本发明属于发动机滚动轴承寿命试验领域，涉及一种丝杠传动加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验系统。
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疲劳寿命，还影响到内燃机进一步强化的潜力。
目前，汽车发动机主轴承、凸轮轴轴承及连杆大头轴承主要采用的是滑动轴承，少数发动机的凸轮轴轴承采用了滚动轴承。根据摩擦学理论，滚动摩擦比滑动摩擦的能量损失要小一个数量级左右。因此，在相同的工况条件下，滚动轴承的摩擦损失远小于滑动轴承，因而轴承滚动化成为了发动机减摩降耗的一个重要尝试。
滚动轴承的疲劳寿命及其可靠性是滚动轴承的最重要的性能指标，但由于影响疲劳寿命因素太多而且轴承疲劳寿命理论仍需完善，进行寿命试验是目前唯一有效途径。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。目前传统的滚动轴承试验系统加载特性单一，不能实现多变载荷的加载，而真实内燃机中动载滚动轴承常处于交变载荷，因此传统的滚动轴承试验系统很难开展发动机动载滚动轴承疲劳寿命的试验。
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丝杠传动加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种丝杠传动加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验系统，用于测定滚动轴承在径向交变载荷作用下的疲劳寿命，所述的滚动轴承由外圈、内圈以及通过保持架分布于内圈和外圈之间的多个滚动体组成，该系统包括，
工作平台，
驱动电机，连接在工作平台上，
旋转轴，与驱动电机传动连接，所述的旋转轴上设有扭矩仪，
固定夹具a和固定夹具b，连接在工作平台上，各固定夹具内均夹持一个陪试滚动轴承，
活动夹具，位于固定夹具a和固定夹具b之间，由对置的上活动分夹具和下活动分夹具组成，所述的活动夹具内夹持有至少一个被试滚动轴承，所述的被试滚动轴承和陪试滚动轴承同轴设置，并且均套设在旋转轴上，
温度传感器，设置在活动夹具内，并与被试滚动轴承接触，
丝杠传动径向交变载荷加载单元，由四个作用于活动夹具上的加载组件组成，各加载组件由依次传动连接的旋转电机、丝杠传动机构、载荷加载弹簧和连接器组成，所述的连接器与活动夹具连接，四个加载组件的载荷加载弹簧呈“十”字型设置，每个载荷加载弹簧的伸缩方向均在旋转轴的径向方向上，所述的丝杠传动机构由蜗杆、滚珠螺母和丝杠组成，所述的丝杠穿设在滚珠螺母中，所述的蜗杆与滚珠螺母通过设置在滚珠螺母外侧面的螺纹啮合连接，所述的蜗杆和滚珠螺母通过固定架固定在工作平台上，所述的丝杠的轴线方向与载荷加载弹簧的伸缩方向一致，丝杠的一端通过丝杠连接板与载荷加载弹簧连接，所述的蜗杆与旋转电机传动连接。
优选地，所述的蜗杆与滚珠螺纹外的螺纹形成自锁型蜗轮蜗杆结构。
优选地，所述的丝杠连接板与丝杠的连接处设有旋转轴承，所述的丝杠的一端通过该旋转轴承与丝杠连接板转动连接。
优选地，所述的活动夹具内夹持有两个被试滚动轴承。
优选地，所述的上活动分夹具的底部设有上弧形槽，所述的下活动分夹具的顶部设有下弧形槽，上弧形槽和下弧形槽配合组成与滚动轴承相匹配的夹持部，所述的丝杠传动径向交变载荷加载单元由上加载组件、下加载组件、左加载组件和右加载组件构成，所述的上加载组件设置在上活动分夹具的上方并作用于上活动分夹具的顶部，所述的下加载组件设置在下活动分夹具的下方并作用于下活动分夹具的底部，所述的左加载组件设置在活动夹具的左侧并作用于上活动分夹具和下活动分夹具的连接处，所述的右加载组件设置在活动夹具的右侧并作用于上活动分夹具和下活动分夹具的连接处。
优选地，所述的温度传感器设置在上弧形槽或下弧形槽内，并与滚动轴承的外圈接触。
优选地，所述的温度传感器设置在上弧形槽或下弧形槽内，并与滚动轴承的外圈接触。
优选地，该系统还包括分别与驱动电机、温度传感器、扭矩仪以及旋转电机通讯连接的控制器。
优选地，该系统还包括用于为陪试滚动轴承和被试滚动轴承提供润滑油的供油机构，所述的供油机构与控制器通讯连接。
本发明的工作原理为：
计算机控制驱动电机的转动，带动滚动轴承以给定的转速运转。在丝杠传动径向交变载荷加载单元中，旋转电机的转动是通过计算机控制的，通过丝杠传动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丝杠传动径向交变载荷加载单元可以实现轴承交变载荷的加载。计算机通过供油机构控制滚动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滚动轴承运转过程中的性能表现。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)通过计算机(控制器)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，可以实现滚动轴承在径向方向上的交变载荷的加载。
(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。利用该测试系统有助于开展发动机动载滚动轴承疲劳寿命试验。
(3)丝杠传动精确度高，提高了载荷加载的准确性。
(4)蜗杆的使用，起到减速增扭的作用，减轻了旋转电机的负担，可以选用小功率的旋转电机。
(5)当蜗杆与滚动齿轮形成自锁型蜗轮蜗杆结构时，避免了载荷加载弹簧的反作用力对载荷加载的影响，进一步提高了载荷加载的准确性。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的丝杠传动径向交变载荷加载单元的示意图；
图3为本发明的丝杠传送机构的结构示意图：
图4为本发明的丝杠传送机构的俯视示意图。
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为供油机构，7为丝杠传动径向交变载荷加载单元，71为蜗杆，72为滚珠螺母，73为丝杠，74为旋转轴承，75为丝杠连接板，76为固定架，8为活动夹具，81为上活动分夹具，82为下活动分夹具，9为固定夹具b，10为旋转轴，11为陪试滚动轴承b，12为被试滚动轴承b，13为被试滚动轴承a，14为陪试滚动轴承a，15为工作平台，16为温度传感器，17为旋转电机，18为载荷加载弹簧，19为连接器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种丝杠传动加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验系统，用于测定滚动轴承在径向交变载荷作用下的疲劳寿命，所述的滚动轴承由外圈、内圈以及通过保持架分布于内圈和外圈之间的多个滚动体组成，该系统包括，
工作平台(15)，
驱动电机(2)，连接在工作平台(15)上，
旋转轴10，与驱动电机2传动连接，最好通过联轴器3与驱动电机2传动连接，旋转轴10上设有扭矩仪4，
固定夹具a5和固定夹具b9，连接在工作平台15上，固定夹具a5内夹持有陪试滚动轴承a14，固定夹具b9内夹持有陪试滚动轴承b11，陪试滚动轴承a14与陪试滚动轴承b11起到支撑旋转轴10的作用，
活动夹具(8)，位于固定夹具a(5)和固定夹具b(9)之间，由上下对置的上活动分夹具(81)和下活动分夹具(82)组成，所述的活动夹具(8)内夹持有至少一个被试滚动轴承，本实施例中夹持有两个被试滚动轴承，分别为被试滚动轴承a13和被试滚动轴承b12，所述的被试滚动轴承和陪试滚动轴承同轴设置，并且均套设在旋转轴(10)上，
温度传感器(16)，设置在活动夹具(8)内，并与被试滚动轴承接触，
丝杠传动径向交变载荷加载单元7，由四个作用于活动夹具上的加载组件组成，各加载组件由依次传动连接的旋转电机(17)、丝杠传动机构、载荷加载弹簧(18)和连接器(19)组成，所述的连接器(19)与活动夹具(8)连接，四个加载组件的载荷加载弹簧(19)呈“十”字型设置，每个载荷加载弹簧(19)的伸缩方向均在旋转轴(10)的径向方向上，所述的丝杠传动机构由蜗杆(71)、滚珠螺母(72)和丝杠(73)组成，所述的丝杠(73)穿设在滚珠螺母(72)中，所述的蜗杆(71)与滚珠螺母(72)通过设置在滚珠螺母(72)外侧面的螺纹啮合连接，所述的蜗杆(71)和滚珠螺母(72)通过固定架(76)固定在工作平台(15)上，所述的丝杠(73)的轴线方向与载荷加载弹簧(18)的伸缩方向一致，丝杠(73)的一端通过丝杠连接板(75)与载荷加载弹簧(18)连接，所述的蜗杆(71)与旋转电机(17)传动连接。
本实施例中，每个加载组件设有一个旋转电机17，如图4所示，并通过该旋转电机17的正反转实现交变载荷的加载，蜗杆71与滚珠螺母72外侧面的螺纹形成自锁型蜗轮蜗杆结构，并且丝杠连接板75与丝杠73的连接处设有旋转轴承74，丝杠73的一端通过该旋转轴承74与丝杠连接板75转动连接。
本实施例中，上活动分夹具(81)的底部设有上弧形槽，所述的下活动分夹具(82)的顶部设有下弧形槽，上弧形槽和下弧形槽配合组成与滚动轴承相匹配的夹持部，温度传感器16设置在上弧形槽或下弧形槽内，并与滚动轴承的外圈接触。所述的丝杠传动径向交变载荷加载单元由上加载组件、下加载组件、左加载组件和右加载组件构成，所述的上加载组件设置在上活动分夹具(81)的上方并作用于上活动分夹具(81)的顶部，所述的下加载组件设置在下活动分夹具(82)的下方并作用于下活动分夹具(82)的底部，所述的左加载组件设置在活动夹具(8)的左侧并作用于上活动分夹具(81)和下活动分夹具(82)的连接处，所述的右加载组件设置在活动夹具(8)的右侧并作用于上活动分夹具(81)和下活动分夹具(82)的连接处。
该系统还包括分别与驱动电机2、温度传感器16、扭矩仪4以及各旋转电机通讯连接的控制器，控制器可以采用计算机1，温度传感器16和扭矩仪4能够采集滚动轴承运转过程中的信号，监测滚动轴承的运转状况，该系统还包含用于为各陪试滚动轴承和被试滚动轴承提供润滑油的供油机构6，供油机构6与控制器通讯连接，实现对滚动轴承的供油。
计算机控制驱动电机的转动，带动滚动轴承以给定的转速运转。在丝杠传动径向交变载荷加载单元中，旋转电机的转动是通过计算机控制的，通过丝杠传动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丝杠传动径向交变载荷加载单元可以实现轴承交变载荷的加载。计算机通过供油机构控制滚动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滚动轴承运转过程中的性能表现。
上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。