本实用新型属于试验机设计应用领域，具体涉及用于轴承试验和环-块摩擦磨损试验的综合试验机。
背景技术：
试验机是对产品或材料的质量或性能按设计要求进行验证的仪器。根据试验对象、试验项目，试验机具有不同的种类。环-块式摩擦磨损试验机和轴承试验机就是两种常用的试验机。
目前，环-块式摩擦磨损试验机的主体结构大多相同，大部分都无法做到径向力精确定量加载和摩擦力的精确检测，同时可以提供的摩擦形式单一。例如专利公开号为CN105158100A的“磨损间隙调整式环块摩擦磨损试验机”，其所采用的径向力加载方式为纯手动加载，对于所加载径向力大小没有与之适配的精确检测设备，无法完成对试验件径向力的精准定量加载；其摩擦副所采用的润滑方式为固定式，不能准确模拟多种实际工况下的摩擦副润滑条件，其摩擦力检测方法较为简单，不能实现摩擦力的精确测量。
根据所需要进行的摩擦磨损环-块试验的工作特点，可以和轴承试验机配合使用，共同使用一套基础装置，这样可以提高多种试验的验证效率，提高试验资源的利用率，但是两者结合后，又会产生诸多问题，例如：设备体积庞大、润滑性能不佳、机体散热效率低等。
技术实现要素：
本实用新型的目的是提供一种综合试验机，该试验机不仅可以完成轴承润滑性能、轴承的轴向及径向加载性能、以及稀油润滑和油气润滑供油量等相关试验，还可以进行环-块摩擦磨损试验，并且通过结构的优化，减小试验机的体积，具备多种润滑方式。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
一种综合试验机，包括动力驱动装置、轴承试验单元、环-块摩擦磨损试验单元、径向加载装置和主轴，轴承试验单元和环-块摩擦磨损试验单元共用一套动力驱动装置、主轴和径向加载装置；
所述的轴承试验单元包括两个试验轴承、轴承压盖和轴向加载装置，试验轴承分别安装在主轴上的两个轴承座中，并随主轴转动；轴承压盖通过多个周向均匀分布的安装孔安装在每个轴承座的一侧，轴承压盖内设有多个径向孔道，作为润滑通道，根据不同试验需要为试验轴承提供油气润滑或稀油润滑介质，多个径向孔道彼此之间的夹角互不相等、且所述夹角均不等于两个相邻安装孔之间的夹角；所述轴向加载装置对试验轴承进行轴向预紧或轴向加载调节；
所述环-块摩擦磨损试验单元主要由环-块摩擦副和测力装置组成，环-块摩擦副中的试环安装在主轴上随主轴转动、试块安装在测力装置上，测力装置用以测量环-块摩擦力的大小，并且测力装置上设有为环-块摩擦副提供不同润滑介质的介质通道，所述的径向加载装置与测力装置接触，通过测力装置向环-块摩擦副传递径向力，并进行径向加载调节。
所述的测力装置主要由依次连接的试样架、拉力传感器、铰杆和拉杆座组成，铰杆和拉杆座转动连接，试样架的下部设有安装试块的通孔，并且试块下部露出该通孔与所述的试环接触，试块和所述的介质通道的出口之间留有供润滑介质流出的间隙，所述拉杆座安装在试验机的侧壁上，以支撑整个测力装置。
所述的主轴末端安装有锥轴，锥轴由锁紧螺钉进行固定，所述的试环安装在锥轴上。
所述径向加载装置主要由手轮、径向加载杆、径向加载锁紧手柄、加载支撑架、弹簧、弹簧座、压力传感器、加载架和滚轮组成，加载支撑架固定安装在与之相邻的轴承座上，径向加载杆螺纹连接在加载支撑架上，径向加载杆下部安装弹簧和弹簧座，弹簧座上座顶部顶在径向加载杆的轴肩上，弹簧座下座和压力传感器连接，压力传感器和安装有自由转动的滚轮的加载架连接，滚轮与所述试样架接触，所述加载架安装在加载支撑架上，所述手轮安装在径向加载杆的顶端，所述径向加载锁紧手柄安装在手轮和加载支撑架之间，以锁紧径向加载杆。
所述的轴承压盖上设有三个径向孔道，径向孔道两两间的夹角分别是115°、120°、125°，所述的安装孔设有6个，相邻安装孔的夹角为60°。
所述径向孔道分为相连通的两段，第一段与轴承压盖的轴线垂直，作为润滑介质输入通道，第二段与轴承压盖的轴线呈30°角，作为润滑介质输出通道，润滑介质输出通道的开口对准试验轴承的内圈滚道外侧。
所述的轴向加载装置包括轴向加载油缸和轴向加载柱销，轴向加载油缸通过支撑架和设置有轴向加载孔的轴承压盖连接，所述的轴向加载柱销一端插入可调节预紧压盖上的轴向加载孔与试验轴承的外圈接触，另一端和轴向加载油缸接触。
所述试验机上安装有两套非接触式红外温度测量装置，分别测量试验轴承以及环-块摩擦副的温度。
所述试验机的机体上设有抽风口和进风口，以对整机采取强制散热，进风口安装空气滤清器，抽风口和风机连接，以在机体内形成负压，所述的轴承座上开有多个通孔，在抽风口、进风口以及轴承座上通孔的相互配合下，可利于试验机内部空气的流动以及试验机内外空气的交换，并且负压环境更有利于油气润滑的使用，为试验轴承以及环-块摩擦性能试验提供相对稳定的温度环境。
所述的动力驱动装置由电主轴和联轴器组成，电主轴通过联轴器驱动主轴转动。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型通过结构设计，将一台试验机功能多样化，大大提高了资源利用率。
本实用新型所设计的可调节预紧压盖节省设计空间，不仅可以施加预紧力，还可以根据试验需要施加无级连续可调的轴向加载，且润滑区域可以随轴承压盖安装位置的变化而变化，方便在试验中获得最优润滑供油位置及角度的确定。
本实用新型所设计的径向加载装置可以实现无级定量精准加载，能满足环-块摩擦试验中对加载力精度的要求。本实用新型所设计的测力装置，不仅可以对摩擦力采取精确在线监测，而且还可以可以实现环-块摩擦磨损试验过程中向试验件提供油气润滑、稀油润滑及干摩擦等多种润滑形式。
本实用新型所设计的降温方法，不仅提高了试验机的降温效率，保证了试验件环境环境温度的基本稳定，并且有益于在采用油气润滑试验工况时的使用。
附图说明
图1为本实用新型综合试验机整机的俯视图；
图2为图1中的A-A剖视图；
图3为图1中的B-B剖视图；
图4为本实用新型综合试验机中径向加载装置的剖视图；
图5为本实用新型综合试验机中环-块摩擦磨损试验所用的测力装置与环-块摩擦副配合关系图，其中试样架介质通道内的箭头表示润滑介质的流动方向，试环上的箭头表示试环的转动方向；
图6为本实用新型综合试验机中环-块摩擦磨损试验单元的剖视图；
图7为本实用新型综合试验机中可调节预紧压盖视图；
图8为本实用新型综合试验机中可调节预紧压盖在其中一个径向孔道位置的剖视图；
图9为本实用新型综合试验机中定位压紧盖视图；
图10为本实用新型综合试验机中可调预紧压盖在不同安装位置时，润滑通道位置示意图；
图11为本实用新型综合试验机中对试验轴承或环-块摩擦副进行测温的非接触式红外温度测量装置的结构示意图；
图中标记：1、机体，2、联轴器，3、电主轴，4、空气滤清器，5、K型锁紧螺母，6、试验轴承，7、轴承座顶盖，8、可调节预紧压盖，9、轴向加载柱销，10、轴向加载油缸，11、定位压紧盖，12、径向加载装置，13、锥轴，14、锁紧螺钉，15、轴承座底座，16、主轴，17、抽风口，18、安装孔，19、轴向加载孔，20、润滑介质输入通道，21、润滑介质输出通道，22、U形缺口，23、红外温度传感器，24、温度传感器支撑架，25、试块，26、测力装置，27、试环，28、径向孔道；
1201、手轮，1202、径向加载锁紧手柄，1203、加载支撑架，1204、径向加载杆，1205、弹簧座上座，1206、弹簧，1207、弹簧座下座，1208、压力传感器，1209、加载架，1210、滚轮；
2601、试样架，2602、拉力传感器，2603、铰杆，2604、拉杆座，2605、介质通道。
具体实施方式
下面结合附图，通过具体的实施方式对本实用新型的技术方案作进一步的说明。
如图所示，一种综合试验机，机体中设置轴承试验单元和环-块摩擦磨损试验单元，轴承试验单元和环-块摩擦磨损试验单元共用一套电主轴3、联轴器2、主轴16和径向加载装置12。
如图2所示，轴承试验单元包括两个试验轴承6、轴承压盖以及轴向加载油缸10；试验轴承6采用角接触轴承，背靠背安装在主轴16上的两个轴承座中，并用K型锁紧螺母5固定，轴承座顶盖7和轴承座底座15固定连接，以压紧试验轴承6，实现试验轴承6与主轴16的径向固定；所述的轴承压盖7为环形结构的轴承外圈压盖，分别安装在两个轴承座相对的侧面上，每个试验轴承6上所安装的轴承压盖的结构不同，一个为定位压紧盖11，用作对主轴16的轴向定位，另一个为可调节预紧压盖8，与轴向加载装置配合用作对试验轴承6的轴向预紧以及轴向加载调节。
如图2、7、8所示，所述的可调节预紧压盖8安装在轴承座底座15和轴承座顶盖7上，在可调节预紧压盖8的内部沿其径向方向设置三个彼此夹角不等的径向孔道28，形成润滑通道，根据不同试验需要为试验轴承6提供油气润滑或稀油润滑介质，每个径向孔道28分为两段，第一段与可调节预紧压盖8的轴线垂直，作为润滑介质输入通道20，与润滑管道连接，第二段与可调节预紧压盖8的轴线呈30°角，作为润滑介质输出通道21，润滑介质输出通道21的开口为喷孔，并对准试验轴承6的内圈滚道外侧，以完成对试验轴承6油气润滑或稀油润滑介质的提供；可调节预紧压盖8上还周向均匀设有6个安装孔18，用于将可调节预紧压盖8安装在轴承座底座15以及轴承座顶盖7上，由于相邻安装孔之间夹角与作为润滑通道的径向孔道彼此间的夹角不等，因此转动可调节预紧压盖8变换安装位置，就可以实现对试验轴承6润滑位置及润滑效果的调整；为了能够对试验轴承6轴向加载，在可调节预紧压盖8上设有三个夹角为120°的轴向加载孔19，轴向加载孔19内安装有轴向加载柱销9，轴向加载柱销9一端和试验轴承6的外圈相接触，另一端与所述的轴向加载油缸10的活塞接触，轴向加载油缸10通过推动轴向加载柱销9实现对试验轴承6外圈施加轴向预紧和无级可变加载，所述的轴向加载油缸10安装在支撑架上，支撑架通过螺钉安装在可调节预紧压盖8上。
如图2、图9、图11所示，所述的定位压紧盖11安装在另一试验轴承6的轴承座底座15以及轴承座顶盖7上，定位压紧盖11以与可调式预紧压盖8上的同样方式与结构设置三个径向孔道28以及六个安装孔，定位压紧盖11的内缘还设有两个开口相对的U形缺口22，连接润滑介质供应设备的可调式喷头装置通过其中一个U形缺口22以不同喷射角度和喷射距离为试验轴承6提供油气润滑，用于测量试验轴承6温度的红外温度传感器23安装在温度传感器支撑架24上，并通过另一个U形缺口22对准试验轴承6，温度传感器支撑架24安装在机体1侧壁上；其中所述的可调式喷头装置可以采用申请号为201711220824.X的已公开的实用新型专利申请中的结构。
如图2~6所示，所述的环-块摩擦磨损试验单元设置在试验机主轴16的末端，包括构成环-块摩擦副的试环27和试块25以及对环-块摩擦力测量的测力装置26，主轴16采用空心轴，其末端空心部分设有锥形螺纹孔，用以安装试环27的锥轴13安装在主轴16末端的锥形螺纹孔中，并由锁紧螺钉14进行锁紧，试环27安装在锥轴13上，并由与锥轴13端部配合的螺母将试环27固定在锥轴13上；所述的测力装置26包括试样架2601、拉力传感器2602、铰杆2603和拉杆座2604，整个测力装置26以拉杆座2604为支撑，拉杆座2604用螺钉固定在试验机侧壁上，铰杆2603与拉杆座2604通过轴柱销进行连接，铰杆2603与拉杆座2604之间可以实现转动，铰杆2603另一端与拉力传感器2602连接，试样架2601一端和拉力传感器2602连接，并且试样架2601和铰杆2603分别位于拉力传感器2602相对的两侧，试样架2601的底部设有半圆通孔，以安装试块25，试样架2601另一端设有用以锁紧试块25的锁紧螺钉14，试块25的底部露出并和试环27相接触进行摩擦，构成环-块摩擦副；电主轴3通过联轴器2驱动主轴16旋转时，安装在主轴16末端的试环27同步旋转，进行环-块摩擦磨损试验，在试验机工作过程中，摩擦力大小的变化将导致拉力大小的改变，并最终由拉力传感器2602将测得的拉力实时传输至与其连接的计算机上，即可得到摩擦力大小的准确值。
由于环-块摩擦磨损试验需要进行不同润滑介质工况下试验，因此在试样架2601内设有为环-块摩擦副提供润滑介质的介质通道2605，介质通道2605的一端为润滑油孔，连接外部的供油装置，可以根据试验的不同需要分别提供多种流量的润滑油或油气，也可以不提供任何润滑介质做干摩擦试验；介质通道2605的另一端开口于试块25一侧，并和试块25之间留有间隙，润滑介质经该间隙流至试环27和试块25之间，完成对整个环-块摩擦副的润滑；当向介质通道2605提供不同润滑介质时，便可实现对环-块摩擦副的多种润滑形式。
在试验机上安装有对环-块摩擦副温度测量的非接触式红外温度测量装置，如图11所示，非接触式红外温度测量装置包括温度传感器支撑架24和红外温度传感器23；进行安装时，温度传感器支撑架24通过安装孔安装在环-块摩擦副一侧的机体1侧壁上，红外温度传感器23安装在温度传感器支撑架24上，并指向环-块摩擦副，实现对环-块摩擦副温度的非接触测量。
如图4所示，轴承试验单元和环-块摩擦磨损试验单元共用的径向加载装置12主要由手轮1201、径向加载杆1204、径向加载锁紧手柄1202、加载支撑架1203、弹簧1206、弹簧座、压力传感器1208、加载架1209和滚轮1210组成。加载支撑架1203通过螺钉安装在轴承座上，对整个径向加载装置12起支撑作用，径向加载杆1204的上部采用螺纹连接安装在加载支撑架1203上，下部为直径小于上部的导杆，导杆伸入加载支撑架1203的安装空间内，所述的弹簧1206和弹簧座套装在导杆上，弹簧1206的两端分别固定在弹簧座的弹簧座上座1205和弹簧座下座1207上，其中弹簧上座1205顶在径向加载杆1204上部和下部之间的轴肩上，导杆的下端插入弹簧座下座1207顶部的中心柱孔，并和中心柱孔的孔底留有活动空间，在弹簧座下座1207底部安装有压力传感器1208，压力传感器1208底部连接加载架1209，加载架1209上通过柱销安装有可自由转动的滚轮1210，滚轮1210与测力装置26的试样架2601顶部相接触，加载架1209安装在加载支撑架1203的下部；径向加载杆1204的顶端安装手轮1201，转动手轮1201，径向加载杆1204随之转动，与加载支撑架1203螺纹连接部分的作用而使径向加载杆1204产生向上或向下运动，通过弹簧座上座1205调节弹簧1206的压缩量来实现环-块摩擦磨损试验的径向加载调节，而径向力的变化通过压力传感器1208可精确测量，实现定量加载；手轮1201下方安装有径向加载锁紧手柄1202，在径向力施加完成后进行径向加载杆1204的锁定，保证所施加径向力的恒定。
为了改善试验机的降温效果，如图1、2所示，在机体1上开设有一个抽风口17和一个进风口，在进风口处安装有空气滤清器4，避免杂质进入试验机内部，在抽风口17一端安装有风机进行抽风，为了提高机体1内部气体流动性，在轴承座底座15上开有数个通孔。这种降温方法可以直接对试验机内部和主轴16等进行降温，其降温效果良好，并且采用抽风可以使机体1内部形成负压，有利于油气润滑的使用。
下面以可调节预紧压盖8为例，对轴承压盖的特点进行说明。
可调预紧压盖8内部开设有三个径向孔道28，每个径向孔道28作为由润滑油输入通道20和润滑油输出通道21组成的润滑通道，润滑通道间两两夹角分别为115°、120°、125°，而6个安装孔18夹角均为60°，因此，改变安装孔18位置即可得到不同的润滑角度。如图10可调预紧压盖在不同安装位置下润滑油输出通道位置示意图所示，图10a中2个底部润滑油输出通道21的夹角为125°，当对其逆时针旋转120°安装后，得到图10b，其底部2个润滑油输出通道21的夹角变为120°；当对图10a所示安装位置顺时针旋转120°安装后得到图10c，其底部2个润滑油输出通道21的夹角变为115°。由于试验轴承6在工作过程中承载径向力的位置会随着转速的变化而变化，当转速高时，承载区域会向两边偏移，因此，为了使试验轴承6能够达到最优的润滑效果，根据试验转速改变轴承压盖的安装位置即可改变对轴承润滑位置的改变。
下面对试验机的工作过程进行说明。
由于试验机的轴承试验单元和环-块摩擦磨损试验单元共用主轴16、联轴器2和电主轴3，在试验机工作时，轴承试验单元和环-块摩擦磨损试验单元可以同时运行也可独立运行。
在做轴承试验时，不加装环-块摩擦磨损试验单元的相关部件，可以完成轴承润滑性能、轴向加载性能以及稀油润滑和油气润滑供油量等相关试验项目，如果加装径向加载装置12，径向加载装置12可以通过滚轮1210直接或间接压在主轴16上为试验轴承6提供径向加载，以完成轴承径向加载性能的试验；在做环-块摩擦磨损试验时，轴向加载油缸10仅对试验轴承6提供相适应的预紧力加载。
做轴承试验时，试验机工作后，电主轴3通过联轴器2带动主轴16转动，试验轴承6也随之转动，轴向加载油缸10在电、液装置的控制下对轴向加载柱销9施加与转速对应的轴向力，完成对试验轴承6的轴向加载；试验所用的润滑介质通过轴承压盖上的径向孔道到达试验轴承6内圈滚道外侧，完成润滑性能以及稀油润滑或油气润滑供油量等试验；在以上结构的基础上，还可以通过各轴承座上下的温度传感器、红外线温度传感器及振动传感器检测轴承工作过程相关数据完成对轴承的试验。
对于环-块摩擦磨损试验，当试验机开始工作后，电主轴3通过联轴器2带动主轴16进行转动，安装在主轴16上的锥轴13也随之进行转动，安装在锥轴13上的试环27也随之转动并与试块25进行摩擦。在试验过程中转动手轮1201，径向加载杆1204随之转动，通过径向加载杆1204与加载支撑架1203之间的螺纹连接将转动变为径向位移，并通过轴肩作用于弹簧座上座1205，进而作用于弹簧1206，弹簧1206发生变形，并将变形所产生的力作用于弹簧座下座1207上，弹簧下座1207将力传递至压力传感器1208，压力传感器1208一方面将压力传递至加载架1209，另一方面将所受到的压力传出至计算机，加载者通过观察压力传感器1208传输至计算机的数据调整并完成对径向力的定量精准加载。加载架1209将所受径向力传递至滚轮1210，滚轮1210与试样架2601相接触，并最终将径向力传递至安装在试样架2601上的试块25，完成了对环-块摩擦副之间作用力大小的定量改变。在确定所加载力达到试验需求后，扭转径向加载手柄1202完成对径向加载杆1204的锁定，保证所施加径向力大小的恒定。
在试验过程中，随着作用力和所提供的润滑介质条件的改变，环-块摩擦副之间的摩擦力大小也会发生改变，此时试块25将摩擦力通过试样架2601传递至拉力传感器2602，拉力传感器2602将摩擦力大小输出至计算机，即可得到摩擦力大小的准确值。试验过程中非接触式红外温度测量装置可以实现对环-块摩擦副温度的非接触测量，并且所需的不同的润滑介质可以通过试样架2601的介质通道2605对环-块摩擦副进行润滑。