滚动轴承动态性能试验机及其通用机架的制作方法

本实用新型涉及一种滚动轴承动态性能试验机及其通用机架。

背景技术：

机器人用薄壁轴承是工业机器人的关键配套元件，机器人的腕部、肘部、底盘等部位的RV减速器中均使用薄壁轴承。随着机器人向着高精度、高效率及高寿命等方向发展，对机器人用薄壁轴承的运转精度和可靠性的要求也越来越高，人们越来越深刻的认识到轴承试验的重要性。实际上，轴承试验是轴承设计和制造过程中一个不可缺少的重要验证过程，在轴承试验机上按照轴承的实际工况、实际运行状态，即轴承的转速、轴向载荷、径向载荷以及环境温度、润滑状态等按照实际工况给定进行运转，达到预定寿命或轴承失效。轴承动态性能试验机正是一类能够真实模拟滚动轴承转速、载荷、环境温度和润滑状态等实际工况并对轴承的动态性能和寿命等进行试验验证的设备。

应用试验方法研究不同的载荷与不同的转速作用下轴承动态特性具有重要的价值。目前，国内科技人员对机器人用薄壁轴承试验机已开展一些相关的研究并取得了一定的成果，但动态试验机的研究成果很少。而且国内对机器人用薄壁轴承试验机的研究主要在试验机的设计、制造、测试等方面，其中试验轴承的加载方式也各不相同。国外关于机器人轴承试验机的研究成果及文献资料公开的很少。

在进行动态性能试验时，将待测的试验轴承套装在支撑主轴上，由主轴带着待测的试验轴承旋转，同时，通过力加载装置对试验轴承进行加载以模拟实际工况，进而进行动态性能试验。根据不同的测试需求，选择不同的支撑轴系对试验轴承进行支撑。如授权公告号为CN201247147Y的中国实用新型专利说明书中公开的直升机倾斜器薄壁轴承检测装置中的悬臂支承、加载机构中所提供的悬臂轴系以实现对待测试验轴承的支撑，悬臂轴系中的主轴通过支撑轴承结构转动装配在箱体机架上，在箱体机架上设有沿悬臂轴系的左右轴向间隔布置的两轴承支承结构，试验轴承对应装配在主轴的一端以形成悬臂支承结构。而在授权公告号为CN2924697Y的中国实用新型专利说明书中公开的滚动轴承试验台中则提供了一种桥式轴系，该桥式轴系中的主轴的两端各套装有一个试验轴承，两试验轴承连同整个桥式轴系对应的安装在沿主轴左右轴向间隔设置的两安装座上，并由设置于主轴轴向两侧的轴向加载装置实现轴向加载，由设置于主轴径向旁侧的径向加载装置实现径向加载。但上述的两类试验装置的机架上设置的径向加载装置要么适配悬臂轴系，要么适配桥式轴系，这就需要针对两款不同的轴系设计两类不同的测试装置，通用性不好，成本较高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种滚动轴承动态性能试验机通用机架，以解决现有技术中需要针对不同轴系设计两类不同的测试装置来满足径向加载装置的安装要求导致通用性不好的技术问题；同时，本实用新型还提供一种使用上述通用机架的滚动轴承动态性能试验机。

为实现上述目的，本实用新型所提供的滚动轴承动态性能试验机通用机架的技术方案是：一种滚动轴承动态性能试验机通用机架，包括沿左右方向间隔设置的用于与选配的悬臂轴系、桥式轴系可拆支撑装配的两安装座，机架上还具有沿左右方向依次布置的用于安装径向加载装置以向试验轴承施加径向作用力的两径向加载位，两径向加载位中的一个为对应布置于所述两安装座之间的中间加载位，另一个为对应布置于所述两安装座左侧的端部加载位。

所述的机架上于所述两安装座左侧布置有用于安装轴向加载装置以向试验轴承施加轴向加载力的轴向加载位。

所述两安装座为左安装座、右安装座，通用机架包括可拆的扣合装配在一起的上、下架体，上架体上设有沿左右方向间隔布置的左侧上压部、右侧上压部，下架体上设有沿左右方向间隔布置的左侧下支部、右侧下支部，左侧上压部和左侧下支部配合形成所述左安装座，右侧上压部和右侧下支部配合形成所述右安装座。

所述的两安装座上分别设有用于与所述悬臂轴系、桥式轴系相应部位上设有的周向环槽插接配合的插接结构。

本实用新型所提供的使用上述通用机架的滚动轴承动态性能试验机的技术方案是：一种滚动轴承动态性能试验机，包括机架和根据试验要求择一选装在所述机架上的悬臂轴系、桥式轴系以及安装在机架上以向试验轴承施加径向作用力的径向加载装置，机架上包括沿左右方向间隔设置的用于与选配的所述悬臂轴系、所述桥式轴系可拆支撑装配的两安装座，机架上还具有沿左右方向依次布置的用于安装所述径向加载装置以向试验轴承施加径向作用力的两径向加载位，两径向加载位中的一个为对应布置于所述两安装座之间的中间加载位，另一个为对应布置于所述两安装座左侧的端部加载位。

所述的机架上于所述两安装座左侧安装有用于向试验轴承施加轴向加载作用力的轴向加载装置，所述机架上于所述两安装座右侧设置有用于与所述悬臂轴系、桥式轴系传动连接以驱动相应轴系的轴系主轴转动的转动驱动机构。

所述两安装座为左安装座、右安装座，所述机架包括可拆的扣合装配在一起的上、下架体，上架体上设有沿左右方向间隔布置的左侧上压部、右侧上压部，下架体上设有沿左右方向间隔布置的左侧下支部、右侧下支部，左侧上压部和左侧下支部配合形成所述左安装座，右侧上压部和右侧下支部配合形成所述右安装座。

所述的径向加载装置为可拆装配在所述径向加载位上的液压加载机构，液压加载机构具有加载杆，所述两径向加载位设置于所述的上架体上，在上架体上设有供所述加载杆穿过的加载穿孔。

所述的两安装座上分别设有用于与所述悬臂轴系、桥式轴系相应部位上设有的周向环槽插接配合的插接结构。

所述的悬臂轴系包括第一主轴、两第一轴承座和布置于所述第一主轴与两第一轴承座之间的第一陪测轴承，第一主轴具有用于安装试验轴承的左端部，所述悬臂轴系上的与所述两安装座上的插接结构对应插接配合的周向环槽设置于所述两第一轴承座的外周面上；所述桥式轴系包括第二主轴、用于安装两试验轴承的两第二轴承座和套装于所述第二主轴上并位于两第二轴承座之间的用于与所述径向加载装置顶压配合的第二陪测轴承，所述桥式轴系上的与所述两安装座上的插接结构对应插接配合的周向环槽设置于所述两第二轴承座的外周面上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型所提供的滚动轴承动态性能试验机通用机架具有用于与选配的悬臂轴系、桥式轴系可拆支撑装配的两安装座，这样可以根据实际性能试验需要择一选择悬臂轴系、桥式轴系，并将其支撑装配在两安装座上，而且，由于机架上设有与桥式轴系对应的中部加载位和与悬臂轴系对应的端部加载位，当选取悬臂轴系以进行相应的动态性能试验时，将径向加载装置安装在端部加载位处，实现对处于悬臂轴系端部的试验轴承的径向记载；而当选取桥式轴系进行相应功能的动态性能试验时，将径向加载装置安装在中部加载位处，通过对桥式轴系的相应轴系主轴的径向加压实现对处于桥式轴系的两端的试验轴承的径向加载。本实用新型所提供的试验机通用机架不仅提供与悬臂轴系、桥式轴系可拆支撑装配的两安装座，还设有与悬臂轴系对应的安装径向加载装置的端部加载位和与桥式轴系对应的安装径向加载装置的中部加载位，这样可以根据实际试验需要选配不同的轴系及将径向加载装置安装到相应的位置处，一套通用机架即可满足两套轴系的安装要求，通用性好。

进一步地，机架包括可拆的扣合装配在一起的上、下架体，这样在更换悬臂轴系和桥式轴系时，只需要将上、下架体拆开，即可方便的实现对悬臂轴系和桥式轴系的更换，装拆均较为方便。

进一步地，两径向加载位设置于上架体上，便于在相应的加载位上安装径向加载装置。

进一步地，两安装座上分别设有插接结构，在将悬臂轴系、桥式轴系与两安装座对应支撑装配时，两安装座上的插接结构对应的与悬臂轴系、桥式轴系的相应部位上设有的周向环槽插配，不仅实现对悬臂轴系、桥式轴系的径向支撑定位，同时，实现对悬臂轴系、桥式轴系的轴向挡止定位，定位结构简单可靠，便于实现悬臂轴系和桥式轴系的更新替换。

附图说明

图1为本实用新型所提供的滚动轴承动态性能试验机上安装悬臂轴系的一种实施例的结构示意图；

图2为图1所示的试验机上安装桥式轴系的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的实施方式作进一步说明。

本实用新型所提供的滚动轴承动态性能试验机的具体实施例，如图1和图2所示，该实施例中的试验机包括机架，机架包括底座1，底座1上设有上架体4和下架体2，上架体与下架体可拆的扣合装配在一起，此处的机架为通用机架，既可以根据实际试验要求安装悬臂轴系，也可以根据实际试验要求安装桥式轴系，在机架上也设有用于对应不同轴系在不同位置安装径向加载装置的径向加载位。

具体来说，上架体4上设有沿左右间隔布置的左侧上压部20、右侧上压部21，下架体2上设有沿左右方向间隔布置的左侧下支部22、右侧下支部23，在上下架体对应的扣合装配时，左侧上压部20和左侧下支部22配合形成左安装座，右侧上压部21和右侧下支部23配合形成右安装座，此处的两安装座沿左右方向间隔布置。实际上，在悬臂轴系和桥式轴系的外周面上分别设有周向环槽，这样，在将悬臂轴系、桥式轴系对应的支撑装配在两安装座上时，两安装座上对应设有的插接结构与悬臂轴系、桥式轴系上的周向环槽对应插接以实现对悬臂轴系的径向支撑定位和轴向挡止定位。实际上，两安装座上的插接结构具体为左左侧上压部、右侧上压部、左侧下支部和右侧下支部的朝向悬臂轴系的轴系主轴、桥式轴系的轴系主轴的插接端部。这样，可在悬臂轴系、桥式轴系中择一的与两安装座可拆的支撑装配在一起，以进行相应的滚动轴承动态性能试验。

而且，在上架体4上设有沿左右方向间隔布置的两个用于安装径向加载装置6的径向加载位，两径向加载位中的一个为对应布置于两安装座之间的中间加载位，另一个为对应布置在两安装座左侧的端部加载位。并且，此处的径向加载装置6为可拆装配在上架体4上的液压加载机构，液压加载机构通过安装底板5可拆的装配在上架体4上，液压加载机构具有加载杆，在上架体4上对应各径向加载位分别设有供液压加载机构的加载杆穿过的加载穿孔。

本实施例中，机架上于两安装座左侧布置有用于安装轴向加载装置3以向试验轴承施加轴向加载力的轴向加载位，该轴向加载位处安装有轴向加载装置3，此处的轴向加载装置3具体为液压加载机构。

而且，机架上于两安装座的右侧设置有用于与悬臂轴系、桥式轴系传动连接以驱动相应轴系的主轴转动的转动驱动机构，该转动驱动机构包括依次设置的第一联轴器13、第二联轴器14、动态扭矩传感器15、第三联轴器16、传动轴系17、传动箱18及同步带小带轮19。此处的第一联轴器13和第二联轴器14均为法兰盘式联轴器，第三联轴器16则为套筒式联轴器。

第一联轴器13一端与悬臂轴系、桥式轴系的主轴传动连接、另一端则与第二联轴器14传动连接，动态扭矩传感器15置于扭矩传感器支架上，左右两端分别连接第二联轴器14与第三联轴器16。动态扭矩传感器15的测头为针型测头，安装时，使针形测头先插入针形孔，然后由针头后面的螺帽与传感器上的螺栓进行螺纹连接来固定测试头。动态扭矩传感器15直接与计算机连接可将检测到的扭矩数值直接显示并存储。

传动轴系17左端靠双键与第三联轴器16相连，传动轴系17的传动主轴与传动箱18之间有三套角接触轴承，第一套角接触轴承根据轴肩定位，三套轴承之间有固定轴承内外圈的套筒，三套轴承与传动主轴和传动箱体之间的配合属于过盈配合。传动箱两端端盖靠螺栓连接在传动箱18的箱体上。

本实施例中的动力机构变频电机偏置在传动轴系17的一侧，并通过同步带大带轮带动小带轮从而带动相应轴系主轴的转动。同步带小带轮19的定位是由其两端的套筒实现的，同步带小带轮19的紧固是由右端的两个锁紧螺母紧固套筒来实现。

本实施例中，用于连接轴系主轴的轴端部与连接动态扭矩传感器15轴端的接头通过尼龙绳穿设在第一联轴器13、第二联轴器14的圆柱孔内以便实现浮动连接，即实现弹性联轴器传输动力作用，也实现对轴承的缓冲减振作用，最主要防止试验轴承卡死而导致的第二联轴器14右端的各部件受损，起到保护试验设备的作用。

如图1所示，当需要对单个的试验轴承10进行相应的动态性能试验时，将对应的悬臂轴系支撑装配在机架上，具体来说，此处的悬臂轴系包括作为轴系主轴的第一主轴11、两第一轴承座和布置于第一主轴与两第一轴承座之间的第一陪测轴承12，此处的第一陪测轴承12对应设有两个，在两第一轴承座的外周面上分别设有相应的轴承座，在两轴承座上分别设有相应的润滑油道，且在两轴承座的外周面上设置相应的周向环槽，以用于与两安装座上的相应插接结构对应插接配合。此处的第一主轴11具有用于试验轴承10的左端部，具体在第一主轴11的左端部上固定安装加载盘9，将试验轴承过盈装配在加载盘9上，并在试验轴承10外装配有承载套8，径向加载装置的加载杆顶压在承载套8的外周面上，从而实现对试验轴承10的径向加载。

另外，在机架左侧还设有轴向加载装置3，此处的轴向加载装置3实际上行采用轴向油缸组件。轴向油缸组件的油缸压盖正中心开设有螺纹孔用于连接轴向液压油管，轴向加载液压油通过油缸壳体推动轴向活塞进而推动活塞杆运动，此处的轴向活塞与轴向活塞杆采用螺纹连接，轴向加载装置通过液压控制活塞杆运动来对试验轴承10的加载套7进行加载从而实现对试验轴承10的外圈进行加载的功能。同时，利用压力传感器实现对轴向加载压力的测量，并将该压力传感器与计算机连接，可将检测到的加载力数据直接显示并存储。

当然，也可根据实际需要选装桥式轴系，此时，可将上、下架体打开，将悬臂轴系从机架上拿出来，然后将桥式轴系对应的支撑放置在左右两安装座上，并将径向加载装置对应的安装在中部加载位处，以满足桥式轴系的试验需求。

本实施例中的桥式轴系包括作为轴系主轴的第二主轴40、用于安装两试验轴承9的两第二轴承座和套装于第二主轴40上并位于两第二轴承座之间的第二陪测轴承43，第二陪测轴承43具有用于与径向加载装置顶压的轴承外圈。此处的两第二轴承座包括左衬套38和右衬套44，在两衬套的外周面上设有周向环槽，以便于与两安装座上的插接结构对应插接配合。

实际上，此处的桥式轴系中，第二陪测轴承43的内圈与内隔套安装在第二主轴的中部，外圈与外隔套装入承载套42内，同时，将承载套压盖41上紧，试验轴承9与第二陪测轴承43之间装有隔套，试验轴承9两端由锁紧螺母紧固内圈，两试验轴承9的外圈对应装配有左衬套38和右衬套44，左衬套38利用左压盖37紧固，右衬套44则利用右压盖45紧固，桥式轴系左端设有的左端盖36通过螺栓紧固在左衬套38上，右端设有的右端盖46通过螺栓紧固在右衬套44上。

由于径向加载装置布置于中间加载位处，径向加载装置的加载杆顶压作用在承载套，从而对第二陪测轴承43施加径向作用力，由于两套试验轴承9距离第二陪测轴承等距的原理，从而对两套试验轴承9分别施加同等大小载荷的功能。通过对第二陪测轴承43的径向加载，径向作用力通过作为轴系主轴的第二主轴40传递到试验轴承9上。通过两安装座与两衬套上设有的周向环槽的插配实现对桥式轴系的径向支撑定位和轴向挡止定位。而且，利用轴向加载装置对左压盖施加轴向作用力，进而实现轴向加载。

当需要将桥式轴系从机架上拆卸下来时，先将径向加载装置6拆卸，再拆卸上架体4，接着将第二主轴40左端的轴向加载装置取出，第二主轴右端的两联轴器上的柔性连接去掉，最后利用吊车将整个桥式轴系吊起进行更换。

本实施例所提供的性能试验机可满足各类机器人薄壁轴承试验的要求，此处机器人薄壁轴承可以是薄壁角接触球轴承、薄壁深沟球轴承、薄壁交叉滚子轴承、薄壁四点接触球轴承、薄壁圆锥滚子轴承。通过液压装置对不同转数下的轴承施加大小不同的轴向载荷、径向载荷，可以得到轴承的振动值，扭矩值和温度值等参数。当然，也可满足其他的滚动轴承进行相应的动态性能试验。

上述实施例中，利用两安装座上设有的插接结构与悬臂轴系、桥式轴系上设有的周向环槽插接配合，从而实现对悬臂轴系、桥式轴系的径向支撑定位和轴向挡止定位，方便实现拆装定位。在其他实施例中，也可利用两安装座仅实现对悬臂轴系和桥式轴系的径向支撑定位，而另外设置其他的左右挡止结构来实现对悬臂轴系和桥式轴系的左右轴向定位。

上述实施例中，上下架体可拆的扣合装配在一起，在需要更换悬臂轴系和桥式轴系时，只需要将上架体从下架体上拆卸下来，即可很方便的将原来的轴系从安装座上拿掉，并将新替换的轴系安装在两安装座上，便于进行悬臂轴系和桥式轴系的装拆替换。在其他实施例中，在其他实施例中，也可利用其他结构方便实现悬臂轴系和桥式轴系的装拆替换，将相应的轴系空套的装入相应安装孔中，并利用另外单独设置的左右挡止结构实现对轴系的挡止配合，当需要进行更换时，可将左右挡止结构如法兰盘拆卸下来，再将施加轴向作用力将轴系从安装孔中顶出即可。

上述实施例中，在上架体上仅设置单个径向加载装置，根据实际需要选择相应的径向加载位安装该径向加载装置。在其他实施例中，也可以在两径向加载位处分别设置径向加载装置。上述实施例中，径向加载装置为液压加载机构，在其他实施例中，径向加载装置也可采用其他的砝码加载机构或弹簧加载机构。上述实施例中，将径向加载装置设置于上架体上，在其他实施例中，也可以将径向加载装置单独设置的架体上，该架体可以沿左右方向导向移动的装配在底座上，通过移动该架体同样可以得到两个径向加载位。

本实用新型还提供一种滚动轴承动态性能试验机通用机架的实施例，该实施例中的通用机架的结构与上述滚动轴承动态性能试验机中的机架的结构相同，在此不再赘述。