置、支承装置及液压装置构成，

试验轴承定圈与工作台面用高强度螺栓联接，动圈通过齿轮传动与工作动力装置相连，并与加载臂装置前端过渡盘连接，通过加载装置末端的油缸对旋转的试验轴承加载一定量的倾覆力矩，从而对试验轴承做性能测试。支承装置主要用于试验轴承的安装与拆卸，轴承加载试验时，需将支承装置退后，使加载臂处于悬臂状态。

所述的工作动力装置是包括电机、减速器、联轴器、扭矩传感器、花键轴、锥齿轮、小齿轮。电机、减速机与花键轴连接，在减速器与花键轴之间装有扭矩传感器，直接测量并输出实际扭矩值。试验轴承转速可实现无级调速。减速机与扭矩传感器之间用刚性联轴器连接,由花键轴将力传递至一组一级正交锥齿轮，从而带动小齿轮再由小齿轮带动被试轴承的内齿或外齿啮合传动，从而测出轴承在各种载荷下的力矩值。

所述的加载装置包括过渡盘、加载臂、调心滚子轴承及加载油缸。试验轴承动圈、过渡盘与加载臂连接好后，将试验轴承定圈用高强度螺栓与工作台面连结，调节工作台侧面的钢丝轮轴，使试验轴承上的外齿或内齿与小齿轮相啮合。加载臂的右端则用一套调心滚子轴承与加载油缸相连，通过油缸将最大至一定量的径向力加在加载臂上，从而模拟施加的颠覆力矩。采用调心滚子轴承使加载臂在加压变形的情况下，可自动调整。由于加载臂尽量加长而使加压试验时作用在试验轴承上的力尽量减小，尽可能降低试验轴承产生的摩擦力矩对试验结果的影响。

所述的支承装置包括轨道、电机、齿轮、齿条、丝杠、丝母座、调整螺栓、前后支承、小车车架。前后支承分别装在小车车架上，两辆小车用连接杆固定在一起，由电机通过齿轮、齿条将加载臂沿轨道移送到安装位置。前后支承上装有保持架与短圆柱滚子，以方便固紧试验轴承与工作台连接的螺栓。调左右时，用扳手拧小车左侧的丝杠，扳动丝杠，带动整个支承左右移动；调上下时，则用支承下的调整螺栓来调整；从而可达到小车带动加载臂上下、左右、前后移动。

所述的液压加载控制装置包括变量柱塞泵、电机、压力表、 电磁阀、加载油缸、比例溢流阀、 吸油过滤器 、液压油箱、电液比例溢流阀。液压加载***为中高压***，用于对试验轴承进行加载。由电液比例溢流阀控制***压力，通过电气控制可自动调整加载负荷的大小。

经对试验轴承进行模拟试验，分别测试其空载及加载25%、50%、75%、100%的径向力时的启动摩擦力矩及电流值，加载完毕后进行解体，测试轴承的各项指标达到用户要求。由大量的试验数据显示，轴承的启动及旋转摩擦力矩与轴承承载的倾覆力矩成一定的线性关系，由此可为轴承的设计与制造提供一定的数据。本发明可测试轴承的以下性能：

1）测试轴承在空载和各种载荷状态下的启动摩擦力矩和转动摩擦力矩变化；2）测试轴承工作面接触状态和摩擦磨损状态；3）测试轴承密封和漏脂性能、摩擦磨损及密封寿命；4）测试轴承在各种载荷状态下的运转平稳性测试；5）测试轴承耐久性；6）测试符合设备技术指标的其他动态性能；7）能够根据试验参数自动生成绘制电流—摩擦力矩曲线、摩擦力矩—时间曲线。

综上所述，本发明可基本模拟各类转盘轴承工况,并通过工控机直接测量并实时记录输出试验数据。试验结束后，将轴承拆卸下来，检验其承受载荷后的性能。通过试验将验证该类轴承的综合性能是否达标，大大提高产品可靠性，并可通过试验结果来改进产品设计及加工工艺，进一步提高产品整体水平。特大型转盘轴承性能试验机的研制成功，使我们可以大幅提高产品的可靠性，为更进一步完善产品设计、改进工艺提供重要的实验数据。同时也将大大缩短我国特大型转盘轴承试验水平与国外的差距，从而提高产品水平，提升国内产品的市场份额。

附图说明

附图1是本发明整体结构原理示意图。

附图2是工作动力装置中的动力部分结构示意图。

附图3是的工作动力装置中的传动部分结构示意。

    附图4是本发明的加载装置结构示意图。

附图5是本发明的支承装置结构示意图。

附图6是图5的左视图。

附图7是本发明的液压加载控制装置结构示意图。

图中：Ⅰ、工作动力装置，Ⅱ、加载装置，Ⅲ、支承装置，Ⅳ、液压

加载装置，1、电机A，2、减速机，3、联轴器，4、扭矩传感器，5、轴用弹性挡圈，6、角接触球轴承，7 、支座，8、套筒，9、轴承端盖，10、花键轴，11、螺母盖，12、圆锥滚子轴承，13、锥齿轮，14、小齿轮，15、调整杆，16、齿轮轴，17、键，18、轴承盖，19、锥齿轮支架，20、锥齿轮，21、锥齿轮支架，22、圆螺母，23、试验轴承， 24、高强度螺栓，25、过渡盘，26、螺栓，27、加载臂，28、轴承套，29、调心滚子轴承A，30、轴套，31、螺母A，32、端盖， 33、螺母B，34、拉杆，35、轴用弹性挡圈，36、销轴A，37、垫片，38、加载油缸，39、销轴B，40、油缸支座，41、短圆柱滚子，42、前支承保持架，43、 前支承，44、支板，45、支板，46、后支承保持架，47、后支承，48、高度调整板，49、横向调整板，50、横向调整底板，51、车架，52、齿条，53、齿条支座，54、连接杆，55、轨道，56、丝母板，57、丝杠，58、地脚螺栓，59、电机减速机，60、齿轮，61、轻轨压块，62、车轮，63、端盖，64、车轴， 65、调心滚子轴承B，66、 轴座，67、变量柱塞泵，68、电机B，69、压力表，70、电磁阀， 71、比例溢流阀，72、吸油过滤器，73、液压油箱。

具体实施方式

结合附图说明本发明的具体实施例。

如附图1所示为本发明的原理图，其包括工作动力装置Ⅰ、加载装置Ⅱ、支承装置Ⅲ及液压加载装置Ⅳ，工作动力装置Ⅰ垂直于地面，加载装置Ⅱ与工作动力装置通过试验轴承23相连，其中，试验轴承23的动圈与工作动力装置通过齿轮传动相连接，并与加载装置中的加载臂连接，定圈通过高强度螺栓与工作台面相连。支承装置Ⅲ位于加载装置Ⅱ的下端，液压加载装置Ⅳ靠近加载装置Ⅱ末端油缸加压处，工作动力装置Ⅰ将动力传动到试验轴承23，带动试验轴承23转动，同时液压加载装置Ⅳ向加载装置Ⅱ末端油缸加压，加载装置Ⅱ向试验轴承加压，可分别测轴承的启动摩擦力矩、电流值以及轴承在旋转过程中的即时摩擦力矩值及电流值。

如图2、图3所示，所述的工作动力装置包括动力部分和传动部分构成，所述的动力部分包括电机A1、减速器2、联轴器3、扭矩传感器4、花键轴10，电机A1、减速器2设置在工作台上，通过联轴器3与花键轴10连接，在减速器2与花键轴10之间装有扭矩传感器4，直接测量并输出实际扭矩值.花键轴10与联轴器3连接的部位设置有一对角接触球轴承6、套筒8以及轴用弹性挡圈5。在减速器2一端的工作台上设置有支座7。所述的传动部分包括锥齿轮A13、锥齿轮B20以及小齿轮14，锥齿轮B20和花键轴10连接，锥齿轮B20和锥齿轮A13啮合，小齿轮14设置在锥齿轮A13的齿轮轴16一端。花键轴10将力传递给锥齿轮B20和锥齿轮A13，从而带动小齿轮14（按轴承实际工作中配合小齿轮的参数），再由小齿轮14带动试验轴承23的动圈内齿或外齿啮合传动，从而测出轴承在各种载荷下的力矩值。

如图4所示：所述的加载装置包括试验轴承23、过渡盘25、加载臂27、调心滚子轴承29及加载油缸38。将试验轴承23动圈与过渡盘25用高强度螺栓26连接，位于加载臂27左端，调心滚子轴承29通过轴套30设置在加载臂27的右端，轴套30外端设置有螺母A31,调心滚子轴承29的外部设置有轴承套28，端部设置端盖32，端盖32外端设置螺母B33，轴承套28下部通过销轴A36与加载油缸38上的拉杆34相连，加载油缸38与液压加载控制装置连接通过对加载油缸38施加压力达到测量试验轴承摩擦力矩的作用。

如附图5、6所示：所述的支承装置包括轨道55、电机减速机59、齿轮60、齿条52、丝杠57、丝母板56、前支承43、后支承47、小车车架51。轨道通过轻轨压块61铺设于地面上，两个小车车架51通过两根连接杆54相连在一起。电机减速机59位于小车车架51底端，通过齿轮60齿条52运动带动整个支承装置运动。即电机通过齿轮、齿条将加载臂沿轨道移送到安装位置。小车车轴64的两端位于轴座66上，车轮62通过调心滚子轴承B65设置在小车车轴64两端，车轮62的外端设置有端盖63。所述的前支承43和后支承47装有保持架前支承保持架42与短圆柱滚子41，以方便固紧试验轴承与工作台连接的螺栓。小车车架51的侧面有调整左右运动装置，即运用丝杠丝母运动来调节。小车车架上端设置有高度调整板48和横向调整板49，在两者之间的设置调整螺栓，用来调节小车车架高低。上述结构设置可带动加载臂装置前后、左右、上下运动。

如附图7所示：所述的液压加载控制装置包括变量柱塞泵67、电机68B、压力表69、 电磁阀70、加载油缸38、比例溢流阀71、 吸油过滤器 72、液压油箱73。液压***由变量柱塞泵67供油，油从液压油箱73出来后，经吸油过滤器72过滤后经过电机68B、变量柱塞泵67进入二位四通电磁阀70后进入加载油缸38的上腔，由电气控制油压，从而可控制加压的负荷。压力表69可在液压油箱73随时监控油压，在主油路上加一压力传感器，可将***油压即时传递至测控***。

其试验过程如下：

空载试验：将轴承安装在试验台上，在不安装加载臂的情况下，测轴承的启动摩擦力矩及电流值以及轴承在旋转过程中的即时摩擦力矩值及电流值。观测轴承在旋转过程中的运转的平稳性。

加载试验：将加载臂与轴承安装好后，对轴承进行加载试验。分别对其加载一定的的倾覆力矩，分别测轴承的启动摩擦力矩及电流值以及轴承在旋转过程中的即时摩擦力矩值及电流值。观测轴承在旋转过程中的运转的平稳性。

Claims (5)

1.一种特大型转盘轴承性能试验机，其特征是：包括工作动力装置（Ⅰ）、加载装置（Ⅱ）、支承装置（Ⅲ）及液压加载装置（Ⅳ），工作动力装置（Ⅰ）垂直于地面固定，加载装置（Ⅱ）与工作动力装置（Ⅰ）通过试验轴承（23）相连，支承装置（Ⅲ）位于加载装置（Ⅱ）的下端，液压加载装置（Ⅳ）靠近加载装置（Ⅱ）末端油缸加压处；所述的工作动力装置结构包括电机（1）、减速器（2）、联轴器（3）、扭矩传感器（4）、花键轴（10）、锥齿轮(13)、小齿轮(14),电机(1)、减速器(2)通过联轴器(3)与花键轴（10）连接，在减速器（2）与花键轴（10）之间装有扭矩传感器（4）；由花键轴（10）将力传递至一组一级正交锥齿轮（13），从而带动小齿轮（14），再由小齿轮（14）带动试验轴承（23）的内齿或外齿啮合传动，同时液压加载装置（Ⅳ）向加载装置（Ⅱ）末端油缸加压，加载装置（Ⅱ）向试验轴承（23）加压，所述特大型转盘轴承性能试验机可分别测试验轴承（23）的启动摩擦力矩以及试验轴承在旋转过程中的即时摩擦力矩值。

2.根据权利要求1所述的特大型转盘轴承性能试验机，其特征是：所述的加载装置包括过渡盘（25）、加载臂（27）、调心滚子轴承（29）及加载油缸（38），位于加载臂（27）一端的过渡盘（25）通过螺栓（26）和试验轴承（23）的动圈连接，调心滚子轴承（29）与加载油缸（38）相连，位于加载臂（27）的另一端；通过对加载油缸（38）施加压力达到测量试验轴承摩擦力矩的作用。 

3.根据权利要求1所述的特大型转盘轴承性能试验机，其特征是：所述的支承装置包括轨道（55）、电机减速机（59）、齿轮（60）、齿条（52）、丝杠（57）、丝母板（56）、前支承（43）、后支承（47）以及小车车架（51），轨道（55）铺设于地面上，两个小车车架（51）通过两根连接杆（54）相连在一起，丝母板（56）位于车架上部，前支承（43）和后支承（47）分别设置在丝杆（57）上，丝杆（57）的一端位于丝母板（56）内，电机减速机（59）位于小车车架（51）底端，通过齿轮（60）齿条（52）运动带动整个支承装置运动。

4.根据权利要求3所述的特大型转盘轴承性能试验机，其特征是：所述小车车架上端设置有高度调整板（48）和横向调整板（49），在两者之间设置有用来调节小车车架高低的调整螺栓。

5.根据权利要求3所述的特大型转盘轴承性能试验机，其特征是：所述的前支承（43）和后支承（47）上部分别设置有圆弧形承载面，在圆弧形承载面上实施有圆柱滚子。

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