轴承试验装置的制作方法

本发明涉及轴承测试装置领域，特别涉及轴承试验装置。

背景技术：

微型深沟球轴承是指公制系列，外径小于9mm的各类深沟球轴承。主要材质有碳钢、轴承钢、不锈钢、塑料、陶瓷等，适用于各类工业设备、小型回转电机等高转速低噪音设备。目前，对于微型深沟球轴承的试验研究主要是进行疲劳寿命与强化性能试验，为了分析并不断提高微型深沟球轴承的设计水平和产品质量，需要专门用于微型深沟球轴承的性能及寿命试验装置来开展试验研究，为产品的设计和理论分析提供真实有效的数据参考。目前的轴承试验装置的结构并不适用于微型深沟球轴承，例如申请公布号为CN101718625A、公布日为2010.06.02的中国专利公开的一种用于密封轴承的高温高速试验方法，其使用的试验装置的包括主体底座及设置在主体底座上的试验头组件，试验头组件包括左衬套、右衬套、轴向加载套、径向加载套、试验主轴及陪试轴承，左、右衬套固定在主体底座上，陪试轴承和试验轴承的内圈固定在试验主轴上，陪试轴承的外圈与径向加载套连接，左、右试验轴承的外圈分别与左、右衬套连接。这种轴承试验装置在装配时，由于左、右衬套分别固定在主体底座上，左、右试验轴承的同轴度误差较大，使得现有的轴承试验装置不能适用于微型轴承。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种轴承试验装置，以解决目前的轴承试验装置无法适用于微型轴承的问题。

为实现上述目的，本发明的一种轴承试验装置的技术方案为：轴承试验装置，包括试验头组件，所述的试验头组件包括左、右衬套，所述的试验头组件还包括定位衬套，所述的定位衬套与左、右衬套同轴固定。

所述的试验头组件还包括径向加载套，所述的轴承试验装置包括径向加载机构，所述的定位衬套上设有用于供径向加载机构穿过的径向加载机构穿孔。

所述的径向加载套上设有止转件，所述的左、右衬套上设有与止转件对应的定位孔，所述的止转件伸入所述的定位孔内。

所述的径向加载套上设有用于与陪试轴承外圈定位配合的陪试轴承定位端盖，所述的陪试轴承定位端盖通过定位端盖螺钉固定在径向加载套上，所述的定位端盖螺钉伸入所述的定位孔内构成所述的止转件。

所述的左、右衬套通过法兰结构固定连接在定位衬套的左、右端面上。

所述的左、右衬套通过法兰结构固定连接在定位衬套的左、右端面上，所述的定位衬套上设有与径向加载机构穿孔沿定位衬套径向相对设置的定位衬套散热孔，所述的径向加载套上设有至少两个与散热孔连通的径向加载套散热孔。

所述的径向加载套左、右两端分别设有左、右止转件，所述的左衬套上设有与左止转件对应供左止转件伸入的左衬套定位孔，右衬套上设有与右止转件对应的供右止转件伸入的右衬套定位孔，所述的左衬套定位孔沿左右方向贯穿左衬套，右衬套定位孔沿左右方向贯穿右衬套，左、右衬套定位孔均与所述的径向加载机构穿孔连通。

所述的轴承试验装置还包括轴向加载机构，所述的轴承加载机构和/或径向加载机构为柔性加载机构，所述的柔性加载机构包括壳体、与壳体螺纹连接的加载螺杆及加载头，所述的加载头与加载螺杆之间设有加载弹簧，所述的加载弹簧沿以加载螺杆延长线为轴线的圆周方向均匀设有至少三个；所述的壳体内导向装配有弹簧安装座，所述的弹簧安装座设有连接螺钉穿孔，连接螺钉穿孔内导向装配有连接螺钉，连接螺钉螺纹连接有弹簧顶压座，所述的加载弹簧夹设在弹簧顶压座与弹簧安装座之间且套设在所述的连接螺钉上。

所述的壳体上设有对加载螺杆外周面施加压力的压力件和设置在压力件与加载螺杆之间的柔性顶压件。

所述的压力件为螺纹连接在壳体上用于对加载螺杆的外周面施加压力的丝堵，所述的柔性顶压件为设置在丝堵与加载螺杆之间的柔性阻力柱。

本发明的有益效果为：轴承试验装置的试验头组件包括与左、右衬套同轴固定的定位衬套，装配时通过定位衬套对左、右衬套进行对中定位，能够保证左、右衬套的同轴度，进而保证左、右试验轴承的同轴度，减小左、右试验轴承的同轴度误差，与目前的将左、右衬套固定在底座上的轴承试验装置相比，本发明的轴承试验装置的定位衬套能够保证左、右衬套的同轴度，进而提高左、右试验轴承的同轴度精度，解决了目前的轴承试验装置无法适用于微型轴承的问题。

进一步的，所述的径向加载套左、右两端设有止转件，所述的左、右衬套上设有与止转件对应的定位孔，所述的止转件的一端插入所述的定位孔内，在径向加载机构不对径向加载套施加作用力时止转件可以防止径向加载套转动。

进一步的，所述的左、右衬套通过法兰结构固定连接在定位衬套的左、右端面上，通过法兰结构与定位衬套固定连接，方便安装，并且便于加工，同时法兰结构也能够保证左、右衬套的同轴度。

进一步的，所述的径向加载套上设有用于与陪试轴承外圈定位配合的陪试轴承定位端盖，所述的陪试轴承定位端盖通过定位端盖螺钉固定在径向加载套上，所述的定位端盖螺钉伸入所述的定位孔内构成所述的止转件，定位端盖螺钉既能够固定固定陪试轴承端盖，又能够限制径向加载套转动，装配结构简单。

进一步的，所述的定位衬套上设有与径向加载机构穿孔连通的定位衬套散热孔，所述的径向加载套上设有至少两个与散热孔连通的径向加载套散热孔，能够避免定位衬套和径向加载套内的温度过热造成陪试轴承的损坏，影响试验结果的精度。

进一步的，所述的壳体上设有对加载螺杆外周面施加压力的压力件和设置在压力件与加载螺杆之间的柔性顶压件，在对加载螺杆施加相同作用力的前提下，通过压力件和柔性顶压件对加载螺杆施加阻力后加载螺杆的旋进量更小，加载螺杆的加载精度更高。

附图说明

图1为本发明的轴承试验装置的具体实施例1的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明的轴承试验装置的具体实施例1的水箱的结构示意图；

图4为本发明的轴承试验装置的具体实施例1的试验头组件的剖视图；

图5为本发明的轴承试验装置的具体实施例1的径向加载机构的剖视图；

图6为本发明的轴承试验装置的具体实施例1的轴向加载机构的剖视图；

图7为本发明的轴承试验装置的具体实施例2的在左、右衬套设置柱塞时的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的轴承试验装置的具体实施例1，如图1至图6所示，轴承试验装置包括机架1、设置在机架上用于安装试验轴承的试验头组件2、用于与试验头组件2传动连接的电主轴驱动系统3、与试验头组件连接用于向试验轴承的外圈施加径向载荷的径向加载机构4、与试验头组件连接用于向试验轴承的外圈施加轴向载荷的轴向加载机构5以及与电主轴驱动系统连接为电主轴驱动系统提供冷却的冷却水箱6。在本实施例中，轴承试验装置为双工位结构，即试验头组件、电主轴驱动系统、轴向加载机构、径向加载机构均设有两套。

机架1上固设有工作平台12，工作平台上固设有安装座13，电主轴驱动系统3固定在安装座13上。安装座13上还设有底座14，试验头组件2固定在底座14上。安装座13通过螺钉固定在工作平台上。机架1的底部设有滚动脚轮16，机架后侧设有通风窗。试验头组件2包括试验头压盖21，径向加载机构4固定连接在试验头压盖21上。

电主轴驱动系统3包括电机31和电机主轴32，电机主轴32上设有电机主轴联轴器33。

试验头组件2包括试验主轴22，试验主轴22右端设有与电机主轴联轴器33软连接的试验主轴联轴器221，在本实施例中，试验主轴联轴器221与电机主轴联轴器33通过尼龙绳连接，实现试验主轴与电机主轴的软连接，实现电机主轴与试验主轴的在高速转动下的稳定连接，在其他实施例中，试验主轴与电机主轴可以通过橡胶圈直接连接。

试验主轴22上背对背装配有左、右陪试轴承，左陪试轴承231通过设置在试验主轴22上的轴肩定位，左陪试轴承231的左侧设有隔套232。隔套232的右端面通过设在试验主轴的轴肩定位并抵接在左陪试轴承231的内圈上，隔套232的左端面用于与左试验轴承233的内圈端面定位配合，试验主轴上处于隔套232左侧的部分设有左试验轴承安装段。试验主轴上安装右陪试轴承234、右试验轴承235的结构与安装左侧陪试轴承231、左试验轴承233的结构相同，不再赘述。

试验主轴22的左端设有用于定位装配左侧试验轴承的螺母236，左试验轴承233的内圈左侧端面与螺母236顶压配合。试验主轴22的右端设有用于定位装配右侧试验轴承的右轴承安装套237，右轴承安装套237的左端面与右试验轴承内圈的右侧端面顶压配合，右轴承安装套237的右侧与主轴联轴器33顶压配合。

试验头组件还包括用于与左、右陪试轴承的外圈固定连接的径向加载套24。径向加载套24的左、右两端设有陪试轴承定位端盖241，陪试轴承定位端盖241通过定位端盖螺钉242固定在径向加载套24的左、右两端的端面上，陪试轴承的外圈端面与陪试轴承定位端盖顶压配合以实现径向加载套与陪试轴承的外圈的固定连接。

试验头组件包括用于支撑左试验轴承的左衬套25和用于支撑右试验轴承的右衬套26，左、右衬套分别设置在试验主轴22的左、右两端，为了保证左、右衬套的同轴度，进而提高左、右试验轴承的同轴精度，左衬套25与右衬套26的外围套设有定位衬套27，左衬套25、右衬套26、定位衬套27同轴固定。左衬套25的左端设有左衬套法兰结构251，右衬套26的右侧设有右衬套法兰结构261，左衬套法兰结构251与定位衬套27的左端面通过左端面螺钉252固定连接，右衬套法兰结构261与定位衬套27的右端面通过右端面螺钉262固定连接。定位衬套27固定在底座14上。试验头组件还包括轴向加载盘238，轴向加载盘238设置在左衬套25内，轴向加载盘的右端面用于与左试验轴承的外圈的左端面顶压配合。

在本实施例中，为了防止定位衬套与左衬套相对转动，左衬套25上设有与左端面螺钉对应的左衬套定位孔253，左衬套定位孔253沿左右方向贯穿整个左衬套25，定位端盖螺钉242的螺钉帽伸入左衬套定位孔内以防止定位衬套与左衬套相对转动。右衬套上也同样设有与定位端盖螺钉242的螺钉帽止转配合的右衬套定位孔263，右衬套定位孔263沿左右方向贯穿右衬套。定位端盖螺钉242构成与定位孔配合的止转件，其他实施例中，左衬套定位孔可以不贯穿左衬套，定位端盖螺钉的螺帽可以不伸入左衬套定位孔内，而在定位衬套的左端面上另外设置止转销等其他止转件伸入左衬套定位孔内以限制定位衬套与左衬套的相对转动，同理，右衬套定位孔结构可以与左衬套定位孔结构相同，定位衬套可以左右对称设置。

径向加载机构4设置在试验头组件2的试验主轴22的径向侧，定位衬套27上设有用于使径向加载机构穿过顶压在径向加载套上的径向加载机构穿孔271。径向加载机构4包括用于与径向加载套24抵接配合对试验轴承加载的径向加载头41，径向加载头41穿过径向加载机构穿孔271与径向加载套24顶压配合。轴向加载机构5包括与轴向加载盘238顶压配合的轴向加载头51。在本实施例中，径向加载机构和轴向加载机构均为柔性加载机构。径向加载机构加载时，径向力施加于径向加载套上，径向力通过径向加载套传递于陪试轴承外圈，进而传递于陪试轴承内圈、试验主轴，然后从试验主轴相继传递至试验轴承内圈、试验轴承外圈。轴向加载机构加载时，轴向力施加于左试验轴承外圈，轴向力通过左试验轴承传递至试验主轴，进而依次传递至右试验轴承内圈、右试验轴承外圈。

试验头组件2通过试验头压盖21固定在底座14上，径向加载机构4固定在试验头压盖21上。试验头组件的左、右两端分别设有左端盖28、右端盖29，试验头组件加紧在左、右端盖之间。轴向加载机构5固定在左端盖28上。

径向加载机构4包括套筒状的径向加载机构壳体，径向加载机构壳体包括径向套筒42及设置在径向套筒端部的径向加载端盖45，径向套筒42内导向装配有在径向加载头41、径向弹簧安装座43、径向传感器固定座44，径向加载端盖45设置在径向套筒42的外端面上并通过螺钉与径向加载机构壳体固定。径向加载端盖45螺纹连接有径向加载螺杆46，径向加载螺杆46伸入径向套筒42内并顶压在径向传感器固定座44上，径向传感器固定座与径向弹簧安装座间设有径向压力传感器47，径向压力传感器与径向弹簧安装座、径向传感器固定座螺纹固定。径向加载弹簧夹设在径向加载头与径向弹簧安装座之间。

为了提高径向加载机构的加载精度，满足微型轴承的加载力的要求，径向加载端盖上设有对径向加载螺杆的外周面施加压力的径向加载机构压力件和设置在径向加载机构压力件与径向加载螺杆之间的径向加载机构柔性顶压件。在本实施例中，径向加载机构压力件为螺纹连接在径向加载端盖上用于对径向加载螺杆的外周面施加压力的丝堵481，径向加载机构柔性顶压件为设置在丝堵481与径向加载螺杆之间的柔性阻力柱482。

丝堵481和柔性阻力柱482一一对应，柔性阻力柱482沿径向加载端盖圆周方向均匀设有三个，使用时通过转动丝堵使丝堵向内旋进，丝堵对柔性阻力柱施加压力，柔性阻力柱与径向加载螺杆顶压配合，在柔性阻力柱的压力作用下，径向加载螺杆的旋进阻力增大。对径向加载螺杆施加相同的作用力下，径向加载螺杆旋进的速度变慢，旋进量更小，同时，对称设置的径向加载机构柔性顶压件也能够保证径向加载螺杆的稳定，径向加载螺杆在旋进的过程中容易晃动。本实施例中，柔性阻力柱为橡胶柱塞，其他实施例中，柔性阻力柱在不损坏加载螺杆上的螺纹的条件下，可以为塑料等其他弹性材料。

径向弹簧安装座43上设有径向加载弹簧49，径向加载弹簧49的一端伸入径向弹簧安装座上的安装槽内，另一端顶压装配在径向加载头上，径向加载弹簧49沿以径向加载螺杆延长线为轴线的圆周方向均匀设有四个，相比现有技术中的单个弹簧，本发明设置的四个径向加载弹簧更能够增强径向加载螺杆在调整径向加载力过程中的稳定性。在其他实施例中，径向加载机构柔性顶压件和径向加载弹簧的具体数量可以根据轴承试验装置的参数设置至少三个。

轴向加载机构5包括轴向加载机构壳体，轴向加载机构壳体包括轴向套筒52及设置在轴向套筒端部的轴向加载外端盖551和轴向加载内端盖552，轴向加载内端盖上导向装配有轴向加载头51，轴向套筒52内设有轴向弹簧安装座531、轴向弹簧顶压座532、轴向传感器固定座54，轴向弹簧安装座与轴向套筒沿轴向加载机构施力方向导向配合，

轴向弹簧安装座531上导向装配有与轴向加载弹簧59相对应的连接螺钉533，连接螺钉与轴向弹簧顶压座532螺纹连接，连接螺钉与轴向加载弹簧一一对应，轴向加载弹簧59套设在连接螺钉上并夹设在轴向弹簧顶压座与轴向弹簧安装座之间。连接螺钉的螺钉帽与轴向弹簧安装座531挡止配合。

轴向压力传感器57的左右两端分别于轴向传感器固定座54和轴向弹簧顶压座532螺纹固定。轴向加载外端盖551螺纹连接有轴向加载螺杆56，轴向加载螺杆伸入轴向套筒52内并顶压在轴向传感器固定座上。

轴向加载外端盖上设有对轴向加载螺杆的外周面施加压力的轴向加载机构压力件和设置在轴向加载机构压力件581与轴向加载螺杆之间的轴向加载机构柔性顶压件582。轴向加载机构压力件与径向加载机构压力件的结构相同，轴向加载机构柔性顶压件582与径向加载机构柔性顶压件结构相同，不予赘述，轴向加载机构柔性顶压件582同样是为了能够提高径向加载机构的加载精度，满足微型轴承对轴向加载力的要求。轴向加载弹簧的布局与径向加载弹簧的布局相同，可以根据轴承试验装置所需要的加载力的不同，调整轴向加载弹簧与径向加载弹簧的具体型号和数量。轴向加载螺杆和径向加载螺杆上均设有方便加载的手柄7。

定位衬套27上还设有定位衬套散热孔272，径向加载套设有三个沿径向加载套周向均匀布置的径向加载套散热孔243，试验头压盖21上设有压盖散热孔211，压盖散热孔211与轴承试验装置外部连通。轴承试验装置设有通过径向加载机构穿孔271、定位衬套散热孔272、径向加载套散热孔243、压盖散热孔211的第一散热通道。左衬套定位孔贯穿所述的左衬套，右衬套定位孔贯穿所述的右衬套，左衬套定位孔的两端分别与轴承试验装置外部和径向加载机构穿孔271连通，右衬套定位孔的两端分别与轴承试验装置外部和径向加载机构穿孔271连通，轴承试验装置上还设有通过左衬套定位孔的第二散热通道击通过右衬套定位孔的第三散热通道。径向加载套24上的径向加载套散热孔243使第一散热通道贯穿径向加载套。本实施例中，轴承试验装置采用脂润滑，轴承试验装置可以采用风冷散热。其他实施例中，轴承试验装置采用油润滑时，上述第一散热通道为油润滑油路循环通道，轴承试验装置以润滑油为介质油冷却。轴承试验装置采用油润滑时，轴承试验装置可以以润滑油为介质油冷却。使用油润滑时，左、右衬套通孔内设置柱塞封堵左、右衬套通孔以减少油路的出入口数量，柱塞可拆固定在左、右衬套通孔内，简化油路。保持第一散热通道畅通，此时润滑油通过第一散热通道循环，润滑油的油箱内可以设置冷却装置对循环油路进行冷却，达到散热的目的。

本发明的轴承试验装置装配时，将试验头放入底座中，联结尼龙绳并向尼龙绳滴少许滑油，保证两联轴器间距1.5-2mm；将左端盖装入试验头压盖，并连接螺钉，整体置于试验头上方；保证两联轴器间距不变，将试验头与左端盖紧密贴合；保证温度传感器安装到位，测量头准确贴合于被测轴承外圈，即可拧紧T型螺钉螺母；安装右端盖，并连接螺钉。

通电开启计算机监控系统，打开监控程序主界面，在程序主界面上将实时显示试验转速、径向载荷、交替喷水时间、轴承外圈温度、轴承振动、功耗电流、试验周期、累计试验时间等参数。对照监控程序主界面上载荷的显示值，首先用扳手旋转径向加载机构的调节螺杆，使调节螺杆向下移动从而压缩径向加载弹簧，力的大小通过压力传感器显示到监控程序主界面上，施加力的大小根据试验轴承的试验要求确定，一般为被试验轴承额定动载荷的15%～25%。轴向加载机构的调节方法与径向加载机构调节方法相同。

在计算机监控程序中根据事先设定好的转速步骤对两套试验轴承进行性能及耐久性试验，整个试验过程中试验监控程序主界面实时显示试验转速、径向载荷、轴向载荷、轴承外圈温度、轴承振动、功耗电流、试验周期、累计试验时间等参数，并将上述试验参数保存在计算机的数据库中。试验过程如出现异常情况，由计算机监控程序发出报警提示并停机。试验结束后停机拆出两套试验轴承，对轴承外观、轴承精度以及游隙进行检测，同时将上述参数的数据进行计算机处理，最终作出试验轴承的性能及耐久性试验结论。

本发明的轴承试验装置的具体实施例2，本实施例与上述具体实施例1的区别仅在于：第一散热通道为油润滑油路循环通道，轴承试验装置采用油润滑，轴承试验装置以润滑油为介质油冷却。使用油润滑时，如图7所示，左、右衬套通孔内设置柱塞10封堵左、右衬套通孔以减少油路的出入口数量，柱塞10可拆固定在左、右衬套通孔内，简化油路。保持第一散热通道畅通，此时润滑油通过第一散热通道循环，润滑油的油箱内可以设置冷却装置对循环油路进行冷却，达到散热的目的。

本发明的轴承试验装置的其他实施例中，上述定位衬套可以为笼式结构；上述左、右衬套可以设置在定位衬套内部，左、右衬套的外周面上设置螺纹孔，通过定位衬套上设有与螺纹孔对应的沉孔，通过螺钉将定位衬套与左、右衬套固定在一起；上述定位孔可以为盲孔；上述在压力件与柔性顶压件构成的阻力机构对加载螺杆施加朝向垂直于加载机构施力方向的压力时，阻力机构的安装位置不受限制，比如径向加载机构柔性顶压件可以与径向加载端盖沿试验主轴径向并列设置，可以设置在径向加载套的外，也可以设置在径向加载套内部；上述径向加载机构可以采用与轴向加载机构相同的结构。上述径向加载装置可以采用与上述轴向加载装置相同的结构；上述轴向/径向加载弹簧还可以设置在螺杆与加载头之间，在螺杆的一端设置弹簧顶压盘，在加载头上设置相对应的弹簧顶压板；上述轴向加载装置的压力传感器可以设置在加载弹簧与加载头之间，加载头上设置压力传感器固定板，此时加载弹簧顶压座应设置在加载弹簧安装座与加载头之间，以方便连接螺钉的安装；上述柔性顶压件可以为橡胶螺钉，此时柔性顶压件与压力件为一体式结构；径向加载套散热孔的数量在满足能够形成散热通路的前提下根据需要设置，可以是至少两个；上述定位衬套散热孔可以与径向加载机构穿孔结构相同，以方便径向加载机构的安装，也可以使轴承试验装置能够适用于两套或多套径向加载装置；上述径向加载套散热孔可以是至少两个。