CN103323241B - 复合摆动式关节轴承寿命试验机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种复合摆动式关节轴承寿命试验机，包括与关节轴承内圈同轴传动连接的轴向传动轴、用于夹持关节轴承外圈的轴承夹具及与轴承夹具传动连接的径向传动轴，径向传动轴的轴线均与轴向传动轴的轴线垂直相交，轴向传动轴和径向传动轴均传动连接有相应的驱动对应传动轴往复旋转摆动的驱动装置，轴向传动轴和/或径向传动轴分别并行布置有至少两个，径向传动轴和轴向传动轴交叉形成用于对至少两套关节轴承同时进行试验的试验机架，试验机架上至少具有由径向传动轴和轴向传动轴的轴线对应相交形成的两个交叉位置，每个交叉位置处均对应布置有一个所述的轴承夹具。可同时对至少两个关节轴承进行试验，提高对关节轴承的寿命试验效率。

Description

复合摆动式关节轴承寿命试验机

技术领域

本发明涉及一种关节轴承寿命试验机。

背景技术

关节轴承是一种球面滑动摩擦摆动轴承，其包括具有外球面的内圈和具有内球面的外圈，关节轴承的寿命及其可靠性是关节轴承最重要的使用性能。大多数关节轴承寿命试验机只能进行一套轴承试验，费时费力而且试验结果的可靠性差，而一次能进行多套轴承的寿命试验，可大大地缩短试验时间，降低试验成本，从而加快产品的开发周期和改进步伐，因此一次能进行多套轴承寿命试验的试验机受到越来越多的关注、研究和应用。

目前国内外有关关节轴承寿命试验的试验机有很多，并且能达到精确测量。但是，这些试验机只能用于做关节轴承的重载荷、低摆频试验，不能一次同时实现多套轴承的复合摆动试验。尤其是对于径向关节轴承，能实现关节轴承的复合摆动和变载荷加载，并且一次能测量多套轴承，又能实现强化寿命试验的关节轴承寿命试验机至今尚未解决。

在授权公告号为CN201749030U的中国实用新型专利说明书中公开了一种复合摆动式关节轴承试验机，其包括用于与待测关节轴承内圈传动连接的轴向传动轴，轴向传动轴由第一驱动机构驱动其往复旋转摆动，试验机还包括用于夹持待测轴承外圈的轴承夹具，轴承夹具上沿轴承外圈的径向传动连接有径向传动轴，径向传动轴与轴向传动轴的轴线垂直相交，径向传动轴上传动连接有驱动其做往复旋转摆动的第二驱动机构。使用时，将待测关节轴承的内圈固定穿装在轴向传动轴上，并用轴承夹具夹紧待测关节轴承的外圈，通过第一驱动机构和第二驱动机构分别对应驱动轴向传动轴和径向传动轴往复旋转摆动，即可在复合摆动条件下实现对关节轴承的摩擦磨损性能测试。但上述试验机一次只能进行一套轴承的试验，不能同时对多套关节轴承进行复合摆动试验，整体试验效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种复合摆动式关节轴承寿命试验机，以解决现有技术中的复合摆动式关节轴承试验机一次只能对一套轴承进行试验导致试验效率低的技术问题。

为实现上述目的，本发明所提供的复合摆动式关节轴承寿命试验机的技术方案是：复合摆动式关节轴承寿命试验机，包括用于与待测关节轴承内圈同轴传动连接的轴向传动轴、用于夹持待测关节轴承外圈的轴承夹具及用于与轴承夹具传动连接的径向传动轴，径向传动轴的轴线均与轴向传动轴的轴线垂直相交，轴向传动轴和径向传动轴均传动连接有相应的用于驱动对应传动轴往复旋转摆动的驱动装置，所述的轴向传动轴和/或所述径向传动轴分别并行布置有至少两个，所有的径向传动轴和轴向传动轴交叉形成用于对至少两套关节轴承同时进行试验的试验机架，试验机架上至少具有由径向传动轴和轴向传动轴的轴线对应相交形成的两个交叉位置，每个交叉位置处均对应布置有一个所述的轴承夹具。

每个所述的轴承夹具相对于待测关节轴承的两侧均装配有加载夹具，加载夹具上连接有用于对待测关节轴承施加载荷的液压加载机构，液压加载机构包括液压加载缸和拉压传感器，拉压传感器的一端与液压加载缸中的活塞杆固连、另一端与加载夹具固连。所述的试验机还包括用于与每个待测的关节轴承对应的位移传感器，位移传感器具有用于与加载夹具顶压接触的测量头。

所述的轴向传动轴和径向传动轴分别并行布置有两个，由两轴向传动轴和两径向传动轴形成的可同时对四套关节轴承进行试验的试验机架呈方形，所述试验机架上具有的交叉位置布置有四个，轴承夹具对应布置有四个，每个径向传动轴均与在由该径向传动轴与两轴向传动轴对应相交形成的两交叉位置处布置有的两轴承夹具传动连接。

所述的驱动装置包括用于驱动两轴向传动轴同步转动的第一驱动机构和用于驱动两径向传动轴同步转动的第二驱动机构。

所述的第一、二驱动机构中的至少一个驱动机构包括用于驱动并行的两传动轴同步转动的同步联动机构，同步联动机构包括并行延伸的两摆杆，两摆杆分别对应固连在两传动轴上、且沿传动轴的径向延伸，两摆杆之间设置有传动连杆，传动连杆的两端分别铰接在两摆杆上，两摆杆、传动连杆及对应的两传动轴构成平行四边形连杆机构，驱动机构还包括与所述同步联动机构中的其中一个摆杆传动连杆以驱动该摆杆摆动的动力机构。

所述的动力机构包括驱动电机，驱动电机的动力输出轴上同轴固设有旋转盘，旋转盘上偏心固设有偏心连接销，所述两摆杆中的与动力机构传动连接的摆杆为动力输入摆杆，动力输入摆杆上滑动装配有滑块，滑块与所述偏心连接销铰接。

所述的驱动电机上连接有变频控制器。

本发明的有益之处是：本发明所提供的复合摆动式关节轴承寿命试验机使用时，将待测的关节轴承对应布置在由轴向传动轴的轴线和两径向传动轴轴线对应相交形成的交叉位置处，位于交叉位置处的关节轴承的内圈与轴向传动轴同轴传动连接，轴承夹具夹紧待测关节轴承的外圈，并使径向传动轴与轴承夹具传动连接，这样，当驱动装置驱动轴向传动轴和径向传动轴作往复旋转摆动时，就可以在使关节轴承作复合摆动时对关节轴承进行寿命试验。因为试验机架上具有的由径向传动轴的轴线和轴向传动轴的轴线对应相交形成的交叉位置至少布置有两个，所以可以同时对至少两个关节轴承进行试验，这样不仅可以提高对关节轴承的寿命试验效率，而且可以对待试验的多套关节轴承做对比试验。并且在试验过程中可以使关节轴承做复合摆动也更接近关节轴承的实际工况，可有效提高试验精度。

附图说明

图1是本发明所提供的复合摆动式关节轴承寿命试验机一种实施例的结构示意图；

图2是图1中所示试验机中液压加载机构的结构示意图；

图3是图2中所示试验机中同步联动机构的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示，复合摆动式关节轴承寿命试验机的实施例，该实施例中的试验机包括并行布置的第一轴向传动轴1和第二轴向传动轴20，两轴向传动轴用于与待测关节轴承的内圈同轴传动连接，每个轴向传动轴均转动装配在两个轴承座中。此处的每个轴向传动轴的两端分别通过键连接结构安装有两法兰盘，法兰盘7的盘面上通过端面定位对应装配有销轴盘8，且通过螺栓将法兰盘7和销轴盘8固连，销轴盘8的远离法兰盘7的侧面上凸设有与轴向传动轴同轴布置的用于装配关节轴承10的销轴，当将关节轴承10安装在销轴上后，可用套筒11将其顶紧，然后用螺母锁紧将套筒固定锁紧。

上述两轴向传动轴由第一驱动机构驱动同步转动，第一驱动机构包括用于驱动并行的两轴向传动轴同步转动的同步联动机构，同步联动机构包括并行延伸的两摆杆，两摆杆分别为长摆杆16和短摆杆2，两摆杆的一端分别对应固连在两轴向传动轴上、且沿两轴向传动轴的径向延伸，两摆杆之间设有传动连杆18，传动连杆18的两端分别铰接在两摆杆上，两摆杆上与相应轴向传动轴固连的固连部和与传动连杆铰接的铰接部的距离相等。第一驱动机构还包括与长摆杆传动连接的第一动力机构，动力机构包括第一驱动电机14，第一驱动电机14的动力输出轴上同轴固设有旋转盘15，旋转盘15上偏心固设有偏心连接销17，长摆杆上设有沿摆杆延伸方向延伸的滑槽，滑槽中往复移动装配有滑块，滑块与旋转盘5上的偏心连接销17铰接。此处的第一驱动电机14上还连接有变频控制器。

试验机还包括两个并行布置的第一径向传动轴5和第二径向传动轴26，每个径向传动轴同样转动装配在两个轴承座中，两径向传动轴和两轴向传动轴垂直布置，此处两径向传动轴的轴线与两轴向传动轴的轴线垂直相交，这样，两轴向传动轴和两径向传动轴形成用于同时对四套关节轴承进行试验的方形的试验机架，试验机架上具有由两径向传动轴的轴线和两轴向传动轴的轴线对应相交形成的四个交叉位置，每个交叉位置处均对应布置有一个用于夹持待测关节轴承外圈的轴承夹具3，每个径向传动轴分别在轴承夹具3径向上与对应交叉位置处布置有的轴承夹具3传动连接。

上述两径向传动轴由第二驱动机构驱动同步转动，第二驱动机构包括用于驱动并行的两径向传动轴同步转动的同步联动机构，同步联动机构包括并行延伸的两摆杆，两摆杆分别为长摆杆24和短摆杆6，两摆杆的一端分别对应固连在两径向传动轴上、且沿两径向传动轴的径向延伸，两摆杆之间设有传动连杆25，传动连杆25的两端分别铰接在两摆杆上，两摆杆上与相应径向传动轴固连的固连部和与传动连杆铰接的铰接部的距离相等。第二驱动机构还包括与长摆杆传动连接的动力机构，动力机构包括第二驱动电机22，第二驱动电机22的动力输出轴上同轴固设有旋转盘23，旋转盘23上偏心固设有偏心连接销，长摆杆24上设置有沿摆杆延伸方向延伸的滑槽，滑槽中往复移动装配有滑块，滑块与旋转盘上的偏心连接销铰接。此处的第二驱动电机上同样连接有变频控制器。

上述的轴承夹具3由左夹具27、中夹具28和右夹具29组成，中夹具28由两个夹持组块组合而成，每个夹持组块的内侧面中部位置均设有一半圆槽，通过两夹持组块的半圆槽将待测的关节轴承10夹持在中夹具28的中心，左夹具27、中夹具28和右夹具29通过四个螺栓联接在一起。对应的，径向传动轴通过涨紧套与轴承夹具的左夹具或右夹具上延伸出的伸出杆传动连接。

上述的轴承夹具的外侧还布置有装载夹具21，装载夹具21包括布置在左夹具27左侧的左加载组件和布置在右夹具29右侧的右加载组件，左加载组件和右加载组件均由布置在外侧的锁紧螺母对其进行限位。此处的左加载组件和右加载组件的结构相同，均包括上加载块30和下加载块31，上、下加载块内侧面各开设有半圆槽，上、下加载块通过半圆槽和滚动轴承装配，通过螺栓将上、下加载块固连在一起从而把滚动轴承夹紧。此处的加载夹具上连接有用于对待测的关节轴承施加载荷的液压加载机构13，该液压加载机构13包括液压加载缸33和拉压传感器32，拉压传感器32的一端与液压加载缸33中的活塞杆固连、另一端与下加载块固连。

每个待测的关节轴承均配有单独的位移传感器12及温度传感器9。位移传感器12具有用于与加载夹具的上表面顶压接触的测量头，以用于测量关节轴承外圈相对于内圈的径向线位移。对于温度传感器9来说，使用时，将待测的关节轴承的外圈开设测量孔，将温度传感器9的测量头置于关节轴承的外圈的测量孔内。

上述拉压传感器32、位移传感器12及温度传感器9的信号输出端均连接在一个显示器上。

本实施例所提供的寿命试验机使用时，先将待测的关节轴承10安装在销轴盘8的销轴上，用套筒顶紧关节轴承外端面，并用螺母将套筒固定锁紧，此时，关节轴承10的内圈与第二轴向传动轴20同轴传动连接，然后由左夹具、中夹具、右夹具构成的轴承夹具3将关节轴承10的外圈夹紧，并使轴承夹具与第一径向传动轴5传动连接，然后在轴承夹具3外侧加装加载夹具，并通过螺栓将加载夹具与液压加载机构中的拉压传感器32连接起来，其余三个待测的关节轴承的安装和加载方式与待测的关节轴承10一样，将每个待测的关节轴承都安装上温度传感器、位移传感器，安装好以后，预先设置液压加载缸的压力，通过变频控制器设定驱动电机所需的频率，将位移传感器调零后，即可启动两驱动电机。

第一驱动电机14带动旋转盘15旋转，旋转盘15通过偏心固定在旋转盘上的偏心连接销带动滑块在长摆杆16的滑槽内往复移动，从而带动第二轴向传动轴20一起做往复摆动，长摆杆16通过传动连杆18带动短摆杆2和第一轴向传动轴1一起做往复摆动，此时，第一轴向传动轴1和第二轴向传动轴20带动各自两端设有的销轴盘往复摆动，从而带动四个待测的关节轴承的内圈与外圈左相对旋转摆动，从而实现对四个待测的关节轴承的旋转摆动试验。

第二驱动电机22带动旋转盘23旋转，旋转盘23通过偏心固定在旋转盘23上的偏心连接销带动滑块在长摆杆24的滑槽内滑动，从而带动长摆杆24和第二径向传动轴26一起做往复摆动，长摆杆24通过传动连杆25带动短摆杆6和第一径向传动轴5一起做往复摆动，此时，两径向传动轴带动各自两端的轴承夹具一起做往复摆动，轴承夹具带动各自夹持的关节轴承的外圈相对于内圈在径向上做往复摆动，从而实现四个待测的关节轴承的倾斜摆动。

可使第一驱动电机14和第二驱动电机22同时工作，即可在复合摆动的条件下对待测的关节轴承进行试验，并由拉压传感器32测出施加在关节轴承上的加载载荷，由温度传感器9测出关节轴承内圈和外圈相对摆动时的摩擦温度，由位移传感器12测出关节轴承外圈相对于内圈的径向线位移。而通过对变频控制器和液压加载缸的调整，可对每套关节轴承施加不同的载荷和不同的摆动频率，进而可缩短寿命试验周期。在其他条件不变的情况下，也可以仅启动其中一个驱动电机，从而单独的对关节轴承在旋转摆动条件进行试验或在倾斜摆动条件下进行试验。

上述实施例中，轴向传动轴和径向传动轴分别并行布置有两个，由两径向传动轴和两轴向传动轴形成的试验机架呈方形，对应的交叉位置也布置有四个，每个径向传动轴均与在由该径向传动轴与两轴向传动轴对应相交形成的两交叉位置处布置有的两轴承夹具传动连接，这样既可同时对四套关节轴承同时进行试验。在其他实施例中，两个轴向传动轴和两个径向传动轴所构成的试验机架不为方形时，试验机架上的交叉位置可以由两个或三个，这样可以同时对两个或三个关节轴承进行试验。也可以使轴向传动轴并行布置有两个，而仅设置一个径向传动轴，这样一来，径向传动轴和两并行的轴向传动轴形成的试验机架上将具有两个交叉位置，这样可以同时对两个关节轴承进行试验。也可以使径向传动轴布置有两个，而仅设置一个轴向传动轴，这样一来，两径向传动轴和轴向传动轴形成的试验机架上将具有两个交叉位置，同样可以同时对两个关节轴承进行试验。当然还可以设置三个以上的径向传动轴和轴向传动轴，这样可以使由径向传动轴和轴向传动轴所形成的试验机架具有多个交叉位置，这样就可以同时对多个关节轴承进行试验。

上述实施例中，关节轴承的内圈通过销轴盘、法兰盘与周向传动轴同轴传动连接，且销轴盘和法兰盘之间通过端面进行定位，这样可以提高关节轴承的安装精度，进而可减小销轴盘与关节轴承的额外磨损。

上述实施例中，在轴承夹具外侧布置有加载夹具和与加载夹具相连的液压加载机构，通过液压加载机构向待测的关节轴承施加不同的载荷，可缩短关节轴承的寿命试验周期。在其他实施例中，也可以不设置用于施加不同载荷的液压加载机构，此时需要具有不同载荷的试验机对关节轴承进行试验，会延长试验周期。

上述实施例中，两轴向传动轴通过第一驱动机构同步转动，而两径向传动轴则通过第二驱动机构同步转动，在其他实施例中，也可以对应每个传动轴分别设置独立的驱动机构以驱动传动轴转动，同样可以完成在复合摆动条件下对关节轴承进行试验，只是此时无法对四套轴承进行对比试验。

上述实施例中，动力机构为驱动电机，驱动电机通过旋转盘、偏心连接销及滑块驱动同步联动机构中的长摆杆摆动，在其他实施例中，动力机构也可以采用液压马达，由液压马达驱动长摆杆摆动，进而通过同步联动机构驱动并行的两传动轴同步转动。

Claims (8)

1.复合摆动式关节轴承寿命试验机，包括用于与待测关节轴承内圈同轴传动连接的轴向传动轴、用于夹持待测关节轴承外圈的轴承夹具及用于与轴承夹具传动连接的径向传动轴，径向传动轴的轴线均与轴向传动轴的轴线垂直相交，轴向传动轴和径向传动轴均传动连接有相应的用于驱动对应传动轴往复旋转摆动的驱动装置，其特征在于：所述的轴向传动轴和/或所述径向传动轴分别并行布置有至少两个，所有的径向传动轴和轴向传动轴交叉形成用于对至少两套关节轴承同时进行试验的试验机架，试验机架上至少具有由径向传动轴和轴向传动轴的轴线对应相交形成的两个交叉位置，每个交叉位置处均对应布置有一个所述的轴承夹具。

2.根据权利要求1所述的复合摆动式关节轴承寿命试验机，其特征在于：每个所述的轴承夹具相对于待测关节轴承的两侧均装配有加载夹具，加载夹具上连接有用于对待测关节轴承施加载荷的液压加载机构，液压加载机构包括液压加载缸和拉压传感器，拉压传感器的一端与液压加载缸中的活塞杆固连、另一端与加载夹具固连。

3.根据权利要求2所述的复合摆动式关节轴承寿命试验机，其特征在于：所述的试验机还包括用于与每个待测的关节轴承对应的位移传感器，位移传感器具有用于与加载夹具顶压接触的测量头。

4.根据权利要求1或2或3所述的复合摆动式关节轴承寿命试验机，其特征在于：所述的轴向传动轴和径向传动轴分别并行布置有两个，由两轴向传动轴和两径向传动轴形成的可同时对四套关节轴承进行试验的试验机架呈方形，所述试验机架上具有的交叉位置布置有四个，轴承夹具对应布置有四个，每个径向传动轴均与在由该径向传动轴与两轴向传动轴对应相交形成的两交叉位置处布置有的两轴承夹具传动连接。

5.根据权利要求4所述的复合摆动式关节轴承寿命试验机，其特征在于：所述的驱动装置包括用于驱动两轴向传动轴同步转动的第一驱动机构和用于驱动两径向传动轴同步转动的第二驱动机构。

6.根据权利要求5所述的复合摆动式关节轴承寿命试验机，其特征在于：所述的第一驱动机构、第二驱动机构中的至少一个驱动机构包括用于驱动并行的两传动轴同步转动的同步联动机构，同步联动机构包括并行延伸的两摆杆，两摆杆分别对应固连在两传动轴上、且沿传动轴的径向延伸，两摆杆之间设置有传动连杆，传动连杆的两端分别铰接在两摆杆上，两摆杆、传动连杆及对应的两传动轴构成平行四边形连杆机构，驱动机构还包括与所述同步联动机构中的其中一个摆杆传动连接以驱动该摆杆摆动的动力机构。

7.根据权利要求6所述的复合摆动式关节轴承寿命试验机，其特征在于：所述的动力机构包括驱动电机，驱动电机的动力输出轴上同轴固设有旋转盘，旋转盘上偏心固设有偏心连接销，所述两摆杆中的与动力机构传动连接的摆杆为动力输入摆杆，动力输入摆杆上滑动装配有滑块，滑块与所述偏心连接销铰接。

8.根据权利要求7所述的复合摆动式关节轴承寿命试验机，其特征在于：所述的驱动电机上连接有变频控制器。