專利名稱：一種軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及軸承制造質量檢測技術，尤其涉及一種軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺。
背景技術：
目前，軸承制造質量檢測主要是檢測軸承的幾何尺寸以及軸承的材質檢驗，軸承的疲勞使用壽命無法在短時間內進行檢測，一般地只能通過實際裝車使用，并根據軸承的損壞情況分析其質量狀況及分析質量問題產生原因。因軸承的使用至損壞或出現異常的時間周期較長，由此造成對軸承特別是新開發軸承產品的開發時間周期、質量改進時間周期較長，由此影響軸承的開發及投產時間。
實用新型內容有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種軸承溫度、動態扭矩檢測架試驗臺，可以快速地檢測軸承的疲勞使用壽命及檢測軸承的制造質量，加快對軸承的制造質量改進，縮短軸承的研發時間周期及減少開發成本。為解決以上技術問題，本實用新型提供的軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺，包括工作臺、液壓油缸、變頻電機、溫度傳感器、動態扭矩傳感器和控制器，其中所述液壓油缸、所述變頻電機及被檢測軸承安裝于所述工作臺上；所述液壓油缸對被檢測軸承施加軸向的預緊力；所述變頻電機通過一動力傳動鏈帶動被檢測軸承轉動；所述溫度傳感器與被檢測軸承接觸，用以檢測并輸出被檢測軸承轉動時的溫度信號；所述動態扭矩傳感器設置于所述動力傳動鏈中，用以檢測并輸出被檢測軸承轉動時的動態扭矩信號。較優地，包括一輪轂，位于所述動力傳動鏈的末端；被檢測軸承安裝于所述輪轂的內孔中，當所述變頻電機轉動時，被檢測軸承在所述輪轂帶動下轉動。較優地，所述動力傳動鏈依次包括一減速機、一星型聯軸器、一動態扭矩傳感器、一扭力限制型聯軸器、一端蓋聯接及一輪轂。較優地，所述端蓋聯接與所述輪轂之間為螺紋連接。較優地，被檢測軸承套裝于一錐形的專用軸頭上，所述專用軸頭的一端與一支承座的右側固定連接，所述軸承座安裝于所述工作臺上；所述液壓油缸的缸筒與所述支承座的左側固定連接，且所述液壓油缸的活塞桿與軸向穿越所述專用軸頭內的一拉桿連接；所述拉桿外露于所述專用軸頭右側的一端設置有一軸向施力部，用以當所述液壓油缸伸縮時，通過所述軸向施力部帶動所述輪轂及被檢測軸承向左移動。較優地，所述專用軸頭的錐面左端套裝有油封環，當所述油封環的內錐面與所述專用軸頭的錐面接觸壓緊時，使所述液壓油缸通過所述拉桿及所述軸向施力部向被檢測軸承傳遞沿拉桿方向的拉力。較優地，所述軸向施力部包括安裝于所述拉桿上的一螺栓及一墊圈。較優地，其特征在于，所述液壓油缸的活塞桿通過一聯接套與所述拉桿連接。[0012]較優地，被檢測軸承的內圈安裝于所述專用軸頭上，其中被檢測軸承的內圈與所述專用軸頭的外圓之間為間隙配合或過渡配合；被檢測軸承的外圈與所述輪轂的內孔之間為過盈配合。較優地，所述液壓油缸的進油口設置有壓力傳感器，用于檢測并輸出液壓油缸的壓力信號，用以通過控制系統調節液壓油缸的壓力，最終調節被檢測軸承的軸向預緊力。與現有技術相比，本實用新型軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺通過對被檢測軸承施加一預定方向的預緊力并帶動被檢測軸承轉動，可以實時地檢測軸承轉動時的溫度、動態扭矩，并據此判定被檢測軸承是否損壞，這樣就能快速地檢測軸承的疲勞使用壽命及檢測軸承的制造質量，通過試驗分析、改進軸承生產工藝，加快對軸承的制造質量改進，縮短軸承的研發時間周期及減少開發成本。
圖I為本實用新型軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺工作原理的流程圖；圖2為本實用新型軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺的示意圖；圖3為圖2所示試驗臺的液壓系統原理圖；圖4為圖2所示試驗臺的控制系統原理圖；圖5為臺架試驗測試數據報表中軸承溫度I與運行時間的關系曲線；圖6為臺架試驗測試數據報表中軸承溫度2與運行時間的關系曲線；圖7為臺架試驗測試數據報表中扭矩與運行時間的關系曲線。圖I 圖7中，有關附圖標記為I、工作臺；2、液壓油缸；3、支承座；4、專用軸頭；5、聯接套；6、拉桿；7、輪轂；8、圓錐滾子軸承；9、圓錐滾子軸承；10、墊圈；11、六角螺栓；12、端蓋聯接；13、星型聯軸器；14 ；動態扭矩傳感器；15 ;扭力限制型聯軸器；16 ;帶減速機的變頻電機；17 ;溫度傳感器；18 ；溫度傳感器；19 ;油封環；20 ;油箱；21 ;吸油過濾器；22 ;柱塞泵；23 ;回油過濾器；24 ;溢流閥；25 ;壓力表；26 ;減壓閥；27 ;電磁換向閥；28 ;保壓閥；29 ;液壓油缸；30 ;壓力傳感器；31 ;壓力表；32 ;儲能器。
具體實施方式
本實用新型的核心思想是，對被檢測軸承施加一預定方向的預緊力并帶動被檢測軸承轉動，實時地檢測軸承轉動時的溫度、動態扭矩，用以據此判定被檢測軸承是否損壞。為了使本領域的技術人員更好地理解本實用新型的技術方案，
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步的詳細說明。參見圖1，表示本實用新型軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺的工作原理流程圖。主要包括以下步驟S101、對被檢測軸承施加一預定方向的預緊力，并帶動被檢測軸承轉動。可采用多種軸承預緊拖動結構，例如通過液壓油缸對軸承施加設定的預緊力；通過電機帶動軸承轉動。S102、檢測被檢測軸承轉動時的溫度、動態扭矩，獲取軸承溫度檢測數據、軸承動態扭矩檢測數據。本實施例中，可簡單地通過溫度傳感器檢測被檢測軸承轉動時的溫度，通過動態扭矩傳感器檢測被檢測軸承轉動時的動態扭矩，獲得被檢測軸承的轉速、溫度、扭矩等與時間的關系。測出這些數據后，根據被檢測軸承的轉速-時間、溫度-時間及扭矩-時間關系，就可以判定被檢測軸承的損壞程度。S103、判斷軸承溫度檢測數據在預定時間內達到設定溫度值或軸承動態扭矩檢測數據在預定時間內達到設定扭矩值條件是否滿足，若是，進入步驟S104;若否，返回步驟S102。一般地，可以設定溫度、扭矩、時間中的一個條件或任意組合作為試驗停機的結束的條件。本實施例中，在測定被檢測軸承轉動時的溫度、動態扭矩后，當軸承溫度檢測數據在預定時間內達到設定溫度值，或軸承動態扭矩檢測數據在預定時間內達到設定扭矩值時，結束檢測停機。S104、判定被檢測軸承損壞。當然也可以進一步確定損壞程度，并將軸承的溫度、扭矩、液壓油缸的拉力、電機的轉速等通過一套控制系統全自動完成軸承樣品測試、數據記錄、測試報表生產等功能，以便進行后續的分析，從而改進軸承生產工藝，提高軸承質量。為了實現上述試驗要求，在硬件設備上采用考慮以下方案通過液壓油缸給被檢測軸承(以下簡稱軸承)施加一個預定軸向(或徑向)的預緊力；通過帶減速機的變頻電機通過星型聯軸器、動態扭矩傳感器、扭力限制型聯軸器、端蓋聯接帶動輪轂轉動，從而帶動軸承轉動；液壓油缸拉緊軸承的進油口設有壓力傳感器，用來檢測液壓壓力，從而控制液壓油缸對軸承的拉力，即對軸承的預緊力；通過變頻器控制電機的轉速，給電機一個設定的轉速；通過動態扭矩傳感器檢測軸承轉動時產生的扭矩；通過溫度傳感器檢測軸承的動態溫度；當溫度在設定時間內達到設定的溫度，或扭矩達到設定的扭矩時，可以判定軸承的損壞程度。以下針對實現該試驗過程的試驗臺的具體結構、工作原理及試驗過程進行說明。參見圖2，表示本實用新型軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺(或稱試驗臺架)一較優實施例的示意圖。該實施例提供一種軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺，可以同時檢測兩個圓錐滾子軸承8、9。該試驗臺包括工作臺架，設置于工作臺架上的軸承預緊及拖動機構，軸承溫度、扭矩檢測單元，軸承損壞判定單元等部分組成，其中工作臺架由工作臺I及支承座3組成；軸承預緊及拖動機構由液壓油缸2、專用軸頭4、聯接套5、拉桿6、輪轂7、墊圈10、六角螺栓11、端蓋聯接12、星型聯軸器13、扭力限制型聯軸器15、帶減速機的變頻電機16等組成；軸承溫度、扭矩檢測單元由溫度傳感器17、溫度傳感器18、動態扭矩傳感器14等組成；軸承損壞判定單元包括控制器(如PLC可編程控制器)，以便在軸承溫度檢測數據在預定時間內達到設定溫度值，和/或軸承動態扭矩檢測數據在預定時間內達到設定扭矩值時，判定被檢測軸承損壞。以下對本實施例的軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺進一步進行描述。支承座3固定在工作臺I的工裝臺面上，支承座3的左側與液壓油缸2的法蘭面固定連接，支承座3的右側與專用軸頭4的法蘭面固定連接；設置有兩個圓錐滾子軸承8、9的輪轂7放置在專用軸頭4上，具體是在該輪轂7內孔中設置這兩個被檢測的圓錐滾子軸承8、9，其中輪轂7內孔與兩個被檢驗的軸承8、9的外圈為過盈配合，兩個軸承8、9的內圈內孔與專用軸頭4的外圓均為間隙或過渡配合；液壓油缸2通過聯接套5與穿越所述專用軸頭4內的拉桿6連接，該拉桿6外露于所述專用軸頭4右側的一端安裝六角螺栓11及墊圈10 ;油封環19放置在專用軸頭4的錐面上，當所述油封環19的內錐面與所述專用軸頭4的錐面接觸壓緊時，可使液壓油缸2通過所述拉桿6及所述墊圈10向被檢測軸承傳遞沿拉桿方向的拉力；該液壓油缸2還與液壓站(圖2未示出)連接，預緊時液壓站提供的液壓油給液壓油缸2提供拉力，從而帶動拉桿6往左移動，并進一步通過安裝于拉桿6右端的墊圈10對兩個圓錐滾子軸承8、9施加一個軸向拉力，由此帶動軸承8、9，輪轂7及油封環19往左移動，直至油封環19的內錐面與專用軸頭4的錐面接觸壓緊。這樣，通過液壓油缸2及拉桿6傳遞的拉力，可給兩個圓錐滾子軸承8、9施加一個沿拉桿方向一個軸向拉力，即給軸承8、9施加一個預緊力；而軸承所受預緊力的大小可以通過調節液壓系統的減壓閥來調節，及調節液壓管路輸出至液壓油缸2的壓力來實現。如圖2所示，工作臺I的右邊放置有一個帶減速機的變頻電機16，它與工作臺I的工裝臺面固定連接；該帶減速機的變頻電機16的輸出軸通過星型聯軸器13與動態扭矩傳感器14連接，該動態扭矩傳感器14則通過扭力限制型聯軸器15與端蓋聯接12連接，而端蓋聯接12與輪轂7通過螺紋連接，由此形成依次包括減速機、星型聯軸器13、動態扭矩傳感器14、扭力限制型聯軸器15、端蓋聯接12及輪轂7的動力傳動鏈。由于軸承8、9安裝于輪轂7的內孔中，故當變頻電機16轉動時，軸承8、9可在輪轂7帶動下轉動。 圖2中，專用軸頭4上與兩個軸承8、9的內圈連接處設置有兩個溫度傳感器17、18，它們分別與兩個軸承8、9的內圈接觸，由此可以檢測被檢測軸承轉動時的溫度；同時，動態扭矩傳感器14則設置于變頻電機16的動力傳動鏈中，用于檢測被檢測軸承轉動時的動態扭矩。參見圖3，表示該試驗臺的液壓系統原理圖。該試驗臺可采用常規的液壓傳動方式，圖3所示液壓系統由油箱20、吸油過濾器21、柱塞泵22、回油過濾器23、溢流閥24、壓力表25、減壓閥26、電磁換向閥27、保壓閥28、液壓油缸29 (對應圖2中所示的液壓油缸2)、壓力傳感器30、壓力表31及儲能器32等部件構成，通過調節液壓管路中的液壓油的方向及流量大小，調整液壓系統的管路中的壓力，最終調節軸承8、9的預緊力大小(圖3中，箭頭方向表不液壓油缸拉緊軸承的方向)。參見圖4，表示該試驗臺的控制系統原理圖。包括含PLC控制器及變頻器的控制柜，其中變頻器控制變頻電機的工作頻率，以便輸出預定電機轉速；PLC控制器接收采集的軸承溫度(包括軸承溫度I、軸承溫度2)及扭矩數據，用以判定被檢測軸承是否損壞，這些數據可通過通信總線傳遞至電腦進行分析，通過打印機可打印有關數據或曲線，以便進行進一步的分析。上述軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺的試驗過程是這樣實現的通過液壓油缸2給軸承8、9施加一個設定的預緊力，變頻電機16通過其自帶的減速機、星型聯軸器13、動態扭矩傳感器14、扭力限制型聯軸器15、端蓋聯接12帶動輪轂7轉動，從而帶動軸承8、9轉動；液壓油缸2拉緊軸承8、9的進油口設有壓力傳感器，用來檢測液壓壓力，從而監控液壓油缸對軸承的拉力，即對軸承的軸向預緊力；通過變頻器控制變頻電機的轉速，給變頻電機16 一個設定的轉速；通過動態扭矩傳感器14檢測軸承8、9轉動時產生的扭矩；通過兩個溫度傳感器17、18檢測兩個軸承8、9的動態溫度；可以設定溫度、扭矩、時間等任意一個條件或任意組合作為試驗停機結束的條件，例如當溫度達到設定的溫度，或扭矩達到設定的扭矩時，可以判定軸承的損壞程度。其中軸承的溫度、扭矩、液壓油缸的拉力、電機的轉速等可以通過一套控制系統全自動地完成軸承樣品測試、數據記錄、測試報表生產等功能(具體測試結果請參考如下的“軸承溫升、扭矩動態檢測的臺架試驗測試數據報表”，以及圖5 圖7所示曲線)。軸承溫升、扭矩動態檢測的臺架試驗測試數據報表單位溫度一i5C扭矩一Nm壓力一Kn轉速一r/min
權利要求1.一種軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺，其特征在于，包括工作臺、液壓油缸、變頻電機、溫度傳感器、動態扭矩傳感器和控制器，其中所述液壓油缸、所述變頻電機及被檢測軸承安裝于所述工作臺上；所述液壓油缸對被檢測軸承施加軸向的預緊力；所述變頻電機通過一動力傳動鏈帶動被檢測軸承轉動；所述溫度傳感器與被檢測軸承接觸，用以檢測并輸出被檢測軸承轉動時的溫度信號；所述動態扭矩傳感器設置于所述動力傳動鏈中，用以檢測并輸出被檢測軸承轉動時的動態扭矩信號。
2.如權利要求I所述的軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺，其特征在于，包括一輪轂，位于所述動力傳動鏈的末端；被檢測軸承安裝于所述輪轂的內孔中，當所述變頻電機轉動時，被檢測軸承在所述輪轂帶動下轉動。
3.如權利要求2所述的軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺，其特征在于，所述動力傳動鏈依次包括一減速機、一星型聯軸器、一動態扭矩傳感器、一扭力限制型聯軸器、一端蓋聯接及一輪轂。
4.如權利要求3所述的軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺，其特征在于，所述端蓋聯接與所述輪轂之間為螺紋連接。
5.如權利要求3所述的軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺，其特征在于，被檢測軸承套裝于一錐形的專用軸頭上，所述專用軸頭的一端與一支承座的右側固定連接，所述軸承座安裝于所述工作臺上；所述液壓油缸的缸筒與所述支承座的左側固定連接，且所述液壓油缸的活塞桿與軸向穿越所述專用軸頭內的一拉桿連接；所述拉桿外露于所述專用軸頭右側的一端設置有一軸向施力部，用以當所述液壓油缸伸縮時，通過所述軸向施力部帶動所述輪轂及被檢測軸承向左移動。
6.如權利要求5所述的軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺，其特征在于，所述專用軸頭的錐面左端套裝有油封環，當所述油封環的內錐面與所述專用軸頭的錐面接觸壓緊時，使所述液壓油缸通過所述拉桿及所述軸向施力部向被檢測軸承傳遞沿拉桿方向的拉力。
7.如權利要求5所述的軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺，其特征在于，所述軸向施力部包括安裝于所述拉桿上的一螺栓及一墊圈。
8.如權利要求5所述的軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺，其特征在于，其特征在于，所述液壓油缸的活塞桿通過一聯接套與所述拉桿連接。
9.如權利要求5所述的軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺，其特征在于，被檢測軸承的內圈安裝于所述專用軸頭上，其中被檢測軸承的內圈與所述專用軸頭的外圓之間為間隙配合或過渡配合；被檢測軸承的外圈與所述輪轂的內孔之間為過盈配合。
10.如權利要求I 9任一項所述的軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺，其特征在于，所述液壓油缸的進油口設置有壓力傳感器，用于檢測并輸出液壓油缸的壓力信號，用以通過控制系統調節液壓油缸的壓力，最終調節被檢測軸承的軸向預緊力。
專利摘要本實用公開一種軸承溫度、動態扭矩檢測試驗臺，包括工作臺、液壓油缸、變頻電機、溫度傳感器、動態扭矩傳感器和控制器，其中液壓油缸、變頻電機及被檢測軸承安裝于工作臺上；液壓油缸對被檢測軸承施加軸向預緊力；變頻電機通過動力傳動鏈帶動被檢測軸承轉動；溫度傳感器與被檢測軸承接觸，以檢測并輸出被檢測軸承轉動時的溫度信號；動態扭矩傳感器設置于動力傳動鏈中，以檢測并輸出被檢測軸承轉動時的動態扭矩信號；控制器接收溫度信號及動態扭矩信號并進行計算，在軸承溫度檢測數據在預定時間內達到設定溫度值和/或軸承動態扭矩檢測數據在預定時間內達到設定扭矩值時，判定被檢測軸承損壞。本實用新型用于檢測軸承質量，有助于縮短研發周期。
文檔編號G01M13/04GK202676452SQ201220070110
公開日2013年1月16日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者鄧勇, 張育俊, 童偉健, 藍文標, 張雄華, 張志興, 葉天贈, 池曉丹, 溫奕行, 宋建雨, 謝海帆, 謝傳進 申請人:Bpw(梅州)車軸有限公司