一种轴承加速寿命试验台的制作方法

本发明涉及一种轴承加速寿命试验台，属于旋转机械关键部件性能模拟试验技术领域。

背景技术：

轴承作为旋转机械系统中的关键部件，是导致旋转机械系统失效的重要因素之一，轴承加速寿命试验有助于了解轴承的寿命退化规律从而提高旋转机械系统的预知性维护的准确性。

轴承在大多数的应用场合，常常同时承受径向载荷与轴向载荷，两个方向的载荷同时作用进而决定轴承的寿命。现有轴承寿命加速装置大多仅通过对待试验轴承施加径向载荷模拟轴承的寿命退化过程，与轴承的实际受力情况尚有一定区别；同时，现有轴承寿命加速装置仅对单一轴承进行加速试验，当需要对试验数据进行重复验证试验时，需付出更多的时间成本及试验成本，并且两次试验的一致性难以保证。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种轴承加速寿命试验台，使其能更准确地模拟轴承的寿命退化过程，并可同时对两个轴承进行相同条件的加速寿命试验，保证采集的两组轴承加速寿命试验数据的一致性，为轴承的预知性维护提供更可靠的试验依据。

本发明的技术方案如下：

一种轴承加速寿命试验台，包括机座、转盘、转轴、轴承、轴承安装座、驱动电机以及施力机构，其特征在于：该试验台还包括数据采集及控制单元，所述的施力机构包括两个轴向施力机构和一个径向施力机构，两个轴向施力机构结构相同且以转轴为中心线对称布置；每个轴向施力机构包括轴向施力机构底座、轴向施力机构驱动器、轴向施力机构拉压力传感器、轴向施力机构施力架、轴向施力机构施力轮，轴向施力机构施力轮安装在轴向施力机构施力架；轴向施力机构驱动器通过轴向施力机构拉压力传感器与轴向施力机构施力架相连，轴向施力机构施力架通过轴向施力机构施力架导轨装在轴向施力机构底座上；所述的径向施力机构包括径向施力机构驱动器、径向施力机构拉压力传感器和径向施力机构施力轮，该施力轮安装在径向施力机构施力架上；径向施力机构驱动器通过径向施力机构拉压力传感器与径向施力机构施力架相连，径向施力机构施力架通过导轨安装在径向施力机构底座上，径向施力机构底座与轴向施力机构的轴轴向施力机构底座固定相连；所述的径向施力机构施力轮的圆心、轴向施力机构施力轮的圆心和转盘的圆心在同一水平面上；轴向施力机构底座通过移动机构导轨与机座相连，轴向施力机构底座并通过移动机构丝杠与移动机构电机相连；在所述轴承座的轴承套上安装有三向加速度传感器和温度传感器，所述的数据采集及控制单元分别通过信号线与驱动电机、移动机构电机、轴向施力机构驱动器、轴向施力机构拉压力传感器、径向施力机构驱动器、径向施力机构拉压力传感器电连接，采集轴向施力机构拉压力传感器和径向施力机构拉压力传感器的压力信号，分别控制驱动电机的转速、移动机构电机的转动角度、轴向施力机构驱动器的输出力和径向施力机构驱动器的输出力。

本发明的另一技术特征是：每个轴向施力机构还包括一个位置调整装置，该位置调整装置包括轴向施力机构滑台、轴向施力机构丝杠和轴向施力机构电机；所述的轴向施力机构施力架导轨和轴向施力机构驱动器固定在轴向施力机构滑台上，轴向施力机构滑台上表面通过轴向施力机构丝杠与轴向施力机构电机的输出轴相连，轴向施力机构滑台下表面通过导轨安装在轴向施力机构底座上。

本发明的又一技术特征是：所述试验台还包括使径向施力机构施力轮的圆心、轴向施力机构施力轮的圆心和转盘的圆心保持在同一水平面的调节机构，该调节机构设置在轴向施力机构底座和轴向施力机构底座之间，与移动机构底座和机座之间；所述调节机构由垫块、垫板和调节螺栓组成。

本发明的技术特征还在于：其特征在于：所述转轴与驱动电机之间通过皮带连接。轴向施力机构驱动器和径向施力机构驱动器采用液压缸或直线电机。

本发与现有技术相比，具有以下优点及突出性的技术效果：①本发明能够同时给两个轴承动态的施加径向载荷和轴向载荷，可以更准确地模拟轴承的寿命退化过程；②采用转盘、转轴的力传递结构，同时对两个轴承进行相同条件的加速寿命试验，保证了采集的两组轴承加速寿命试验数据的一致性，两组数据互相验证，为轴承的预知性维护提供更可靠的试验依据。③本试验台的待试验轴承通过轴承套与轴承安装座相连，当需要对不同型号的轴承进行试验时，只需更换与轴承配套的轴承套和转轴，提高了试验台的通用性。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图。

图2是本发明轴承的监测传感器安装位置示意图。

图3是本发明径向力加载的控制框图。

图4是本发明轴向力加载的控制框图。

图中：1-机座；2-移动机构底座；3-移动机构导轨；4-径向施力机构驱动器；5-移动机构丝杠；6-径向施力机构拉压力传感器；7-径向施力机构施力架；8-径向施力机构底座；9-径向施力机构施力轮；10-转轴；11-转盘；12-轴向施力机构施力轮；13-轴向施力机构施力架；14-轴向施力机构拉压力传感器；15-轴承安装座；16-轴承套；17-皮带；18-驱动电机；19-倒T型槽；20-轴向施力机构驱动器；21-轴向施力机构施力架导轨；22-轴向施力机构滑台；23-垫板；24-移动机构电机；25-轴向施力机构丝杠；26-轴向施力机构电机；27-轴向施力机构底座；28-垫块；29-三向加速度传感器；30-温度传感器；31-轴承。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构、原理及工作过程进行进一步说明

如图1所示，本发明提供的一种轴承加速寿命试验台，其包括转盘11、转轴10、驱动电机18、安装在转轴10两端的轴承安装座15、两个轴向施力机构、一个径向施力机构以及数据采集及控制单元；每个轴向施力机构包括轴向施力机构底座27、轴向施力机构驱动器20、轴向施力机构拉压力传感器14和轴向施力机构施力轮12，轴向施力机构施力轮安装在轴向施力机构施力架13上；轴向施力机构驱动器20通过轴向施力机构拉压力传感器14与轴向施力机构施力架13相连，轴向施力机构施力架13通过轴向施力机构施力架导轨21装在轴向施力机构底座27上。

所述的径向施力机构包括径向施力机构驱动器4、径向施力机构拉压力传感器6、径向施力机构施力架7、径向施力机构施力轮9，径向施力机构驱动器4通过径向施力机构拉压力传感器6与径向施力机构施力架7相连，径向施力机构施力轮9通过径向施力机构转轴设置在径向施力机构施力架7上，径向施力机构施力架7通过导轨装在轴向施力机构底座8上，轴向施力机构底座8与一个轴向施力机构的轴向施力机构底座27固定相连。轴向施力机构驱动器20和径向施力机构驱动器4可采用液压缸或直线电机。

所述的径向施力机构施力轮9的圆心、轴向施力机构施力轮12的圆心和转盘11的圆心在同一水平面上；轴向施力机构底座27通过移动机构导轨3与机座1相连，轴向施力机构底座27并通过移动机构丝杠5与移动机构电机24相连。轴向施力机构驱动器20和径向施力机构驱动器4采用液压缸或直线电机。

如图2所示，待试验轴承31通过轴承套16安装于轴承安装座15上，轴承31的外圈与轴承套16的内圈紧配合，轴承31的内圈与转轴10紧配合，轴承套16的外圈通过螺栓固定在轴承安装座15上；在轴承座的轴承套上安装三向加速度传感器29和温度传感器30，当需要对不同型号的轴承进行试验时，只需更换与轴承配套的轴承套和转轴，提高了试验台的通用性。

所述的数据采集及控制单元分别通过信号线与驱动电机18、移动机构电机24、轴向施力机构驱动器20、轴向施力机构拉压力传感器14、径向施力机构驱动器4、径向施力机构拉压力传感器6电连接，采集轴向施力机构拉压力传感器14和径向施力机构拉压力传感器6的输出压力信号，分别控制驱动电机18的转速、移动机构电机24的转动角度、轴向施力机构驱动器20的输出力和径向施力机构驱动器4的输出力。

所述的轴向施力机构还包括位置调整装置，该调整装置包括轴向施力机构滑台22、轴向施力机构丝杠25和轴向施力机构电机26，轴向施力机构施力架导轨21和轴向施力机构驱动器20固定在轴向施力机构滑台22上，轴向施力机构滑台22上表面通过轴向施力机构丝杠25与轴向施力机构电机26相连，轴向施力机构滑台22下表面通过导轨安装在轴向施力机构底座27上。

本发明还包括使径向施力机构施力轮9的圆心、轴向施力机构施力轮12的圆心和转盘11的圆心保持在同一水平面的调节机构，该调节机构设置在轴向施力机构底座8和轴向施力机构底座27之间，与移动机构底座2和机座1之间。

转轴10与驱动电机18之间通过皮带17连接，驱动电机18通过皮带17驱动转轴10，可以避免驱动电机18对转轴10产生轴向力，从而保证待试验轴承31所受的轴向力完全来自轴向施力机构驱动器20。

本发明原理和工作过程如下：

根据待试验的轴承31尺寸选取配套的转盘11、转轴10，转盘11安装在转轴10的中心位置处，调整设置在轴向施力机构底座8与轴向施力机构底座27之间、移动机构底座2与机座1之间的调节机构，使径向施力机构施力轮9的圆心、轴向施力机构施力轮12的圆心与转盘11的圆心保持在同一水平面；移动机构电机24驱动移动机构丝杠5旋转从而带动轴向施力机构底座27沿移动机构导轨3移动，当径向施力机构施力轮9与转盘11处于同一竖直平面时，移动机构电机24停止转动并保持自锁状态；驱动电机18根据用户的试验转速要求通过皮带17驱动转轴10从而带动转盘11转动；数据采集及控制单元根据用户输入的径向加载力、轴向加载力的变化曲线，实时控制径向施力机构驱动器4输出力的大小、轴向施力机构驱动器20输出力的大小，分别通过径向施力机构施力轮9、轴向施力机构施力轮12给转盘11施加径向力与轴向力，从而实现待试验轴承承受的径向力与轴向力按用户需求变化，以模拟旋转机械轴承运行的各种工况。

如图3、4所示，试验时，径向施力机构驱动器4、径向施力机构拉压力传感器6构成闭环控制，轴向施力机构驱动器20、轴向施力机构拉压力传感器14构成闭环控制，数据采集及控制单元通过三向加速度传感器29和温度传感器30分别采集轴承31加速寿命试验过程中的振动信号和温度信号，从而得到研究轴承31寿命退化过程所需的试验数据，为旋转机械系统的预知性维护提供更可靠的试验依据。