专利名称：汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟测试方法及试验机的制作方法
技术领域：
本发明属于轴承试验机技术领域，尤其涉及到一种汽车悬挂用塑料支撑轴 承动态模拟测试方法及试验机。
背景技术：
汽车悬挂用的轴承为塑料制品，其构造有上下外壳与内芯组成，使用时装在 汽车悬架滑柱总成中，上下外壳和内芯组成一个旋转体。
该类轴承的测试方法和试验机在国内尚属4、:白，国内文献尚未见该类轴承 实验的报道。传统的测试方法和试验机已无法模拟该类轴承的实际工况，对该 类轴承没有系统的测试方法和试验机对其性能和寿命进行测试，从而影响对轴 承性能进行正确评判。
为研究分析并不断提高此类轴承的质量，需要专门的试验机来开展测试研 究，进而分析、评价并采取有效措施进一歩提高该轴承的寿命质量。
发明内容
为解决上述问题，木发明提供了一种汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟测 试方法及试验机，根据该测试方法研制的试验机可以模拟轴承的实际工况，测 试轴承在一定载荷和特殊工况下的性能和寿命，并利用计算机分析判断试 验结果。
为实现上述发明目的，本发明釆用如下技术方案
所述的汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟测试方法是将被测轴承平放在
立式试验轴上，试验轴nJ随驱动装置作间歇性摆动，提供间歇性摆动db驱动装置中的多连杆机构将变频电机的旋转转化为试验轴上的±45°范围内的摆动，
以模拟被测轴承的实际运动状态，同时在被测轴承上设置加载装置，加载装置 包含轴向加载和径向加载，轴向加载和径向加载均通过放置在被测轴承上的加 载块来实施，其中轴向加载是在加载块上设置轴向力传感器，通过固定的 轴向加载油缸对轴向力传感器一加载块一被测轴承实施轴向加载，径向加载 是在加载块侧面设置加载头，再在加载头上设置径向力传感器，通过固定 的径向加载油缸对径向力传感器一加载头一加载块一被测轴承实施径向加
载；试验轴下方联接的传动轴系配置有扭矩传感器以实时监控被测轴承的摩擦 力；据除正常测试状态外还可在工作台上设置两种模拟试验状态， 一种为泥水 环境下的模拟测试状态，在加载的同时对被测轴承喷射一定质量比的泥水，一 种为高温环境下的模拟测试状态，通过加热箱给被测轴承加热，加热温度最高 可达200°C，加热箱内安装有温度传感器，监测加热箱温度；两种模拟测试状 态分别由泥水环境模拟试验辅助装置和高温环境模拟试验辅助装置承担，正常 测试状态、泥水环境模拟测试状态、高温环境模拟测试状态可以相互替换；测 试过程中的载荷大小、加热箱温度、泥水喷射时间、变频电机转速均通过计算 机闭环控制，可按事先设定测试程序进行试验。
根据上述测试方法所设计的汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟试验机主 要由驱动装置、加载装置、床身及nj选装的环境模拟试验辅助装置构成，驱动 装置大部分安装在床身里，驱动装置中的传动轴系则固定在床身的工作台中， 传动轴系下端联接有扭矩传感器，其上端联接有连接盘，连接盘的凹槽中固 定立式试验轴，试验轴上安装被测轴承；在工作台上通过螺钉固定有用于加 载装置的框架，框架水平方向的中间固定径向加载油缸，径向加载油缸的头 部配置径向力传感器，径向力传感器紧靠在加载块侧面所设置的加载头上， 在框架垂直方向的中间固定轴向加载油缸，轴向加载油缸的头部配置轴向力 传感器，轴向力传感器紧靠在加载块上，加载块设置在被测轴承上；轴向 加载油缸与试验轴、连接盘以及传动轴系的中心线重合，工作台或连接盘上可选装环境模拟试验辅助装置。
所述的汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟试验机，其驱动装置由变频电 机、减速机、多连杆机构、扭矩传感器以及传动轴系构成，变频电机与减 速机联接并被固定在床身内的隔板上，减速机的输出轴上联接有多连杆机 构的转盘，转盘与长连杆联接，长连杆再与短连杆联接，短连杆固定在传 动轴系的下端，并在传动轴系下端与短连杆之间设置有扭矩传感器，传动 轴系则被固定在床身上的工作台中。
所述的汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟试验机，其可选装环境模拟试验 辅助装置是指泥水环境模拟试验辅助装置和高温环境模拟试验辅助装置。
所述的汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟试验机，其泥水环境模拟试验辅 助装置由泥水箱、出水接头、进水接头构成，泥水箱通过密封件套在试验轴和 加载块之间后被固定在连接盘上，在泥水箱的上端一侧设置进水接头，泥水 箱的下端一侧设置出水接头。
所述的汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟试验机，其高温环境模拟试验辅 助装置由加热箱、加热圈、加热棒、温度传感器构成，加热箱放置在工作 台上并环绕在加载块及工作台之间，在加热箱内设置数个加热棒，加热棒 卜.设置加热圈，加热箱体上设置温度传感器。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性
1. 模拟了轴承的实际工况，试验结果更加真实。
2. 闭环控制载荷、温度、电机转速等参数，增强了试验的灵活性。
3. 由于通过计算机事先设定程序进行试验，可任意编写试验程序进行试验。
图1是本发明的结构示意图2是本发明加装泥水箱的结构示意图3是图2的左视图；图4是本发明加装加热箱的结构示意上述图中l一变频电机；2 —减速机；3 —多连杆机构；4一扭矩传感器； 5 —传动轴系；6 —框架；7 —径向加载油缸；8 —径向力传感器；9一加载头； IO —轴向加载油缸；ll一力传感器；12 —加载块；13 —被测轴承；14一试 验轴；15 —连接盘；16_工作台；17 —床身；18 —泥水箱；19一出水接头； 20 —进水接头；21 —加热箱；22 —加热圈；23 —加热棒；24 —温度传感器。
具体实施例方式
本发明的汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟测试方法是将被测轴承平放在 立式试验轴上，试验轴可随驱动装置作间歇性摆动，提供间歇性摆动由驱动装
置中的多连杆机构将变频电机的旋转转化为试验轴上的±45°范围内的摆动， 以模拟被测轴承的实际运动状态，同时在被测轴承上设置加载装置，加载装置 包含轴向加载和径向加载，轴向加载和径向加载均通过放置在被测轴承h的加 载块来实施，其中轴向加载是在加载块上设置轴向力传感器，通过固定的 轴向加载油缸对轴向力传感器一加载块一被测轴承实施轴向加载，径向加载 是在加载块侧面设置加载头，再在加载头上设置径向力传感器，通过固定 的径向加载油缸对径向力传感器一加载头一加载块一被测轴承实施径向加 载；试验轴下方联接的传动轴系配置有扭矩传感器以实时监控被测轴承的摩擦 力；据除正常测试状态外还可在工作台上设置两种模拟试验状态， 一种为泥水 环境下的模拟测试状态，在加载的同时对被测轴承喷射一定质量比的泥水，一 种为高温环境下的模拟测试状态，通过加热箱给被测轴承加热，加热温度最高 可达20(TC，加热箱内安装有温度传感器，监测加热箱温度；两种模拟测试状 态分别由泥水环境模拟试验辅助装置和高温环境模拟试验辅助装置承担，正常 测试状态、泥水环境模拟测试状态、高温环境模拟测试状态可以相互替换；测 试过程中的载荷大小、加热箱温度、泥水喷射时间、变频电机转速均通过计算机闭环控制，可按事先设定测试程序进行试验。
结合图1，根据上述测试方法所设计的汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟 试验机主要由驱动装置、加载装置、床身(17)及可选装的环境模拟试验辅助装
置构成，驱动装置大部分安装在床身(17)里，驱动装置中的传动轴系(5)则固定 在床身(17)的工作台(16)中，传动轴系(5)下端联接有扭矩传感器(4)，其上端 联接有连接盘(15)，连接盘(15)的凹槽中固定立式试验轴(14)，试验轴(14) 上安装被测轴承(13);在工作台(16)上通过螺钉固定有用于加载装置的框架 (6)，框架(6)水平方向的中间固定径向加载油缸(7)，径向加载油缸(7)的头 部配置径向力传感器(8)，径向力传感器(8)紧靠在加载块(12)侧面所设置 的加载头(9)上，在框架(6)垂直方向的中间固定轴向加载油缸(10)，轴向加 载油缸(10)的头部配置轴向力传感器(11)，轴向力传感器(11)紧靠在加载块 (12)上，加载块(12)设置在被测轴承(13)上；轴向加载油缸(10)与试验轴 (14)、连接盘(15)以及传动轴系(5)的中心线重合，工作台(16)或连接盘(15) 上可选装环境模拟试验辅助装置。
本发明的汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟试验机，其驱动装置由变频电 机(l)、减速机(2)、多连杆机构(3)、扭矩传感器(4)以及传动轴系(5)构 成，变频电机(1)与减速机(2)联接并被固定在床身(17)内的隔板上，减速 机(2)的输出轴上联接有多连杆机构(3)的转盘，转盘与长连杆联接，长连 杆再与短连杆联接，短连杆固定在传动轴系(5)的下端，并在传动轴系(5) 下端与短连杆之间设置有扭矩传感器(4)，传动轴系(5)则被固定在床身(17) 上的工作台(16)中。
本发明的汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟试验机，其可选装环境模拟试 验辅助装置是指泥水环境模拟试验辅助装置和高温环境模拟试验辅助装置。
结合图2、 3，本发明的汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟试验机，艽泥水 环境模拟试验辅助装置由泥水箱(18)、出水接头(19)、进水接头(20)构成，泥水 箱(18)通过密封件套在试验轴(14)和加载块(12)之间后被固定在连接盘(15)上，在泥水箱(18)的上端一侧设置进水接头(20)，泥水箱(18)的下端一侧设置出 水接头(19)。
结合图4，本发明的汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟试验机，其高温环 境模拟试验辅助装置由加热箱(21)、加热圈(22)、加热棒(23)、温度传感器 (24)构成，加热箱(21)放置在工作台(16)上并环绕在加载块(12)及工作台 (16)之间，在加热箱(21)内设置数个加热棒(23)，加热棒(23)上设置加热 圈(22)，加热箱(21)体上设置温度传感器(24)。
测试时，先将被测轴承安装于试验轴上，利用油缸对被测轴承进行轴向和 径向加载，由于被测轴承的实际转速不高，变频电机直连减速机后驱动多连杆 机构并转换为试验轴的摆动，试验轴带动被测轴承下外壳进行摆动，被测轴承 的上外壳保持相对静止，加载的同时可进行加热或泥水试验，试验全过程实现 讣贷:机自动测控，并记录试验数据。
变频电机直连减速机，由减速机驱动多连杆机构，将变频电机的转动 转化为传动轴系的摆动。多连杆机构各杆长度经计算后可以作出调整，按 照测试要求输出摆动角度。扭矩传感器的作用是在传动轴系摆动的过程中 测试整个系统的力矩。连接盘联接传动轴系和试验轴，被测轴承安装于试 验轴上。轴向加载油缸和径向加载油缸分别安装于框架上，分别施加轴向 和径向载荷于被测轴承，轴向载荷通过轴向力传感器、加载块传递于被测 轴承，径向载荷通过径向力传感器、加载头传递于加载块上，再传递于被 测轴承。加载块和试验轴为可更换件，可根据不同型号、尺寸的被测轴承 更换即可。
泥水试验将泥水箱通过密封件套在试验轴和加载块之间后被固定在连接
盘上，泥水箱随试验轴往复摆动，泥水通过进水接头喷溅于被测轴承上，再通 过出水接头流回水箱。
加热试验加热箱放置在工作台上并环绕在加载块及工作台之间，加 热圈内电加热棒进行加热，温度传感器测试温度，通过计算机闭环控制加热箱内温度。
本发明的试验机结构简单可靠，应用先进的试验测控技术可进行无人监控 试验，填补了国内该项装置的空白，为国内的汽车悬挂塑料支撑轴承及其组件 试验研究奠定了基础，满足了行业对此项技术的需求，对提高汽车悬挂塑料支 撑轴承及其组件研究水平，进一步改进轴承及其组件质量提供了可行的试验手 段。
权利要求
1、一种汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟测试方法，其特征在于该测试方法是将被测轴承平放在立式试验轴上，试验轴可随驱动装置作间歇性摆动，提供间歇性摆动由驱动装置中的多连杆机构将变频电机的旋转转化为试验轴上的±45°范围内的摆动，以模拟被测轴承的实际运动状态，同时在被测轴承上设置加载装置，加载装置包含轴向加载和径向加载，轴向加载和径向加载均通过放置在被测轴承上的加载块来实施，其中轴向加载是在加载块上设置轴向力传感器，通过固定的轴向加载油缸对轴向力传感器→加载块→被测轴承实施轴向加载，径向加载是在加载块侧面设置加载头，再在加载头上设置径向力传感器，通过固定的径向加载油缸对径向力传感器→加载头→加载块→被测轴承实施径向加载；试验轴下方联接的传动轴系配置有扭矩传感器以实时监控被测轴承的摩擦力；据除正常测试状态外还可在工作台上设置两种模拟试验状态，一种为泥水环境下的模拟测试状态，在加载的同时对被测轴承喷射一定质量比的泥水，一种为高温环境下的模拟测试状态，通过加热箱给被测轴承加热，加热温度最高可达200℃，加热箱内安装有温度传感器，监测加热箱温度；两种模拟测试状态分别由泥水环境模拟试验辅助装置和高温环境模拟试验辅助装置承担，正常测试状态、泥水环境模拟测试状态、高温环境模拟测试状态可以相互替换；测试过程中的载荷大小、加热箱温度、泥水喷射时间、变频电机转速均通过计算机闭环控制，可按事先设定测试程序进行试验。
2、 一种汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟试验机，其特征在于该试验 机主要由驱动装置、加载装置、床身(17)及可选装的环境模拟试验辅助装置构 成，驱动装置大部分安装在床身(17)里，驱动装置中的传动轴系(5)则固定在床 身(17)的工作台(16)中，传动轴系(5)下端联接有扭矩传感器(4)，其上端联接有连接盘(15)，连接盘(15)的凹槽中固定立式试验轴(14)，试验轴(14)上安 装被测轴承(13);在工作台(16)上通过螺钉固定有用于加载装置的框架(6)， 框架(6)水平方向的中间固定径向加载油缸(7)，径向加载油缸(7)的头部配置 径向力传感器(8)，径向力传感器(8)紧靠在加载块(12)侧面所设置的加载 头(9)上，在框架(6)垂直方向的中间固定轴向加载油缸(10)，轴向加载油缸 (lO)的头部配置轴向力传感器(ll)，轴向力传感器(11)紧靠在加载块(12) 上，加载块(12)设置在被测轴承(13)上；轴向加载油缸(10)与试验轴(14)、 连接盘(15)以及传动轴系(5)的中心线重合，工作台(16)或连接盘(15)上可选 装环境模拟试验辅助装置。
3、 根据权利要求2所述的汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟试验机，其特 征在丁其驱动装置由变频电机(l)、减速机(2)、多连杆机构(3)、扭矩传 感器(4)以及传动轴系(5)构成，变频电机(1)与减速机(2)联接并被固定在 床身(17)内的隔板上，减速机(2)的输出轴上联接有多连杆机构(3)的转盘， 转盘与长连杆联接，长连杆再与短连杆联接，短连杆固定在传动轴系(5) 的下端，并在传动轴系(5)下端与短连杆之间设置有扭矩传感器(4)，传动 轴系(5)则被固定在床身(17)卜.的工作台(16)中。
4、 根据权利要求2所述的汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟试验机，其特 征在于其可选装环境模拟试验辅助装置是指泥水环境模拟试验辅助装置和高 温环境模拟试验辅助装置。
5、 根据权利要求2或4所述的汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟试验机， 其特征在于其泥水环境模拟试验辅助装置由泥水箱(18)、出水接头(19)、进水 接头(20)构成，泥水箱(18)通过密封件套在试验轴(14)和加载块(12)之间后被固 定在连接盘(15)上，在泥水箱(18)的上端一侧设置进水接头(20)，泥水箱(18) 的下端一侧设置出水接头(19)。
6、根据权利要求2或4所述的汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟试验机，其特征在于其高温环境模拟试验辅助装置由加热箱(21)、加热圈(22)、加热 棒(23)、温度传感器(24)构成，加热箱(21)放置在工作台(16)上并环绕在加 载块(12)及工作台(16)之间，在加热箱(21)内设置数个加热棒( 3)，加热棒 (23)上设置加热圈(22)，加热箱(21)体上设置温度传感器(24)。
全文摘要
一种汽车悬挂用塑料支撑轴承动态模拟测试方法及试验机，由驱动装置、加载装置、床身及可选装的环境模拟试验辅助装置构成，驱动装置中的传动轴系5固定在床身17的工作台16中，其下端联接扭矩传感器4，其上端联接连接盘15并在其凹槽中固定试验轴14，其上安装被测轴承13；在工作台上固定框架6，框架水平方向固定径向加载油缸7，其头部配置传感器8并紧靠在加载块12侧面的加载头9上，框架垂直方向固定轴向加载油缸10，其头部配置传感器11并紧靠在加载块上，加载块在被测轴承上，工作台或连接盘可选加热或泥水试验，测试时变频电机1直连减速机2驱动多连杆机构3并转换为试验轴摆动并带动被测轴承，全程由计算机测控并记录数据。
文档编号G01M13/04GK101430245SQ200810231418
公开日2009年5月13日 申请日期2008年12月8日 优先权日2008年12月8日
发明者乔鸿春, 张同贺, 健 王, 程旭彦, 郭绍鹏, 陈后清 申请人:洛阳轴研科技股份有限公司