CN110617962B

CN110617962B - 一种轴承径向试验机构

Info

Publication number: CN110617962B
Application number: CN201911107193.XA
Authority: CN
Inventors: 张斌; 蒋智杰; 李小明; 马金坚; 连芸英; 蒋恒; 马国峰; 郭鹏宇
Original assignee: Zhejiang Mechanical And Electrical Product Quality Inspection Institute Co ltd; Zhejiang Institute of Mechanical and Electrical Engineering Co Ltd
Current assignee: Zhejiang Mechanical And Electrical Product Quality Inspection Institute Co ltd
Priority date: 2019-11-13
Filing date: 2019-11-13
Publication date: 2021-07-30
Anticipated expiration: 2039-11-13
Also published as: CN110617962A

Abstract

本发明涉及轴承试验技术领域，具体公开了一种轴承径向试验机构，至少包括工作台、试验单元、径向加载组件以及摆动组件，其中试验单元至少包括试验轴组件、外圈固定件、外圈承载组件以及径向加载座，所述径向加载座包括径向加载上座和径向加载下座，所述径向加载上座与外圈承载组件之间设置有一对背对背安装的圆锥滚子轴承。上述结构中，一对背对背安装的圆锥滚子轴承，实现了径向推拉载荷与往复摆动的运动分离以及径向推拉载荷的传递，具有结构简单、构思巧妙的技术优势，颠覆了传统的轴承试验机构的结构形式。同时，其模拟的轴承测试工况与实际工况更加接近，测试结果也更加可靠。

Description

一种轴承径向试验机构

技术领域

本发明涉及轴承试验技术领域，具体涉及一种轴承径向试验机构。

背景技术

关节轴承是机械通用零部件，具有体积小且承载能力大的特点。在实际工作时，不仅具有内圈绕轴线摆动或旋转的功能，还具有外圈绕径向往复偏摆的调心功能，因此该类轴承广泛应用于航空、航天、火车、汽车、矿山机械、机床、工程机械等领域。

关节轴承的动态寿命一般通过模拟试验机进行评估，现有轴承试验设备中，无法实现轴承外圈绕径向偏摆调心运动时的径向双向推拉载荷施加的模拟。为了更准确地模拟关节轴承的该工况，并且使得上述径向推拉载荷的施加以及驱使外圈相对内圈偏摆运动的施加与轴承轴向的推拉载荷以及绕轴线旋转的往复摆动不产生干涉，本申请人特别设计了一种独立的轴承径向试验机构。

发明内容

本发明要解决的技术问题是解决现有技术中缺乏独立的可以施加轴承径向推拉载荷以及轴承外圈相对内圈偏摆运动的轴承试验机构的技术缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种轴承径向试验机构，至少包括：

工作台，所述工作台固定设置；

试验单元，所述试验单元位于工作台上方；

径向加载组件，所述径向加载组件作用于试验单元靠近工作台的一侧；

摆动组件，所述摆动组件作用于试验单元远离工作台的一侧；

所述试验单元至少包括：

试验轴组件，所述试验轴组件用于限制待测轴承的内圈；

外圈固定件，所述外圈固定件包括用于套设于待测轴承外圈上的固定圈和沿固定圈的径向延伸的固定杆；

外圈承载组件，所述固定杆与所述外圈承载组件固定连接，所述外圈承载组件远离所述固定圈的一端与摆动组件连接；

径向加载座，所述径向加载座包括相互固定连接的径向加载上座和径向加载下座，所述径向加载下座远离径向加载上座的一侧与径向加载组件固定连接，所述径向加载上座与外圈承载组件之间设置有一对圆锥滚子轴承，一对所述圆锥滚子轴承背对背安装。

一种优选的实施例，所述外圈承载组件至少包括：

内固定套，所述内固定套设有一端开口的内螺纹孔，所述固定杆上设有与该内螺纹孔适配的外螺纹，所述固定杆与所述内固定套螺纹连接；所述内固定套于内螺纹孔的开口一侧设置有外锥部，所述外锥部的圆周方向设有若干沿轴向延伸并贯穿内螺纹孔孔壁的贯通槽；

外固定套，所述外固定套与所述内固定套固定连接，所述外固定套设有轴向贯通的用于容纳内固定套的贯通孔，所述贯通孔的一端设有与所述外锥部适配的内锥部，所述外固定套远离内锥部的一端与摆动组件连接。

一种优选的实施例，所述内固定套远离外锥部的一端设有螺纹连接端，所述贯通孔远离内锥部的一端设有沉孔，所述内固定套和内固定套通过与沉孔适配的垫圈以及与螺纹连接端适配的螺母固定连接。

一种优选的实施例，所述径向加载上座内设置有容纳外固定套通过的过孔，所述过孔的两端分别设置有用于容纳圆锥滚子轴承的第一轴承安装孔和第二轴承安装孔。

一种优选的实施例，所述外固定套于沉孔所在的一端设有端盖，所述端盖的自由端与摆动组件连接，所述端盖的另一端形成用于与圆锥滚子轴承的内圈抵靠接触的限位端面，所述外固定套远离端盖的一端设有连接外螺纹。

一种优选的实施例，一对所述圆锥滚子轴承套设于外固定套上，其中一个圆锥滚子轴承的内圈与限位端面接触，一对所述圆锥滚子轴承的内圈之间设有间隔套圈，远离限位端面一侧的圆锥滚子轴承内圈远离间隔套圈的一侧设有密封环，所述密封环远离圆锥滚子轴承的一侧安装有与所述连接外螺纹适配的锁紧螺母。

一种优选的实施例，所述径向加载上座的两端分别与外固定套之间设有密封结构。

一种优选的实施例，所述径向加载上座和径向加载下座之间设有托板，所述托板上设有容纳外圈固定件通过的托板孔。

一种优选的实施例，所述摆动组件至少包括：

摆动支撑座，所述摆动支撑座固定设置；

摆动轴，所述摆动轴的一端设有用于与所述外圈承载组件连接的摆动法兰，所述摆动轴的另一端设有花键轴；

花键套，所述花键套与所述花键轴轴向活动连接；

花键连接轴，所述花键套与所述花键连接轴固定连接，所述花键连接轴与摆动支撑座旋转活动连接；

摆动缸，所述摆动缸固定连接于摆动支撑座上远离摆动轴的一侧，所述摆动缸的输出轴与花键连接轴之间设有扭矩传感器；

编码器组件，所述编码器组件设于摆动缸上远离摆动支撑座的一端。

一种优选的实施例，所述径向加载组件至少包括：

加载支撑座，所述加载支撑座固定设置；

直线加载缸体，所述直线加载缸体与所述加载支撑座固定连接；

活塞杆，所述活塞杆与直线加载缸体轴向活动连接；

直线加载杆，所述直线加载杆的一端与活塞杆之间通过拉压力传感器连接，所述直线加载杆的另一端与径向加载下座固定连接。

本实施例的轴承径向试验机构，其中待测轴承位于试验单元中，试验轴组件限制待测轴承的内圈以用于支撑并限制待测轴承的内圈，外圈固定件则套设于待测轴承的外圈上，外圈承载组件则与外圈固定件固定连接，其在承受径向加载组件的径向推拉载荷以及摆动组件往复摆动的同时，将径向推拉载荷与往复摆动传递至待测轴承的外圈，而不影响待测轴承内圈的工作。

上述结构的轴承径向试验机构，与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)通过设置试验轴组件和外圈固定件，将待测轴承的内圈和外圈进行分离，尤其是外圈固定件的设置，使得针对待测轴承外圈施加径向推拉载荷和往复摆动均可以独立施加于待测轴承的外圈上，而不会对内圈的状态造成干涉和影响，从而为设计独立的径向轴承试验机构提供了结构基础。

(2)在外圈承载组件和径向加载座之间设置了一对背对背安装的圆锥滚子轴承，该对圆锥滚子轴承的设置，其作用在于：其一，基于圆锥滚子轴承的轴承特性，将摆动组件施加的往复摆动与径向加载组件施加的径向推拉载荷进行了运动分离，使二者之间不会产生干涉；其二：基于圆锥滚子轴承可以承受单向轴向负荷的结构特性，在径向加载组件单向施加载荷时，其中一个圆锥滚子轴承承受单向轴向负荷，而另一个圆锥滚子轴承则不用承受轴向负荷，当两个圆锥滚子轴承背对背安装时，可以有效的将径向加载组件的径向推拉载荷通过圆锥滚子轴承施加于外圈承载组件上。

上述结构中，一对背对背安装的圆锥滚子轴承，实现了径向推拉载荷与往复摆动的运动分离以及径向推拉载荷的传递，具有结构简单、构思巧妙的技术优势，颠覆了传统的轴承试验机构的结构形式。同时，其模拟的轴承测试工况与实际工况更加接近，测试结果也更加可靠。

附图说明

图1为本实施例一种轴承径向试验机构的结构示意图；

图2为本实施例中试验单元的结构示意图；

图3为图2所示试验单元的剖视结构示意图；

图4为图2所示试验单元的***状态结构示意图；

图5为本实施例中径向加载上座的结构示意图；

图6为图5所示径向加载上座的剖视结构示意图；

图7为本实施例中试验轴组件与外圈固定件组合状态下的剖视结构示意图；

图8为本实施例中外固定套的剖视结构示意图；

图9为本实施例中内固定套的结构示意图；

图10为本实施例中内固定套的剖视结构示意图；

图11为本实施例中摆动组件的结构示意图；

图12为图11所示摆动组件中摆动轴与花键套的结构示意图；

图13为本实施例中径向加载组件的结构示意图；

图14为图13所示径向加载组件的剖视结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例的一种轴承径向试验机构，包括固定设置的工作台400，该工作台的上方设置有试验单元100，该试验单元100与工作台400之间并无直接的连接关系。

其中，工作台400的下方设置有径向加载组件300，该径向加载组件300作用于试验单元100靠近工作台的一侧，在该径向加载组件300的作用下，试验单元100可相对工作台400在竖直方向上升降或具有升降的趋势。

其中，在试验单元远离工作台的一侧设置有摆动组件200，该摆动组件200的输出端连接于试验单元上。

本实施例的试验单元100的结构，如图2-4所示，包括试验轴组件110、外圈固定件120、外圈承载组件以及径向加载座。

其中，如图7所示，试验轴组件100限制待测轴承10的内圈11，用于限位待测轴承的内圈，并对待测轴承的内圈提供支撑。需要说明的是，本实施例中对该试验轴组件100的具体结构不做详述，其并非本申请的发明点，可以采用现有技术中的各种形式的结构，只要起到对待测轴承的内圈限位并支撑的作用即可。

如图4、图7所示，其中待测轴承10的外圈12通过外圈固定件120进行限制。其中外圈固定件120包括用于套设于待测轴承10的外圈12上的固定圈121和沿固定圈121的径向延伸的固定杆122。

本实施例中，还包括与外圈固定件120连接的外圈承载组件，该外圈承载组件用于承受摆动组件施加的往复摆动和径向加载组件施加的径向推拉载荷，并通过外圈固定件120将上述往复摆动和径向推拉载荷传递至待测轴承的外圈。

一种优选的实施方式，其中外圈承载组件包括内固定套150和外固定套180。本实施例中，内固定套150的结构如图9、图10所示，该内固定套150设置有一端开口的内螺纹孔151，与之相应的，固定杆122上设有与该内螺纹孔151适配的外螺纹，所述固定杆与所述内固定套螺纹连接。

作为本实施例的特别之处，其中内固定套150于内螺纹孔151的开口一侧设置有外锥部152，该外锥部152的圆周方向设有若干沿轴向延伸并贯穿内螺纹孔孔壁的贯通槽153；该内固定套150远离外锥部152的一端设置有螺纹连接端154，该螺纹连接端154设置有外螺纹。

本实施例的外固定套180，其结构如图8所示，该外固定套180设有轴向贯通的用于容纳内固定套150的贯通孔181，该贯通孔181的一端设有与所述外锥部152适配的内锥部182，远离内锥部的一端设有沉孔183。

如图3、图4所示，外固定套180与内固定套150连接状态下，其中沉孔183中用于放置垫圈191，螺纹连接端154上则适配安装有螺母192。由于外锥部152的圆周方向上设置了若干贯通槽153，在旋紧螺母192的过程中，内锥部182与外锥部152的作用下，外锥部152基于各贯通槽153分割形成各部分向中心靠拢，从而对固定杆施加了极大的抱紧力。该种连接方式，使得外圈承载件与外圈固定件之间的连接非常的可靠，保证在持续的往复摆动与推拉载荷的作用下，外圈固定件与内固定套之间的连接不会发生松动、位置变化等。

如图8所示，本实施例的外固定套180，其中沉孔183所在的一端设置有端盖184，远离端盖184的一端设置有连接外螺纹186。其中端盖184面向连接外螺纹186的一端形成用于与圆锥滚子轴承的内圈抵靠接触的限位端面185。

本实施例中的径向加载座，如图2-4所示，包括相互固定连接的径向加载上座140和径向加载下座130。其中连接方式不局限于螺栓连接、焊接连接、卡扣式连接等连接方式，作为优选，本实施例中，二者通过螺栓连接的方式可拆卸连接。

其中，径向加载下座130设有容纳腔131，该容纳腔131用于容纳试验单元。

其中，与上述径向加载下座130适配的径向加载上座140的结构如图5、图6所示，该径向加载上座140内设置有用于容纳外固定套180通过的过孔143，该过孔143的两端分别设置有用于容纳圆锥滚子轴承170的第一轴承安装孔141和第二轴承安装孔142。

本实施例中，其中径向加载上座140与固定外套180之间通过一对背对背安装的圆锥滚子轴承170连接。具体连接方式如图3、图4所示，其中一个圆锥滚子轴承170的内圈端面抵靠于外固定套180的限位端面185上，该圆锥滚子轴承170的外圈则安装于径向加载上座140的第一轴承安装孔141内。另一个圆锥滚子轴承170的外圈安装于径向加载上座140的第二轴承安装孔142内，该圆锥滚子轴承170的内圈套设于外固定套180。其中，两个圆锥滚子轴承170的内圈之间安装有套设于外固定套180上的间隔套圈190，远离限位端面一侧的圆锥滚子轴承的内圈远离间隔套圈的一侧则设有密封环193，该密封环193远离圆锥滚子轴承170的一侧安装有与所述连接外螺纹186适配的锁紧螺母194，该锁紧螺母194将外固定套180、径向加载上座140、一对圆锥滚子轴承170、间隔套圈190以及密封环193固定在一起。

作为优选，本实施例中，第一轴承安装孔141的一侧设置有与径向加载上座140固定连接的密封盖195，该密封盖195与外固定套180之间设置有密封圈196，上述密封盖195与密封圈196构成一组密封结构，将第一轴承安装孔141一侧密封。同理，在第二轴承安装孔142一侧同样设置有由密封盖195与密封圈196构成的密封结构，以实现该侧的密封。

作为优选，如图2-4所示，本实施例中，径向加载下座130与径向加载上座140连接的一侧设置有一对相对设置的安装槽132，该对相对设置的安装槽132之间连接有托板133，该托板133的中部设有贯穿所述托板的托板孔134。该托板孔134用于容纳外圈固定件穿过，其目的在于，待测轴承10安装过程中，当外圈固定件与内固定套螺纹连接后，先通过该托板孔134保持在大致呈竖直向上的位置，防止其倾倒或发生位置变换，以方便外固定套与内固定套的连接。

如图11所示，本实施例的摆动组件200包括摆动支撑座210，该摆动支撑座210固定设置，通常固定设置在设备机架上。

本实施例中，摆动组件200靠近试验单元的的一侧设有摆动轴220，该摆动轴的一端设有用于与所述外固定套180连接的摆动法兰222，该摆动法兰222与端盖184固定连接，用于将摆动组件的往复摆动传递至外圈承载组件。

如图11-12所示，本实施例中，摆动轴220的另一端为花键轴221，与花键轴221适配连接的花键套223通过花键连接轴260与摆动支撑座220连接。其中，花键套与所述花键轴轴向活动连接，作为优选，花键套223为滚珠花键，其内设有若干排滚珠225，与花键轴221上的花键槽224配合，滚珠花键的优势在于摩擦阻力较小。

该花键轴与花键套的作用在于，当待测轴承的外圈受到径向推拉载荷后发生径向位移时，花键轴相对花键套的轴向位移用于消除上述位移，从而不影响摆动缸等其他组件。同时，摆动缸产生的往复摆动也可以通过滚珠和花键槽进行传递。

其中摆动支撑座210上设有连接法兰211，所述花键连接轴260与该连接法兰211旋转活动连接。摆动支撑座210的另一侧设有摆动缸240，该摆动缸240通过连接板212固定于摆动支撑座210上，摆动缸240的输出轴则与花键连接轴260连接，作为优选，摆动缸240的输出轴则与花键连接轴260之间设有扭矩传感器230，用于监测和控制输出往复摆动。

此外，摆动缸240上远离摆动支撑座的一端还设有编码器组件250，用于采集数据并控制摆动缸的工作状态。

如图13-14所示，本实施例的径向加载组件300包括固定设置的加载支撑座310，该加载支撑座310通常固定安装于机架上。该加载支撑座310远离工作台的一侧固定连接有直线加载缸体320，该直线加载缸体320内设有活塞杆330，活塞杆330与直线加载缸体轴向活动连接，该活塞杆330的伸缩用于施加待测轴承径向的双向推拉载荷。

上述径向加载组件300还包括直线加载杆350，该直线加载350杆的一端与活塞杆330之间通过拉压力传感器340连接另一端穿过工作台400后与径向加载下座130固定连接。其中拉压力传感器340用于采集、监测直线加载力的大小。

本实施例中，直线加载缸体320的自由端设有固定板370，活塞杆的自由端设有与固定板相适配的活动板371。其中，固定板与活动板之间设有位移传感器360，用于采集、监测直线位移。

此外，为了防止活塞杆相对直线加载缸体沿轴线旋转，固定板与活动板之间设有防转机构，该防转机构包括与固定板固定连接的导向杆380和设于活动板上的导向套381。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种轴承径向试验机构，至少包括：

工作台(400)，所述工作台固定设置；

试验单元(100)，所述试验单元位于工作台上方；

径向加载组件(300)，所述径向加载组件作用于试验单元靠近工作台的一侧；

摆动组件(200)，所述摆动组件作用于试验单元远离工作台的一侧；

其特征在于，所述试验单元(100)至少包括：

试验轴组件(110)，所述试验轴组件用于限制待测轴承的内圈；

外圈固定件(120)，所述外圈固定件包括用于套设于待测轴承外圈上的固定圈(121)和沿固定圈的径向延伸的固定杆(122)；

径向加载座，所述径向加载座包括相互固定连接的径向加载上座(140)和径向加载下座(130)，所述径向加载下座远离径向加载上座的一侧与径向加载组件固定连接，所述径向加载上座与外圈承载组件之间设置有一对圆锥滚子轴承(170)，一对所述圆锥滚子轴承背对背安装。

2.按照权利要求1所述的轴承径向试验机构，其特征在于，所述外圈承载组件至少包括：

内固定套(150)，所述内固定套设有一端开口的内螺纹孔(151)，所述固定杆上设有与该内螺纹孔适配的外螺纹，所述固定杆与所述内固定套螺纹连接；所述内固定套于内螺纹孔的开口一侧设置有外锥部(152)，所述外锥部的圆周方向设有若干沿轴向延伸并贯穿内螺纹孔孔壁的贯通槽(153)；

外固定套(180)，所述外固定套与所述内固定套固定连接，所述外固定套设有轴向贯通的用于容纳内固定套的贯通孔(181)，所述贯通孔的一端设有与所述外锥部适配的内锥部(182)，所述外固定套远离内锥部的一端与摆动组件连接。

3.按照权利要求2所述的轴承径向试验机构，其特征在于，所述内固定套远离外锥部的一端设有螺纹连接端(154)，所述贯通孔远离内锥部的一端设有沉孔(183)，所述内固定套和内固定套通过与沉孔适配的垫圈(191)以及与螺纹连接端适配的螺母(192)固定连接。

4.按照权利要求2所述的轴承径向试验机构，其特征在于，所述径向加载上座内设置有容纳外固定套通过的过孔(143)，所述过孔的两端分别设置有用于容纳圆锥滚子轴承的第一轴承安装孔(141)和第二轴承安装孔(142)。

5.按照权利要求4所述的轴承径向试验机构，其特征在于，所述外固定套于沉孔所在的一端设有端盖(184)，所述端盖的自由端与摆动组件连接，所述端盖的另一端形成用于与圆锥滚子轴承的内圈抵靠接触的限位端面(185)，所述外固定套远离端盖的一端设有连接外螺纹(186)。

6.按照权利要求5所述的轴承径向试验机构，其特征在于，一对所述圆锥滚子轴承套设于外固定套上，其中一个圆锥滚子轴承的内圈与限位端面接触，一对所述圆锥滚子轴承的内圈之间设有间隔套圈(190)，远离限位端面一侧的圆锥滚子轴承内圈远离间隔套圈的一侧设有密封环(193)，所述密封环远离圆锥滚子轴承的一侧安装有与所述连接外螺纹适配的锁紧螺母(194)。

7.按照权利要求6所述的轴承径向试验机构，其特征在于，所述径向加载上座的两端分别与外固定套之间设有密封结构。

8.按照权利要求1所述的轴承径向试验机构，其特征在于，所述径向加载上座和径向加载下座之间设有托板(133)，所述托板上设有容纳外圈固定件通过的托板孔(134)。

9.按照权利要求1-8任一项所述的轴承径向试验机构，其特征在于，所述摆动组件至少包括：

摆动支撑座(210)，所述摆动支撑座固定设置；

摆动轴(220)，所述摆动轴的一端设有用于与所述外圈承载组件连接的摆动法兰(222)，所述摆动轴的另一端设有花键轴(221)；

花键套(223)，所述花键套与所述花键轴轴向活动连接；

花键连接轴(260)，所述花键套与所述花键连接轴固定连接，所述花键连接轴与摆动支撑座旋转活动连接；

摆动缸(240)，所述摆动缸固定连接于摆动支撑座上远离摆动轴的一侧，所述摆动缸的输出轴与花键连接轴之间设有扭矩传感器(230)；

编码器组件(250)，所述编码器组件设于摆动缸上远离摆动支撑座的一端。

10.按照权利要求1-8任一项所述的轴承径向试验机构，其特征在于，所述径向加载组件至少包括：

加载支撑座(310)，所述加载支撑座固定设置；

直线加载缸体(320)，所述直线加载缸体与所述加载支撑座固定连接；

活塞杆(330)，所述活塞杆与直线加载缸体轴向活动连接；

直线加载杆(350)，所述直线加载杆的一端与活塞杆之间通过拉压力传感器(340)连接，所述直线加载杆的另一端与径向加载下座固定连接。