基于曲柄连杆机构的可施加径向交变载荷的轴承试验装置的制作方法

本发明涉及一种轴承试验装置，尤其是涉及一种基于曲柄连杆机构的可施加径向交变载荷的轴承试验装置。

背景技术：

内燃机被广泛应用于汽车、船舶、飞机、坦克、铁路机车、农业机械、工程机械、发电机组等多个行业，其作为动力设备在国民经济中占有非常重要的地位。内燃机中包括了活塞-缸套、活塞环-缸套、曲轴-轴承及凸轮-挺杆等几对重要的摩擦副，其中，曲轴轴承，包括主轴承和连杆轴承(由于该类轴承工作载荷的大小和方向都随时间变化，因此通常称为动载荷轴承)，是内燃机最为关键的摩擦副之一，它不仅影响到内燃机工作的可靠性和耐久性，还影响到内燃机进一步强化的潜力。

轴承的性能及其可靠性是轴承的最重要的性能指标，但由于影响轴承性能因素太多，进行轴承试验是一种有效途径。轴承试验是轴承设计和制造过程中必不缺少的重要的验证过程。试验轴承的加载负荷作为轴承试验机测试的重要参数，其准确性直接影响轴承的试验结果。目前传统的轴承试验装置加载特性单一，不能实现多变载荷的加载，而真实内燃机中动载轴承常处于交变载荷，因此传统的轴承试验装置很难开展发动机动载轴承的试验。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于曲柄连杆机构的可施加径向交变载荷的轴承试验装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

基于曲柄连杆机构的可施加径向交变载荷的轴承试验装置，包括：

计算机，

该计算机连接有驱动电机，所述的驱动电机的输出轴通过联轴器与旋转轴连接，

所述的旋转轴外套设有被检测的轴承，该轴承为滑动轴承，由轴承座、嵌设在轴承座内呈光滑内侧面的轴瓦组成，

设置在被检测轴承上的径向交变载荷加载模块，包括设置在被检测轴承上的温度传感器以及设置在被检测轴承外侧，在四个方向上对称的加载部件，所述的加载部件包括旋转电机、与旋转电机连接的曲柄连杆机构、与曲柄连杆机构连接的弹簧及连接在弹簧另一端的连接机构；

所述的曲柄连杆机构包括

连杆：一端与弹簧连接，另一端设置一横槽，

凸台：以左右滑动的方式活动卡嵌在所述的横槽内，

曲柄：为圆形转盘，套设在旋转电机的输出轴上。

所述的连杆为T形结构。

所述的横槽的两端为半圆形结构。

所述的凸台为圆柱状结构。

所述的连接机构通过活动夹具与被检测轴承连接，所述的活动夹具由上下对称的两个组件合并得到，内部与被检测轴承的外形匹配，外侧为平面结构，分别连接一组加载部件。

所述的活动夹具外侧还设有固定夹具，该固定夹具内夹设有陪试轴承。

所述的陪试轴承套设在旋转轴上，位于被检测轴承的外侧。

所述的径向交变载荷加载模块连接有供油系统，该供油系统与计算机信号连接。

所述的温度传感器与计算机信号连接。

所述的旋转轴上还套设有扭矩仪，该扭矩仪与计算机信号连接。

计算机控制驱动电机的转动，可以实现轴承以给定的转速运转。在径向交变载荷加载模块中，旋转电机的转动是通过计算机控制的。通过曲柄连杆机构将旋转电机的旋转运动转换为直线运动，可以影响弹簧的拉伸/压缩量。由于弹簧的拉伸/压缩量的改变，弹簧将可以在活动夹具表面施加大小不同、方向可变的作用力。通过在活动夹具不同区域添加多个旋转电机-曲柄连杆机构-弹簧单元可以实现轴承径向交变载荷的加载。计算机通过供油装置控制轴承运转过程中的油量供给。扭矩仪和温度传感器可以用来检测轴承运转过程中的性能表现。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、通过计算机控制旋转电机的旋转角度，进而改变弹簧的压缩/拉伸量，控制弹簧的弹力，可以实现轴承在四个方向，两个径向方向的交变载荷的加载。

2、结合内燃机的真实工况条件，通过计算机控制旋转电机的旋转角度与时间的变化量，可以实现内燃机真实工况载荷的加载。利用该试验装置有助于开展发动机动载轴承试验。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的径向交变载荷加载模块的结构示意图；

图3为曲柄连杆机构的结构示意图。

图中：1为计算机，2为驱动电机，3为联轴器，4为扭矩仪，5为固定夹具A，6为供油装置，7为径向交变载荷加载模块，8为活动夹具，9为固定夹具B，10为旋转轴，11为陪试轴承B，12为被试轴承B，13为被试轴承A，14为陪试轴承A，15为工作平台，16为温度传感器，17为旋转电机A，18为曲柄连杆机构A，19为弹簧A，20为连接装置A，21为旋转电机B，22为曲柄连杆机构B，23为弹簧B，24为连接装置B，25为连接装置C，26为弹簧C，27为曲柄连杆机构C，28为旋转电机C，29为连接装置D，30为弹簧D，31为曲柄连杆机构D，32为旋转电机D，33为连杆，34为横槽，35为凸台，36为曲柄。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例

一种基于曲柄连杆机构的可施加径向交变载荷的轴承试验装置，如图1所示，该装置包括计算机1，驱动电机2，联轴器3，扭矩仪4，固定夹具A 5，供油系统6，径向交变载荷加载模块7，活动夹具8，固定夹具B 9，旋转轴10，陪试轴承B11，被试轴承B 12，被试轴承A 13，陪试轴承A 14，工作平台15。其中，如图2所示，径向交变载荷加载模块7包含温度传感器16，旋转电机A 17，曲柄连杆机构A 18，弹簧A 19，连接装置A 20，旋转电机B 21，曲柄连杆机构B 22，弹簧B 23，连接装置B 24，连接装置C 25，弹簧C 26，曲柄连杆机构C 27，旋转电机C 28，连接装置D 29，弹簧D 30，曲柄连杆机构D 31，旋转电机D 32。

其中，驱动电机2、扭矩仪4、固定夹具A 5与固定夹具B 9安装在工作台15上。旋转电机2通过联轴器3与旋转轴10相连，使旋转轴10发生转动。陪试轴承A 14安装在固定夹具A 5内部，陪试轴承B 11安装在固定夹具B 9内部。而，被试轴承A 13与被试轴承B 14安装在活动夹具8内部。陪试轴承A 14与陪试轴承B 11起到支撑旋转轴10的作用。

在径向交变载荷加载模块7中，安装有四个组件，能够在四个方向上对称的加载。旋转电机A 17通过曲柄连杆机构A 18将旋转运动转换为直线运动，控制弹簧A 19发生拉伸/压缩形变，弹簧A 19通过连接装置A 20与活动夹具8相连，施加轴承加载力。类似的，旋转电机B 21通过曲柄连杆机构B 22将旋转运动转换为直线运动，控制弹簧B 23发生拉伸/压缩形变，弹簧B 23通过连接装置B 24与活动夹具8相连，施加轴承加载力；旋转电机C 28通过曲柄连杆机构C 27将旋转运动转换为直线运动，控制弹簧C 26发生拉伸/压缩形变，弹簧C 26通过连接装置C 25与活动夹具8相连，施加轴承加载力；旋转电机D 32通过曲柄连杆机构D 31将旋转运动转换为直线运动，控制弹簧D 30发生拉伸/压缩形变，弹簧D 30通过连接装置D 29与活动夹具8相连，施加轴承加载力。

使用的四个曲柄连杆机构的结构大致相同，如图3所示，均包括为T形结构的连杆33，一端与弹簧连接，另一端设置一横槽34，横槽34的两端为半圆形结构，以左右滑动的方式活动卡嵌在横槽34内的凸台35，使用的凸台35为圆柱状结构，圆形转盘结构的曲柄36，套设在旋转电机的输出轴上。

计算机1与驱动电机2、供油装置6、旋转电机A 17、旋转电机B 21、旋转电机C 28以及旋转电机D 32相连。计算机1控制驱动电机2旋转，实现轴承以给定的转速运转。同时，计算机1控制供油装置6实现轴承的供油。旋转电机A 17、旋转电机B 21、旋转电机C 28与旋转电机D 32的运行也受计算机的控制。此外，扭矩仪4和温度传感器16也与计算机1相连，能够采集轴承运转过程中的信号，监测轴承的运转状况。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。