轴承外圈旋转试验机的制作方法

本发明涉及一种轴承检测装置，特别涉及一种轴承外圈旋转试验机。

背景技术：

现有轴承在使用过程中一般为内圈旋转，外圈固定，因此目前大部分轴承试验测试是检测轴承内圈旋转过程中所产生的一些参数，而在特殊应用场合中所应用的轴承是外圈旋转内圈固定的例如在一些航空发动机中所述安装的轴承。由于这些轴承较为特殊目前很少有对这类的轴承进行专业试验，并且如何简易的模拟出轴承实际的使用工况来进行分析、评价是目前所要解决的难题。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种轴承外圈旋转试验机，较为简易的实现轴承外圈旋转内圈不旋转的试验工况。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种轴承外圈旋转试验机，包括两承载座、安装在两承载座内且用于装设试验轴承的负载轴、向负载轴施加径向载荷的加载装置以及可循环向试验轴承与负载轴供润滑油的供油系统；所述负载轴上还套设有驱动衬套以及用于带动驱动衬套旋转的驱动机构，所述驱动衬套的内壁始终抵触在试验轴承的外圈上。

通过采用上述技术方案，试验轴承安装于负载轴上，而负载轴安装在两承载座上保持静止状态，试验轴承利用套设在负载轴上的驱动衬套作为实际工作时的转动件，进而实现验轴承的外圈进行旋转而内圈固定在负载轴上，其次通过加载装置对负载轴施加径向力来模拟试验轴承在实际工况所受到的径向载荷，并结合供油系统向试验轴承提供润滑油，更为贴切模拟出实际工况，使得检测数据更为精准。

作为优选地，所述驱动衬套包括一体设置在外壁上的皮带轮，所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机通过皮带与皮带轮连接。

通过采用上述技术方案，直接在驱动衬套上一体成型皮带轮减少了外部零件的安装，进一步的简化了结构并方便安装，其次由于皮带轮与驱动衬套一体式设置也提高了传动效率，减少了部件与部件连接之间的能量损耗。

作为优选地，所述加载装置包括伺服电缸、铰接在伺服电缸端部的且具有一转动中心的传动臂以及铰接在传动臂端部且与伺服电缸平行且反向运动的加载组件，所述加载组件包括一端铰接在传动臂上桥接板、与桥接板另一端连接的固定板以及安装在固定板两端且固定在负载轴两端的加载臂。

通过采用上述技术方案，伺服电缸控制传动臂绕其转动中心进行转动，传动臂在进行转动时会带动桥接板沿伺服电缸相反方向水平被拉动，同时带拉两加载臂作用于负载轴，使得负载轴产生一个径向力，通过负载轴再对试验轴承施加一个径向力，利用伺服电缸作为动力源提高加载时的精度，其控制精度可达到0.01mm，进而提高了试验精度，并且容易与PLC等控制系统连接，同时还具有工作噪音低、节能、清洁、使用寿命长的优点，其次利用类似杠杆传动原理在结构上简单，设计成本较低。

作为优选地，所述供油系统包括油箱、连通于油箱的出油泵以及回油泵，所述出油泵依次连接有第一精过滤器、加热装置以及第二精过滤器，所述第二精过滤器至少连接有一根出油管；所述回油泵连接有冷却风扇，所述冷却风扇连接有回油管。

通过采用上述技术方案，润滑油利用出油泵从油箱内打上来，首先通过第一精过滤器将绝大部分的悬浮颗粒过滤掉，接着将过滤后润滑油通过加热装置进行加热形成高温润滑油，用于模拟实际试验轴承的工况，高温润滑油再从加热装置出来后再经过第二精过滤器除去从加热装置中所带出的悬浮颗粒以及杂质保证润滑油的纯净度，最后从高温润滑油从出油管出来输入到轴承试验机中；其次从轴承试验机中出来的润滑油通过回油管首先利用冷却风扇进行降温，最后通过回油泵打回到油箱内进行重复使用，这样保证了轴承试验机在工作时不断持续的供油，使得试验出的数据更为精确。

作为优选地，所述驱动衬套与负载轴之间留有空间形成用于收容试验轴承的工作腔，所述工作腔包括互相导通的进油腔以及回油腔，所述出油管连通于进油腔，所述回油管连通于回油腔。

通过采用上述技术方案，高温润滑油从出油管出来进入到进油腔内，再从进油腔进入到回油腔内最后通过回油管回流到油箱中实现油路的循环，避免了轴承试验机在工作时发生供油不及时的问题，更为贴合实际工况，提高了试验机的试验精度。

作为优选地，所述承载座内分别开设有与进油腔连通的进油通道以及与回油腔连通的回油通道，所述出油管与回油管均固定于承载座上，且出油管与进油通道连通，回油管与回油通道连通。

通过采用上述技术方案，高温润滑油在进入到进油腔时首先会进入到进油通道内对处试验轴承外的部件进行润滑，并使得整个轴承试验机处于实际轴承的工况，其次进油通道作为进入到进油腔前的通道起到一定限流作用，避免高压高温的润滑油进入到进油腔内影响试验轴承的工作，同样高温高压润滑油在回油箱之前会通过回油通道起到限流作用，以保护整个供油系统。

作为优选地，所述驱动衬套的两端均固定有载荷座，所述载荷座与承载座承载座之间通过支撑轴承连接，所述载荷座上开设有进油阻尼通道以及回油阻尼通道，所述进油阻尼通道分别连通进油通道以及进油腔，所述回油阻尼通道分别连通回油通道以及回油腔。

通过采用上技术方案，载荷座上所开设的进油阻尼通道以及回油阻尼通道起到限流作用，更进一步的减少润滑油在通入到进油腔内对试验轴承的造成冲击影响以及从回油腔出来对供油系统的影响。

作为优选地，所述负载轴内部还开设有与进油腔连通的副进油通道，所述出油管还连通于副进油通道。

通过采用上述技术方案，副进油通道的设置使得润滑油能够直接从负载轴的内部进入到进油腔内，加速前期润滑油进入到进油腔内的速度使得试验轴承快速进入到实际的工况中；其次还能起到泄流作用，进油腔内的润滑油可以从副进油通道中排出，在发生紧急状况时能更好的保护试验机。

作为优选地，所述负载轴在对应试验轴承的安装段上径向开设有第一安装孔，所述第一安装孔内设置有第一振动传感器以及始终迫使第一振动传感器具有脱离第一安装孔运动趋势的第一弹性件, 所述承载座上固定有第二振动传感器，所述第二振动传感器的感应探头抵触在负载轴上。

通过采用上述技术方案，将第一振动传感器直接安装在负载轴径向上所开设的第一安装孔内省去了外加的紧固件，首先方便安装；其次第一安装孔的所开设的位置正好处于试验轴承的安装段上，使得试验轴承安装到负载轴后第一振动传感器直接抵触在试验轴承的内圈上，并且利用安装在第一安装孔内的第一弹性件作用保持第一振动传感器始终与试验轴承的内圈抵触，直接得到试验轴承高频段的振动分析谱带，减少了中间的能量传递所述造成的损失，另外利用第二振动传感器直接对负载轴进行振动测量来间接检测试验轴承的振动参数，得到低频段的振动谱带，两者互相结合可以进行分析进一步大幅提升检测的精度。

作为优选地，所述负载轴在对应试验轴承的安装段上还径向开设有与第一安装孔连通的第二安装孔，所述第二安装孔径向连通于过线通道且在第二安装孔内设置有温度传感器，所述第二安装孔内还设置有始终迫使温度振动传感器具有脱离第二安装孔运动趋势的第二弹性件。

通过采用上述技术方案，温度传感器利用第二弹性件的作用使其始终抵触在试验轴承的内圈上对试验轴承进行温度检测，同样的减少了中间传递环节，并且监控轴承工作时的温度便于调节润滑油的油温，使得整个工况保持一个稳定的状态，使得试验数据更为精确。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、通过套设在试验轴承上的驱动衬套与试验轴承的外圈抵触，利用驱动电机带动，而试验轴承的内圈固定在保持静止的负载轴上实现了试验轴承外圈转动内圈不动的基础要求，并且通过设置加载装置以及供油系统模拟出实际轴承的工况；

2、加载装置采用伺服电缸作为动力源提高了加载时的控制精度，另外驱动衬套一体设置在外壁上的皮带轮提高了传动精度，其次通过在承载座、载荷座以及驱动衬套内所述开设的循环油路整个提升了试验精度，能够达到理想状态下的工况；

3、通过设置在负载轴内的第一振动传感器以及温度传感器直接对试验轴承进行监控，测试点以及固定方式均为最理想状态，得到较为精确的高频分析谱带，其次配合第二振动传感器对负载轴的振动进行监控，得到试验轴承低频带的分析谱带，两者相结合得到更为精确的数据参数。

附图说明

图1为轴承外圈旋转试验机的结构示意图；

图2为加载装置的结构示意图；

图3为加载装置的俯视图；

图4为轴承外圈旋转试验机各主体部件的剖视图；

图5为第一振动传感器、温度传感器的安装位置示意图。

图中：10、供油系统；11、油箱；12、出油泵；13、回油泵；14、第一精过滤器；15、溢流阀；16、加热桶；17、加热棒；18、第二精过滤器；19、冷却风扇；20a、出油总管；20b、回油总管；21、第一分流阀；21a、第一出油支管；21b、第二出油支管；22、第二分流阀；22a、回油支管；30、试验台；40、承载座；41、进油通道；42、回油通道；43、油塞；50、负载轴；50a、进油腔；50b、回油腔；51、第一轴段；52、安装段；521、第一安装孔；522、第二安装孔；53、第二轴段；54、副进油通道；55、副进油口；56、过线通道；60、驱动电机；61、皮带；70、加载装置；71、伺服电缸；72、传动臂；73、桥接板；731、拉力传感器；74、固定板；75、加载臂；76、铰接座；761、铰接柱；80、驱动衬套；81、皮带轮；82、载荷座；821、进油阻尼通道；822、回油阻尼通道；823、限位环；83、轴套；84、限位座；90、试验轴承；100、支撑轴承；200、第一振动传感器；210、第一弹性件；220、第一缓冲件；300、温度传感器；310第二弹性件；320、第二缓冲件；400、第二振动传感器；500、导线。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1与图2，一种轴承外圈旋转试验机，包括供油系统10、试验主体以及加载装置70，其中供油系统10用于向试验主体循环提供润滑油。试验主体包括一试验台30，在试验台30上固定有两个具有一定间隔的承载座40，两承载座40之间安装有一根负载轴50，且该负载轴50相对于两承载座保持静止状态，加载装置70用于向该负载轴50施加一个径向载荷。

参见图4，负载轴50为多段阶梯轴包括中部的第一轴段51、相邻于第一轴段51两侧的安装段52以及相邻安装段52的第二轴段53，第一轴段51、安装段52以及第二轴段53直径依次减小，在两安装段52上均安装有试验轴承90。

在负载轴50上并呈圆筒形的驱动衬套80，驱动衬套80的内壁始终抵触在两试验轴承90的外圈上，其中驱动衬套80采用热胀冷缩的方式进行套设安装。驱动衬套80的两端还连接有载荷座82，该载荷座82安装于负载轴50的第二轴段53上，包括从一端面向试验轴承90延伸的限位环823，该限位环823抵触在试验轴承90外圈的外侧端面上，此外载荷座82以及驱动衬套80的部分收容在承载座40内，在载荷座82与承载座40之间设置有支撑轴承100，使得载荷座82可以相对承载座40进行转动。

另外在驱动衬套80内还设置有一轴套83，该轴套83的外壁紧贴于驱动衬套80的内壁，且轴套83的两端抵触在试验轴承90外圈的内侧端面上。

负载轴50的安装段52上还套设有限位座84，用于调节试验轴承90于安装段52上的位置，限位座84的一端面抵触在试验轴承90内圈的内侧端面上，另一端面抵触在安装段52与第一轴段51所形成的阶梯面上。

结合图1与图4，驱动衬套80还包括一体设置在外壁上的皮带61轮；在试验台30的底部上设置有驱动电机60，该驱动电机60通过皮带61与驱动衬套80进行连接，进而驱动衬套80可以在驱动电机60的带动下进行旋转。

驱动衬套80与负载轴50之间形成一个环状的工作腔，该工作腔包括互相导通的进油腔50a以及回油腔50b，其中进油腔50a位于负载轴50的上方空间回油腔50b处于负载轴50的下方空间，且处于进油腔50a内的润滑油能在自身重力的作用下进入到回油腔50b内。

在承载座40的内部开设有多条互相导通的进油通道41以及多条互相导通的回油通道42，载荷座82内部开设有将进油通道41与进油腔50a导通的进油阻尼通道821，以及将回油通道42与回油腔50b导通的回油阻尼通道822，此外承载座40的一侧端面上还开设有进油口以及回油口，该进油口与进油通道41连通，回油口与回油通道42连通。

上述的供油系统10包括一油箱11以及连通油箱11的出油泵12以及回油泵13，出油泵12还依次连通有第一精过滤器14、溢流阀15、加热装置以及第二精过滤器18，其中加热装置包括加热桶16以及可拆卸连接在加热桶16内的多根加热棒17。润滑油在出油泵12的作用下从油箱11中抽上来最后经过第二精过滤器18所连接的出油总管20a输出，此外该出油总管20a连接有第一分流阀21，在第一分流阀21上还连接有两根第一出油支管21a以及一根第二出油支管21b，其中两根第一出油支管21a分别对应安装在两承载座端面上所述开设的进油口，使得润滑油能从进油口端进入。另外一根第二出油支管21b连接在负载轴50上，在负载轴50的内部轴向开设有副进油通道54，第二出油支管21b就连接在副进油通道54的其中一开口处，而副进油通道54的另一开口通过油塞43堵住；在负载轴50的第一轴段51上还径向开设有副进油口55，副进油口55与副进油通道54连通，同时该副进油口55还与进油腔50a连通。整体实现了三通进油设计提高了进油速度。

为保护进油油路的安全在第一分流阀21上还设置有温度传感器300以及压力传感器进行监控。

承载座上的两回油口还分别连接有两个回油支管22a，同样的处于回油通道42的其中一端与外界连通，通过油塞43进行封堵，方便紧急卸载。而两回油支管22a汇流至第二分流阀22内，并通过与第二分流阀22的一根回油总管20b进行回油，该回油总管20b首先通入到冷却风扇19内，最终通过回油泵13打回到油箱11内。

参见图4与图5，负载轴50的两安装段52上还径向开设有第一安装孔521以及第二安装孔522，第一安装孔521与第二安装孔522互相导通，且两者均为沉头孔，在第一安装孔521内安装有第一振动传感器200，同时在第一安装孔521内设置有第一弹性件210，第一振动传感器200在第一弹性件210的作用下始终具有往脱离第一安装孔521一侧运动的趋势，使得第一传感器始终与试验轴承90的内圈抵触。此外在第一安装孔521的内壁上设置有第一缓冲件220，第一缓冲件220将第一振动传感器200的外壁包裹。

第二安装孔522内安装有温度传感器300，同样的在第二安装孔522内还安装有第二弹性件310，温度传感器300在第二弹性件310的作用下始终具有往脱离第二安装孔522一侧运动的趋势，并且在温度传感器300的感应头处设置有第二缓冲件320，使得第二缓冲件320始终抵触在试验轴承90的内圈上。

特别的本实施例中的第一弹性件210与第二弹性件310均采用压缩弹簧，第一缓冲件220以及第二缓冲件320为橡胶垫或者硅胶垫。

负载轴50的内部从一端面沿轴向开设有过线通道56，该过线通道56分别与第一、第二安装孔521、522连通，第一振动传感器200以及温度传感器300的导线500能够分别穿过过线通道56进而方便接线。

此外在两承载座40上还分别固定有第二振动传感器400，两第二振动传感器400的感应探头抵触在负载轴50上。

参见图2与图3，加载装置70包括固定在试验台30底部的伺服电缸71，该伺服电缸71连接有传动臂72，其中传动臂72的部分穿过试验台30并置于试验台30的上方；在试验台30的上还固定有铰接座76，传动臂72通过铰接柱761转动连接在铰接座76上。传动臂72处于铰接座76的一端还铰接有桥接板73，桥接板73的端部连接有固定板74，固定板74与桥接板73互相垂直且桥接板73在固定板74上的连接点刚好处于固定板74的中间位置。固定板74的两端还设置有加载臂75，两加载臂75分别与负载轴50的两端固定。其中桥接板73、固定板74以及两加载臂75均与伺服电缸71的传动方向刚好相反。

在桥接板73上还设置有拉力传感器731，用于更好的监控加载力。

试验进行前，需要通过限位座84调节两试验轴承90在安装段52上的位置，使得驱动衬套80上的皮带61轮中心平面刚好处于两试验轴承90中心连线的中间位置，进而试验轴承90在驱动衬套80的带动下受力更为均匀。

试验时，驱动电机60工作通过皮带61带动驱动衬套80进行转动，驱动衬套80同载荷座82一起进行旋转，同时带动两试验轴承90进行旋转，而负载轴50限位在两承载座40内保持相对禁止状态，进而实现了试验轴承90外圈转动内圈不转动的试验工况；同时润滑油再经过加热后从出油总管20a首先进行分流，其中两路通入承载座40的进油通道41，并在进油阻尼通道821的限流作用后通入到进油腔50a内，另一路直径从负载轴50的副进油通道54打入到进油腔50a内，润滑油在重力的作用下从进油腔50a进入到回油腔50b内，依次通过回油阻尼通道822、回油通道42最终利用两根回油支管22a排出，再冷却降温后打回到油箱11内，实现循环供油作用。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。