適用于滾動軸承加速壽命試驗臺的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種適用于滾動軸承加速壽命試驗臺，其包括電機等，所述電機與減速箱輸入端用尼龍聯軸器相連，減速箱輸出端用聯軸器與支撐軸相連；支撐軸的兩端用陪試軸承進行支承；待測軸承安裝在支撐軸第三階梯，由夾緊環固定待測軸承的外圈，并由夾緊環的內圈擋板和支撐軸第四階梯限制其軸向移動；螺紋孔力傳導板的一面抵在杠桿臂的一端上，螺紋孔力傳導板的另一面固定在輪輻式拉壓力傳感器的外圈螺紋孔上；加載力桿一端與輪輻式拉壓力傳感器的內圈通過螺紋連接，加載力桿另一端穿過導軌軸承后插入夾緊環上的定位孔內并利用螺紋連接鎖緊，支撐架套在導軌軸承上。本發明利用在電機與支撐軸之間加入減速箱，在保證高扭矩的同時實現低轉速試驗要求。
【專利說明】
適用于滾動軸承加速壽命試驗臺
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種試驗臺，特別涉及一種適用于滾動軸承的加速壽命試驗臺。
【背景技術】
[0002]滾動軸承是應用廣泛的重要機械基礎部件，在國民經濟和國防事業各個領域扮演重要角色。滾動軸承作為機械結構的薄弱環節之一，除了要承受能量轉換零部件傳遞給基礎的交變載荷，還要承受工況波動引起的隨機載荷，容易發生疲勞失效。因此，通過采集滾動軸承的加速壽命數據對其進行疲勞失效規律的研究有重要意義。但是正常工況下滾動軸承工作壽命很長，無法在較短時間內獲取其全壽命周期內的性能退化規律。因此，設計一種可以加速滾動軸承性能退化過程的加速壽命試驗臺，并采集試驗過程中的壽命數據加以分析，可為研究滾動軸承疲勞失效規律提供有益幫助。
【發明內容】
[0003]本發明的目的是為了提供一種適用于滾動軸承的加速壽命試驗臺，利用在電機與支撐軸之間加入減速箱，在保證高扭矩的同時實現低轉速試驗要求。利用杠桿作用給待測滾動軸承施加過載動載荷，滿足大負載工況的試驗需求，并通過數據采集裝置采集待測滾動軸承的加速壽命試驗數據。
[0004]為了達到以上目的，本發明采用的技術方案是:一種適用于滾動軸承加速壽命試驗臺，其特征在于，其包括尼龍聯軸器、電機、減速箱、聯軸器、陪試軸承、待測軸承、支撐軸、夾緊環、支撐架、導軌軸承、加載力桿、輪輻式拉壓力傳感器、杠桿臂、杠桿定位銷、杠桿支撐座、螺紋孔力傳導板、氣缸、基礎底板，所述電機與減速箱輸入端用尼龍聯軸器相連，減速箱輸出端用聯軸器與支撐軸相連;支撐軸的兩端用陪試軸承進行支承;待測軸承安裝在支撐軸第三階梯，由夾緊環固定待測軸承的外圈，并由夾緊環的內圈擋板和支撐軸第四階梯限制其軸向移動；螺紋孔力傳導板的一面抵在杠桿臂的一端上，螺紋孔力傳導板的另一面固定在輪輻式拉壓力傳感器的外圈螺紋孔上;加載力桿一端與輪輻式拉壓力傳感器的內圈通過螺紋連接，加載力桿另一端穿過導軌軸承后插入夾緊環上的定位孔內并利用螺紋連接鎖緊，支撐架套在導軌軸承上;氣缸的輸出載荷作用在杠桿的另一端上;杠桿支撐座位于杠桿定位銷的底部，陪試軸承、杠桿支撐座都固定于基礎底板上;杠桿臂通過通孔與杠桿定位銷的第十一階梯固定，杠桿臂的底部由杠桿定位銷的第十二階梯支撐，上端由六角鎖緊螺母固定并留0.1mm間隙，實現杠桿的載荷放大作用。
[0005]優選地，所述電機最高轉速為3000RPM，實現兩級減速，傳動比為3:2:1，以調整待測軸承的運行轉速。
[0006]優選地，所述夾緊環為一個信號采集裝置內的各種傳感器提供了支撐;信號采集裝置實時測量軸承的位移信號和轉動速度的大小，并將采集的信號經處理后及時反饋給電腦;信號采集裝置包括加速度位移傳感器、溫度傳感器、信號采集卡，信號采集卡將加速度位移傳感器、溫度傳感器檢測的加速度、溫度信號傳遞給電腦上的信號采集軟件，以得到待測滾動軸承的實時工作數據，并進行特征分析，用以進行加速壽命分析。
[0007]優選地，所述陪試軸承的額定動載荷大于施加于待測軸承的過載載荷。
[0008]優選地，所述支撐軸為階梯軸。
[0009]優選地，所述夾緊環起到夾持待測軸承，使載荷從加載力桿通過夾緊環傳遞到待測軸承外圈的作用。
[0010]優選地，所述導軌軸承起導向作用。
[0011 ]優選地，所述螺紋孔力傳導板的一面接觸杠桿臂，另一面通過輪輻式拉壓力傳感器的外圈的八個螺紋孔固定，將力從杠桿臂傳遞給輪輻式拉壓力傳感器的外圈。
[0012]優選地，所述杠桿定位銷上設有第十一階梯、第十二階梯、第十三階梯、第十四階梯，杠桿定位銷的第十二階梯尺寸與杠桿臂通孔為間隙配合;第十三階梯尺寸大于第二階梯起到支撐作用；杠桿臂通過通孔與杠桿定位銷的第十一階梯固定，下端由杠桿定位銷的第十三階梯支撐，上端由六角螺母限制，第十二階梯厚度大于杠桿臂厚度0.lmrn。
[0013]與現有技術相比，本發明具有如下突出的實質性特點和顯著的優點:
第一，利用氣缸和杠桿能實現載荷的放大和加載載荷的調節，即通過改變氣缸兩端壓力差來調整氣缸輸出載荷的大小，改變待測滾動軸承的性能退化速度，便于研究滾動軸承負載大小與滾動軸承壽命長短間的規律；
第二，電機和減速箱可以實現多級調速既保證了低轉速高轉矩的要求，也能方便采集多種轉速下待測滾動軸承的性能退化數據，分析相同載荷、不同工作轉速下軸承的壽命變化規律；
第三，杠桿臂與加載力桿第一部分之間為點接觸，保證了放大后的動載荷垂直作用于待測軸承。
[0014]第四，杠桿定位銷為階梯式結構，上端用六角鎖緊螺母限制，與下端階梯間距大于杠桿臂厚度0.1mm,減少了杠桿臂旋轉時的彎矩的損耗。
[0015]第六，夾緊環的存在避免了加載桿與待測軸承的直接接觸，保證了加載桿的定位精度，并為加速度位移傳感器和溫度傳感器提供了安裝位置，使信號采集位置與待測軸承距離較近，用于分析的加速壽命試驗數據的信噪比得到提高。
[0016]第七，通過杠桿作用，對施加的載荷進行放大，實現大負載工況要求。
【附圖說明】
[0017]
圖1是本發明的適用于滾動軸承的加速壽命試驗臺結構三維圖。
[0018]圖2是試驗臺動態加載和載荷傳遞部分的結構半剖圖。
[0019]圖3是適用于滾動軸承全壽命數據采集試驗臺俯視圖。
[0020]圖4是夾緊環示意圖。
[0021]圖5是支撐軸示意圖。
[0022I圖6是杠桿定位銷示意圖。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖對本發明的優選實施例作詳細的說明。 通過圖1與圖2可知，本發明適用于滾動軸承加速壽命試驗臺包括尼龍聯軸器1、電機2、減速箱3、聯軸器4、陪試軸承5、待測軸承6、支撐軸7、夾緊環8、支撐架9、導軌軸承10、加載力桿U、輪輻式拉壓力傳感器12、杠桿臂13、杠桿定位銷14、杠桿支撐座15、螺紋孔力傳導板
16、氣缸17、基礎底板18，所述電機與減速箱輸入端用尼龍聯軸器相連，減速箱輸出端用聯軸器與支撐軸相連;支撐軸的兩端用陪試軸承進行支承;待測軸承安裝在支撐軸第三階梯，由夾緊環固定待測軸承的外圈，并由夾緊環的內圈擋板和支撐軸第四階梯限制其軸向移動；螺紋孔力傳導板的一面抵在杠桿臂的一端上，螺紋孔力傳導板的另一面固定在輪輻式拉壓力傳感器的外圈螺紋孔上；加載力桿一端與輪輻式拉壓力傳感器的內圈通過螺紋連接，加載力桿另一端穿過導軌軸承后插入夾緊環上的定位孔內并利用螺紋連接鎖緊，支撐架套在導軌軸承上;氣缸的輸出載荷作用在杠桿的另一端上;杠桿支撐座位于杠桿定位銷的底部，陪試軸承、杠桿支撐座都固定于基礎底板上;杠桿臂通過通孔與杠桿定位銷的第十一階梯固定，杠桿臂的底部由杠桿定位銷的第十二階梯支撐，上端由六角鎖緊螺母固定并留0.1mm間隙，實現杠桿的載荷放大作用。
[0024]通過調節電機2運行速度，可調整滾動軸承運行速度，實現相同過載載荷作用下，疲勞破壞速度的改變;與此同時，還可通過調整氣缸17輸出力的大小，實現過載載荷大小的調節，以改變軸承疲勞破壞的速度。所述電機最高轉速為3000RPM，可以實現兩級減速，傳動比為3:2:1，以調整待測軸承的運行轉速。
[0025]通過圖2可知，通過調整氣缸17兩端壓力差推動氣缸活塞桿給杠桿臂的長端加載，杠桿起到載荷放大作用，從而將放大后的載荷通過杠桿臂短端依次傳遞給輪輻式拉壓力傳感器12、加載力桿11、夾緊環8，作用于待測軸承外圈上，使待測軸承承受高于其額定動載荷的載荷作用，進而加速滾動軸承的疲勞破壞。螺紋孔力傳導板16與杠桿臂相連部分的一側承受杠桿臂的載荷，另一側固定在輪輻式力傳感器外圈的八個螺紋孔上。加載力桿11 一端通過外螺紋與輪輻式力傳感器的內圈螺紋孔連接，一端通過支撐架9支撐和導軌軸承10導向后插入到夾緊環的定位孔4中。導軌軸承外圈與支撐架內孔配合。陪試軸承5安裝在基礎底板18上，并通過聯軸器與減速箱相連。
[0026]通過圖5可知，支撐軸7為階梯軸且設有第一階梯31、第二階梯32、第三階梯33、第四階梯34、第五階梯35，第一階梯與第五階梯兩端配合陪試軸承內圈尺寸，第三階梯配合待測軸承6內徑，第二階梯尺寸小于待測軸承與陪試軸承內圈尺寸0.1mm便于待測軸承的拆裝;第四階梯大于第三階梯2mm與夾緊環內圈擋板一起起到軸向定位作用。
[0027]通過圖3和圖4可知，夾緊環上設有第一螺紋孔21、第二螺紋孔22、通孔23、孔24，第一螺紋孔21、第二螺紋孔22都用來安裝加速度位移傳感器，分別測量待測軸承X方向和Y方向的振動信號。通孔23用來安裝溫度傳感器測量滾動軸承的實時溫度。孔24用來接收來自加載力桿傳遞的徑向載荷，并作用在待測滾動軸承的外圈上，同時起到限制待測軸承軸向移動，以及固定軸承外圈的作用。夾緊環起到夾持待測軸承，使載荷從加載力桿通過夾緊環傳遞到待測軸承外圈的作用;除此之外，夾緊環上可安裝加速度位移傳感器和溫度傳感器。另外，夾緊環通過螺紋孔，實現待測軸承的夾緊和拆卸。
[0028]通過圖6可知，杠桿定位銷14上設有第十一階梯41、第十二階梯42、第十三階梯43、第十四階梯44，杠桿定位銷14的第十二階梯尺寸與杠桿臂13通孔為間隙配合。第十三階梯尺寸大于第二階梯起到支撐作用。杠桿臂13通過通孔與杠桿定位銷14的第十一階梯固定，下端由杠桿定位銷14的第十三階梯支撐，上端由六角螺母限制，第十二階梯厚度大于杠桿臂厚度0.1mm。杠桿臂與螺紋孔墊塊之間為點接觸，載荷的放大比例為四。杠桿定位銷的第十四階梯插入定位通孔并焊接固定于支撐座，支撐座通過四個螺紋孔固定在基礎底板上。
[0029]電機和減速箱在保證扭矩的前提下提供多轉速;陪試軸承、軸承座和軸為待測軸承提供支撐與對比；輪輻式力傳感器、螺紋孔力傳導板、加載力桿、杠桿臂、氣栗、氣缸為力的加載機構，既提供了徑向載荷，又能實時的得到徑向力的大小;夾緊環和待測軸承為測試主體。夾緊環為一個信號采集裝置內的各種傳感器提供了支撐;信號采集裝置實時測量軸承的位移信號和轉動速度的大小，并將采集的信號經處理后及時反饋給電腦;信號采集裝置包括加速度位移傳感器、溫度傳感器、信號采集卡，信號采集卡將加速度位移傳感器、溫度傳感器檢測的加速度、溫度信號傳遞給電腦上的信號采集軟件，以得到待測滾動軸承的實時工作數據，并進行特征分析，用以進行加速壽命分析。導軌軸承起導向作用。
[0030]本發明通過調整氣栗壓力使氣缸兩側產生壓力差，推動氣缸活塞桿給杠桿臂長端加載。杠桿臂起到載荷放大作用，從而將放大的載荷通過杠桿臂短端依次傳遞給輪輻式拉壓力傳感器、加載力桿、夾緊環，作用于待測軸承外圈上，使待測軸承承受高于其額定動載荷的載荷作用，進而加速滾動軸承的疲勞破壞。通過調節電機運行速度，可調整滾動軸承運行速度，實現相同過載載荷作用下，疲勞破壞速度的改變;與此同時，還可通過調整氣缸輸出力的大小，實現過載載荷大小的調節，以改變軸承疲勞破壞的速度。通過輪輻式拉壓力傳感器可測得過載載荷的大小;通過光電傳感器可測得電機與待測軸承的實時轉速;通過安裝于加緊環上的加速度傳感器可測得待測滾動軸承的實時振動信號，用以判斷軸承的運行狀態。
【主權項】
1.一種適用于滾動軸承加速壽命試驗臺，其特征在于，其包括尼龍聯軸器、電機、減速箱、聯軸器、陪試軸承、待測軸承、支撐軸、夾緊環、支撐架、導軌軸承、加載力桿、輪輻式拉壓力傳感器、杠桿臂、杠桿定位銷、杠桿支撐座、螺紋孔力傳導板、氣缸、基礎底板，所述電機與減速箱輸入端用尼龍聯軸器相連，減速箱輸出端用聯軸器與支撐軸相連;支撐軸的兩端用陪試軸承進行支承;待測軸承安裝在支撐軸第三階梯，由夾緊環固定待測軸承的外圈，并由夾緊環的內圈擋板和支撐軸第四階梯限制其軸向移動;螺紋孔力傳導板的一面抵在杠桿臂的一端上，螺紋孔力傳導板的另一面固定在輪輻式拉壓力傳感器的外圈螺紋孔上;加載力桿一端與輪輻式拉壓力傳感器的內圈通過螺紋連接，加載力桿另一端穿過導軌軸承后插入夾緊環上的定位孔內并利用螺紋連接鎖緊，支撐架套在導軌軸承上;氣缸的輸出載荷作用在杠桿的另一端上;杠桿支撐座位于杠桿定位銷的底部，陪試軸承、杠桿支撐座都固定于基礎底板上;杠桿臂通過通孔與杠桿定位銷的第i 階梯固定，杠桿臂的底部由杠桿定位銷的第十二階梯支撐，上端由六角鎖緊螺母固定并留0.1mm間隙，實現杠桿的載荷放大作用。2.根據權利要求1所述的適用于滾動軸承加速壽命試驗臺，其特征在于，所述電機最高轉速為3000RPM，實現兩級減速，傳動比為3:2:1，以調整待測軸承的運行轉速。3.根據權利要求1所述的適用于滾動軸承加速壽命試驗臺，其特征在于，所述夾緊環為一個信號采集裝置內的各種傳感器提供了支撐;信號采集裝置實時測量軸承的位移信號和轉動速度的大小，并將采集的信號經處理后及時反饋給電腦;信號采集裝置包括加速度位移傳感器、溫度傳感器、信號采集卡，信號采集卡將加速度位移傳感器、溫度傳感器檢測的加速度、溫度信號傳遞給電腦上的信號采集軟件，以得到待測滾動軸承的實時工作數據，并進行特征分析，用以進行加速壽命分析。4.根據權利要求1所述的適用于滾動軸承加速壽命試驗臺，其特征在于，所述陪試軸承的額定動載荷大于施加于待測軸承的過載載荷。5.根據權利要求1所述的適用于滾動軸承加速壽命試驗臺，其特征在于，所述支撐軸為階梯軸。6.根據權利要求1所述的適用于滾動軸承加速壽命試驗臺，其特征在于，所述夾緊環起到夾持待測軸承，使載荷從加載力桿通過夾緊環傳遞到待測軸承外圈的作用。7.根據權利要求1所述的適用于滾動軸承加速壽命試驗臺，其特征在于，所述導軌軸承起導向作用。8.根據權利要求1所述的適用于滾動軸承加速壽命試驗臺，其特征在于，所述螺紋孔力傳導板的一面接觸杠桿臂，另一面通過輪輻式拉壓力傳感器的外圈的八個螺紋孔固定，將力從杠桿臂傳遞給輪輻式拉壓力傳感器的外圈。9.根據權利要求1所述的適用于滾動軸承加速壽命試驗臺，其特征在于，所述杠桿定位銷上設有第十一階梯、第十二階梯、第十三階梯、第十四階梯，杠桿定位銷的第十二階梯尺寸與杠桿臂通孔為間隙配合;第十三階梯尺寸大于第二階梯起到支撐作用;杠桿臂通過通孔與杠桿定位銷的第十一階梯固定，下端由杠桿定位銷的第十三階梯支撐，上端由六角螺母限制，第十二階梯厚度大于杠桿臂厚度0.1mm。
【文檔編號】G01M13/04GK105973601SQ201610435087
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月18日
【發明人】劉浩, 熊炘, 郭家宇, 占銳
【申請人】上海大學