一种组合加载运动关节轴承试验机的制作方法

本发明属于轴承试验检测技术领域，主要涉及一种运动关节轴承试验机。

背景技术：

向心关节轴承作为滑动轴承的重要组成部分，广泛应用于航空航天、轨道客车、矿山、冶金、重型汽车、水利水电等领域，由带有内球面的外圈、带有外球面的内圈和衬垫构成。向心关节轴承在使用过程中主要承受径向载荷、轴向载荷、回转摆动、侧向摆动，轴承衬垫的磨损是导致向心关节轴承轴承失效的重要因素，研究衬垫磨损的原因对向心关节轴承的研究起着至关重要的作用，目前国内存在的向心关节轴承试验机主要是轴向和径向加载，不能够真实的模拟向心关节轴承承载情况。

技术实现要素：

本发明提供一种组合加载运动关节轴承试验机，以解决目前国内存在的向心关节轴承试验机主要是轴向和径向加载，不能够真实的模拟向心关节轴承承载情况的的问题。

本发明的技术方案是：夹具工装通过螺栓固定在工作台上，横向扭转机构通过螺钉与工作台左端固定连接，轴向加载机构通过螺栓与工作台右端固定连接，侧向摆动机构通过螺钉与工作台的后端固定连接；四根立柱安装在工作台的上表面，并通过立柱背母和立柱小背母与工作台固定锁紧，连接横梁安装在立柱的上端，并通过立柱背母和立柱小背母与工作台固定锁紧，油缸一通过螺钉与横梁的上端固定连接，横向扭摆机构通过联轴器一与夹具工装左端胀紧固定连接，夹具工装右端通过螺钉与轴向加载机构固定连接，夹具工装上端通过螺钉与纵向加载转接块固定连接，垂直定位块位于夹具工装上，夹具工装通过垂直定位块进行垂直定位，保证纵向加载转接块与夹具工装同轴，侧向摆动机构通过联轴器四与夹具工装左端胀紧固定连接；油缸一的活塞杆端部与纵向加载螺纹轴螺纹连接，纵向加载螺纹轴与动态轮辐传感器上端通过螺纹连接，在油缸一的活塞杆端部和动态轮辐传感器之间有一对锁紧垫，通过胀紧消除螺纹间隙，保证油缸一加载可靠，动态轮辐传感器下端通过螺钉与传感器法兰固定连接，纵向加载杆的一端与关节轴承外圈配合，关节轴承内圈与纵向加载杆销轴配合，纵向加载杆销轴与传感器法兰下端孔配合，挡圈分别与纵向加载杆销轴和纵向加载杆连接，纵向加载杆销轴通过挡圈对关节轴承内圈轴向定位，防止关节轴承轴向窜动，纵向加载杆和传感器法兰与加载杆销轴轴线方向绕接，防止夹具工装侧向摆动时对油缸一造成破坏，纵向加载杆通过转接块背母与纵向加载转接块螺纹连接，并通过转接块背母防止螺纹连接松动，消除螺纹间隙，直线轴承通过螺钉固定在横梁上，导向板固定在油缸一活塞杆上，纵向导向杆一端通过螺纹连接固定在导向板上，另一端与直线轴承配合，保证油缸一活塞杆移动位移保持竖直；

所述轴向加载机构由油缸支撑架、油缸二、直线轴承、直线轴承端盖、轴向导向杆、轴向导向板、轴向加载螺纹轴、轴向锁紧垫、动态轮辐传感器二、传感器法兰二、轴向加载杆销轴、关节轴承二、轴向加载杆挡圈、轴向加载杆、横向加载锁紧螺母、横向加载转接板、轴向加载定位块构成，油缸二通过螺钉固定在油缸支撑架上，油缸二的活塞杆端部与轴向加载螺纹轴螺纹连接，轴向加载螺纹轴与动态轮辐传感器二左端通过螺纹连接，油缸二的活塞杆端部和动态轮辐传感器二之间有一对轴向锁紧垫，并通过轴向锁紧垫的胀紧消除螺纹间隙，以保证油缸二可靠，动态轮辐传感器二右端通过螺钉与传感器法兰二固定连接，轴向加载杆一端与关节轴承二外圈配合，关节轴承二内圈与轴向加载杆销轴配合，轴向加载杆销轴两端与传感器法兰二右端孔配合，通过轴向加载杆挡圈对关节轴承二内圈轴向定位，防止关节轴承二轴向窜动，轴向加载杆和传感器法兰二与轴向加载杆销轴的轴线方向转动连接，防止夹具工装径向移动时对油缸二造成破坏，轴向加载杆通过横向加载锁紧螺母与横向加载转接板固定连接，横向加载转接板通过螺钉与夹具工装固定连接，并通过轴向加载定位块进行定位，保证轴向加载与试样轴线同轴，直线轴承与油缸支撑架配合，通过直线轴承端盖进行轴向定位，直线轴承端盖通过螺钉固定在油缸支撑架上，轴向导向板固定在油缸二活塞杆上，轴向导向杆一端与轴向导向板螺纹连接，另一端与直线轴承配合，保证油缸二活塞杆移动位移保持水平；

所述横向扭转机构由副工作台一、直线导轨副一、摆动机构支座一、摆动缸转接法兰盘一、摆动缸一、联轴器一、传感器转接法兰一、传感器一、支撑轴承端盖一、传感器转接盘一、轴承支撑座一、滚动轴承一、锁紧螺母一、联轴器二、轴承座导向键一、齿条一、齿条连接板一、齿轮一、轴挡一、齿轮轴轴承座一、滚动轴承二、齿轮中轴一、手轮一构成；副工作台一通过螺钉固定在工作台上，直线导轨副一通过螺钉固定在副工作台一上，摆动机构支座一通过螺钉固定连接在直线导轨副一上，摆动缸一通过螺钉与摆动机构支座一固定连接，摆动缸转接法兰盘一一端与通过螺钉摆动缸一输出端固定连接，摆动缸转接法兰盘一另一端通过胀紧套与联轴器一固定连接，联轴器一另一端通过螺钉与传感器一固定连接，传感器一通过螺钉与传感器转接盘一固定连接，传感器转接盘一通过两个滚动轴承一支撑固定在轴承支撑座一上，并通过支撑轴承端盖一和锁紧螺母一对滚动轴承一进行定位，传感器转接盘一与联轴器二胀紧固定，轴承支撑座一通过螺钉固定在副工作台一上，并通过轴承座导向键一导向定位，齿条通过螺钉固定在齿条连接板一上，齿条连接板一通过螺钉固定在副工作台一上，齿轮一与齿条一啮合连接，齿轮一通过轴挡一螺纹连接固定在齿轮中轴一上，齿轮中轴一通过滚动轴承二支撑固定在齿轮轴轴承座一内，手轮一通过螺纹连接固定在齿轮中轴一上，转动手轮一安装在摆动机构支座一上，摆动机构支座一沿副工作台一移动；

所述侧向扭转机构由副工作台二、直线导轨副二、摆动机构支座二、摆动缸转接法兰盘二、摆动缸二、联轴器三、传感器转接法兰二、传感器二、支撑轴承端盖二、传感器转接盘二、轴承支撑座二、滚动轴承三、锁紧螺母二、联轴器四、轴承座导向键二、齿条二、齿条连接板二、齿轮二、轴挡二、齿轮轴轴承座二、滚动轴承四、齿轮中轴二、手轮二构成，与横向扭转机构结构和输出扭矩相同；

所述夹具工装由底柱、夹具底座、长T型块、倾斜轴轴承挡圈、滚动轴承五、倾斜轴锥套外圈、倾斜轴锥套内圈、Y向传动轴、转轴、摆动套筒、导向块、试样外圈压盖、摆动轴、X向传动轴、横向传动轴转接、锥套内圈摆动侧、轴承座端盖、锥套外圈摆动侧、压力块、轴承座、单列圆锥滚子轴承、锥套外圈锁紧螺母、锥套外圈、锥套内圈、测量接杆连接件构成；试样轴承内圈与摆动轴中间部位配合安装，试样轴承外圈与转轴中间孔配合，摆动轴与转轴轴线垂直交叉分布，试样轴承内圈左端与锥套内圈摆动侧配合，锥套内圈摆动侧外锥面与锥套外圈摆动侧内锥面配合胀紧，实现试样轴承内圈左端的轴向定位，试样轴承内圈右端与锥套内圈配合，锥套内圈外锥面与锥套外圈内锥面配合胀紧，实现试样轴承内圈右端的轴向定位，锥套外圈摆动侧外表面和锥套外圈分别与两个单列圆锥滚子轴承内圈配合，单列圆锥滚子轴承外圈与轴承座配合，轴承座端盖与单列圆锥滚子轴承外圈配合并通过螺钉固定在轴承座上，锥套外圈锁紧螺母与单列圆锥滚子轴承内圈配合并与锥套外圈摆动侧螺纹连接，在两个单列圆锥滚子轴承中间有内挡圈和外挡圈，实现单列圆锥滚子轴承轴向定位，横向传动轴转接盘一端通过螺钉与锥套外圈摆动侧连接，横向传动轴转接盘另一端通过螺纹与X向传动轴连接，X向传动轴与联轴器一胀紧连接，实现横向扭摆加载，转轴两端通过滚动轴承五支撑安装于压力块内，转轴左端通过倾斜轴轴承挡圈对滚动轴承五进行轴向定位，倾斜轴轴承挡圈通过螺钉固定在转轴上，转轴的右端分别与倾斜轴锥套内圈和摆动套筒配合，倾斜轴锥套内圈与倾斜轴锥套外圈胀紧配合，实现右端滚动轴承五轴向定位，倾斜轴锥套外圈通过螺钉与Y向传动轴固定连接，Y向传动轴与侧向摆动机构中的联轴器四胀紧连接，实现侧向摆动加载，压力块端面通过螺钉与轴向加载机构中的横向加载转接板连接，实现轴向加载，压力块上端面通过螺钉与纵向加载转接块连接。

本发明的优点在于：结构新颖，由摆动作动器和直线作动器作为执行动力元件，实现轴向、径向加载，回转和倾斜方向摆动，可以同步、异步协调运行，全方位的模拟向心关节轴承的受载及运动状态，能实时检测载荷、摩擦系数、磨损量、温度、运动次数、时间、滑动距离，并实时显示，能够真实的模拟试样轴承的工况环境。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的右视示意图；

图3是本发明横向扭转机构的结构示意图；

图4是图3的左视示意图；

图5是本发明侧向摆动机构的结构示意图；

图6是图5的左视示意图；

图7是本发明轴向加载机构的结构示意图；

图8是图7的俯视示意图；

图9是本发明夹具工装的结构示意图；

图10是图9的后视示意图；

图中，油缸一1、立柱小背母2、立柱背母3、连接横梁4、立柱8、横向扭转机构9、工作台11、锁紧垫14、动态轮辐传感器一15、传感器法兰一16、纵向加载杆17、转接块背母18、纵向加载转接块19、垂直定位块20、夹具工装21、轴向加载机构22、纵向加载螺纹轴27、纵向加载杆销轴28、关节轴承一29、挡圈30、侧向摆动机构31、转接法兰盘一904、摆动缸一905、联轴器一906、传感器转接法兰一907、传感器一908、支撑轴承端盖一909、传感器转接盘一910、轴承支撑座一911、滚动轴承一912、锁紧螺母一913、联轴器二914、轴承座导向键一915、齿条一916、齿条连接板一917、齿轮一918、轴挡一919、齿轮轴轴承座一920、滚动轴承二921、齿轮中轴一922、手轮一923、油缸支撑架2201、油缸二2202、直线轴承2203、直线轴承端盖2204、轴向导向杆2205、轴向导向板2206、轴向加载螺纹轴2207、轴向锁紧垫2208、动态轮辐传感器二2209、传感器法兰二2210、轴向加载杆销轴2211、关节轴承二2212、轴向加载杆挡圈2213、轴向加载杆2214、横向加载锁紧螺母2215、横向加载转接板2216、轴向加载定位块2217、副工作台二3101、直线导轨副二3102、摆动机构支座二3103、摆动缸转接法兰盘二3104、摆动缸二3105、联轴器三3106、传感器转接法兰二3107、传感器二3108、支撑轴承端盖二3109、传感器转接盘二3110、轴承支撑座二3111、滚动轴承三3112、锁紧螺母二3113、联轴器四3114、轴承座导向键二3115、齿条二3116、齿条连接板二3117、齿轮二3118、轴挡二3119、齿轮轴轴承座二3120、滚动轴承四3121、齿轮中轴二3122、手轮二3123、底柱2101、夹具底座2102、长T型块2103、倾斜轴轴承挡圈2104、滚动轴承五2105、倾斜轴锥套外圈2106、倾斜轴锥套内圈2107、Y向传动轴2108、转轴2109、摆动套筒2110、导向块2111、试样外圈压盖2112、摆动轴2113、X向传动轴2114、横向传动轴转接2115、锥套内圈摆动侧2116、轴承座端盖2117、锥套外圈摆动侧2118、压力块2119、轴承座2120、单列圆锥滚子轴承2121、锥套外圈锁紧螺母2122、锥套外圈2123、锥套内圈2124、测量接杆连接件2125。

具体实施方式

夹具工装21通过螺栓固定在工作台11上，横向扭转机构9通过螺钉与工作台11左端固定连接，轴向加载机构22通过螺栓与工作台11右端固定连接，侧向摆动机构31通过螺钉与工作台11的后端固定连接；四根立柱8安装在工作台11的上表面，并通过立柱背母3和立柱小背母2与工作台11固定锁紧，连接横梁4安装在立柱8的上端，并通过立柱背母3和立柱小背母2与工作台11固定锁紧，油缸一1通过螺钉与横梁4的上端固定连接，横向扭摆机构9通过联轴器一914与夹具工装21左端胀紧固定连接，夹具工装21右端通过螺钉与轴向加载机构22固定连接，夹具工装21上端通过螺钉与纵向加载转接块19固定连接，垂直定位块20位于夹具工装21上，夹具工装21通过垂直定位块20进行垂直定位，保证纵向加载转接块19与夹具工装21同轴，侧向摆动机构31通过联轴器四3114与夹具工装21左端胀紧固定连接；油缸一1的活塞杆端部与纵向加载螺纹轴27螺纹连接，纵向加载螺纹轴27与动态轮辐传感器15上端通过螺纹连接，在油缸一1的活塞杆端部和动态轮辐传感器15之间有一对锁紧垫14，通过胀紧消除螺纹间隙，保证油缸一1加载可靠，动态轮辐传感器15下端通过螺钉与传感器法兰16固定连接，纵向加载杆17的一端与关节轴承29外圈配合，关节轴承29内圈与纵向加载杆销轴28配合，纵向加载杆销轴28与传感器法兰16下端孔配合，挡圈30分别与纵向加载杆销轴28和纵向加载杆17连接，纵向加载杆销轴28通过挡圈30对关节轴承29内圈轴向定位，防止关节轴承29轴向窜动，纵向加载杆17和传感器法兰16与加载杆销轴28轴线方向绕接，防止夹具工装21侧向摆动时对油缸一1造成破坏，纵向加载杆17通过转接块背母18与纵向加载转接块19螺纹连接，并通过转接块背母18防止螺纹连接松动，消除螺纹间隙，直线轴承5通过螺钉固定在横梁4上，导向板7固定在油缸一1活塞杆上，纵向导向杆6一端通过螺纹连接固定在导向板7上，另一端与直线轴承5配合，保证油缸一1活塞杆移动位移保持竖直；

轴向加载机构22由油缸支撑架2201、油缸二2202、直线轴承2203、直线轴承端盖2204、轴向导向杆2205、轴向导向板2206、轴向加载螺纹轴2207、轴向锁紧垫2208、动态轮辐传感器二2209、传感器法兰二2210、轴向加载杆销轴2211、关节轴承二2212、轴向加载杆挡圈2213、轴向加载杆2214、横向加载锁紧螺母2215、横向加载转接板2216、轴向加载定位块2217构成，油缸二2202通过螺钉固定在油缸支撑架2201上，油缸二2202的活塞杆端部与轴向加载螺纹轴2207螺纹连接，轴向加载螺纹轴2207与动态轮辐传感器二2209左端通过螺纹连接，油缸二2202的活塞杆端部和动态轮辐传感器二2209之间有一对轴向锁紧垫2208，并通过轴向锁紧垫2208的胀紧消除螺纹间隙，以保证油缸二2202可靠，动态轮辐传感器二2209右端通过螺钉与传感器法兰二2210固定连接，轴向加载杆2214一端与关节轴承二2212外圈配合，关节轴承二2212内圈与轴向加载杆销轴2211配合，轴向加载杆销轴2211两端与传感器法兰二2210右端孔配合，通过轴向加载杆挡圈2213对关节轴承二2212内圈轴向定位，防止关节轴承二2212轴向窜动，轴向加载杆2214和传感器法兰二2210与轴向加载杆销轴2211的轴线方向转动连接，防止夹具工装21径向移动时对油缸二2202造成破坏，轴向加载杆2214通过横向加载锁紧螺母2215与横向加载转接板2216固定连接，横向加载转接板2216通过螺钉与夹具工装21固定连接，并通过轴向加载定位块2217进行定位，保证轴向加载与试样轴线同轴，直线轴承2203与油缸支撑架2201配合，通过直线轴承端盖2204进行轴向定位，直线轴承端盖2204通过螺钉固定在油缸支撑架2201上，轴向导向板2206固定在油缸二2202活塞杆上，轴向导向杆2205一端与轴向导向板2206螺纹连接，另一端与直线轴承2203配合，保证油缸二2202活塞杆移动位移保持水平；

横向扭转机构9由副工作台一901、直线导轨副一902、摆动机构支座一903、摆动缸转接法兰盘一904、摆动缸一905、联轴器一906、传感器转接法兰一907、传感器一908、支撑轴承端盖一909、传感器转接盘一910、轴承支撑座一911、滚动轴承一912、锁紧螺母一913、联轴器二914、轴承座导向键一915、齿条一916、齿条连接板一917、齿轮一918、轴挡一919、齿轮轴轴承座一920、滚动轴承二921、齿轮中轴一922、手轮一923构成；

副工作台一901通过螺钉固定在工作台11上，直线导轨副一902通过螺钉固定在副工作台一901上，摆动机构支座一903通过螺钉固定连接在直线导轨副一902上，摆动缸一905通过螺钉与摆动机构支座一903固定连接，摆动缸转接法兰盘一904一端与通过螺钉摆动缸一905输出端固定连接，摆动缸转接法兰盘904一另一端通过胀紧套与联轴器一906固定连接，联轴器一906另一端通过螺钉与传感器一908固定连接，传感器一908通过螺钉与传感器转接盘一910固定连接，传感器转接盘一910通过两个滚动轴承一912支撑固定在轴承支撑座一911上，并通过支撑轴承端盖一909和锁紧螺母一913对滚动轴承一912进行定位，传感器转接盘一910与联轴器二914胀紧固定，轴承支撑座一911通过螺钉固定在副工作台一901上，并通过轴承座导向键一915导向定位，齿条916通过螺钉固定在齿条连接板一917上，齿条连接板一917通过螺钉固定在副工作台一901上，齿轮一918与齿条一916啮合连接，齿轮一918通过轴挡一919螺纹连接固定在齿轮中轴一922上，齿轮中轴一922通过滚动轴承二921支撑固定在齿轮轴轴承座一920内，手轮一923通过螺纹连接固定在齿轮中轴一922上，转动手轮一923安装在摆动机构支座一903上，摆动机构支座一903沿副工作台一901移动；

侧向扭转机构31由副工作台二3101、直线导轨副二3102、摆动机构支座二3103、摆动缸转接法兰盘二3104、摆动缸二3105、联轴器三3106、传感器转接法兰二3107、传感器二3108、支撑轴承端盖二3109、传感器转接盘二3110、轴承支撑座二3111、滚动轴承三3112、锁紧螺母二3113、联轴器四3114、轴承座导向键二3115、齿条二3116、齿条连接板二3117、齿轮二3118、轴挡二3119、齿轮轴轴承座二3120、滚动轴承四3121、齿轮中轴二3122、手轮二3123构成，与横向扭转机构9结构和输出扭矩相同；

夹具工装21由底柱2101、夹具底座2102、长T型块2103、倾斜轴轴承挡圈2104、滚动轴承五2105、倾斜轴锥套外圈2106、倾斜轴锥套内圈2107、Y向传动轴2108、转轴2109、摆动套筒2110、导向块2111、试样外圈压盖2112、摆动轴2113、X向传动轴2114、横向传动轴转接2115、锥套内圈摆动侧2116、轴承座端盖2117、锥套外圈摆动侧2118、压力块2119、轴承座2120、单列圆锥滚子轴承2121、锥套外圈锁紧螺母2122、锥套外圈2123、锥套内圈2124、测量接杆连接件2125构成；

试样轴承内圈与摆动轴2113中间部位配合安装，试样轴承外圈与转轴2109中间孔配合，摆动轴2113与转轴2109轴线垂直交叉分布，试样轴承内圈左端与锥套内圈摆动侧2116配合，锥套内圈摆动侧2116外锥面与锥套外圈摆动侧2118内锥面配合胀紧，实现试样轴承内圈左端的轴向定位，试样轴承内圈右端与锥套内圈2124配合，锥套内圈2124外锥面与锥套外圈2123内锥面配合胀紧，实现试样轴承内圈右端的轴向定位，锥套外圈摆动侧2118外表面和锥套外圈2123分别与两个单列圆锥滚子轴承2121内圈配合，单列圆锥滚子轴承2121外圈与轴承座2120配合，轴承座端盖2117与单列圆锥滚子轴承2121外圈配合并通过螺钉固定在轴承座2120上，锥套外圈锁紧螺母2122与单列圆锥滚子轴承2121内圈配合并与锥套外圈摆动侧2118螺纹连接，在两个单列圆锥滚子轴承2121中间有内挡圈和外挡圈，实现单列圆锥滚子轴承2121轴向定位，横向传动轴转接盘2115一端通过螺钉与锥套外圈摆动侧2118连接，横向传动轴转接盘2115另一端通过螺纹与X向传动轴2114连接，X向传动轴2114与联轴器一906胀紧连接，实现横向扭摆加载，转轴2109两端通过滚动轴承五2105支撑安装于压力块2119内，转轴2109左端通过倾斜轴轴承挡圈2104对滚动轴承五2105进行轴向定位，倾斜轴轴承挡圈2104通过螺钉固定在转轴2109上，转轴2109的右端分别与倾斜轴锥套内圈2107和摆动套筒2110配合，倾斜轴锥套内圈2107与倾斜轴锥套外圈2106胀紧配合，实现右端滚动轴承五2105轴向定位，倾斜轴锥套外圈2106通过螺钉与Y向传动轴2108固定连接，Y向传动轴2108与侧向摆动机构31中的联轴器四3114胀紧连接，实现侧向摆动加载，压力块2119端面通过螺钉与轴向加载机构22中的横向加载转接板2216连接，实现轴向加载，压力块2119上端面通过螺钉与纵向加载转接块19连接。