关节轴承的试验装置的制作方法

本发明涉及一种试验装置，尤其是涉及一种可以测试向心关节轴承径向载荷的试验装置。

背景技术：

向心关节轴承是一种球面滑动轴承，其内圈的外球面与外圈的内球面构成滑动接触表面，运动时可以在两个平面内任意角度旋转摆动。关节轴承在工作中能够同时承受一定的径向力和轴向力。关节轴承具有承载能力大、抗冲击、抗腐蚀、耐磨损、自调心、润滑好等特点，因此应用广泛，特别是近年来在航空航天、军事领域中得到了广泛应用。

关节轴承在实际应用前必须进行充分的试验考核。关节轴承在实际工作中常常会产生旋转摆动、倾斜摆动以及由旋转摆动和倾斜摆动叠加而成的复合摆动。目前现有的关节轴承试验装置大多数只能模拟某一种运动状态，例如绕轴向的转动或者摆动，无法准确地模拟实际工况，因此实验结果通常不精确。所以如何利用试验装置准确地模拟出关节轴承的复合运动成为一个亟待解决的问题。尤其是使关节轴承在绕轴向转动的同时具有绕径向转动的分量。当实验装置模拟出关节轴承内圈旋转与摆动复合的运动之后，载荷试验的结果就会更贴合实际工况，可以有效预防关节轴承投入应用后发生破坏。

技术实现要素：

为了解决背景技术中的问题，本发明提出一种能够模拟关节轴承旋转摆动复合运动的向心关节轴承试验装置。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括关节轴承轴、向心关节轴承、轴承座、液压缸加载装置、机座、两个调心滚子轴承、驱动轴和滚动轴承；三个轴承座布置在同一平台上，关节轴承轴两端分别通过调心滚子轴承ⅰ和调心滚子轴承ⅱ支撑套装在两个轴承座的轴承孔中，关节轴承轴中部套装有待试验的向心关节轴承，向心关节轴承上方设有液压缸加载装置，液压缸加载装置顶部固定安装到机座，液压缸加载装置输出端朝下连接到向心关节轴承外圈表面；驱动轴经滚动轴承套装在另一个轴承座的轴承孔中，关节轴承轴的一端和驱动轴之间经试验驱动组件连接。

所述的试验驱动组件包括三根相同的左旋螺纹杆、三根相同的右旋螺纹杆、三个带内螺纹的轴套，三根左旋螺纹杆的一端铰接到关节轴承轴端面，三根左旋螺纹杆的另一端经各自的轴套与三根右旋螺纹杆的一端分别连接，三根右旋螺纹杆另一端直接铰接到驱动轴端面；三根左旋螺纹杆连接到关节轴承轴的三个铰接点在关节轴承轴端面上沿周向间隔均布；三根右旋螺纹杆连接到驱动轴的三个铰接点在驱动轴端面上沿周向间隔均布；轴套设有内螺纹，两端的内螺纹旋向相反并且分别连接左旋螺纹杆和右旋螺纹杆。

所述的试验驱动组件包括三根相同的左旋螺纹杆、三根相同的右旋螺纹杆、三个带内螺纹的轴套和三根相同的连杆，三根左旋螺纹杆的一端铰接到关节轴承轴端面，三根左旋螺纹杆的另一端经各自的轴套与三根右旋螺纹杆的一端分别连接，三根右旋螺纹杆另一端与三根连杆的一端分别铰接，三根连杆的另一端均铰接到驱动轴端面，构成空间机构；三根左旋螺纹杆连接到关节轴承轴的三个铰接点在关节轴承轴端面上沿周向间隔均布；三根连杆连接到驱动轴的三个铰接点在驱动轴端面上沿周向间隔均布；轴套设有内螺纹，两端的内螺纹旋向相反并且分别连接左旋螺纹杆和右旋螺纹杆。

所述的驱动轴与外部的动力装置相连，驱动轴产生旋转角速度带动试验驱动组件运动，进而带动关节轴承轴运动。

所述的驱动轴的中心轴线和向心关节轴承的外圈所对应的中心轴线平行。

作为另一种实施方式，所述的两个调心滚子轴承均替换为向心关节轴承。

本发明能够通过调节三个螺旋机构的长度，使得关节轴承轴相对于关节轴承外圈轴线发生偏斜，即关节轴承内圈发生摆动，模拟了关节轴承在实际工况中摆动与旋转复合的运动，有利于实现模拟实际工况下关节轴承性能的试验。

本发明具有的有益效果是：

1、通过手动转动轴套，可以使与之配合的螺纹杆相互贴近或分离，从驱动轴一端看去:顺时针转动轴套，两根螺纹杆相分离，逆时针转动轴套，两根螺纹杆相贴近。因此可以手动调节三个螺旋机构的长度。

2、通过调节螺旋机构长度，使得与之铰接的关节轴承轴端面相对关节轴承外圈轴线偏斜一定的角度。使得关节轴承内圈相对外圈发生摆动。角度的大小在所允许的范围内可以根据需要进行调节。

3、关节轴承轴两端采用调心滚子轴承支承，可以承受一定的径向与轴向载荷，并且具有调心功能，允许关节轴承轴相对轴承座孔轴线偏斜一定的角度。当试验所需偏斜角度较大时，可将两个调心滚子轴承均替换为向心关节轴承。

4、本装置可以使关节轴承轴在偏斜的同时转动，因此使关节轴承内圈产生沿外圈轴线旋转与摆动的复合运动。径向载荷由液压加载装置加载在关节轴承外圈的外表面上，有利于模拟关节轴承实际工况，使径向载荷试验结果能更好地指导实际应用，有利于关节轴承的力学性能设计，有效地防止关节轴承投入应用后出现问题。

附图说明

图1是关节轴承的试验装置结构示意图。

图2是另一种关节轴承的试验装置结构示意图。

图3是轴端面铰接点分布示意图。

图4是轴套剖视图。

图5是螺旋机构示意图。

图6是关节轴承轴的剖视图。

图7是关节轴承的试验装置复合运动示意图。

图中：1、关节轴承轴，2、调心滚子轴承ⅰ，3、液压缸加载装置，4、机座，5、向心关节轴承，6、调心滚子轴承ⅱ，7、左旋螺纹杆，8、轴套，9、右旋螺纹杆，10、连杆，11、驱动轴，12、滚动轴承，13、轴承座。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1所示，本发明包括关节轴承轴1、向心关节轴承5、轴承座13、液压缸加载装置3、机座4、两个调心滚子轴承2、6、驱动轴11和滚动轴承12；三个轴承座13布置在同一平台上，如图6所示，关节轴承轴1两端分别通过调心滚子轴承ⅰ2和调心滚子轴承ⅱ6支撑套装在两个轴承座13的轴承孔中，关节轴承轴1中部套装有待试验的向心关节轴承5，向心关节轴承5上方设有液压缸加载装置3，液压缸加载装置3顶部固定安装到机座4，液压缸加载装置3输出端朝下连接到向心关节轴承5外圈表面；驱动轴11经滚动轴承12套装在另一个轴承座13的轴承孔中，关节轴承轴1的一端和驱动轴11之间经试验驱动组件连接。

驱动轴11的中心轴线和向心关节轴承5的外圈所对应的中心轴线平行。

驱动轴11与外部的动力装置相连，驱动轴11产生旋转角速度带动试验驱动组件运动，进而带动关节轴承轴1运动，运动的同时液压缸加载装置一端固定在机座上，一端将载荷径向加载在向心关节轴承的外圈上。

如图1所示，第一种实施的试验驱动组件包括三根相同的左旋螺纹杆7、三根相同的右旋螺纹杆9和三个带内螺纹的轴套8，三根左旋螺纹杆7的一端铰接到关节轴承轴1端面，三根左旋螺纹杆7的另一端经各自的轴套8与三根右旋螺纹杆9的一端分别连接，三根右旋螺纹杆9另一端直接铰接到驱动轴11端面。如图3所示，三根左旋螺纹杆7连接到关节轴承轴1的三个铰接点在关节轴承轴1端面上沿周向间隔均布，即在圆周方向上相隔120°均匀分布；三根右旋螺纹杆9连接到驱动轴11的三个铰接点在驱动轴11端面上沿周向间隔均布，即在圆周方向上相隔120°均匀分布.如图4和5所示，轴套8设有内螺纹，两端的内螺纹旋向相反并且分别连接左旋螺纹杆7和右旋螺纹杆9，即左旋螺纹杆7和右旋螺纹杆9旋向相反。具体实施中轴套8分别带有左旋和右旋的内螺纹，左旋内螺纹与左旋螺纹杆相旋合，右旋内螺纹与右旋螺纹杆相旋合。

如图2所示，第二种实施的试验驱动组件包括三根相同的左旋螺纹杆7、三根相同的右旋螺纹杆9、三个带内螺纹的轴套8和三根相同的连杆10，三根左旋螺纹杆7的一端铰接到关节轴承轴1端面，三根左旋螺纹杆7的另一端经各自的轴套8与三根右旋螺纹杆9的一端分别连接，三根右旋螺纹杆9另一端与三根连杆10的一端分别铰接，三根连杆10的另一端均铰接到驱动轴11端面，构成空间机构。如图3所示，三根左旋螺纹杆7连接到关节轴承轴1的三个铰接点在关节轴承轴1端面上沿周向间隔均布，即在圆周方向上相隔120°均匀分布；三根连杆10连接到驱动轴11的三个铰接点在驱动轴11端面上沿周向间隔均布，即在圆周方向上相隔120°均匀分布。如图4和5所示，轴套8设有内螺纹，两端的内螺纹旋向相反并且分别连接左旋螺纹杆7和右旋螺纹杆9，即左旋螺纹杆7和右旋螺纹杆9旋向相反。具体实施中轴套8分别带有左旋和右旋的内螺纹，左旋内螺纹与左旋螺纹杆相旋合，右旋内螺纹与右旋螺纹杆相旋合。

通过手动转动轴套可以使与之配合的螺纹杆相互贴近或分离，从驱动轴一端看去:顺时针转动轴套，两根螺纹杆相分离，逆时针转动轴套，两根螺纹杆相贴近。因此可以手动调节三个螺旋机构的长度。

两种关节轴承的试验装置中：通过调节螺旋机构长度，使得与之铰接的关节轴承轴相对关节轴承外圈轴线偏斜一定的角度，使得关节轴承内圈相对外圈发生摆动。角度的大小在所允许的范围内可以根据需要进行调节。

如图6所示，是两种关节轴承的试验装置关节轴承轴的剖视图。关节轴承轴的两端安装调心滚子轴承，可以承受较大的径向载荷以及轴向载荷，并且具备调心功能，允许关节轴承轴相对于轴承座孔轴线产生一定角度的偏斜。当试验所需偏斜角度较大时，可将两个调心滚子轴承均替换为向心关节轴承。

如图7所示，是关节轴承的试验装置复合运动示意图。通过手动旋转轴套ⅰ使螺旋机构伸长，再按相反的旋向旋转轴套ⅱ、ⅲ，使这两个螺旋机构缩短。通过调节三个螺旋机构长度使得关节轴承向上偏斜，与关节轴承外圈轴线呈θ角。θ角的大小在允许的范围内可以根据需要调节。驱动轴为装置提供角速度ω0，使关节轴承轴在绕自身轴线旋转的同时也绕关节轴承中心点做圆锥形的摆动，圆锥轨迹的母线与关节轴承外圈轴线夹角为θ。使得关节轴承内圈产生沿外圈轴线的旋转与摆动的复合运动。在径向载荷试验过程中，液压缸加载装置将载荷加载在关节轴承外圈上。

本发明的工作原理是：

目前现有的关节轴承试验装置大多数只能模拟某一种运动状态，例如绕轴向的转动或者摆动，无法准确地模拟实际工况，因此使力学性能试验结果不准确。本发明中的螺旋机构由左旋螺纹杆、轴套、右旋螺纹杆组成，可以手动转动轴套调节机构长度。通过改变三个螺旋机构长度使关节轴承轴相对关节轴承外圈轴线偏斜一定的角度，角度的大小在所允许的范围内可以根据需要调节。

驱动轴11提供角速度ω0，使得关节轴承内圈产生沿外圈轴线旋转与摆动的复合运动。在径向载荷试验过程中，液压缸加载装置将载荷加载在关节轴承外圈上。本发明模拟出关节轴承内圈摆动与旋转的复合运动，有利于其力学性能的设计。

上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。