齿轮与同步带式关节轴承试验装置的制作方法

本发明涉及一种轴承试验装置，尤其是涉及了一种齿轮与同步带式关节轴承试验装置。

背景技术：

关节轴承主要由一个带外球面的内圈和带一个内球面的外圈组成，广泛应用于航空飞行器摆动构件连接。航空飞行器在飞行过程中任何零部件的损坏都会带来灾难性的后果，因此对航空飞行器零部件寿命检测工作相当重要。零部件寿命检测工作通常是通过模拟零部件的工作环境进行疲劳试验，将试验得到的疲劳寿命值除以一个安全系数得到零部件的服役寿命。

关节轴承作为航空飞行器的一个重要组成部分也必须进行疲劳试验。传统的曲柄滑块式关节轴承疲劳试验机为曲柄滑块机构，不能实现同时对多个轴承进行试验，效率低。此外传统曲柄滑块式关节轴承试验装置并没有考虑转子动平衡，因此只能对频率低于20Hz的摆动环境进行模拟，对那些频率高于40Hz的摆动试验场合得出的试验结果不准确，适用范围窄，大大制约了高频摆动关节轴承的发展。

技术实现要素：

为了解决背景技术中传统关节磨损试验机试验效率低、适用范围窄等缺点，本发明提出了一种齿轮与同步带式关节轴承试验装置，能克服了现有试验装置将试验关节轴承通过轴和联轴器和电机相连后效率低、适用范围窄等缺点，能准确进行轴承疲劳寿命的试验。

本发明采用的技术方案是：

本发明具体包括齿轮、滑动轴套、试验关节轴承、轴、联轴器、电机、同步带、带轮、弹簧、控制油路和油缸，电机输出轴经联轴器和齿轮Ⅰ连接，齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ相啮合，齿轮Ⅰ上偏心地固定有圆柱销Ⅰ，齿轮Ⅱ上偏心地固定有圆柱销Ⅱ，滑动轴套Ⅰ和滑动轴套Ⅱ分别套在圆柱销Ⅰ和圆柱销Ⅱ上并形成圆柱副；同步带的两端分别固定到滑动轴套Ⅰ和滑动轴套Ⅱ上，同步带经过带轮Ⅰ和带轮Ⅱ，通过带传动使得带轮Ⅰ和带轮Ⅱ旋转，同步带中设有弹簧；带轮Ⅰ、带轮Ⅱ分别与轴Ⅰ、轴Ⅱ的一端同轴固定连接，轴Ⅰ、轴Ⅱ的另一端分别与试验关节轴承Ⅰ、试验关节轴承Ⅱ的内圈过盈配合，试验关节轴承Ⅰ和试验关节轴承Ⅱ的外圈固定，试验关节轴承Ⅰ和试验关节轴承Ⅱ均经控制油路与油缸固定连接。

所述的齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ参数规格相同。两个齿轮上偏心的圆柱销和滑动轴套设计结合同步带形成动平衡往复运动结构。本发明通过圆柱销偏心设置的齿轮和同步带相结合的动平衡结构设计实现了对关节轴承顺逆时针旋转摆动的试验检测。

通过增加连接在同步带上的带轮数量，增加同时进行试验的试验关节轴承的数量。

所述的齿轮上的圆柱销位置以及齿轮的初始安装位置须满足：在两个齿轮啮合传动过程中，两个齿轮上的两个圆柱销的中心距总是大于或者等于两个齿轮的分度圆直径，以保证同步带能顺利完成往复运动。

所述的齿轮Ⅰ上偏心地固定有圆柱销Ⅰ和圆柱销Ⅲ，且这三个零件组成动平衡结构，齿轮Ⅱ上偏心地固定有圆柱销Ⅱ和圆柱销Ⅳ，且这三个零件组成动平衡结构。

所述的带轮Ⅰ、Ⅱ的同侧端面处在同一个平面上。

所述的带轮Ⅰ、Ⅱ的轴线相互平行。

本发明具有的有益效果是：

1、本发明试验装置实现的往复旋转运动可以较好地模拟关节轴承真实的摆转运动工况，使得轴承疲劳寿命的试验结果更为精确。

2、可以同时对同批次的轴承进行不同载荷下的试验，大大提高试验效率，并且也可以对不同批次的轴承在相同载荷条件下进行对比试验。

3、通过增加电机功率、带轮个数、传动轴个数和同步带的长度，理论上可以实现同时对无数个轴承进行试验，其效率大大增加。

4、通过两个齿轮的动平衡结构设计可以增大试验装置的摆动频率范围，试验装置的摆动频率范围宽，尤其是对高频试验场合同样适用，试验装置通用性好，适用范围广。

总之本发明能够解决背景技术中关节轴承试验机实现试验准确性低、效率低、适用范围窄等缺点。

附图说明

图1是本发明装置主视示意图。

图2是本发明装置俯视示意图。

图3是本发明装置A-A剖视示意图。

其中：(1)带轮Ⅰ、(2)控制油路、(3)油缸、(4)滑动轴套Ⅰ、(5)齿轮Ⅰ、(6)滑动轴套Ⅱ、(7)齿轮Ⅱ、(8)弹簧、(9)带轮Ⅱ、(10)同步带、(11)轴Ⅰ、(12)轴Ⅱ、(13)试验关节轴承Ⅰ、(14)试验关节轴承Ⅱ、(15)联轴器、(16)电机，(17)圆柱销Ⅰ、(18)圆柱销Ⅱ，(19)圆柱销、(20)圆柱销Ⅵ。

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和图2所示，本发明具体实施包括齿轮、滑动轴套、试验关节轴承、轴、联轴器、电机、同步带、带轮、弹簧、控制油路2和油缸3。电机16输出轴经联轴器15和齿轮Ⅰ 5连接，齿轮Ⅰ 5和齿轮Ⅱ 7相啮合，齿轮Ⅰ 5端面上偏心地固定有圆柱销，齿轮Ⅱ 7端面上偏心地固定有圆柱销，滑动轴套Ⅰ 4和滑动轴套Ⅱ 6分别套在圆柱销Ⅰ 17和圆柱销Ⅱ 18上并形成圆柱副，由此形成了能用于实现高频旋摆的动平衡结构。

如图3所示，齿轮Ⅰ 5上偏心地固定有圆柱销Ⅰ 17和圆柱销Ⅲ19，圆柱销Ⅰ 17和圆柱销Ⅲ19以齿轮Ⅰ 5中心对称布置，组成齿轮Ⅰ 5的动平衡结构；齿轮Ⅱ 7上偏心地固定有圆柱销Ⅱ 18和圆柱销Ⅳ20，圆柱销Ⅱ 18和圆柱销Ⅳ20以齿轮Ⅱ 7中心对称布置，组成齿轮Ⅰ 5的动平衡结构。

如图1所示，带轮Ⅰ、Ⅱ 1、9连接有同步带10，同步带10的两端分别固定到滑动轴套Ⅰ 4和滑动轴套Ⅱ 4上，同步带10经过带轮Ⅰ 1和带轮Ⅱ 9，通过带传动使得带轮Ⅰ 1和带轮Ⅱ 9旋转，带轮Ⅰ 1和带轮Ⅱ 9位于齿轮Ⅰ 5和齿轮Ⅱ 7的侧方，同步带10中设有弹簧8，通过弹簧实现同步带的始终保持拉伸，不松垂。

如图2和图3所示，带轮Ⅰ 1、带轮Ⅱ 9分别与轴Ⅰ 11、轴Ⅱ 12的一端同轴固定连接，轴Ⅰ 11、轴Ⅱ 12的另一端分别与试验关节轴承Ⅰ 13、试验关节轴承Ⅱ 14的内圈过盈配合，试验关节轴承Ⅰ 13和试验关节轴承Ⅱ 14的外圈固定，试验关节轴承Ⅰ 13和试验关节轴承Ⅱ 14均经控制油路2与油缸3固定连接。试验关节轴承的载荷加载通过油缸、控制油路实现。

本发明具体实施可以通过增加连接在同步带10上的带轮数量，增加同时进行试验的试验关节轴承的数量。

齿轮上的圆柱销位置以及齿轮的初始安装位置须满足：在两个齿轮啮合传动过程中，两个齿轮上的两个圆柱销的中心距总是大于或者等于两个齿轮的分度圆直径。

本发明的工作过程是：

电机16固定方向的旋转运动通过联轴器15传递给齿轮Ⅰ 5，通过齿轮Ⅰ 5和齿轮Ⅱ 7的啮合传动和齿轮上的两个偏心滑动轴的驱动，带动同步带10使得带轮Ⅰ 1和带轮Ⅱ 9做往复旋转运动。

然后，带轮Ⅰ 1和带轮Ⅱ 9的往复旋转运动再分别通过轴Ⅰ 11和轴Ⅱ 12传递给试验关节轴承Ⅰ 13和试验关节轴承Ⅱ 14，使得试验关节轴承Ⅰ 13和试验关节轴承Ⅱ 14两者的内圈分别相对自身轴承外圈做往复旋转运动以模拟关节轴承真实的摆转运动工况，摆动频率范围可达40Hz以上，相对于传统的曲柄滑块式试验机只能测试摆动频率在20Hz以下的情况有很大提升。

在上述轴承摆转过程中，油缸3通过控制油路2分别对试验关节轴承Ⅰ、Ⅱ 13、14进行载荷加载。

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。