一种中型轴承试验器的制作方法

本发明涉及一种中型轴承试验器，属于航空轴承类试验技术领域。

背景技术：

中型航空发动机轴承需要进行在高温、高速条件(高于15000r/min)下的耐久性试验以及超速、超载、断油等各类性能试验，目前国内中型轴承试验装备已经有研制，但轴承加载方式主要以壳体外部加载为主，载荷力通过多个件传递后易出现误差，从而不能满足试验任务提出的工况载荷要求，达不到航空轴承性能考核的任务需求和技术指标。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有的以壳体外部加载方式对中型航空发动机轴承进行轴承试验时，导致的轴承载荷力出现误差，无法达到航空轴承的性能考核及技术指标的问题，进而提供了一种中型轴承试验器。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种中型轴承试验器，它包括试验器主体及电主轴，所述试验器主体包括壳体及位于壳体内的试验主轴、轴向加载机构、径向加载机构、第一工艺轴承组件、第二工艺轴承组件，试验主轴的一端螺纹连接有锁紧螺母，另一端与电主轴固接，第一工艺轴承组件、试验轴承及第二工艺轴承组件从左到右依次套装在试验主轴上，试验轴承外部套装有试验轴承座，

轴向加载机构位于试验轴承与第一工艺轴承组件之间，径向加载机构位于试验轴承的上方且垂直于试验主轴设置，所述轴向加载机构包括从左到右依次套装在试验主轴上的轴向加载架、轴向加载盖、轴向加载体及轴向加载环，轴向加载架与轴向加载盖之间、轴向加载盖与轴向加载体之间均通过螺栓固接，轴向加载架与第一工艺轴承组件紧密接触，轴向加载体内开设有开口端朝向左侧的环形凹槽，环形凹槽的右端沿其圆周方向均布开设有三个或三个以上通孔，环形凹槽内安装有加载圈，加载圈的右端固接有数量与通孔数量一致的轴向加载头，且轴向加载头一一对应穿装在通孔内，所述加载圈沿环形凹槽中心线方向做往复运动，轴向加载架上开设有油嘴及第一进油通道，轴向加载盖上开设有第二进油通道，油嘴、第一进油通道、第二进油通道及环形凹槽贯通设置，轴向加载环的右端与试验轴承座固接，在对试验轴承进行轴向加载时，轴向加载头与轴向加载环的左端紧密接触，

径向加载机构包括液压油缸，所述液压油缸与壳体固定，在对试验轴承进行径向加载时，液压油缸的活塞杆端部与试验轴承座紧密接触。

进一步地，轴向加载盖与轴向加载体之间还设置有膜片。

进一步地，轴向加载头的数量为三个。

进一步地，壳体为上下抛分结构。

进一步地，一种中型轴承试验器还包括第一隔套、间隔环轴套，试验轴承两端分别通过第一隔套和间隔环轴套定位。

进一步地，第一工艺轴承组件包括套装在试验主轴上的第一工艺轴承、第一工艺轴承挡套及两个第二隔套，第一工艺轴承的外部安装有第一工艺轴承座，第一工艺轴承内圈的左、右两端分别通过两个第二隔套限位，第一工艺轴承外圈及第一工艺轴承座的左端通过第一工艺轴承挡套限位，第一工艺轴承座的右端与轴向加载机构紧密接触。

进一步地，第二工艺轴承组件包括从左到右依次套装在试验主轴上的第二工艺轴承及轴承定位套，第二工艺轴承的外部安装有第二工艺轴承座，轴承定位套的外部套装有轴承端盖，第二工艺轴承座通过轴承端盖定位。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

1、本发明申请将试验轴承轴向加载位置改进为试验器内部加载，并直接作用在试验轴承上，通过改进设备结构，满足航空轴承的性能、断油、超转、重载、耐久性和可靠性等指标的试验需求，与现有技术相比，有效提高了试验轴承轴向加载的准确度。

2、本发明在试验过程中可以同时施加径向、轴向载荷，也可以分开施加轴向、径向载荷，应用范围更广。

附图说明

图1为本发明的主剖视示意图；

图2为本发明的俯视示意图；

图3为本发明的主视示意图；

图4为图1的p处放大图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1～4说明本实施方式，一种中型轴承试验器，它包括试验器主体1及电主轴2，所述试验器主体1包括壳体1-1及位于壳体1-1内的试验主轴1-2、轴向加载机构1-3、径向加载机构1-4、第一工艺轴承组件1-5、第二工艺轴承组件1-6，试验主轴1-2的一端螺纹连接有锁紧螺母1-7，另一端与电主轴2固接，第一工艺轴承组件1-5、试验轴承100及第二工艺轴承组件1-6从左到右依次套装在试验主轴1-2上，试验轴承100外部套装有试验轴承座1-8，

轴向加载机构1-3位于试验轴承与第一工艺轴承组件1-5之间，径向加载机构1-4位于试验轴承的上方且垂直于试验主轴1-2设置，所述轴向加载机构1-3包括从左到右依次套装在试验主轴1-2上的轴向加载架1-31、轴向加载盖1-32、轴向加载体1-33及轴向加载环1-34，轴向加载架1-31与轴向加载盖1-32之间、轴向加载盖1-32与轴向加载体1-33之间均通过螺栓固接，轴向加载架1-31与第一工艺轴承组件1-5紧密接触，轴向加载体1-33内开设有开口端朝向左侧的环形凹槽1-331，环形凹槽1-331的右端沿其圆周方向均布开设有三个或三个以上通孔1-332，环形凹槽1-331内安装有加载圈1-333，加载圈1-333的右端固接有数量与通孔1-332数量一致的轴向加载头1-334，且轴向加载头1-334一一对应穿装在通孔1-332内，所述加载圈1-333沿环形凹槽1-331中心线方向做往复运动，轴向加载架1-31上开设有油嘴1-311及第一进油通道1-312，轴向加载盖1-32上开设有第二进油通道，油嘴1-311、第一进油通道1-312、第二进油通道及环形凹槽1-331贯通设置，轴向加载环1-34的右端与试验轴承座1-8固接，在对试验轴承进行轴向加载时，轴向加载头1-334与轴向加载环1-34的左端紧密接触，

径向加载机构1-4包括液压油缸，所述液压油缸与壳体1-1固定，在对试验轴承进行径向加载时，液压油缸的活塞杆端部与试验轴承座1-8紧密接触。

本发明申请将试验轴承轴向加载位置改进为试验器内部加载，并直接作用在试验轴承上，从而提高试验轴承轴向加载的准确度，通过改进设备结构，满足航空轴承的性能、断油、超转、重载、耐久性和可靠性等指标的试验需求。本发明申请具有高转速、大载荷特点，壳体1-1采用上下抛分式结构，机械设计结构简单、装拆方便，采用比例阀液压加载，上下位机控制，各项试验参数控制更精确。

轴向加载头1-334的数量为三个或三个以上且均布在加载圈1-333一端，使在对试验轴承进行轴向加载时，试验轴承所受轴向加载力均匀。锁紧螺母1-7具体为k型锁紧圆螺母。

第一工艺轴承组件1-5和第二工艺轴承组件1-6起支撑作用，提高设备稳定性和承载能力，试验轴承放在中部，轴向载荷直接作用于试验轴承座1-8，并直接传递给试验轴承，可实现1-2套轴承同时试验，更适合高速旋转试验和大载荷试验。其中第一工艺轴承组件1-5包括一至两个第一工艺轴承1-51，第二工艺轴承组件1-6包括一至两个第二工艺轴承1-61，第一工艺轴承1-51和第二工艺轴承1-61的数量一致，是根据载荷大小而定。

第一工艺轴承组件1-5及第二工艺轴承组件1-6均卡装在壳体1-1中，本申请在安装时，先将试验轴承、工艺轴承及轴向加载机构1-3均安装到试验主轴1-2上，然后将装配好的试验主轴1-2及其上的组件放置到下半壳体上，其中两工艺轴承组件均卡装在壳体的支架上，最后将上半壳体扣装在下半壳体上。

本发明在试验过程中可以同时施加径向、轴向载荷，也可以分开施加轴向、径向载荷，在单独进行径向加载试验时，试验轴承可放置在试验主轴1-2上的任意位置；在单独进行轴向加载试验或者同时进行轴向加载和径向加载试验时，试验轴承放置在两工艺轴承组件之间。

载荷的加载可应用液压比例阀调节，液压比例阀在控制器的作用下分别输出给定大小的压力油，压力油分别进入轴向加载机构1-3中的油嘴1-311以及径向加载机构1-4中的液压油缸，实现对试验轴承的加载，试验主轴1-2通过电主轴2驱动。

本发明的中型轴承试验器还包括润滑系统、传动系统、液压加载系统、控制系统、计算机监测系统等附件，通过传动系统和控制系统对试验主轴1-2进行驱动和控制，模拟发动机主轴承的转速，通过轴向加载机构1-3和(或)径向加载机构1-4对试验轴承进行施加载荷，本发明壳体1-1内还设置喷油叉1-9，油箱内的润滑油通过喷油叉1-9对试验轴承时行侧喷，并通过对油箱润滑油加温，从而对试验轴承加温，模拟发动机主轴承的工作温度，润滑系统对轴承进行冷却润滑，

润滑系统分别给陪试轴承(即两工艺轴承)和被试轴承(即试验轴承)供油，滑油温度可根据预设谱线自动加热冷却，保证陪试轴承的可靠运行和被试轴承的试验参数的准确。进油采用压力闭环自动控制。油温传感器和压力传感器靠近轴承端，保证轴承试验参数的准确性。

本试验器高速动力驱动系统采用国产高速电主轴2。交流变频调速系统是由vfd-b07543b智能型变频器和电主轴2组成。该系统所选用的变频器采用微机控制技术，可高速切换逆变器igbt具有多项自动保护功能，可自测电流、电压与频率，出可用手动设置运转方式外，还可通过rs-485串行通讯与计算机通讯，由计算机输出信号进行控制。

为了使该本发明实现自动控制与监测，使试验运行准确、可靠，本发明还配备了计算机监测系统。它由主机、显示屏、键盘、鼠标、打印机、输出板、输入板，adan45(rs232转rs485)模块组成。该监测系统实现了对转速、轴向载荷、滑油压力、滑油温度的自动控制，对试验参数进行定时存储和显示，试验参数可设定警戒值进行超值报警停机和故障原因打印，对试验过程中变频器驱动主轴电机出现的异常信号也可通过计算机显示并进行原因打印。试验参数(主轴转速、载荷、供油温度、试验时间等)可在指标范围内任意设置，可自行编谱进行试验。计算机实时监控试验过程中的主轴转速、载荷、供油压力、进油温度、回油温度、油箱温度、轴承外圈温度、主体振动、电机功率等参数。并在监控窗口显示各参数数据曲线，试验参数自动存储记录，试验超出报警值自动停机。

计算机监测系统还包括硬件系统及软件系统，其中，硬件系统包括：传感器、隔离分线单元、电流数据采集卡、电压数据采集卡；软件系统包括：通道配置、数据采集、数值显示、数据保存、数据回放、数据导出等功能；常用的信号处理功能。针对大通道同步数据采集，长时间不间断数据传输、存储显示的优化功能。

具体实施方式二：结合图1～4说明本实施方式，轴向加载盖1-32与轴向加载体1-33之间还设置有膜片1-35。如此设计，设置膜片1-35能够防止轴向加载盖1-32与轴向加载体1-33之间漏油。其它组成与连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1～4说明本实施方式，轴向加载头1-334的数量为三个。如此设计，在进行轴向加载试验时，保证试验轴承所受的轴向加载力均匀，同时减轻轴向加载机构1-3的重量和生产成本。其它组成与连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1～4说明本实施方式，壳体1-1为上下抛分结构。如此设计，便于安装及拆卸。其它组成与连接关系与具体实施方式一、二或三相同。

具体实施方式五：结合图1～4说明本实施方式，一种中型轴承试验器还包括第一隔套1-10、间隔环轴套1-11，试验轴承两端分别通过第一隔套1-10和间隔环轴套1-11定位。其它组成与连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。

具体实施方式六：结合图1～4说明本实施方式，第一工艺轴承组件1-5包括套装在试验主轴1-2上的第一工艺轴承1-51、第一工艺轴承挡套1-52及两个第二隔套1-53，第一工艺轴承1-51的外部安装有第一工艺轴承座1-54，第一工艺轴承1-51内圈的左、右两端分别通过两个第二隔套1-53限位，第一工艺轴承1-51外圈及第一工艺轴承座1-54的左端通过第一工艺轴承挡套1-52限位，第一工艺轴承座1-54的右端与轴向加载机构1-3紧密接触。如此设计，第一工艺轴承1-51的数量为一套或并排设置的两套，若为两套工艺轴承，则两套第一工艺轴承1-51之间设置第一油环1-55及第三隔套1-56，其它连接关系不变。第一工艺轴承挡套通过第二隔套1-53限位，位于左侧的第二隔套1-53设置在锁紧螺母1-7与第一工艺轴承1-51之间，位于右侧的第二隔套1-53设置在试验主轴1-2的轴肩与第一工艺轴承1-51之间。其它组成与连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。

具体实施方式七：结合图1～4说明本实施方式，第二工艺轴承组件1-6包括从左到右依次套装在试验主轴1-2上的第二工艺轴承1-61及轴承定位套1-62，第二工艺轴承1-61的外部安装有第二工艺轴承座1-63，轴承定位套1-62的外部套装有轴承端盖1-64，第二工艺轴承座1-63通过轴承端盖1-64定位。如此设计，第二工艺轴承1-61的数量为一套或并排设置的两套，若为两套工艺轴承，则两套第二工艺轴承1-61之间设置第二油环1-65及第四隔套1-66，其它连接关系不变。第二工艺轴承1-61的左端通过间隔环轴套1-11定位。其它组成与连接关系与具体实施方式一、二、三、四、五或六相同。

工作原理：

轴向加载：压力油通过油嘴1-311注入到轴向加载机构1-3中，依次通过第一进油通道1-312和第二进油通道，最终进入到轴向加载体1-33内的环形凹槽1-331中，推动加载圈1-333及轴向加载头1-334动作，进而对试验轴承轴向施加载荷。

径向加载：压力油进入液压油缸，推动活塞杆动作，进而对试验轴承径向施加载荷。