一种大型轴承试验机的制作方法

本实用新型涉及大型风机轴承性能的测试装置领域，尤其是涉及一种大型轴承试验机。

背景技术：

大型风电变浆轴承或偏航轴承产品的理论寿命、稳定性、润滑性能、密封性能和承载能力等诸多参数是衡量其综合性能的重要指标，这些指标需要在借助具有启动摩擦力矩和变速、变载、变向试验测试功能的风机轴承性能专用试验机来获取。

如授权公告号为CN101183044B的中国专利公开了一种风电变桨轴承试验机，该试验机主要由底座、立板、左支座、右支座、左加压轴、右加压轴、左上径向加压缸、右上径向加压缸、左前径向加压缸、右前径向加压缸、左后径向加压缸、右后径向加压缸、左下径向加压缸、右下径向加压缸和轴向加压缸组成，立板安装在底座的中间位置，左支座和右支座均安装在底座上，分别位于立板的左右两侧，左加压轴和右加压轴分别与试验轴承内圈相连接，左上径向加压缸、左下径向加压缸、左前径向加压缸、左后径向加压缸分别位于右支座的上侧、下侧、前测、后侧，轴向加压缸位于右支座的右侧，通过该试验机，能够对风电变桨轴承进行模拟试验。但该试验机属于卧式试验机，不能完全模拟实际受力的情况。

又如授权公告号为CN104568439B的中国专利公开了一种3.6米大型风机轴承试验台，该试验台包括轴向加压部、径向加压部、启动力矩油缸、两个导轨、基座、地基、牵入绞机、牵出绞机、支架、轴承座、下法兰和多个液压马达驱动装置。该试验台可以满足大型风力发电机专用轴承对轴承性能试验和寿命试验的综合检测需求，在轴向和径向对轴承进行模拟试验。但该试验台有一点不足之处在于，由于两个轴向力油缸和两个倾覆力矩油缸不能够保证完全同步驱动，因此在抬升或降下加压梁时，不能够保证加压梁水平下压，从而使得在对轴承轴向加压时出现偏差，影响模拟试验的测试结果。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种大型轴承试验机，具有在轴向加压时保证轴向下压部件水平且能够在一定程度上完全模拟轴承实际受力的优点。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种大型轴承试验机，包括支架、竖直滑动设置在支架上的上工作台以及水平滑动设置在支架上位于上工作台的正下方的下工作台，所述上工作台和下工作台的台面形状均为矩形；

所述下工作台上设置有供轴承放置的转盘，所述转盘通过螺栓与轴承的内圈在竖直方向上连接，所述下工作台内设置有用于驱动转盘转动的驱动电机，所述支架位于下工作台的下方设置有水平延伸的轨道，所述轨道从支架的正下方延伸至支架外侧，所述下工作台上设置有与所述轨道滚动配合的车轮；

所述上工作台上正对转盘处设置有用于按压轴承的圆板，所述圆板通过螺钉与轴承的外圈在竖直方向上连接，所述上工作台上设置有用于驱动圆板在竖直方向上移动的轴向力矩油缸，所述支架上设置有用于驱动上工作台竖直向上移动的支撑油缸，所述支撑油缸的活塞杆与所述上工作台铰接，所述下工作台上位于转盘的一侧设置有用于对放置在转盘上的轴承径向施压的径向力矩油缸，所述径向力矩油缸与所述上工作台的侧壁抵触；

所述上工作台远离下工作台的台面上的四个边角处均设置有两个链轮，所述支架上位于每两个链轮的正上方均设置有固定柱，每个所述固定柱上均固定设置有链条，一条所述链条首先与处于链条正下方的一个链轮的下端啮合、并与和处在这条链条正下方的链轮处在同一条边上的另一个链轮的上端啮合、最后再固定于支架上位于固定柱正下方且靠近地面处的位置，处于同一条边上的两条链条绕设在链轮上后呈“∞”型。

实施上述技术方案，对大型轴承进行模拟试验时，首先将整个下工作台从支架的正下方沿着轨道滑出支架，接着把轴承放置在转盘上，并通过螺栓将轴承的内圈与转盘进行轴向连接，随即启动支撑油缸，使得支撑油缸的活塞杆竖直向下收缩，从而带动上工作台竖直向下移动，在圆板贴合到轴承的上端面后关闭支撑油缸，接着再通过螺钉把圆板与轴承的外圈轴向连接。这时启动电机，让电机带动转盘转动从而让轴承的内圈进行转动，在轴承转动的同时，启动轴向力矩油缸，使得轴向力矩油缸的活塞杆伸长，通过圆板对轴承的外圈施加轴向压力；启动径向力矩油缸，使得径向力矩油缸的活塞杆伸长，给上工作台施加一个径向的力，由于上工作台上的圆板通过螺钉与轴承外圈连接，因此施加的径向的力会通过螺钉传递给轴承，从而让轴承受到径向力；测试完毕后，将螺栓和螺钉均取下，启动支撑油缸，使得支撑油缸的活塞杆伸长，进而推动上工作台竖直向上移动，在上工作台移动的过程中，由于链条与链轮啮合，并且链条的两端均固定，因此随着工作台的上移，链轮也会转动，而此时上工作台上的两条边均由呈“∞”形的链条限位，并且链条与链轮啮合时均是一个齿槽啮合一个齿，从而让四个边角在链条与链轮啮合的情况下水平稳定上升，使得上工作台在测量每一个轴承时都能够始终保持水平，因此具有在轴向加压时保证轴向下压的上工作台保持水平且能够在一定程度上完全模拟轴承实际受力的优点。

进一步，处于上工作台上同一边角处的两个所述链轮之间设置有用于将两者连接的带立式座外球面球轴承，所述带立式座外球面球轴承的立式座与上工作台固定连接，而两个所述链轮分别固定设置在所述带立式座外球面球轴承的轴承两端。

实施上述技术方案，带立式座外球面球轴承的设置使得处于上工作台的一个边角处的两个链轮能够在固定于上工作台上的情况下实现转动。

进一步，所述支架上位于上工作台的四个边角处的外侧竖直设置有支柱，所述支柱上沿着支柱的长度方向设置有滑槽，所述上工作台上的四个边角处设置有在所述滑槽内滚动的滚轮。

实施上述技术方案，上工作台在竖直方向移动时，四个边角处的滚轮会在支柱上的滑槽内移动，从而使得上工作台被四根支柱限定了位置，让上工作台能够稳定地在竖直方向移动，通过链条与链轮的配合，使得上工作台在竖直方向上移动时能够更加保持水平。

进一步，所述上工作台正对下工作台且位于圆板外侧设置有竖直向下延伸的导柱，所述下工作台上开设有供所述导柱插入的导槽，所述圆板的圆心处设置有竖直向下延伸的定心柱，所述定心柱的端部与所述下工作台的台面中心抵触。

实施上述技术方案，导柱和导槽的设置使得上工作台能够与下工作台相契合，使得轴承在进行模拟试验的过程中上工作台和下工作台之间不易发生水平晃动，从而使得测试环境更贴合实际工况。

进一步，所述下工作台的内部中空设置，所述下工作台内设置有行星减速机，所述行星减速机的输出轴端穿过下工作台的上表壁且通过轴套与转盘下端面的中心连接，所述驱动电机为变频三相异步电动机且设置在下工作台的内底壁上，所述驱动电机的一端输出轴与所述行星减速机连接且驱动所述行星减速机转动。

实施上述技术方案，行星减速器内部齿轮采用20CrMnTi渗碳淬火和磨齿具有体积小、重量轻，承载能力高，使用寿命长、运转平稳，噪声低、输出扭矩大，速比大、效率高、性能安全的特点。兼具功率分流、多齿啮合独用的特性。是一种具有广泛通用性的新型减速机，降低转速增大扭矩和降低负载或电机的转动惯量比。因此电机在驱动转盘转动时，能够通过行星减速器有效地降低转速，进而在一定程度上避免发生转速过大失控的危险情况；并且能根据轴承的实际工况来调节模拟环境下的转速，使得试验机的应用范围更广。

进一步，所述下工作台内位于驱动电机一侧设置有减速电机，所述减速电机与所述驱动电机的另一端输出轴同轴连接，所述驱动电机与减速电机的连接处设置有用于使得两者保持同轴转动的联轴器。

实施上述技术方案，由于驱动电机为变频三相异步电动机，因此具有双轴，如果在转速过大的情况下，能够直接将变频三相异步电动机关闭，启动减速电机，通过减速电机的低速转动将动力传给变频三相异步电动机的输出轴，使得行星减速机转动，进而带动转盘转动，从而达到让转盘转速的调节范围更广，并且联轴器的设置使得变频三相异步电动机与减速电机两者的输出轴均能够保持同轴，同时让传动运行过程更为稳定。

进一步，所述支柱靠近地面端设置有地脚螺栓，所述支柱通过地脚螺栓固定在地面上。

实施上述技术方案，通过地脚螺栓，能够使得支柱以及支架更为稳定地固定。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

一、上工作台上的两条边均由呈“∞”形的链条限位，并且链条与链轮啮合时均是一个齿槽啮合一个齿，从而让四个边角在链条与链轮啮合的情况下水平稳定上升，使得上工作台在测量每一个轴承时都能够始终保持水平，因此具有在轴向加压时保证轴向下压的上工作台保持水平且能够在一定程度上完全模拟轴承实际受力的优点;

二、由于驱动电机为变频三相异步电动机，因此具有双轴，如果在转速过大的情况下，能够直接将变频三相异步电动机关闭，启动减速电机，通过减速电机的低速转动将动力传给变频三相异步电动机的输出轴，使得行星减速机转动，进而带动转盘转动，从而达到让转盘转速的调节范围更广，并且联轴器的设置使得变频三相异步电动机与减速电机两者的输出轴均能够保持同轴，同时让传动运行过程更为稳定。

附图说明

图1是本实用新型实施例的大型轴承试验机的正视图；

图2是图1中的A部放大图；

图3是本实用新型实施例的大型轴承试验机的侧视图；

图4是本实用新型实施例的下工作台的正视图；

图5是本实用新型实施例的下工作台的俯视图；

图6是本实用新型实施例的上工作台的正视图；

图7是本实用新型实施例的上工作台的侧视图；

图8是本实用新型实施例的上工作台的俯视图。

附图标记：1、支架；11、轨道；12、支撑油缸；13、固定柱；131、链条；14、支柱；2、上工作台；21、圆板；211、定心柱；22、螺钉；23、轴向力矩油缸；24、径向力矩油缸；25、链轮；26、滚轮；27、导柱；3、下工作台；31、转盘；311、螺栓；32、驱动电机；33、车轮；4、带立式座外球面球轴承；5、行星减速机；6、减速电机；7、联轴器；8、地脚螺栓。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型实施例的技术方案进行描述。

如图1、6所示，一种大型轴承试验机，包括支架1、竖直滑动设置在支架1上的上工作台2以及水平滑动设置在支架1上位于上工作台2的正下方的下工作台3，上工作台2和下工作台3的台面形状均为矩形，支架1上位于上工作台2的四个边角处的外侧竖直设置有支柱14，一个边角对应一根支柱14，支柱14上沿着支柱14的长度方向设置有滑槽，上工作台2上的四个边角处均设置有在滑槽内滚动的滚轮26；结合图3、图4，支柱14靠近地面端设置有地脚螺栓8，支柱14通过地脚螺栓8固定在地面上；支架1位于下工作台3的下方设置有轨道11，轨道11水平延伸设置在地面上，且轨道11从支架1的正下方延伸至支架1外侧，下工作台3上设置有与轨道11滚动配合的车轮33。

如图1、2所示，下工作台3上正对上工作台2的台面上设置有供轴承放置的转盘31(参见图5)，转盘31通过螺栓311与轴承的内圈在竖直方向上连接；在本实施例中，转盘31上围绕转盘31的圆心周向设置有一圈螺纹孔，刚好对应轴承内圈上的一圈螺纹孔，在每两个对应的螺纹孔上均螺纹插设有螺栓311；结合图4，下工作台3内设置有用于驱动转盘31转动的驱动电机32；下工作台3的内部中空设置，下工作台3内设置有行星减速机5，行星减速机5的输出轴端穿过下工作台3的上表壁且通过轴套与转盘31下端面的中心连接，驱动电机32为变频三相异步电动机且设置在下工作台3的内底壁上，驱动电机32的一端输出轴与行星减速机5连接且驱动行星减速机5转动；在本实施例中，驱动电机32的输出轴与行星减速机5的输出轴相互垂直，驱动电机32的输出轴上设置有转速转矩仪，并且驱动电机32的输出轴延伸至行星减速机5的内部，通过驱动电机32输出轴端部的锥齿轮与行星减速机5内部的锥齿轮啮合达到改变转动方向的同时传动，从而能够使得行星减速机5正常带动转盘31移动；下工作台3内位于驱动电机32一侧设置有减速电机6，减速电机6与驱动电机32的另一端输出轴同轴连接，驱动电机32与减速电机6的连接处设置有用于使得两者保持同轴转动的联轴器7。

如图1、2所示，上工作台2上正对转盘31处设置有用于按压轴承的圆板21(参见图7)，圆板21通过螺钉22与轴承的外圈在竖直方向上连接，同样地，圆板21的板面上围绕圆板21圆心设置有一圈螺纹孔，对应轴承外圈上的一圈螺纹孔，此时每两个螺纹孔内均螺纹穿设有螺钉22；上工作台2上设置有轴向力矩油缸23，轴向力矩油缸23用于驱动圆板21在竖直方向上移动，上工作台2为矩形，结合图3，在上工作台2上正对的两条边上均设置有轴向力矩油缸23，而每条边上都设置有四个轴向力矩油缸23，四个轴向力矩油缸23并排设置且同步运转；每条支柱14上均设置有支撑油缸12，即有四个支撑油缸12，支撑油缸12用于驱动上工作台2竖直向上移动，支撑油缸12的活塞杆与上工作台2铰接，结合图5，下工作台3上位于转盘31的一侧设置有径向力矩油缸24，径向力矩油缸24用于对放置在转盘31上的轴承径向施压，径向力矩油缸24与上工作台2的侧壁抵触；在本实施例中，径向力矩油缸24排列设置有三个并且同步运转。

如图1、3所示，上工作台2远离下工作台3的台面上的四个边角处均设置有两个链轮25，即每个边角处都有两个链轮25，下工作台3上总共有八个链轮25，处于上工作台2上同一边角处的两个链轮25之间设置有用于将两者连接的带立式座外球面球轴承4(参见图8)，带立式座外球面球轴承4的立式座与上工作台2固定连接，而两个链轮25分别固定设置在带立式座外球面球轴承4的轴承两端；支架1上位于每两个链轮25的正上方均设置有固定柱13，每个链轮25对应一个固定柱13，即支架1上也有八个固定柱13，每个固定柱13上均固定设置有链条131，一条链条131首先与处于链条131正下方的一个链轮25的下端啮合、并与和处在这条链条131正下方的链轮25处在同一条边上的另一个链轮25的上端啮合、最后再固定于支架1上位于固定柱13正下方且靠近地面处的位置，在本实施例中，支架1上位于固定柱13正下方且靠近地面处的位置也设置有固定柱13，而链条131的一端便固定在此处(参见图7)，处于同一条边上的两条链条131绕设在链轮25上后呈“∞”型。

如图4、7所示，上工作台2正对下工作台3且位于圆板21外侧设置有竖直延伸的导柱27，下工作台3上开设有供导柱27插入的导槽，圆板21的圆心处设置有竖直向下延伸的定心柱211，定心柱211的端部与下工作台3的台面中心抵触；导柱27和导槽的设置使得上工作台2能够与下工作台3相契合，使得轴承在进行模拟试验的过程中上工作台2和下工作台3之间不易发生水平晃动，从而使得测试环境更贴合实际工况。

具体工作过程：对大型轴承进行模拟试验时，首先将整个下工作台3从支架1的正下方沿着轨道11滑出支架1，接着把轴承放置在转盘31上，并通过螺栓311将轴承的内圈与转盘31进行轴向连接，随即启动支撑油缸12，使得支撑油缸12的活塞杆竖直向下收缩，从而带动上工作台2竖直向下移动，在圆板21贴合到轴承的上端面后关闭支撑油缸12，接着再通过螺钉22把圆板21与轴承的外圈轴向连接。这时启动电机，让电机带动转盘31转动从而让轴承的内圈进行转动，在轴承转动的同时，启动轴向力矩油缸23，使得轴向力矩油缸23的活塞杆伸长，通过圆板21对轴承的外圈施加轴向压力；启动径向力矩油缸24，使得径向力矩油缸24的活塞杆伸长，给上工作台2施加一个径向的力，由于上工作台2上的圆板21通过螺钉22与轴承外圈连接，因此施加的径向的力会通过螺钉22传递给轴承，从而让轴承受到径向力；测试完毕后，将螺栓311和螺钉22均取下，启动支撑油缸12，使得支撑油缸12的活塞杆伸长，进而推动上工作台2竖直向上移动，在上工作台2移动的过程中，由于链条131与链轮25啮合，并且链条131的两端均固定，因此随着工作台的上移，链轮25也会转动，而此时上工作台2上的两条边均由呈“∞”形的链条131限位，并且链条131与链轮25啮合时均是一个齿槽啮合一个齿，从而让四个边角在链条131与链轮25啮合的情况下水平稳定上升，使得上工作台2在测量每一个轴承时都能够始终保持水平，因此具有在轴向加压时保证轴向下压的上工作台2保持水平且能够在一定程度上完全模拟轴承实际受力的优点。