CN202141592U - 一种关节轴承耐久性试验装置 - Google Patents

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姚海涛
刘炉山
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Abstract

本实用新型属于试验装置技术，特别是涉及关节轴承试验装置。本实用新型为一种关节轴承耐久性试验装置，包括：由轴、锁紧螺母、支撑轴承组成的加载***，支撑轴承通过内孔安装在轴的外圆上，锁紧螺母与轴螺接；由支座、曲柄和传感器组成的驱动***，支座与曲柄铰接；加载***还包括摆动加载接头、衬套、回转接头，衬套通过内孔安装在轴的外圆上，回转接头与关节轴承螺接，摆动加载接头与关节轴承间隙配合；驱动***还包括作动筒，传感器分别与曲柄和作动筒螺接；本试验装置还包括由电液伺服控制***。本实用新型结构简单可靠，控制精度高，能够参数化设置载荷值和运动参数，可以满足不同工况、任意方向加载的关节轴承耐久性试验。

Description

一种关节轴承耐久性试验装置
技术领域
本实用新型属于试验装置技术，特别是涉及关节轴承试验装置。 
背景技术
关节轴承是一种通过外球面内圈和内球面外圈传递载荷和运动的滑动轴承，具有倾斜角大，承受载荷与抗冲击的能力大、自动调心和润滑好等特点。在直升机的飞行操纵***、动力***和机体结构等结构中广泛使用。关节轴承失效的主要模式是磨损失效，磨损使内外圈的间隙增大，直接影响直升机的飞行品质，导致零部件疲劳寿命急剧降低，甚至出现机毁人亡的严重事故。用于直升机的关节轴承必须通过试验考核耐久性能。 
目前的关节轴承耐久性试验缺少合适的试验设备。关节轴承试验装置(宋云峰.《PTFE铜网复合材料衬垫自润滑关节轴承的试验研究》：机械工程材料第27卷第6期。)只能完成摆动磨损试验，轴承摆动试验装置的驱动***主要由电机、减速器或变频器和曲柄摆杆机构等组成。加载频率一般通过变频器调频或者减速器减速；通过调节曲柄和连杆的长度(如名称为《一种高频大扭矩关节轴承磨损试验机的摆动装置》(申请号：200920089171)的专利)实现加载角度值。因此，现有的试验设备运动参数调整复杂，试验精度低，试验设备振动水平比较高。 
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题： 
本实用新型提供了一种参数化控制，高频加载，试验精度高，可以完成不同工况的试验载荷、转动和摆动任意方向加载的关节轴承。 
本实用新型的技术方案： 
一种关节轴承耐久性试验装置，包括：由轴1、锁紧螺母5、支撑轴承6组成的加载***，支撑轴承6通过内孔安装在轴1的外圆上，锁紧螺母5与轴1螺接；由支座8、曲柄9和传感器10组成的驱动***，支座8与曲柄9铰接； 
所述的加载***还包括摆动加载接头2、衬套4、回转接头7，衬套4通过内孔安装在轴1的外圆上，回转接头7与关节轴承螺接，摆动加载接头2与关节轴承间隙配合； 
所述的驱动***还包括作动筒11，传感器10分别与曲柄9和作动筒11螺接； 
所述的试验装置还包括由电液伺服控制***构成的控制***。 
本实用新型的有益效果： 
本实用新型结构简单可靠，控制精度高，能够参数化设置载荷值和运动参数，可以满足不同工况、任意方向加载的关节轴承耐久性试验。 
附图说明
附图1是本实用新型的加载***，其中1-轴、2-摆动加载接头、3-关节轴承、4-衬套、5-锁紧螺母、6-支撑轴承、7-回转接头，F为关节轴承所受的力，θ为关节轴承内旋外旋的摆 动角度参数，Φ为关节轴承内旋外旋的转动角度参数。 
附图2是本实用新型的驱动***原理图，其中8-安装座、9-曲柄、10-传感器、11-作动筒，其中，L为作动筒11的活塞杆的伸出或缩回变化量，β为关节轴承3试验要求的转动或摆动运动角度值，R为曲柄9的长度、Lo为作动筒11的初始长度、Do为安装位置，α为安装角度。 
具体实施方式
使用本实用新型时，试验载荷通过回转接头7施加到关节轴承3上，接头的输入端和输出端可以相对自由转动而且试验载荷换向过程中不会产生间隙，消除了滞后现象以及试验载荷和摆动运动之间的耦合影响。 
锁紧螺母5、支撑轴承6、衬套5和轴1共同作用夹住关节轴承3的内圈端面，轴1的凸肩挡住关节轴承3的内圈，轴1采用一端固定一端游动的支撑方式，保证锁紧螺母5产生的轴向压力值恒定，实现转动运动加载。 
摆动加载接2夹住关节轴承3的外圈端面实现摆动运动加载。 
驱动***可以设定载荷的数值和相位、运动的转角大小和相位、试验的频率，满足关节轴承不同工况的耐久性试验要求。 
驱动***中作动筒11的活塞杆的伸出或缩回将驱动与支座8铰接的曲柄9绕支座8转动，将作动筒11的直线运动转换成曲柄9的回转运动，实现关节轴承装置所需要的的转动和摆动运动加载。 
驱动***转化关系的一阶函数关系表达式：ΔL＝K×β，其中K为转换系数，ΔL为作动筒11的活塞杆的伸出或缩回变化量，β为关节轴承3试验要求的转动或摆动运动角度值，K的数值等于ΔL和β函数关系曲线的斜率。转换系数K是驱动***的特征参数，如图2所示，曲柄9的长度R、作动筒11的初始长度Lo、安装位置Do和安装角度α为已知参数，通过解析几何计算可以得到K，转换系数K与角度值β的乘积为作动筒11的活塞杆的伸出或缩回变化量ΔL。 
电液伺服控制***通过PID参数(比例参数、积分参数、微分参数)实现载荷的频率和数值、运动的频率和角度的参数设置和调节。三个通道(试验载荷、转动和摆动)全部使用电液伺服闭环控制，试验载荷采用力控制方式，转动和摆动运动采用位移控制方式。 

Claims (2)

1.一种关节轴承耐久性试验装置，包括：由轴(1)、锁紧螺母(5)、支撑轴承(6)组成的加载***，支撑轴承(6)通过内孔安装在轴(1)的外圆上，锁紧螺母(5)与轴(1)螺接；由支座(8)、曲柄(9)和传感器(10)组成的驱动***，支座(8)与曲柄(9)铰接，其特征在于：
所述的加载***还包括摆动加载接头(2)、衬套(4)、回转接头(7)，衬套(4)通过内孔安装在轴(1)的外圆上，回转接头(7)与关节轴承(3)螺接，摆动加载接头(2)与关节轴承间隙配合；
所述的驱动***还包括作动筒(11)，传感器(10)分别与曲柄(9)和作动筒(11)螺接；
所述的试验装置还包括由电液伺服控制***构成的控制***。
2.如权利要求1所述的关节轴承耐久性试验装置，其特征在于：轴(1)上有可挡住关节轴承(3)的内圈的凸肩。 
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