一种基于弹性支撑的双向加载双向摆动轴承试验机的制作方法

本发明涉及一种基于弹性支撑的双向加载双向摆动轴承试验机。该试验机可根据实验需要自由配置载荷的种类和数目，可得到多种试验要求下的轴承疲劳试验数据。准确模拟轴承在工作中所受的载荷，综合评价轴承的寿命和性能。

技术背景

自润滑关节轴承主要由一个有内球面的外圈和一个有外球面的内圈组成，广泛应用于航空机械、锻压机床、水利机械等行业，其疲劳寿命及可靠性是自润滑关节轴承最重要的性能。

自润滑关节轴承试验机通常由加载机构，传动机构和检测机构组成，具体结构形式多样，针对自润滑关节轴承的试验机如《关节轴承冲击加载式摩擦学性能评价实验机》（中国专利cn103076178）公开的是一种被试轴承轴向转动，径向冲击加载的摩擦学性能检测机。《一种自润滑关节轴承的耐久性实验及试验台》（中国专利cn105277366）公开的是一种可将滑动磨损和倾转磨损同时完成的关节轴承试验机。不同类型、结构和功能的关节轴承，其受力和运动形式多样，目前被试轴承在同一平台上实现双向加载和双向摆动，正交双向运动彼此不受干涉，国内外相关研究甚少。

技术实现要素：

本发明的目的是为了综合模拟轴承在工作中所受的载荷，准确评估轴承的寿命及性能参数，提供一种基于弹性支撑的双向加载双向摆动轴承试验机。该试验机可同时进行双向加载和双向摆动，正交双向运动亦可独立进行，或根据实验需要自由配置载荷的种类和数目。

为达到上述目的，本发明的构思是：

一种基于弹性支撑的双向加载双向摆动轴承试验机。包含十字轴工装，弹性支撑和驱动机构。

上述十字轴工装的结构是：十字轴工装由两根轴交叉组成，被试轴承安装在十字轴工装的交叉处，被试轴承径向通过压板将轴承外圈固定在十字轴工装上，被试轴承轴向通过芯轴的轴肩固定，十字轴安装在四个轴承座上，其有益效果是被试轴承两个方向的加载和两个方向的摆动分别通过十字轴的四个轴传递。

上述驱动机构包含两个线性驱动机构和两个摆动驱动机构，四个驱动机构成正交布置，分别作用于十字轴每轴所在的轴承座上，为被试轴承的径向和轴向两端提供所需载荷。线性驱动机构与第一轴承座和第四轴承座相连接，轴承座内装有滚动轴承，其有益效果是十字轴的线性加载不受摆动载荷的干涉；摆动驱动机构与第二轴承座和第三轴承座相连，采用包括但不限于弹性联轴器、弹性环和柔性支撑等形式补偿由于线性加载运动带来的轴向偏差，其有益效果是十字轴的摆动载荷不受线性加载的干涉。

上述弹性支撑的结构是：十字轴每轴安装在轴承座上，用于支撑十字轴工装的四个轴承座均采用弹性板条支撑，线性载荷加载到相应的轴承座上，弹性板条在该轴承座的轴向抗拉压变形及刚度较小，为柔性支撑，弹性板条在该轴承座的径向抗拉压变形及刚度较大，为刚性支撑，其有益效果该方向的刚性支撑隔离了与该线性载荷正交的另一轴的线性加载，正交双向加载及运动相互隔离，彼此不受干涉。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种基于弹性支撑的双向加载双向摆动轴承试验机，包含十字轴工装弹性支撑和驱动机构，其特征在于：所述的十字轴工装由两轴十字交叉组成，被试轴承安装在两轴交叉处，其中一轴与被试轴承外圈固联，另一轴与被试轴承内圈固联；所述的弹性支撑用于支撑十字轴工装的四个轴承座；所述的驱动机构包含两个线性驱动机构和两个摆动驱动机构，四个驱动机构成正交布置，所述两个线性驱动机构分别作用于十字轴每轴所在的轴承座上，为被试轴承提供径向和轴向所需载荷，所述两个摆动驱动机构分别作用于十字轴，使被试轴承绕径向和轴向摆动；则被试轴承的轴向和径向均可独立进行加载和摆动。

所述弹性支撑采用弹性板条支撑，用于支撑四个轴承座，隔离施加在被试轴承上的轴向和径向载荷，所述弹性板条在该轴承座的轴向变形为弹性板条的弯曲变形，刚度较小，不能承受轴向载荷；弹性板条在该轴承座的径向变形属拉压变形，刚度较大，可以承受径向载荷。

所述弹性板条，根据试验需要配置弹性板条数量、刚度和布置形式，弹性板条支撑轴承座的布置形式包括空间上下支撑和水平支撑形式。

所述同轴的线性驱动机构和摆动驱动机构之间的运动和载荷采用隔离技术，使相互独立；线性驱动机构通过轴承座内的滚动轴承隔离摆动载荷，摆动驱动机构采用弹性联轴器、或弹性环、或弹性支撑方式隔离线性驱动机构的加载。

本发明和现有的轴承试验机技术对比，优点显著：该试验机能实现被试轴承的双向加载与双向摆动，被试轴承的轴向与径向均能独立进行加载与摆动，双向正交运动彼此不受干涉，可以根据需要自由配置载荷的种类和数目，得到多种试验要求下的轴承疲劳试验数据，准确模拟轴承在工作中所受的载荷，综合评价轴承的寿命和性能，具有试验功能多样、模块化设计和结构紧凑等优点。

附图说明

图1为一种基于弹性支撑的双向加载双向摆动轴承试验机结构原理示意图。

图2为摆动驱动机构与弹性环连接实例结构示意图。

图3为三层弹性板条交错支撑实例结构示意图。

图4为三层弹性板条交错支撑实例结构轴测图。

图5为双层支座竖直柔性支撑实例轴测图。

在上述附图中：1.径向摆动驱动机构，2.径向弹性联轴器，3.底座，4.连接套筒，5.轴向线性驱动机构，6-1.轴向弹性板条，6-2.径向弹性板条，7.隔离套筒，8.第一轴承座，9.第二轴承座，10.轴承压板，11.十字轴工装，12.被试轴承，13.第三轴承座，14.连接法兰，15.轴向弹性联轴器，16.轴向摆动驱动机构，17.张紧螺母，18.第四轴承座，19.连接法兰，20.径向线性驱动机构，21.芯轴；

2a.径向弹性环，15a.轴向弹性环；

3a.底座，6a.上层弹性板条，6b.中层弹性板条，6c.下层弹性板条；

3b.上层支座，3c.下层支座，6d.上层弹性板条，6e.下层弹性板条。

具体实施方式

本发明的优选实施例结合附图详述如下：

实施例一：

参见图1，本基于弹性支撑的双向加载双向摆动轴承试验机，包含十字轴工装11，弹性支撑和驱动机构。其特征在于：所述的十字轴工装11由两根轴交叉组成，被试轴承12安装在十字轴工装的交叉处，被试轴承径向通过被试轴承压板10将轴承外圈固定在十字轴工装11上，轴向通过芯轴21的轴肩固定，张紧螺母17用于调整被试轴承11的安装位置，十字轴安装在四个轴承座8、9、13和18上。

轴向线性驱动机构5将线性载荷施加到第一轴承座8，轴承座内装有滚动轴承，通过滚动轴承径向受载将线性载荷施加到被试轴承12的径向，轴向摆动驱动机构16通过轴向弹性联轴器15为被试轴承12提供轴向摆动，线性载荷通过第一轴承座8内装的滚动轴承将摆动载荷隔离，使线性加载运动独立进行不受干涉。

径向摆动驱动机构1通过径向弹性联轴器2将摆动载荷施加到第二轴承座9，径向弹性联轴器用于补偿由于该轴的另一端线性加载带来的轴向偏差，摆动载荷通过径向弹性联轴器2将线性载荷隔离，使摆动运动独立进行不受干涉。

四个轴承座8、9、13和18均采用弹性板条支撑，以第一轴承座8为例，采用两根水平布置的轴向弹性板条6-1支撑，该轴承座受到轴向线性驱动机构5的线性加载，轴向弹性板条6-1在该轴承座的轴向抗拉压变形及刚度较小，为柔性支撑，线性载荷作用于轴承座8并传递给被试轴承12，该载荷传递到与其正交的另一线性载荷所在轴承座的弹性板条6-1上，该方向的弹性板条抗拉压变形及刚度较大，为刚性支撑，故轴向线性驱动机构5的加载不影响径向线性驱动机构20的加载，同理，径向线性驱动机构20的加载不影响线轴向性驱动机构5的加载，实现被试轴承正交双向运动相互隔离，彼此不受干涉，则被试轴承12的轴向和径向均可独立进行加载和摆动。

实施例二：

参见图2，本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于：摆动驱动机构与线性驱动机构的隔离形式。图2为摆动驱动机构与弹性环连接实例结构示意图，用弹性环2a、15a分别代替实例一中的弹性联轴器2、15。以径向弹性环2a为例，受到径向摆动驱动机构1的摆动载荷，该弹性环在其轴向抗拉压变形及刚度较小，以此隔离径向线性驱动机构20的加载，使摆动运动独立进行不受干涉。

实施例三：

参见图3和图4，本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于：弹性板条的布置形式。图3为三层弹性板条交错支撑实例结构示意图，图4为三层弹性板条交错支撑实例结构轴测图。当弹性板条长度不能满足试验要求时，加长弹性板条的长度，可将弹性板条分三层布置，如图4所示，第二轴承座和第四轴承座采用形如上层弹性板条6a和下层弹性板条6c的支撑形式，第一轴承座和第三轴承座采用形如中层弹性板条6b的支撑形式。

实施例四：

参见图5，本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于：弹性板条的布置形式。图5为双层支座竖直柔性支撑实例轴测图，四个轴承座均采用双层支座竖直柔性支撑，轴承座连接在上下层弹性板条之间。以第三轴承座13为例，上层弹性板条6d与上层支座3b相连接，下层弹性板条6e与下层支座3c相连接。