本实用新型属于发动机滚动轴承寿命测试领域，涉及一种齿轮齿条加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置。
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滚动轴承常处于交变载荷，因此传统的滚动轴承试验装置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：
本实用新型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齿轮齿条加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种齿轮齿条加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置，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，该装置包括，
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，
两个固定夹具，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，位于两个固定夹具之间，由两个对置的活动分夹具组成，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，
齿轮齿条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、齿轮齿条传动机构、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，所述的齿轮齿条传动机构由依次传动连接的齿轮和齿条组成，所述的齿条与设置在工作平台上的齿条滑动座在齿条长度方向上滑动连接并且齿条长度方向与载荷加载弹簧伸缩方向一致，齿条的一端通过齿条连接板与载荷加载弹簧连接，齿轮与旋转电机传动连接。
优选地，所述的旋转电机的输出轴上设有与齿轮相啮合的蜗杆，所述的齿轮通过蜗杆与旋转电机传动连接。
优选地，所述的蜗杆与齿轮形成自锁型蜗轮蜗杆结构。
优选地，所述的蜗杆的轴线与齿条的长度方向平行，并且蜗杆与齿条分居齿轮两侧。
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，所述的活动夹具由上下对置的上活动分夹具和下活动分夹具构成，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，所述的齿轮齿条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，所述的旋转轴通过联轴器与驱动电机传动连接。
优选地，该装置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，该装置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。
本实用新型的工作原理为：
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。在齿轮齿条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，通过齿轮齿条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齿轮齿条径向交变载荷加载单元可以实现轴承径向交变载荷的加载。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，本实用新型具有以下有益效果：
(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。利用该测试装置有助于开展发动机动载滚动轴承疲劳寿命试验。
(4)利用齿轮齿条传送机构传动效率高的优点，提高了载荷加载的准确性并且进一步地创造性地在旋转电机和齿轮之间设置蜗杆，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为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的齿轮齿条径向交变载荷加载单元的示意图。
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为齿轮齿条径向交变载荷加载单元，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A，181为蜗杆A，182为齿轮A，183为齿条A，184为齿条滑动座A，185为齿条连接板A，19为载荷加载弹簧A，20为连接器A，21为旋转电机B，221为蜗杆B，222为齿轮B，223为齿条B，224为齿条滑动座B，225为齿条连接板B，23为载荷加载弹簧B，24为连接器B，25连接器C，26为载荷加载弹簧C，27为旋转电机C，281为蜗杆C，282为齿轮C，283为齿条C，284为齿条滑动座C，285为齿条连接板C，29连接器D，30为载荷加载弹簧D，311为蜗杆D，312为齿轮D，313为齿条D，314为齿条滑动座D，315为齿条连接板D，32为旋转电机D。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。
实施例1
一种齿轮齿条加载径向交变载荷的滚动轴承疲劳寿命试验装置，如图1～2所示，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，该装置包括，
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，
两个固定夹具——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B 11起到支撑旋转轴10的作用。
活动夹具8，位于固定夹具A5和固定夹具B9之间，并与二者均不接触，由对置的上活动分夹具A81和下活动分夹具B82组成，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，各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，并与各被试滚动轴承接触，
齿轮齿条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、齿轮齿条传动机构、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，所述的齿轮齿条传动机构由依次传动连接的齿轮和齿条组成，所述的齿条与设置在工作平台15上的齿条滑动座在齿条长度方向上滑动连接并且齿条长度方向与载荷加载弹簧伸缩方向一致，齿条的一端通过齿条连接板与载荷加载弹簧连接，齿轮与旋转电机传动连接，本实施例中加载组件还包括设置在旋转电机的输出轴上并与齿轮相啮合的蜗杆，所述的齿轮通过蜗杆与旋转电机传动连接。
本实施例中，如图2所示，活动夹具由上下对置的上活动分夹具和下活动分夹具构成，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，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。齿轮齿条径向交变载荷加载单元7由上加载组件、下加载组件、左加载组件和右加载组件构成。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，由依次传动连接的旋转电机A17、齿轮齿条传动机构A、载荷加载弹簧A19和连接器A20组成，齿轮齿条传动机构A由依次传动连接的蜗杆A181、齿轮A182和齿条A183组成，齿条A183与设置在工作平台15上的齿条滑动座A184在齿条A183长度方向上滑动连接，齿条A183的底端通过齿条连接板A185与载荷加载弹簧A19连接，蜗杆A181与旋转电机A17传动连接。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，由依次传动连接的旋转电机B21、齿轮齿条传动机构B、载荷加载弹簧B23和连接器B24组成，齿轮齿条传动机构B由依次传动连接的蜗杆B221、齿轮B222和齿条B223组成，齿条B223与设置在工作平台15上的齿条滑动座B224在齿条B223长度方向上滑动连接，齿条B223的顶端通过齿条连接板B225与载荷加载弹簧B22连接，蜗杆B221与旋转电机B21传动连接。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，由依次传动连接的旋转电机C27、齿轮齿条传动机构C、载荷加载弹簧C26和连接器C25组成，齿轮齿条传动机构C由依次传动连接的蜗杆C281、齿轮C282和齿条C283组成，齿条C283与设置在工作平台15上的齿条滑动座C284在齿条C283长度方向上滑动连接，齿条C283的顶端通过齿条连接板C285与载荷加载弹簧C26连接，蜗杆C281与旋转电机C27传动连接。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，由依次传动连接的旋转电机D32、齿轮齿条传动机构D、载荷加载弹簧D30和连接器D29组成，齿轮齿条传动机构D由依次传动连接的蜗杆D311、齿轮D312和齿条D313组成，齿条D313与设置在工作平台15上的齿条滑动座D314在齿条D313长度方向上滑动连接，齿条D313的顶端通过齿条连接板D315与载荷加载弹簧D30连接，蜗杆D311与旋转电机D32传动连接。本实施例中的蜗杆与齿轮形成自锁型蜗轮蜗杆结构。蜗杆的轴线与齿条的长度方向平行，并且蜗杆与齿条分居齿轮两侧。
该装置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，该装置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。在齿轮齿条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，通过齿轮齿条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齿轮齿条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，本实用新型不限于上述实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。