一种高铁轴承试验机的制作方法

1.本实用新型涉及轴承测试技术领域，尤其涉及一种高铁轴承试验机。


背景技术：

2.随着高铁发展，高铁所使用的轴承的性能要求越来越高，高铁所使用的轴承的性能测试尤为重要，现有的轴承测试装置已经无法满足高铁轴承性能测试要求，特别是无法针对高铁轴承在特定条件下运行的失效原因分析和判断。


技术实现要素：

3.针对现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种高铁轴承试验机，能够模拟高铁轴承的使用工况，满足高铁轴承的性能测试。
4.为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
5.一种高铁轴承试验机，包括：机体、主轴、主轴驱动电机、加载座、轴向加载机构及径向加载机构；主轴通过间隔设置的两个主轴固定座可旋转的安装在机体上，主轴驱动电机位于主轴下方的机体内，主轴驱动电机通过皮带与主轴驱动连接；加载座为两个，分别位于主轴的两端，每个加载座内设置有被测轴承，被测轴承的内圈套设在主轴上；轴向加载机构，设置在机体上，位于两个加载座外侧，与两个加载座连接，用于对被测轴承进行轴向加载；径向加载机构为两套，两套径向加载机构结构相同，两套径向加载机构对应设置在两个加载座的下方，并分别与两个加载座连接，用于对被测轴承进行径向加载。
6.进一步的，所述轴向加载机构包括：由轴向设置的两根导向轴与径向设置的两根固定梁组成的矩形加载架；沿轴向设置在其中一个固定梁上的轴向加载液压缸；以及沿轴向设置在另一个固定梁上的第二加载杆组件；轴向加载液压缸的活塞杆与设置在主轴一端的加载座连接，第二加载杆组件与设置在主轴另一端的加载座连接，两根导向轴通过导向套可滑动的水平安装在所述机体上。
7.进一步的，每根所述导向轴由两根光轴通过连接法兰连接成一体，所述轴向加载液压缸的活塞杆通过第一加载杆组件与位于主轴一端的加载座的前端盖连接，第一加载杆组件上设置有第一压力传感器；所述第一加载杆组件包括第一连接套、螺母套，球形短螺杆，第一连接套的一端与轴向加载液压缸活塞杆连接，第一连接套的另一端与螺母套一端连接，螺母套另一端与球形短螺杆的螺杆部连接，球形短螺杆的球头通过球形座和球形盖安装在主轴一端的加载座的前端盖上，所述第一压力传感器设置在第一连接套与螺母套之间；所述第二加载杆组件包括第二连接套和球形长螺杆，第二连接套设置在远离加载液压缸一侧的固定梁上，球形长螺杆的螺杆螺纹旋接在第二连接套内，球形长螺杆的球头通过球形座和球形盖安装在主轴另一端的加载座的前端盖上。
8.进一步的，每套所述径向加载机构包括径向加载液压缸，径向加载液压缸的缸体竖直设置，径向加载液压缸的活塞杆与所述加载座连接。
9.进一步的，每套所述径向加载液压缸的活塞杆通过加载块和两根连杆与所述加载
座连接，所述径向加载液压缸的活塞杆通过过渡接头与加载块连接，过渡接头上设置有第二压力传感器，两根连杆的一端分别与加载块的两端铰接，两根连杆的另一端分别与加载座上对应的两个凸耳铰接。
10.进一步的，每套所述径向加载机构还包括轴向移动机构，所述轴向移动机构包括沿轴向设置的滑轨、与滑轨滑动连接的固定座、设置在滑轨外侧的限位板和调节杆，调节杆平行主轴轴向设置，调节杆一端可转动的设置在固定座上，另一端穿过限位板位于限位板外侧，所述调节杆上设置有外螺纹，调节杆与限位板螺纹旋接，所述径向加载液压缸的缸体固定在固定座上。
11.进一步的，所述主轴驱动电机通过电机安装板与安装在电机安装板四个角上的安装螺栓可调节的安装在地面上，安装螺栓下端固定在地面上，上端通过两个夹紧螺母将电机安装板夹持固定，所述主轴驱动电机通过螺栓固定在电机安装板上。
12.进一步的，每个所述加载座内的被测轴承的内圈固定设置在所述主轴上，所述被测轴承的内圈与所述主轴的轴端过盈配合，所述主轴的轴端设置有限位轴肩，所述被测轴承内圈与限位轴肩之间设置有后档件，所述被测轴承的内圈外端设置有压盖，压盖通过螺栓固定在所述主轴端面上，压盖与限位轴肩配合，完成对所述被测轴承内圈的轴向限定；每个所述加载座内的被测轴承的外圈固定设置在所述加载座内，所述被测轴承的外圈被限定在所述加载座的前端盖与后端盖之间，所述加载座的后端盖套设于主轴，所述加载座的后端盖上的轴向凸缘与所述被测轴承外圈端面抵接，所述加载座前端盖与所述被测轴承外圈之间设置有隔套。
13.进一步的，每个所述主轴固定座上的安装孔内安装有安装轴承，安装轴承的内圈套接于所述主轴，所述主轴驱动电机的输出轴端设置有主动带轮，所述主轴上设置有从动带轮，从动带轮位于两个所述主轴固定座之间，所述皮带安装在主动带轮与从动带轮上，所述主轴固定座上设置有润滑机构，用于对安装轴承进行润滑。
14.进一步的，还包括控制系统，所述加载座上设置有温度传感器和速度传感器，所述控制系统接收第一压力传感器、第二压力传感器、温度传感器和速度传感器的信息并根据上述信息控制所述轴向加载机构、所述径向加载机构和所述主轴驱动电机，所述控制系统设置在所述机体外侧。
15.本实用新型与现有技术相比的有益效果是：
16.本实用新型提供的一种高铁轴承试验机，包括机体、主轴、主轴驱动电机、加载座、轴向加载机构及径向加载机构；被测轴承安装在主轴上并置于加载座内，通过主轴驱动电机带动安装有被测轴承的主轴高速旋转，通过轴向加载机构与径向加载机构分别对安装有被测轴承的加载座进行轴向和径向加载，能够模拟高铁轴承的使用工况，满足高铁轴承的性能测试。
附图说明
17.图1为本实用新型实施例的立体结构示意图；
18.图2为本实用新型实施例的主轴与主轴驱动电机的结构示意图；
19.图3为本实用新型实施例的加载座的结构示意图；
20.图4为本实用新型实施例的轴向加载机构的结构示意图；
21.图5为图4的a-a向结构示意图；
22.图6为本实用新型实施例的径向加载机构的结构示意图。
23.图中：100、机体，200、主轴，210、主轴固定座，220、安装轴承，230、限位轴肩，240、后挡件，300、主轴驱动电机，310、电机安装板，320、安装螺栓，330、夹紧螺母，400、加载座，410、前端盖，420、后端盖，430、隔套，440、凸耳，450、温度传感器，460、速度传感器，470、压盖，500、轴向加载机构，510、导向轴，511、光轴，520、固定梁，530、轴向加载液压缸，540、第一加载杆组件，541、第一连接套，542、螺母套，543、球形短螺杆，544、球形座，545、球形盖，546、定位销，550、第二加载杆组件，551、第二连接套，552、球形长螺杆，553、锁紧螺母，560、第一压力传感器，600、径向加载机构，610、径向加载液压缸，620、加载块，630、连杆，640、第二压力传感器，650、滑轨，660、固定座，670、限位板，680、调节杆，690、过渡接头，700、被测轴承，800、皮带，810、主动带轮，820、从动带轮，900、控制阀。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端
”ꢀ
、
ꢀ“
顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、
ꢀ“
连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
27.实施例1
28.如图1-6所示，一种高铁轴承试验机，用于高铁轴承性能测试，如图1所示，该高铁轴承试验机包括机体100、主轴200、主轴驱动电机300、加载座400、轴向加载机构500、径向加载机构600；机体100通地脚螺栓固定设置在地面上，起到承载支撑的作用，主要用于承载主轴200、轴向加载机构500及径向加载机构600等零部件。
29.如图2所示，主轴200通过间隔设置的两个主轴固定座210可旋转的安装在机体100上，具体的，每个主轴固定座210上的安装孔内安装有安装轴承220，安装轴承220的内圈套接于主轴200，主轴固定座210上设置有润滑机构，用于对安装轴承220进行润滑；润滑机构包括设置在机体100内的油箱以及设置在主轴固定座210上的控制阀900，油箱通过管路与控制阀900连接，控制阀900与主轴固定座210内的油路连接。
30.主轴驱动电机300位于主轴200下方的机体100内，主轴驱动电机300安装在地面上，主轴驱动电机300通过皮带800与主轴200驱动连接，具体的，主轴驱动电机300的输出轴端设置有主动带轮810，主轴200上对应设置有从动带轮820，从动带轮820位于两个主轴固
定座210之间，皮带800安装在主动带轮810与从动带轮820上，本实施实例中的主轴驱动电机300通过电机安装板310与安装在电机安装板310四个角上的安装螺栓320可调节的安装在地面上，安装螺栓320下端固定在地面上，上端通过两个夹紧螺母330将电机安装板310夹持固定，主轴驱动电机300通过螺栓固定在电机安装板310上。本实施例中的主轴驱动电机300为变频调速电机，可以驱动主轴200转速达到2000rpm，此时相当车速325km/小时。
31.使用时，可以调整安装螺栓320上端的两个夹紧螺母330来进行调整主轴驱动电机300的高度位置，从而便于调整皮带800的松紧度。需要说明的是，上述技术方案有助于主轴驱动电机300电机输出稳定，从而保证主轴200转动平稳。
32.如图3所示，加载座400为两个，分别位于主轴200的两端，每个加载座400内设置有被测轴承700，被测轴承700的内圈套设在主轴200上，本实施例的每个加载座400包括远离主轴200一侧的前端盖410、靠近主轴200一侧的后端盖420及两个对称设置在加载座400外周面上的凸耳440，每个加载座400内的被测轴承700的内圈固定设置在主轴200上，具体的，被测轴承700的内圈与主轴200的轴端过盈配合，主轴200的轴端设置有限位轴肩230，被测轴承700内圈与限位轴肩230之间设置有后挡件240，被测轴承700的内圈外端设置有压盖470，压盖470通过螺栓固定在所述主轴200端面上，压盖470与限位轴肩230配合，完成对被测轴承700内圈的轴向限定，压盖470通过螺栓固定在主轴200端面上，需要说明的是，被测轴承700内圈也可以直接抵靠在限位轴肩230处，压盖470也可以与主轴200轴端螺纹旋接；本实施例中的每个加载座400内的被测轴承700的外圈固定设置在加载座400内，具体的，被测轴承700的外圈被限定在加载座400的前端盖410与后端盖420之间，加载座400的后端盖420套设于主轴200，加载座400的后端盖420上的轴向凸缘与被测轴承700外圈端面抵接，加载座400前端盖410与被测轴承700外圈之间设置有隔套430，隔套430一端与加载座400前端盖410抵接，另一端与被测轴承700外圈端面抵接。
33.本实施例的每个加载座400上设置有温度传感器450和速度传感器460，用于检测被测轴承700的温度和转速。
34.如图4所示，轴向加载机构500，设置在机体100上，位于两个加载座400外侧，与两个加载座400连接，用于对被测轴承700进行轴向加载，本实施例的轴向加载机构500包括：由轴向设置的两根导向轴510与径向设置的两根固定梁520组成的矩形加载架；沿轴向设置在其中一个固定梁520上的轴向加载液压缸530；以及沿轴向设置在另一个固定梁520上的第二加载杆组件550；轴向加载液压缸530的活塞杆与设置在主轴200一端的加载座400连接，第二加载杆组件550与设置在主轴200另一端的加载座400连接，两根导向轴510通过导向套可滑动的水平安装在所述机体100上。需要说明的是，上述技术方案通过一个轴向加载液压缸530实现两个被测轴承700的轴向加载。使用时，轴向加载液压缸530前腔（有杆腔）进油时，被测轴承700受拉，轴向加载液压缸530后腔（无杆腔）进油时，被测轴承700受压。
35.如图5所示，本实施例中，每根所述导向轴510由两根光轴511通过连接法兰连接成一体，需要说明的是由两个光轴511通过连接法兰连接成为一根导向510轴能够解决导向轴510因为过长导致的力的传递不平稳的问题，能够很好的保证力的传递，同时也便于加工和安装。轴向加载液压缸530的活塞杆通过第一加载杆组件540与位于主轴200一端的加载座400的前端盖410连接，第一加载杆组件540上设置有第一压力传感器560；所述第一加载杆组件540包括第一连接套541、螺母套542，球形短螺杆543，第一连接套541的一端与轴向加
载液压缸530活塞杆螺纹连接，第一连接套541的另一端与螺母套542一端连接，螺母套542另一端与球形短螺杆543的螺杆部螺纹连接，球形短螺杆543的球头通过球形座544和球形盖545安装在加载座400的前端盖410上，第一压力传感器560设置在第一连接套541与螺母套542之间，其中球形短螺杆543的球头的直径大于球形短螺杆543的螺杆的直径，球形座544中部设置有通孔，球形座544与球形盖545相互扣合并形成球形空腔，球形盖545固定在所述加载座400的前端盖410上，球形短螺杆543的螺杆穿过球形座544上的通孔，球形短螺杆543的球头卡接于球形座544与球形盖545形成的球形空腔内，球形座544通过螺栓固定在球形盖545上，球形短螺杆543的球头与所述球形空腔内壁贴合，并能够相对球形空腔内壁滑动，从而使轴向加载液压缸530的活塞杆施加在球头上的力与主轴200的轴线一致，提高抗偏斜能力。为了防止球形短螺杆543与螺母套542之间出现松动，球形短螺杆543的螺杆与螺母套542之间处还设置有定位销546，定位销546穿设于螺母套542与球形短螺杆543上对应设置的销孔内。通过球形短螺杆543的球头与加载座400前端盖410连接，有利于轴向加载液压缸530给予加载座400提供稳定的轴向加载力。
36.所述第二加载杆组件550包括第二连接套551和球形长螺杆552，第二连接套551设置在远离轴向加载液压缸530一侧的固定梁520上，球形长螺杆552的螺杆螺纹旋接在第二连接套551内，球形长螺杆552的球头通过球形座和球形盖安装在主轴200另一端的加载座400的前端盖410上；其中球形长螺杆552的球头的直径大于球形长螺杆552的螺杆的直径，所述球形座中部设置有通孔，所述球形座与所述球形盖相互扣合并形成球形空腔，所述球形盖固定在所述加载座400的前端盖410上，球形长螺杆552的螺杆穿过球形座上的通孔，球形长螺杆552的球头卡接于球形座544与球形盖545形成的球形空腔内，所述球形座通过螺栓固定在所述球形盖上。球形长螺杆552的球头与所述球形空腔内壁贴合，并能够相对球形空腔内壁滑动，从而使轴向加载液压缸530的活塞杆施加在球头上的力与主轴200的轴线一致，提高抗偏斜能力。通过球形长螺杆552的球头与加载座400前端盖410连接，有利于轴向加载液压缸530给予加载座400提供稳定的轴向加载力。球形长螺杆552与第二连接套551螺纹旋接有利于调整球形长螺杆552伸出的长度，同时也便于拆卸及安装。球形长螺杆552的螺杆上还设置有锁紧螺母553，锁紧螺母553位于第二连接套551外侧，锁紧螺母553锁紧后抵接于第二连接套551，用于将球形长螺杆552紧固在第二连接套551内。需要说明的是，本实施例中的球形短螺杆543与球形长螺杆552的球头部分尺寸相同。球形长螺杆552与球形短螺杆543相互配合使用，防止轴向加载液压缸530的活塞杆施加轴向加载力偏斜，提高抗偏斜能力。
37.如图6所示，径向加载机构600为结构相同的两套机构，对应设置在两个加载座400的下方，分别与两个加载座400连接，用于对被测轴承700进行径向加载，每套径向加载机构600包括径向加载液压缸610，径向加载液压缸610的缸体竖直设置，径向加载液压缸610的活塞杆与所述加载座400连接。
38.本实施例中的每套径向加载液压缸610的活塞杆通过加载块620和两根连杆630与对应的加载座400连接，每套径向加载液压缸610的活塞杆与加载块620之间还设置有第二压力传感器640。具体的，径向加载液压缸610的活塞杆通过过渡接头690与加载块620连接，过渡接头690上设置有第二压力传感器640，两根连杆630的一端分别与加载块620的两端铰接，两根连杆630的另一端分别与加载座400上对应的两个凸耳440铰接。需要说明的是，上
述技术方案通过两根连杆630将加载块620与加载座400铰链有助于提供平稳的径向加载力。使用时，每个加载座400下方的径向加载液压缸610通过活塞杆的伸出给予加载座400提供径向加载力。
39.本实施例中的每套径向加载机构600还包括轴向移动机构，用于沿轴向平移径向加载液压缸610，所述轴向移动机构包括沿轴向设置在机体100底部的滑轨650、与滑轨650滑动连接的固定座660、设置在滑轨650外侧的限位板670和调节杆680，调节杆680平行主轴200轴向设置，调节杆680一端可转动的设置在固定座660上，另一端穿过限位板670位于限位板670外侧，所述调节杆680上设置有外螺纹，调节杆680与限位板670螺纹旋接，所述径向加载液压缸610的缸体固定在固定座660上。需要说明的是，滑轨650也可以固定设置在地面上。
40.使用时，通过旋拧调节杆680来调整固定座660在滑轨650上的位置，从而来实现对径向加载液压缸610的轴向位置的调整。
41.本实用新型提供的一种高铁轴承试验机还包括控制系统，所述控制系统接收第一压力传感器560、第二压力传感器640、温度传感器450和速度传感器460的信息并根据上述信息控制轴向加载机构500、径向加载机构600和主轴驱动电机300，所述控制系统设置在机体100外侧。
42.本实施例中的控制系统可以采用dcs系统，控制系统的控制器与第一压力传感器560、第二压力传感器640、温度传感器450和速度传感器460电连接，并为上述传感器设置上限值，并实时监控上述传感器检测到的数据，当上述传感器检测的数值超过预定值时，通过报警器发出警报。
43.使用时，控制系统接收第一压力传感器560及第二压力传感器640的信息来控制轴向加载机构500及径向加载机构600的压力加载值，通过接收温度传感器450及速度传感器460的信息来调整主轴驱动电机300的转速。并在最终实现对被测轴承700的工况模拟。
44.本实施例与现有技术相比的有益效果是：
45.本实施例通过主轴驱动电机300带动安装有被测轴承700的主轴200高速旋转，通过轴向加载机构500与径向加载机构600分别对安装有被测轴承700的加载座400进行轴向和径向加载，通过控系统与各个传感器之间信息交互能够模拟高铁轴承的使用工况，满足高铁轴承的性能测试。
46.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。