CN111721532B - 一种长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机 - Google Patents

Abstract

本申请涉及关节轴承试验技术领域，具体公开了一种长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机，包括试验底台、外圈转动激励装置、内圈转动激励装置，其中：外圈转动激励装置包括外圈驱动部件、外圈转动激励部件、外圈主轴部件以及杆端转动支撑部件；内圈转动激励装置包括内圈驱动部件、内圈转动激励部件、内圈主轴部件以及内圈连接轴。本发明的长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机，实现长杆类杆端关节轴承的内圈和外圈的一体化测试，更符合内外圈不同转动的运动工况，更贴近端关节轴承使用时的真实状态，试验结果更加准确，另一方面，内圈外圈同时测试能够加速轴承的磨损，加速试验进程，缩短试验周期，从而节约试验的时间。

Description

一种长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机

技术领域

本发明涉及关节轴承试验技术领域，尤其涉及一种长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机。

背景技术

关节轴承运动时可以在一定角度旋转转动，具有承受径向负荷、轴向负荷的特点，其性能直接影响着转动机构的性能，是其关键零部件之一。

已有一些针对关节轴承润滑、疲劳等性能测定和研究用实验设备，如：多载荷运动关节轴承疲劳极限试验机(CN109163904A)利用动态扭矩传感器以及特殊的加载***实现了一种多载荷运动关节轴承疲劳极限试验；以及，四曲柄摆块机构关节轴承高速疲劳试验机(CN103335846A)提出了一种带有四个曲拐的曲轴式的动平衡结构，可同时对四个关节轴承进行疲劳试验；还有一种发动机高压关节轴承的加温加载疲劳试验装置(CN201335770)，运用加温炉和电控原理实现了发动机高压关节轴承的加温加载疲劳试验。然而现有的方案多数针对球面关节轴承或长杆类杆端关节轴承的接触副本体，对于长杆类的杆端轴承的试验机很少，难于实现一体化试验。另一方面，目前关节轴承试验机多数是内外圈其中一端固定，另一端转动，即内圈或外圈单独转动，不能满足一些内外圈同时转动的工况。如多自由度的机器人其内外都存在转动自由度，传统的内圈或外圈的关节轴承试验将不再适应。

因此需要一种针对长杆类杆端关节轴承，同时实现内外圈同步转动的试验机。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施方式提供一种长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机。

一种长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机，其特征在于，包括试验底台以及安装在试验底台上的外圈转动激励装置和内圈转动激励装置，其中：

外圈转动激励装置包括外圈驱动部件、外圈转动激励部件、外圈主轴部件以及杆端转动支撑部件；外圈驱动部件的输出端与外圈转动激励部件的输入端固定连接；外圈转动激励部件的输出端以第一角度范围往复转动；外圈主轴部件的输入端与外圈转动激励部件的输出端固定连接，外圈主轴部件的输出端与杆端关节轴承的长杆末端固定连接；杆端转动支撑部件位于长杆的下方，且与长杆接触连接；

内圈转动激励装置包括内圈驱动部件、内圈转动激励部件、内圈主轴部件以及内圈连接轴；内圈驱动部件的输出端与内圈转动激励部件的输入端固定连接；内圈转动激励部件的输出端以第二角度范围往复转动；内圈主轴部件的输入端与内圈转动激励部件的输出端固定连接，内圈主轴部件的输出端与内圈连接轴的前端固定连接；内圈连接轴的末端固定安装于杆端关节轴承的内圈。

在本发明的一些实施方式中，外圈转动激励装置还包括杆端连接部件，外圈主轴部件的输出端通过杆端连接部件与长杆的末端固定连接。

在本发明的一些实施方式中，内圈转动激励装置还包括内圈连接部件，内圈主轴部件的输出端通过内圈连接部件与内圈连接轴的前端固定连接。

在本发明的一些实施方式中，外圈驱动部件与内圈驱动部件均包括驱动电机、联轴器以及连接轴，其中：

驱动电机固定在试验底台上；

联轴器将驱动电机的输出轴末端和连接轴的前端固定连接；

连接轴的末端与外圈转动激励部件或内圈转动激励部件固定连接。

在本发明的一些实施方式中，外圈转动激励部件和内圈转动激励部件均包括主旋转盘、连杆以及转动块，其中：

主旋转盘中心位置设有第一通孔，通过第一通孔与连接轴的末端固定连接；

连杆前端与主旋转盘非中心位置铰接，连杆后端与转动块的的上部铰接；

转动块的下部与外圈主轴部件或内圈主轴部件的输入端固定连接。

在本发明的一些实施方式中，驱动电机为变频电机

在本发明的一些实施方式中，外圈主轴部件和内圈主轴部件均包括主轴、支撑轴承以及轴承座，其中：

主轴的前端与转动块的下部固定连接，主轴的后端与杆端关节轴承的长杆末端固定连接；

支撑轴承套设在主轴上，且支撑轴承安装于轴承座上；

轴承座底部安装在试验底台上。

在本发明的一些实施方式中，外圈主轴部件和内圈主轴部件均包括至少两个支撑轴承和轴承座。

在本发明的一些实施方式中，杆端转动支撑部件包括分别位于长杆左右两侧且与长杆接触连接的左支撑组件和右支撑组件，其中：

左支撑组件和右支撑组件均包括第一支撑轴承、第二支撑轴承、支撑轴、支撑底座以及弧形连接板；第一支撑轴承与第二支撑轴承的内圈与支撑轴固定连接；支撑轴固定安装在支撑底座上；弧形连接板的一侧面与长杆外部固定连接，弧形连接板的另一侧面与第一支撑轴承、第二支撑轴承的外圈接触连接。

在本发明的一些实施方式中，外圈转动激励装置包括一个或多个杆端转动支撑部件。

本发明的长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机，实现长杆类杆端关节轴承的内圈和外圈的一体化测试，相对于现有单纯的内圈或外圈测试、另一套圈固定的试验方案而言，更符合内外圈不同转动的运动工况，更贴近端关节轴承使用时的真实状态，试验结果更加准确，另一方面，内圈外圈同时测试能够加速轴承的磨损，加速试验进程，缩短试验周期，从而节约试验的时间。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1为根据本发明实施方式的长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机的整体结构示意图；

图2为根据本发明实施方式的外圈转动激励装置的结构示意图；

图3为根据本发明实施方式的内圈转动激励装置的结构示意图；

图4为根据本发明实施方式的外圈驱动部件与内圈驱动部件的结构示意图；

图5为根据本发明实施方式的外圈转动激励部件与内圈转动激励部件的结构示意图；

图6为根据本发明实施方式的外圈主轴部件与内圈主轴部件的结构结构图；

图7为根据本发明实施方式的杆端转动支撑部件的结构示意图(一)；

图8为根据本发明实施方式的杆端转动支撑部件的结构示意图(二)；

图9为根据本发明实施方式的杆端转动支撑部件的结构示意图(三)；

其中：1-试验底台、2-外圈转动激励装置、3-内圈转动激励装置、4-外圈驱动部件、5-外圈转动激励部件、6-外圈主轴部件、7-杆端转动支撑部件、8-内圈驱动部件、9-内圈转动激励部件、10-内圈主轴部件、11-内圈连接轴、12-杆端连接部件、13-内圈连接部件、14-驱动电机、15-联轴器、16-连接轴、17-主旋转盘、18-连杆、19-转动块、20-主轴、21-支撑轴承、22-轴承座、23-左支撑组件、24-右支撑组件、25-第一支撑轴承、26-第二支撑轴承、27-支撑轴、28-支撑底座、29-弧形连接板。

具体实施方式

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施方式，都属于本发明的保护范围。

如图1至图3所示，本发明实施例公开了一种长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机，包括试验底台1以及安装在试验底台1上的外圈转动激励装置2和内圈转动激励装置3。本发明实施例适用于长杆类的杆端关节轴承的试验，长杆类的杆端关节轴承其外圈包括有长杆部分，外圈转动激励装置2用于带动杆端关节轴承的外圈进行转动试验，内圈转动激励装置3用于带动杆端关节轴承的内圈进行转动试验。其中：外圈转动激励装置2包括外圈驱动部件4、外圈转动激励部件5、外圈主轴部件6以及杆端转动支撑部件7；外圈驱动部件4的输出端与外圈转动激励部件5的输入端固定连接；外圈转动激励部件5的输出端以第一角度范围往复转动；外圈主轴部件6的输入端与外圈转动激励部件5的输出端固定连接，外圈主轴部件6的输出端与杆端关节轴承的长杆末端固定连接；杆端转动支撑部件7位于长杆的下方，且与长杆接触连接。内圈转动激励装置3包括内圈驱动部件8、内圈转动激励部件9、内圈主轴部件10以及内圈连接轴11；内圈驱动部件8的输出端与内圈转动激励部件9的输入端固定连接；内圈转动激励部件9的输出端以第二角度范围往复转动；内圈主轴部件10的输入端与内圈转动激励部件9的输出端固定连接，内圈主轴部件10的输出端与内圈连接轴11的前端固定连接；内圈连接轴11的末端固定安装于杆端关节轴承的内圈。

本发明中的外圈转动激励装置2中，外圈驱动部件4为动力输出部件，外圈转动激励部件5是动力转化部件，将周向转动力转化成第一角度范围往复的转动力，从而使外圈主轴部件6带动杆端关节轴承的长杆呈第一角度范围的往复转动，实现对杆端关节轴承外圈的试验。在内圈转动激励装置3中，内圈驱动部件8是动力输出部件，内圈转动激励部件9是动力转化部件，将周向转动力转化成第二角度范围往复的转动力，从而使内圈主轴部件10带动内圈连接轴11以及杆端关节轴承的内圈呈第二角度范围的往复转动，实现对杆端关节轴承内圈的试验。由于长杆类的杆端关节轴承具有长杆结构，所以本实施例中的杆端转动支撑部件7位于长杆的下方，与长杆为接触连接的关系，用于对杆端关节轴承进行支撑，且能够允许长杆呈第一角度范围的往复转动。本实施例中对于第一角度范围和第二角度范围的取值不做限定，具体由外圈转动激励部件5和内圈转动激励部件9的结构所决定，一般试验时，第一角度范围和第二角度范围的取值为-90°～90°，本领域技术人员可根据测试的杆端关节轴承的具体产品参数自行设定最适宜的转动角度范围。

本发明实施例的长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机，实现长杆类杆端关节轴承的内圈和外圈的一体化测试，相对于现有单纯的内圈或外圈测试、另一套圈固定的试验方案而言，更符合内外圈不同转动的运动工况，更贴近端关节轴承使用时的真实状态，试验结果更加准确，另一方面，内圈外圈同时测试能够加速轴承的磨损，加速试验进程，缩短试验周期，从而节约试验的时间。

具体的，如图2所示，本发明实施例中的外圈转动激励装置2还包括杆端连接部件12，外圈主轴部件6的输出端通过杆端连接部件12与长杆的末端固定连接。杆端连接部件12将外圈主轴部件6的输出端和长杆固定为一体，当外圈主轴部件6呈第一角度范围的往复转动时，带动杆端连接部件12和长杆也呈第一角度范围的往复转动，实现对杆端关节轴承的外圈试验。

具体的，如图3所示，本发明实施例中的内圈转动激励装置3还包括内圈连接部件13，内圈主轴部件10的输出端通过内圈连接部件13与内圈连接轴11的前端固定连接。内圈连接部件13将内圈主轴部件10的输出端和内圈连接轴11的前端固定为一体，当内圈主轴部件10呈第二角度范围的往复转动时，带动内圈连接部件13和杆端关节轴承的内圈也呈第二角度范围的往复转动，实现对杆端关节轴承的内圈试验。优选的，本实施例中的内圈连接部件13为联轴器，实现内圈主轴部件的输出端和内圈连接轴11的前端相固定。

具体的，如图4所示，外圈驱动部件4与内圈驱动部件8均包括驱动电机14、联轴器15以及连接轴16，其中：驱动电机14固定在试验底台1上；联轴器15将驱动电机14的输出轴末端和连接轴16的前端固定连接；连接轴16的末端与外圈转动激励部件5或内圈转动激励部件9固定连接。本实施例中不限定驱动电机14的产品信号，优选的，驱动电机14为为变频电机，可以输出不同频率的周向转动力，进而实现轴承的内圈或者外圈进行不同频率的一定角度范围的转动，使试验效果更贴近轴承实际使用情形。联轴器15用于将驱动电机14的输出轴末端和连接轴16的前端固定连接，具体安装方式是本领域技术人员熟知的，所以此处不做赘述。连接轴16的末端与外圈转动激励部件5或内圈转动激励部件9的固定连接，可通过锁紧螺母实现，或通过其他能够实现固定连接的部件实现。

具体的，如图5所示，外圈转动激励部件5和内圈转动激励部件9均包括主旋转盘17、连杆18以及转动块19，其中：主旋转盘17中心位置设有第一通孔，通过第一通孔与连接轴16的末端固定连接；连杆18前端与主旋转盘17非中心位置铰接，连杆18后端与转动块19的的上部铰接；转动块19的下部与外圈主轴部件6或内圈主轴部件10的输入端固定连接。本实施例中主旋转盘17的中心位置和连接轴16固定连接，固定连接可通过锁紧螺母实现，当驱动电机14转动时，会带动主旋转盘17同轴转动。连杆18与主旋转盘17以及转动块19之间通过铰接能够实现三者的相对转动，为实现驱动电机14输出的周向转动力转化成一定角度范围内的往复转动力，主旋转盘17和连接轴16连接位置至主旋转盘17和连杆18连接位置之间的距离，应小于转动块19和连杆18连接位置至转动块19和外圈主轴部件6或内圈主轴部件10输入端连接位置之间的距离。本实施例不限定主旋转盘17和转动块19的形状，如图5所示，主旋转盘17为圆形，转动块19为扇形，本领域技术人员也可设计其他形状实现，本实施例不做多余的限定。

具体的，如图6所示，外圈主轴部件6和内圈主轴部件10均包括主轴20、支撑轴承21以及轴承座22，其中：主轴20的前端与转动块19的下部固定连接，主轴20的后端与杆端关节轴承的长杆末端固定连接；支撑轴承21套设在主轴20上，且支撑轴承21安装于轴承座22上；轴承座22底部安装在试验底台1上。支撑轴承21和轴承座22为主轴20提供支撑力，同时也为和主轴20前端固定连接的转动块19提供支撑力，使主轴20能够呈一定角度范围的往复转动。优选的，本实施例中的外圈主轴部件6和内圈主轴部件10均包括至少两个支撑轴承21和轴承座22，分别安装在主轴20的前半部和后半部，防止主轴20受转动块19重力影响其转动效果。更优选的，本实施例中的主轴20前半部和后半部有直径缩小的阶梯型结构，两个支撑轴承21的内圈尺寸和主轴20直径较小的部分相匹配，分别安装在主轴20的前半部和后半部既能够实现支撑作用，还能够对主轴20进行位置限定，防止主轴20前后移动。本实施例中的轴承座22上开设有与支撑轴承21尺寸匹配的通孔，将支撑轴承21安装在该通孔内。本实施例中支撑轴承21优选为滚动轴承，不影响主轴20的转动效果。

本实施例中主轴20的前端与转动块19的下部固定连接，可采用柱销锁紧。主轴20的后端与杆端关节轴承的长杆末端固定连接，结合前述实施例，采用杆端连接部件12实现主轴20后端与杆端关节轴承的长杆末端固定连接。优选的，如图2所示，本实施例中的杆端连接部件12的形状设计为U型且底部开设通孔，主轴20的后端设有螺纹，其穿过该通孔后通过锁紧螺母进行固定，需要说明的是，杆端连接部件12开设的通孔与主轴20后端的直径相匹配，锁紧螺母的直径大于通孔的直径，实现主轴20与杆端连接部件12的固定连接。U型的杆端连接部件12的两端再与杆端关节轴承的长杆末端相固定即可。

具体的，如图7至图9所示，杆端转动支撑部件7包括分别位于长杆左右两侧且与长杆接触连接的左支撑组件23和右支撑组件24，其中：左支撑组件23和右支撑组件24均包括第一支撑轴承25、第二支撑轴承26、支撑轴27、支撑底座28以及弧形连接板29；第一支撑轴承25与第二支撑轴承26的内圈与支撑轴27固定连接；支撑轴27固定安装在支撑底座28上；弧形连接板29的一侧面与长杆外部固定连接，弧形连接板29的另一侧面与第一支撑轴承25、第二支撑轴承26的外圈接触连接。

本实施例中的支撑底座28、支撑轴27以及第一支撑轴承25、第二支撑轴承26的内圈之间的固定连接，可通过螺栓固定，还可通过焊接等方式。支撑底座28上可开设多个通孔，由螺栓将其固定于试验底台1上。本实施例中的弧形连接板29用于将长杆的外部组装成弧形，如图9所示，可以根据长杆转动角度范围在长杆两侧位置均安装一定尺寸的弧形连接板29，也可直接设计一整个弧形连接板29，只要长杆转动角度范围内的外缘是圆弧即可。

左支撑组件23和右支撑组件24中，支撑底座28、支撑轴27以及第一支撑轴承25、第二支撑轴承26的内圈是相互固定的，而第一支撑轴承25、第二支撑轴承26的外圈会在长杆一定角度范围内往复转动时，固定安装在长杆外部的弧形连接板29的外弧面与之相互运动，为长杆提供了支撑力，避免长杆重量过大而出现振动、弯曲的问题，也进一步防止长杆转动时出现卡顿，确保测试顺利进行。

本实施例的左支撑组件23和右支撑组件24分别安装在长杆的左侧和右侧，其两者间距应小于长杆以及外部固定安装的弧形连接板29的宽度，才能够实现支撑作用。优选的，本发明实施例中外圈转动激励装置2包括一个或多个杆端转动支撑部件7，分布于长杆的前端、中段或后端的位置，对长杆实现多点支撑，分散长杆的受力。

本发明的长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机，实现长杆类杆端关节轴承的内圈和外圈的一体化测试，相对于现有单纯的内圈或外圈测试、另一套圈固定的试验方案而言，更符合内外圈不同转动的运动工况，更贴近端关节轴承使用时的真实状态，试验结果更加准确，另一方面，内圈外圈同时测试能够加速轴承的磨损，加速试验进程，缩短试验周期，从而节约试验的时间。

以上借助具体实施方式对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施方式做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (7)

1.一种长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机，其特征在于，包括试验底台以及安装在所述试验底台上的外圈转动激励装置和内圈转动激励装置，其中：

所述外圈转动激励装置包括外圈驱动部件、外圈转动激励部件、外圈主轴部件以及杆端转动支撑部件；所述外圈驱动部件的输出端与所述外圈转动激励部件的输入端固定连接；所述外圈转动激励部件的输出端以第一角度范围往复转动；所述外圈主轴部件的输入端与所述外圈转动激励部件的输出端固定连接，所述外圈主轴部件的输出端与杆端关节轴承的长杆末端固定连接；所述杆端转动支撑部件位于所述长杆的下方，且与所述长杆接触连接；

所述内圈转动激励装置包括内圈驱动部件、内圈转动激励部件、内圈主轴部件以及内圈连接轴；所述内圈驱动部件的输出端与所述内圈转动激励部件的输入端固定连接；所述内圈转动激励部件的输出端以第二角度范围往复转动；所述内圈主轴部件的输入端与所述内圈转动激励部件的输出端固定连接，所述内圈主轴部件的输出端与所述内圈连接轴的前端固定连接；所述内圈连接轴的末端固定安装于所述杆端关节轴承的内圈；

所述外圈驱动部件与所述内圈驱动部件均包括驱动电机、联轴器以及连接轴，所述驱动电机固定在所述试验底台上；所述联轴器将所述驱动电机的输出轴末端和所述连接轴的前端固定连接；所述连接轴的末端与所述外圈转动激励部件或所述内圈转动激励部件固定连接；

所述外圈转动激励部件和所述内圈转动激励部件均包括主旋转盘、连杆以及转动块，所述主旋转盘中心位置设有第一通孔，通过所述第一通孔与所述连接轴的末端固定连接；所述连杆前端与所述主旋转盘非中心位置铰接，所述连杆后端与所述转动块的上部铰接；所述转动块的下部与所述外圈主轴部件或所述内圈主轴部件的输入端固定连接；所述主旋转盘和所述连接轴连接位置至所述主旋转盘和所述连杆连接位置之间的距离小于所述转动块和所述连杆连接位置至所述转动块和所述外圈主轴部件或所述内圈主轴部件输入端连接位置之间的距离，所述主旋转盘为圆形，所述转动块为扇形；

所述杆端转动支撑部件包括分别位于所述长杆左右两侧且与所述长杆接触连接的左支撑组件和右支撑组件，所述左支撑组件和所述右支撑组件均包括第一支撑轴承、第二支撑轴承、支撑轴、支撑底座以及弧形连接板；所述第一支撑轴承与所述第二支撑轴承的内圈与所述支撑轴固定连接；所述支撑轴固定安装在所述支撑底座上；所述弧形连接板的一侧面与所述长杆外部固定连接，所述弧形连接板的另一侧面与所述第一支撑轴承、第二支撑轴承的外圈接触连接。

2.如权利要求1所述的长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机，其特征在于，所述外圈转动激励装置还包括杆端连接部件，所述外圈主轴部件的输出端通过所述杆端连接部件与所述长杆的末端固定连接。

3.如权利要求1所述的长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机，其特征在于，所述内圈转动激励装置还包括内圈连接部件，所述内圈主轴部件的输出端通过所述内圈连接部件与所述内圈连接轴的前端固定连接。

4.如权利要求1所述的长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机，其特征在于，所述驱动电机为变频电机。

5.如权利要求1所述的长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机，其特征在于，所述外圈主轴部件和所述内圈主轴部件均包括主轴、支撑轴承以及轴承座，其中：

所述主轴的前端与所述转动块的下部固定连接，所述主轴的后端与所述杆端关节轴承的长杆末端固定连接；

所述支撑轴承套设在所述主轴上，且所述支撑轴承安装于所述轴承座上；

所述轴承座底部安装在所述试验底台上。

6.如权利要求5所述的长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机，其特征在于，所述外圈主轴部件和所述内圈主轴部件均包括至少两个所述支撑轴承和轴承座。

7.如权利要求1所述的长杆类杆端关节轴承内外圈同步转动试验机，其特征在于，所述外圈转动激励装置包括一个或多个所述杆端转动支撑部件。

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