杆端轴承极限温度试验夹具及其试验方法与流程

本发明属于测试机械设备领域，具体涉及一种杆端轴承极限温度试验夹具及其试验方法。

背景技术：

极限温度试验，是航空用杆端双列滚子轴承等一系列杆端滚动轴承的合格鉴定试验重要项目之一。以航空用杆端双列滚子轴承为例，其极限温度试验按照该型轴承通用规范的相关要求：被试轴承放置在最低使用温度-55℃环境下，以3r/min±1r/min的速度旋转100h，将温度调至121℃，运转100h。本试验平台不仅可以满足上述试验的基本要求，也可以通过调节温度箱的温度和试验电机的转速，满足更大范围的相关的温度旋转试验条件的要求。

现有的极限温度试验平台，设计通用性差，不能实现多型轴承共用，使得在完成不同型号轴承的极限温度试验时，需要频繁更换试验夹具，从而需要多种规格的夹具来完成试验，造成了资金、时间和资源的极大浪费；另外，现有的极限温度试验装置，传动杆和轴承内圈中心不易对中，容易出现偏心的问题，偏心会使轴承内圈承受附加径向力，轴承寿命降低，严重地影响试验结果的准确性；杆端轴承不易安装固定，试验设备安装时，夹具对心不易保证，同时由于试验夹具笨重、温度箱内空间有限等问题，在驱动电机穿过温度箱壁与箱内轴承连接时，安装过程相对繁琐费力，且易造成试验夹具各部分之间的干涉，大幅延长试验准备时间。

技术实现要素：

针对以上情况，本发明提供一种杆端轴承极限温度试验夹具，克服现有技术的不足，通过改善优化夹具结构，不仅提高了试验夹具的通用性、加快了安装和拆卸速度、确保良好的对中性，而且可以保证试验结果的准确性，实用性强。

本发明所采用的技术方案是提供一种杆端轴承极限温度试验夹具，包括固定台、转接座、底座、穿箱连接轴、塑胶套、电机轴、联轴器、夹具连接轴和挡圈，所述固定台上设有两组螺纹孔，且每组螺纹孔均布于两个同心圆上，用螺钉穿过第一螺纹孔组将所述固定台的板体固连于所述温度试验箱的底板之上，所述底座上设有第三螺纹孔组、第四螺纹孔组和转接座安装孔，用螺钉穿过所述第三螺纹孔组与所述第二螺纹孔组相连，将所述底座固连于所述固定台之上，所述转接座的周向均匀设有多个螺纹孔，将所述转接座安装于所述转接座安装孔内，用螺钉穿过所述第四螺纹孔组与所述转接座上的螺纹孔相连，将所述转接座固连于所述底座之上；所述夹具连接轴包括轴承安装轴段、轴肩、连接轴体、凹槽和连接轴螺纹孔组，所述轴肩设于连接轴体的第一端中央，所述轴肩第一端的中央设有轴承安装轴段，所述凹槽设于所述连接轴体第二端的中央位置，所述凹槽的槽壁上均匀设有多个螺纹孔，形成所述连接轴螺纹孔组，所述穿箱连接轴包括设于穿箱连接轴体第一端的连接轴肩和设于第二端的第一法兰，所述塑胶套安装于所述温度试验箱上的塑胶套安装孔，所述穿箱连接轴体安装于所述塑胶套安装孔内，所述连接轴肩安装于所述夹具连接轴的凹槽之内，用螺钉穿过所述连接轴螺纹孔组与均匀设于所述连接轴肩圆周上的连接轴肩螺纹孔相连，将所述夹具连接轴与所述穿箱连接轴固连在一起，所述电机轴的第一端设有第二法兰，通过所述联轴器将所述第一法兰与所述第二法兰固连在一起，所述电机轴的第二端与所述电机的输出轴相固连。

所述电机固定于电机固定平台，所述电机固定平台下安装有滚轮，所述滚轮安装于滚道之上，所述电机固定平台的第二端与机架之间安装有手动丝杠，可实现一定范围内的轴向移动，所述手动丝杠依靠人力驱动并配有机械锁，所述电机通过线缆与电机控制器相连，由所述电机控制器发送指令，控制电机的转速、转向和运行时间，所述温度试验箱通过线缆与温度箱控制器相连，由所述温度箱控制器发送指令，控制所述温度试验箱内的温度值、温变速度和保温时间；以及试验时被试轴承通过其杆端的外螺纹与所述转接座的内螺纹孔相连接，所述被试轴承的内圈安装于所述夹具连接轴第一端的轴承安装轴段之上，所述挡圈中心设有通孔，将螺钉穿过所述挡圈的通孔与设于所述夹具连接轴第一端中央的螺纹孔相连接，所述挡圈和所述夹具连接轴上的轴肩共同夹紧所述被试轴承，通过轴系由所述电机带动，实现被试轴承内圈的旋转。

可优选的是，所述底座包括底座体、第三螺纹孔组、第四螺纹孔组和转接座安装孔，所述底座体中央设有通孔，所述底座的剖面呈儿字型，所述第三螺纹孔组设于所述底座体的翼边之上，包括均匀设置的多个螺纹孔，所述第四螺纹孔组沿径向均匀设于所述底座体的第二端。

可优选的是，所述转接座设置为空心体，且转接座孔内攻有内螺纹。

可优选的是，所述被试轴承安装后，其杆端轴的轴线平行于所述底座和转接座的中心轴线，其轴承内圈的轴线平行于所述夹具连接轴和穿箱连接轴的中轴线。

可优选的是，所述温度试验箱内的试验夹具部分均采用不锈钢材料。

可优选的是，所述塑胶套与穿箱连接轴之间缠绕有棉纱。

本发明另一方面，提供一种基于前述杆端轴承极限温度试验夹具的试验方法，包括以下步骤：

s1：试验开始前，所述转接座、夹具连接轴和挡圈未安装；

s2：将所述被试轴承的杆端螺纹拧入所述转接座的内螺纹孔中；

s3：将所述被试轴承的内圈安装到所述夹具连接轴的轴承安装轴段；

s4：将所述挡圈用螺钉安装到所述夹具连接轴第一端的螺纹孔中，且与所述夹具连接轴上的轴肩一起将所述被试轴承夹紧；

s5：将所述转接座安装到所述底座之上，并调节所述被试轴承杆端露出的高度，同时调节所述手动丝杠，使所述被试轴承进行轴线移动；

s6：将所述夹具连接轴第二端的凹槽安装到所述穿箱连接轴第一端的连接轴肩上；

s7：调试完成后，打开所述电机控制器和温度箱控制器的电源以及所述电机的电源，进行试验。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的通用性强，通过简单地更换挡片及螺纹转接座，即可实现不同型号的滚动轴承按照标准要求完成极限温度试验，节省资金和夹具储存空间；

2、本发明的功能性好，安装过程中容易保证被试轴承的对中性，很好地确保了试验结果的精度和准确性；

3、本发明的结构简单、重量轻，操作过程中不产生夹具零件间的干涉，便于在温度箱的狭窄空间内安装和拆卸被试轴承，缩短试验间隔的时间，提高设备使用效率；

4、本发明的可靠性水平高，温度箱和旋转电机具有一定的自动化程度，试验过程中可自动调节试验温度和转速，具有自动报警和自动断电的功能，减少了巡视的频率。

附图说明

图1为本发明的试验装置剖视结构示意图；以及

图2为本发明的工作方法流程图。

主要的附图标记如下：

1-温度试验箱、2-固定台、3-转接座、4-底座、5-穿箱连接轴、6-塑胶套、7-电机轴、8-联轴器、9-夹具连接轴、10-被试轴承、11-挡圈、12-电机、13-电机控制器、14-温度箱控制器、15-电机固定平台、16-滚轮、17-滚道、18-手动丝杠、19-机械锁、20-机架。

具体实施方式

为详尽本发明之技术内容、结构特征、所达成目的及功效，以下将结合说明书附图进行详细说明。

本发明提供一种杆端轴承极限温度试验夹具，如图1所示，包括固定台2、转接座3、底座4、穿箱连接轴5、塑胶套6、电机轴7、联轴器8、夹具连接轴9和挡圈11，固定台2上设有两组螺纹孔，且每组螺纹孔均布于两个同心圆上，用螺钉穿过第一螺纹孔组22将固定台2的板体21固连于温度试验箱1的底板111之上，底座4上设有第三螺纹孔组42、第四螺纹孔组43和转接座安装孔44，用螺钉穿过第三螺纹孔组42与第二螺纹孔组23相连，将底座4固连于固定台2之上，转接座3的周向均匀设有多个螺纹孔31，将转接座3安装于转接座安装孔44内，用螺钉穿过第四螺纹孔组43与转接座3上的螺纹孔31相连，将转接座3固连于底座4之上；夹具连接轴9包括轴承安装轴段91、轴肩92、连接轴体93、凹槽94和连接轴螺纹孔组95，轴肩92设于连接轴体93的第一端中央，轴肩92第一端的中央设有轴承安装轴段91，凹槽94设于连接轴体93第二端的中央位置，凹槽94的槽壁上均匀设有多个螺纹孔，形成连接轴螺纹孔组95，穿箱连接轴5包括设于穿箱连接轴体52第一端的连接轴肩51和设于第二端的第一法兰53，塑胶套6安装于温度试验箱1上的塑胶套安装孔121，穿箱连接轴体52安装于塑胶套安装孔121内，连接轴肩51安装于夹具连接轴9的凹槽94之内，用螺钉穿过连接轴螺纹孔组95与均匀设于连接轴肩51圆周上的连接轴肩螺纹孔54相连，将夹具连接轴9与穿箱连接轴5固连在一起，电机轴7的第一端设有第二法兰71，通过联轴器8将第一法兰53与第二法兰71固连在一起，电机轴7的第二端与电机12的输出轴相固连。

电机12固定于电机固定平台15，电机固定平台15下安装有滚轮16，滚轮16安装于滚道17之上，电机固定平台15的第二端与机架20之间安装有手动丝杠18，可实现一定范围内的轴向移动，手动丝杠18依靠人力驱动并配有机械锁19，电机12通过线缆与电机控制器13相连，由电机控制器13发送指令，控制电机12的转速、转向和运行时间，温度试验箱1通过线缆与温度箱控制器14相连，由温度箱控制器14发送指令，控制温度试验箱1内的温度值、温变速度和保温时间；以及试验时被试轴承10通过其杆端的外螺纹与转接座3的内螺纹孔相连接，被试轴承10的内圈安装于夹具连接轴9第一端的轴承安装轴段91之上，挡圈11中心设有通孔，将螺钉穿过挡圈11的通孔与设于夹具连接轴9第一端中央的螺纹孔相连接，挡圈11和夹具连接轴9上的轴肩92共同夹紧被试轴承10，通过轴系由电机12带动，实现被试轴承10内圈的旋转。

底座4包括底座体41、第三螺纹孔组42、第四螺纹孔组43和转接座安装孔44，底座体41中央设有通孔，底座4的剖面呈儿字型，第三螺纹孔组42设于底座体41的翼边之上，包括均匀设置的多个螺纹孔，第四螺纹孔组43沿径向均匀设于底座体41的第二端；转接座3设置为空心体，且转接座3孔内攻有内螺纹；被试轴承10安装后，其杆端轴的轴线平行于底座4和转接座3的中心轴线，其轴承内圈的轴线平行于夹具连接轴9和穿箱连接轴5的中轴线；温度试验箱1内的试验夹具部分均采用不锈钢材料；塑胶套6与穿箱连接轴5之间缠绕有棉纱。

本发明另一方面，提供一种基于前述杆端轴承极限温度试验夹具的试验方法，如图2所示，包括以下步骤：

s1：试验开始前，转接座3、夹具连接轴9和挡圈11未安装；

s2：将被试轴承10的杆端螺纹拧入转接座3的内螺纹孔中；

s3：将被试轴承10的内圈安装到夹具连接轴9的轴承安装轴段91；

s4：将挡圈11用螺钉安装到夹具连接轴9第一端的螺纹孔中，且与夹具连接轴9上的轴肩92一起将被试轴承10夹紧；

s5：将转接座3安装到底座4之上，并调节被试轴承10杆端露出的高度，同时调节手动丝杠18，使被试轴承10进行轴线移动；

s6：将夹具连接轴9第二端的凹槽94安装到穿箱连接轴5第一端的连接轴肩51上；

s7：调试完成后，打开电机控制器13和温度箱控制器14的电源以及电机12的电源，进行试验。

具体而言，本发明的转接座3安装在底座4上，底座4安装在固定台2上，试验时被试轴承10通过其杆端的外螺纹与转接座3的内螺纹孔相连接，转接座3的外径与底座4内孔相配合，一同安装在固定台2上；用穿过挡圈11的螺钉与夹具连接轴9夹紧，通过轴系由电机12带动，实现被试轴承10内圈的径向旋转。被试轴承10与转接座3间的螺纹连接拆装方便，同时通过控制被试轴承10杆端露出的高度，也容易保证被试轴承10旋转中心与电机12旋转中心的一致。底座4周向均匀设置有四个螺纹孔，由螺栓相连于转接座3的环形槽，通过设定合理的尺寸公差和加工精度即可保证两轴的连接同心度。因此，保证夹具的加工精度，即可在实验过程中快速方便地实现被试轴承10的对中性。

夹具连接轴9带有凹槽94，穿箱连接轴5带有连接轴肩51，凹槽94内表面与连接轴肩51外表面之间为过渡配合，在两轴连接处，均周向匀布四个螺纹孔，由螺栓相连，通过设定合理的尺寸公差和加工精度即可保证两轴的连接同心度。

穿箱连接轴5穿过温度试验箱1的外壁与电机12通过联轴器8相连接，减小因电机振动及安装的不同心引起的弯矩。穿箱连接轴5通过塑胶套6穿过温度试验箱1，与塑胶套6间隙配合，作为优选塑胶套6的材料选用聚四氟乙烯，该型材料具有耐磨、不易导热，轴承工作温度范围内不变形等特点，保证了长轴穿过温度试验箱1处，在运转时，轴表面不会磨损，也不会造成箱内温度与外界的快速热交换，很好地保证了温度试验箱1内部预设温度的恒定。

电机12固定于电机固定平台15，电机固定平台15下安装有滚轮16和滚道17，可以实现一定范围内的沿轴方向的移动，移动依靠人力驱动手动丝杠18并配有机械锁19，保证电机12在工作过程的稳定，电机12通过线缆与电机控制器13相连接，由电机控制器13发送指令，控制电机12的转速、转向和运行时间。温度试验箱1通过线缆与温度箱控制器14相连接，由温度箱控制器14发送指令，控制温度试验箱1的温度值、温变速度和保温时间。

本发明的试验装置仅需要更换转接座3、夹具连接轴9和挡圈11，即可实现对于不同型号的杆端滚动轴承完成极限温度试验。利用转接座3固定被试轴承10，方便装卸被试轴承10；同时，在安装过程中，控制被试轴承10杆端露出的高度，也很容易保证被试轴承10与电机12转轴的对中。因此，通过对固定台2、转接座3、底座4、穿箱连接轴5、塑胶套6、夹具连接轴9的尺寸公差设计和加工精度的控制，及被试产品杆端的剩余高度值，即可方便、快捷地保证在拆卸过程中被试轴承10的旋转对中性，保证了试验结果的精度和准确性，夹具结构简单，便于拆卸，在安装、拆卸、实验过程中均不存在零件间干涉的问题，缩短了安装准备的时间，提高了设备使用效率。

在实际使用过程中，穿箱连接轴5穿过温度试验箱1上的塑胶套6插入到温度箱内，一端通过联轴器8与电机12的转动轴相连，另一端插入夹具连接轴9的凹槽94内，并用四颗螺栓拧入两根连接轴的周向螺纹孔进行固定，转接座3装入底座4，并用四颗螺栓拧入底座4的周向螺纹孔，拧入转接座3的环形凹槽内，对转接座3进行轴向固定，固定台2安装在温度试验箱1的底部，各部分均采用螺栓连接固定。通过线缆，电机控制器13和温度箱控制器14分别控制电机12的运行情况和温度试验箱1内的温度，亦可以做成电机12和电机控制机13集成的一体电动机，以及一体式的温度控制箱。

极限温度试验时，利用电机固定平台15的手动丝杠18将电机12向后方滑动一小段距离，便于装卡被试轴承10，先将被试轴承10的杆端旋入转接座3，再用卡尺控制杆端伸出量，沿正向缓缓地推动电机固定平台15，使夹具连接轴9插入被试轴承10内圈，用内螺纹扳手锁紧底座4的螺栓，最后用螺栓旋入夹具连接轴9前端的螺纹孔，将夹具各部分以及轴承内圈牢固地锁紧，安装固定后，轻轻转动被试轴承10的内圈，确保轴承不受侧向力，避免影响试验结果的精确度。

极限温度试验完成后，仅需要用扳手松开穿过挡圈11的螺栓，向后推动电机固定平台15使轴承内圈与夹具连接轴9分离后，即可从转接座3上旋拧下被试轴承10，更换新的被试轴承10，先将被试轴承10的杆端旋入转接座3，再用卡尺控制杆端伸出量，再正向推动电机固定平台15使夹具连接轴9插入被试轴承10的内圈，用内螺纹扳手锁紧底座4的螺栓后，即可再次开展下一轮的极限温度试验。如果更换新型号的试验轴承10，仅需要更换转接座3、夹具连接轴9和挡圈11，其他步骤不变。

作为优选，为防止试验夹具在长期高温、低温作用下，发生失效，温度试验箱1内的试验夹具部分均采用不锈钢材质，为防止温度试验箱1内外的空气通过塑胶套6和穿箱连接轴5间的细小间隙进行微小的热交换，造成不必要的电能浪费，可以使用棉纱适当封堵空隙。

以上所述是本申请的优选实施方式，不以此限定本发明的保护范围，应当指出，对于该技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。