專利名稱：高速軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸承試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高速軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)控機(jī)床向著高速度、高精度、高效率及環(huán)保性等方向的發(fā)展，機(jī)床上軸承的運(yùn)轉(zhuǎn)精度和可靠性的要求越來越高，人們也越來越認(rèn)識(shí)到軸承試驗(yàn)的重要性。軸承試驗(yàn)是軸承設(shè)計(jì)和制造過程中一個(gè)不可缺少的重要的驗(yàn)證過程，在軸承試驗(yàn)機(jī)上按照軸承的實(shí)際安裝工況、實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，即軸承的轉(zhuǎn)速、軸向載荷、徑向載荷以及環(huán)境溫度、潤(rùn)滑狀態(tài)等按實(shí)際工況給定進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到預(yù)定壽命或到軸承失效。試驗(yàn)軸承的加載載荷作為軸承試驗(yàn)機(jī)測(cè)試的重要參數(shù)，其準(zhǔn)確性直接影響軸承的試驗(yàn)結(jié)果。目前滾動(dòng)軸承試驗(yàn)機(jī)加載方式有以下幾種 I、杠桿砝碼加載優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，不需要載荷傳感器測(cè)試，由加載砝碼可以確定出載荷的大小，但不適合高速，若速度過高會(huì)引起砝碼振動(dòng)，導(dǎo)致載荷不穩(wěn)，變載荷也不方便，僅適用于壽命試驗(yàn)，成本低。2、彈簧加載載荷的大小取決于彈簧的大小和彈簧的壓縮量,加載范圍較小,所占空間比較大，成本比較低，一般用于特殊試驗(yàn)。3、液壓加載這種加載方式簡(jiǎn)單、無噪聲，但受溫度影響大，精度低，通過液壓油缸對(duì)軸承進(jìn)行徑向與軸向加載，徑向載荷和軸向載荷通過液壓系統(tǒng)作用在活塞上，活塞通過軸向加載套在試驗(yàn)軸承上直接施加軸向載荷，而徑向載荷則需要加載到陪試軸承上，通過主軸傳遞到試驗(yàn)軸承上，根據(jù)加載液壓油缸面積，計(jì)算出載荷。由于液壓油缸的邊沿效應(yīng)， 實(shí)際測(cè)試中存在誤差，據(jù)統(tǒng)計(jì)最高達(dá)10%。申請(qǐng)?zhí)枮?00620051114. X的中國(guó)發(fā)明專利公開了一種滾動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)，該試驗(yàn)臺(tái)由試驗(yàn)主軸和加載裝置構(gòu)成，其中加載裝置又是由徑向和軸向加載裝置構(gòu)成，徑向加載裝置處于試驗(yàn)主軸的中部，軸向加載裝置有兩個(gè)并分別處于試驗(yàn)主軸的兩端，而試驗(yàn)軸承裝設(shè)在試驗(yàn)主軸兩端裝設(shè)的軸承座內(nèi)，并通過軸承座與軸向加載裝置之間的擋止配合以阻止試驗(yàn)軸承在試驗(yàn)主軸徑向的移動(dòng)，但是該試驗(yàn)臺(tái)因?yàn)槠洳捎玫闹胁枯斎霃较蚣虞d力的結(jié)構(gòu)，存在以下不足之處
1、試驗(yàn)軸承受到的徑向載荷是徑向加載裝置施加的徑向外力的分力，而試驗(yàn)臺(tái)在裝配過程中不可避免的會(huì)使徑向加載系統(tǒng)在試驗(yàn)主軸上的施力點(diǎn)偏離試驗(yàn)主軸的中間位置，從而使得徑向外力在試驗(yàn)主軸兩端的分力的大小各不相同，使得試驗(yàn)主軸兩端裝設(shè)的試驗(yàn)軸承的工作狀況各不相同，進(jìn)而使得軸承試驗(yàn)的準(zhǔn)確性降低，并使得試驗(yàn)軸承上徑向載荷的測(cè)量和換算的難度增加，使得試驗(yàn)軸承上徑向載荷的加載誤差增大；
2、在通過徑向加載裝置通過試驗(yàn)主軸向試驗(yàn)軸承施加徑向載荷時(shí)，徑向加載裝置施加在試驗(yàn)主軸上的徑向力會(huì)對(duì)處于試驗(yàn)主軸兩端的試驗(yàn)軸承產(chǎn)生扭力矩，從而使得在徑向加載的過程中，試驗(yàn)主軸對(duì)試驗(yàn)軸承的內(nèi)圈施加軸向力，也就是在徑向加載的過程中會(huì)存在軸向附加力，使得徑向加載的誤差增大，使得軸承加載試驗(yàn)的試驗(yàn)精度降低；3、由于徑向加載裝置通過加載套與試驗(yàn)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)配合，當(dāng)需要在試驗(yàn)軸承上進(jìn)行高速加載試驗(yàn)時(shí),加載套和試驗(yàn)主軸之間的摩擦力會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)主軸的溫度急劇增高,使得試驗(yàn)主軸對(duì)其兩端裝設(shè)的試驗(yàn)主軸產(chǎn)生徑向和軸向應(yīng)力，對(duì)試驗(yàn)軸承的徑向加載產(chǎn)生影響，導(dǎo)致試驗(yàn)軸承的徑向加載誤差增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種試驗(yàn)精度高的高速軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中軸承試驗(yàn)機(jī)的精度低的問題。本發(fā)明的高速軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置的技術(shù)方案如下
一種高速軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置，包括用于向試驗(yàn)軸承施加徑向載荷的徑向加載裝置，所述徑向加載裝置包括與試驗(yàn)軸承的在試驗(yàn)主軸的徑向上限位配合的用于安裝試驗(yàn)軸承的軸承座、向主軸施加徑向加載力的徑向施力機(jī)構(gòu)，所述的徑向加載裝置還包括裝設(shè)于試驗(yàn)主軸上的處于軸承座的軸向上兩側(cè)的陪試軸承、兩個(gè)陪試軸承之間橋接的用于在徑向施力機(jī)構(gòu)的作用下推拉兩個(gè)陪試軸承的橋接架，所述的橋接架的左右兩端分別連接在兩個(gè)陪試軸承的外圈上，所述的兩個(gè)陪試軸承分別通過其外圈與軸承座之間設(shè)置的徑向?qū)驒C(jī)構(gòu)沿試驗(yàn)主軸的徑向直線導(dǎo)向配合。所述的加載裝置還包括用于從試驗(yàn)軸承的端部向試驗(yàn)軸承施加軸向載荷的軸向加載裝置，所述的軸向加載裝置包括用于在軸向外力的作用下通過陪試軸承推動(dòng)試驗(yàn)軸承的外圈相對(duì)于試驗(yàn)主軸軸向移動(dòng)以向試驗(yàn)軸承施加軸向載荷的推移架，所述的推移架上連接有用于向推移架施加軸向外力的軸向施力機(jī)構(gòu)，所述的推移架處于橋接架的一側(cè)，并在推移架上設(shè)有用于供試驗(yàn)主軸的端部伸入以避免在向試驗(yàn)主軸施加軸向和徑向載荷時(shí)試驗(yàn)主軸和推移架接觸的避讓通道。所述的軸承座的一側(cè)設(shè)置有用于阻止軸承座相對(duì)于試驗(yàn)主軸的徑向移動(dòng)的底座， 所述的軸承座與底座通過兩者之間設(shè)置的軸向?qū)驒C(jī)構(gòu)沿左右方向?qū)蚺浜?，所述的軸向?qū)驒C(jī)構(gòu)包括軸承座和底座之間裝設(shè)的軸向直線導(dǎo)軌裝置，所述的軸向直線導(dǎo)軌裝置具有沿試驗(yàn)主軸的軸向延伸的導(dǎo)向部以及用于阻止軸承座和底座在試驗(yàn)主軸的徑向相對(duì)移動(dòng)的限位部。 所述的軸向施力機(jī)構(gòu)包括固定座以及固定座上沿試驗(yàn)主軸的軸向旋設(shè)的軸向施力螺桿，所述的軸向施力螺桿的一端通過止推軸承繞試驗(yàn)主軸的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)裝配在推移架的端部，另一端從固定座的側(cè)面伸出。所述的軸向加載裝置還包括推移架上連接的用于測(cè)量軸向載荷大小的軸向測(cè)力裝置，所述的軸向測(cè)力裝置為裝設(shè)在止推軸承和推移架之間的拉壓力傳感器，所述的止推軸承通過拉壓力傳感器固定在推移架的端部。
所述的徑向?qū)驒C(jī)構(gòu)包括陪試軸承的外圈和軸承座之間裝設(shè)的徑向直線導(dǎo)軌裝置，所述的徑向直線導(dǎo)軌裝置具有沿試驗(yàn)主軸的徑向延伸的導(dǎo)向部以及用于阻止陪試軸承的外圈和軸承座沿試驗(yàn)主軸的軸向相對(duì)移動(dòng)的限位部。所述的徑向施力機(jī)構(gòu)包括橋接架的中部沿試驗(yàn)主軸的徑向旋設(shè)的徑向施力螺桿， 所述的徑向施力螺桿的一端通過止推軸承繞試驗(yàn)主軸的徑向轉(zhuǎn)動(dòng)裝配在軸承座的外周上， 另一端從橋接架的側(cè)面伸出。
所述的徑向加載裝置還包括橋接架上連接的用于測(cè)量徑向載荷大小的徑向測(cè)力裝置，所述的徑向測(cè)力裝置為裝設(shè)在止推軸承和軸承座之間的拉壓力傳感器，所述的止推軸承通過拉壓力傳感器固定在軸承座的外周上。本發(fā)明于裝設(shè)有試驗(yàn)軸承的軸承座的左右兩側(cè)設(shè)置有陪試軸承，并在兩個(gè)陪試軸承之間橋接有橋接架，通過徑向施力機(jī)構(gòu)推拉橋接架以使陪試軸承帶動(dòng)試驗(yàn)主軸向試驗(yàn)軸承施加徑向載荷，通過陪試軸承的外圈和軸承座之間設(shè)置的徑向?qū)驒C(jī)構(gòu)減少?gòu)较蚣虞d時(shí)陪試軸承作用在軸承座和試驗(yàn)軸承上的軸向作用力，在使用時(shí)，徑向加載裝置中徑向施力機(jī)構(gòu)的作用力依次通過橋接架、陪試軸承和試驗(yàn)主軸施加在試驗(yàn)軸承上，而試驗(yàn)軸承處于兩個(gè)陪試軸承之間，并通過軸承座保證試驗(yàn)軸承不會(huì)相對(duì)于試驗(yàn)主軸徑向移動(dòng)，通過徑向?qū)驒C(jī)構(gòu)保證軸承座和陪試軸承之間只是在試驗(yàn)主軸的徑向上相對(duì)移動(dòng)，從而使得徑向施力機(jī)構(gòu)施加的作用力的反作用力通過軸承座的作用被作用在試驗(yàn)軸承上，當(dāng)試驗(yàn)軸承在試驗(yàn)主軸上的安裝位置發(fā)生變化時(shí)，雖然兩個(gè)陪試軸承作用在試驗(yàn)主軸上的作用力會(huì)隨著距離陪試軸承的遠(yuǎn)近發(fā)生變化，但是通過試驗(yàn)主軸加載在試驗(yàn)軸承上的徑向加載力始終與施力機(jī)構(gòu)施加在橋接架上的徑向外力大小相等，并且徑向加載時(shí)徑向?qū)驒C(jī)構(gòu)會(huì)消除陪試軸承作用在軸承座上的軸向作用力，陪試軸承會(huì)降低試驗(yàn)主軸在高速轉(zhuǎn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的發(fā)熱量，從而使得本發(fā)明中徑向載荷的測(cè)量更加準(zhǔn)確，且測(cè)量后試驗(yàn)軸承所受到的徑向載荷的換算簡(jiǎn)單。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例的立體結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖3是圖2的左視圖4是圖2中徑向加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖5是圖2中軸向加載裝置的結(jié)構(gòu)示意圖6是圖2中軸承座和底座的連接結(jié)構(gòu)示意圖7是圖2中B處的局部放大不意圖8是圖2中C處的局部放大示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的高速軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置的實(shí)施例如圖I至圖8所示，高速軸承試驗(yàn)機(jī)包括試驗(yàn)主軸I、加載裝置2、內(nèi)圈冷卻結(jié)構(gòu)3、外圈冷卻結(jié)構(gòu)4、電主軸裝置5，其中，電主軸裝置5和加載裝置2分別設(shè)置在試驗(yàn)主軸I的左右兩端，內(nèi)圈冷卻結(jié)構(gòu)設(shè)置3在試驗(yàn)主軸I上，外圈冷卻結(jié)構(gòu)4設(shè)置在加載裝置2上。所述的加載裝置2由底座201、軸承座202、陪試軸承203、徑向加載裝置204和軸向加載裝置205構(gòu)成。其中，陪試軸承203有兩個(gè)，并分別裝設(shè)在軸承座202的左右兩側(cè)。 軸承座202是由固定在試驗(yàn)軸承6的外圈上的內(nèi)承載體212、內(nèi)承載體212的外周上固定的浮動(dòng)軸承座222、浮動(dòng)軸承座222的前后兩端通過螺釘固定的前后軸承蓋232構(gòu)成，浮動(dòng)軸承座222的前后兩側(cè)分別設(shè)置有一個(gè)滑楔242，滑楔242與底座201通過兩者之間設(shè)置的軸向直線導(dǎo)軌裝置206沿試驗(yàn)主軸I的軸向?qū)蚺浜?，該軸向直線導(dǎo)軌裝置206具有沿試驗(yàn)主軸I的軸向延伸的導(dǎo)向部以及用于阻止軸承座202和底座201在試驗(yàn)主軸I的徑向相對(duì)移動(dòng)的限位部；滑楔242和陪試軸承203通過兩者之間裝設(shè)的徑向直線導(dǎo)軌裝置252沿試驗(yàn)主軸I的徑向?qū)蚺浜?，且徑向直線導(dǎo)軌裝置252具有沿試驗(yàn)主軸I的徑向延伸的導(dǎo)向部以及用于阻止軸承座202和陪試軸承203在試驗(yàn)主軸I的軸向相對(duì)移動(dòng)的限位部。徑向加載裝置204由兩個(gè)陪試軸承203之間設(shè)置的橋接架214以及橋接架214上連接的徑向施力機(jī)構(gòu)224和測(cè)力裝置234構(gòu)成，其中，橋接架214由固定在陪試軸承203的外圈上的陪試軸承座244、橋接在兩個(gè)陪試軸承座244上的徑向支架254構(gòu)成，所述的陪試軸承座244的前后兩側(cè)均設(shè)置有徑向直線導(dǎo)軌支座264，徑向直線導(dǎo)軌裝置252裝設(shè)在該徑向直線導(dǎo)軌支座264上；徑向施力機(jī)構(gòu)224由沿上下方向旋設(shè)在徑向支架254中部的徑向施力螺桿274、徑向施力螺桿274的一端連接的止推軸承284以及徑向施力螺桿274的另一端旋設(shè)的鎖緊螺母294構(gòu)成，所述的止推軸承284為轉(zhuǎn)盤狀結(jié)構(gòu)，止推軸承284裝設(shè)在設(shè)置在徑向支座254的中部的上端開口的止推軸承座2004內(nèi)，并在止推軸承座2004的上端通過螺釘固定有用于阻止止推軸承284從止推軸承座2004內(nèi)脫出的止推軸承蓋2014，所述的止推軸承蓋2014上開設(shè)有供徑向施力螺桿274的下端伸入的通孔，徑向施力螺桿274的下端處于止推軸承座2004內(nèi)，并在徑向施力螺桿的274伸入端設(shè)有用于與止推軸承284的下端面擋止配合以阻止徑向施力螺桿274的下端從止推軸承座2004內(nèi)脫出的擋板2024 ;徑向測(cè)力裝置234包括止推軸承座2004和軸承座202之間設(shè)置的拉壓力傳感器2034以及拉壓力傳感器2034的底端設(shè)置的安裝座2044，所述的拉壓力傳感器2034的上端固定在止推軸承座2004上、下端通過安裝座2044固定在軸承座202的外周上，從而使得徑向施力機(jī)構(gòu) 224通過徑向測(cè)力裝置234固定在軸承座202的外周上，并在拉壓力傳感器2034上設(shè)有用于輸出拉力傳感器2034所測(cè)量到的徑向載荷的徑向檢測(cè)接口 2054。 軸向加載裝置205由橋接架的右側(cè)設(shè)置的推移架2064、推移架2064的右側(cè)依次設(shè)置的軸向測(cè)力裝置2074和軸向施力機(jī)構(gòu)2084構(gòu)成，其中，推移架2064上開設(shè)有供試驗(yàn)主軸I的右端伸入并在試驗(yàn)主軸I軸向和徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)使試驗(yàn)主軸I的右端不與推移架2064接觸的避讓通道2094 ;軸向施力機(jī)構(gòu)2084由固定座2104、固定座2104上沿左右方向旋設(shè)的軸向施力螺桿2114、軸向施力螺桿2114的一端連接的止推軸承2124和軸向施力螺桿2124 的另一端旋設(shè)的鎖緊螺母2134構(gòu)成，所述的軸向施力螺桿2124的右端從固定座2104上開設(shè)的沿左右方向延伸的通孔內(nèi)穿過，所述的止推軸承2124裝設(shè)在右端開口的止推軸承座 2144內(nèi)，并在止推軸承座2144的右端通過螺釘固定有用于封上其開口的止推軸承蓋2154， 在止推軸承蓋2154上開設(shè)有用于供軸向施力螺桿的左端穿過的通孔，軸向施力螺桿2124 的左端通過該通孔伸入止推軸承座2144內(nèi)，并通過其伸入端的端部設(shè)置的擋止板2164阻止軸向施力螺桿2124從止推軸承座2144內(nèi)脫出；軸向測(cè)力裝置2074包括軸向施力機(jī)構(gòu) 2084和推移架2064之間設(shè)置的拉壓力傳感器2174以及拉壓力傳感器2174的左端設(shè)置的安裝座2184，拉壓力傳感器2174的右端固定在止推軸承座2144上，左端通過安裝座2184 固定在推移架2064的右端，并在拉壓力傳感器2174上設(shè)有用于輸出拉壓力傳感器2174所測(cè)量到的軸向載荷的軸向拉力檢測(cè)接口 2194。所述的電主軸裝置5包括試驗(yàn)主軸I的左端同軸設(shè)置的電主軸501以及電主軸 501的右端通過螺釘固定連接的電主軸接頭502，其中電主軸接頭502的右端設(shè)置有與試驗(yàn)主軸501的左端設(shè)置的法蘭吻合貼合的法蘭，電主軸501的右端法蘭和試驗(yàn)主軸I的左端法蘭上開設(shè)有相互連通的螺栓用孔，并通過該螺栓用孔內(nèi)穿設(shè)的尼龍繩503使這一對(duì)法蘭構(gòu)成用于連接電主軸5和試驗(yàn)主軸I的彈性聯(lián)軸器。所述的內(nèi)圈冷卻結(jié)構(gòu)3包括試驗(yàn)主軸I、電主軸501和電主軸接頭502上開設(shè)的相互連通的沿軸向延伸的中心通孔301、電主軸501的左端通過旋轉(zhuǎn)接頭302連接的出水口接頭303以及試驗(yàn)主軸I的右端通過旋轉(zhuǎn)接頭302連接的進(jìn)水口接頭304，其中兩個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭302分別固定在電主軸501和試驗(yàn)主軸I上，并將進(jìn)水口接頭304裝設(shè)在推移架2064上開設(shè)的避讓通道2094內(nèi)；在電主軸接頭502和試驗(yàn)主軸I的連接處設(shè)置有貼設(shè)在中心通孔 301的內(nèi)壁上的銅管305，以使電主軸接頭502的中心孔301和試驗(yàn)主軸I的中心孔301通過該銅管305連通。所述的外圈冷卻結(jié)構(gòu)4包括內(nèi)承載體212的外周上開設(shè)的兩個(gè)并列間隔布置的環(huán)形冷卻水槽401以及浮動(dòng)軸承座222的周壁上開設(shè)的與環(huán)形冷卻水槽401連通的進(jìn)、出水口 402、403，并在浮動(dòng)軸承座222和內(nèi)承載體212的周壁上可設(shè)有相互連通的用于安裝測(cè)溫裝置的溫度測(cè)量接口 404，并將兩個(gè)環(huán)形冷卻水槽401通過兩者之間開設(shè)的貫通槽405連通本發(fā)明在徑向加載時(shí)，通過手動(dòng)扳手旋轉(zhuǎn)徑向施力螺桿274使其處于拉伸狀態(tài)， 并通過鎖緊螺母294將徑向施力螺桿274鎖定在拉伸狀態(tài)，而徑向施力螺桿274所受到的拉力會(huì)通過止推軸承284、止推軸承座2004和止推軸承蓋2014作用在拉壓力傳感器2034 上，由于拉壓力傳感器2034通過安裝座2044、軸承座202和底座201被固定在試驗(yàn)平臺(tái)上， 因而能夠通過徑向檢測(cè)接口 2054輸出徑向施力機(jī)構(gòu)上產(chǎn)生的徑向外力的大小，同時(shí)，徑向施力螺桿274會(huì)對(duì)徑向支架254施加一個(gè)向下的作用力，該向下的作用力會(huì)依次通過陪試軸承座244、陪試軸承203和試驗(yàn)主軸I而作用在試驗(yàn)軸承6上，從而達(dá)到向試驗(yàn)軸承6施加徑向載荷的目的。在向試驗(yàn)軸承6施加徑向載荷的過程中，滑楔242的左右兩側(cè)設(shè)置的徑向直線導(dǎo)向裝置252的限位部會(huì)阻止軸承座202與陪試軸承203在左右方向上相對(duì)移動(dòng)， 避免向試驗(yàn)軸承6上施加軸向載荷，進(jìn)而提高了試驗(yàn)軸承6徑向加載試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，從而根據(jù)下面的計(jì)算公式可以計(jì)算出試驗(yàn)軸承上加載的徑向載荷，具體的試驗(yàn)公式如下
\Fr = ar- G-s
I S= fiy- m+f
式中Fr為作用在試驗(yàn)軸承6的徑向載荷；O r為徑向施力螺桿274所受到的拉力；G 為徑向加載裝置204和陪試軸承6的重力之和；e為徑向直線導(dǎo)向裝置252上的摩擦力； U為徑向直線導(dǎo)向裝置252的摩擦力系數(shù)，《為作用在徑向直線導(dǎo)向裝置252所受的壓力；K為徑向直線導(dǎo)向裝置252的刮油片阻力。由于作用于垂直徑向直線導(dǎo)軌裝置252的運(yùn)動(dòng)方向的壓力為零，且徑向直線導(dǎo)軌裝置252的刮油片阻力K可測(cè)量得出，or直接通過拉壓力傳感器2034讀出，G也可以測(cè)量得出。由此得出作用于試驗(yàn)軸承6的精確徑向力 Fr。根據(jù)上下方向延伸的徑向直線導(dǎo)軌裝置的無間隙運(yùn)動(dòng)特性，可知在試驗(yàn)主軸I在震動(dòng)的工況下，本徑向精確加載裝置不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)軸承6產(chǎn)生附加振動(dòng)以影響徑向載荷的加載。本發(fā)明在軸向加載時(shí)，通過手動(dòng)扳手旋轉(zhuǎn)軸向施力螺桿2114以使軸向施力螺桿 2114上產(chǎn)生向左的推力，該推力依次通過止推軸承2124、止推軸承座2144、拉壓力傳感器 2174和推移架2064作用在軸承座202右側(cè)的陪試軸承座244上，從而通過陪試軸承座244 向左擠壓軸承座202向試驗(yàn)軸承6施加向左的軸向載荷，并通過兩者試驗(yàn)軸承6之間設(shè)置的軸承隔套阻止兩個(gè)試驗(yàn)軸承6的內(nèi)圈相對(duì)移動(dòng)，通過拉壓力傳感器2174上設(shè)置的軸向檢測(cè)接口 2194輸出軸向施力螺桿2114所受到的軸向推力。在整個(gè)軸向加載過程中，軸承座 202會(huì)隨著軸向直線導(dǎo)軌裝置206會(huì)阻止軸承座202與底座在上下方向上相對(duì)移動(dòng)，提高試驗(yàn)軸承6軸向加載的準(zhǔn)確性，從而根據(jù)下面的計(jì)算公式可以計(jì)算出試驗(yàn)軸承6上加載的軸向載荷，具體的試驗(yàn)公式如下
式中，F(xiàn)a為作用于試驗(yàn)軸承6的軸向載荷，O a為軸向施力螺桿2114上的軸向力，e 為軸向直線導(dǎo)軌裝置206上摩擦力，y為軸向直線導(dǎo)軌裝置206的摩擦力系數(shù)，Co為作用在軸向直線導(dǎo)軌裝置206所受的壓力；K為軸向直線導(dǎo)軌裝置206的刮油片阻力。由圖I 可知《等于軸承座202、試驗(yàn)軸承6與軸向加載裝置的重力和，由此得出作用于試驗(yàn)軸承 6的精確軸向力Fa。根據(jù)軸向直線導(dǎo)軌裝置206的無間隙運(yùn)動(dòng)特性，可知軸承座202在軸向直線導(dǎo)軌裝置206上不會(huì)產(chǎn)生附加振動(dòng)。徑向、軸向同時(shí)加載的工況下，軸向力會(huì)對(duì)軸向直線導(dǎo)軌裝置206 (后陪試軸承座244處)產(chǎn)生載荷由&=/^ + *'可知，e會(huì)變大。 但U約為0. 004可知，如軸向力同時(shí)加載100KG，只會(huì)對(duì)e產(chǎn)生0. 4 KG的增加；根據(jù)公式 A = q-G-F計(jì)算，軸向力的加載對(duì)徑向力的影響小于百分之0.4，可忽略不計(jì)。本發(fā)明在使用時(shí)，通過試驗(yàn)主軸I兩端的進(jìn)、出水口接頭連接循環(huán)水管路，能夠?qū)崿F(xiàn)將試驗(yàn)主軸I中注入循環(huán)冷卻水，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)裝設(shè)在試驗(yàn)主軸I上的試驗(yàn)軸承6的內(nèi)圈進(jìn)行冷卻；也可以通過浮動(dòng)軸承座222上開設(shè)的進(jìn)、出水口 402、403，向軸承座202內(nèi)注入循環(huán)冷卻水，并通過溫度測(cè)量接口 406上裝設(shè)的溫度測(cè)量裝置時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)試驗(yàn)軸承6外圈的溫度，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)軸承6的外圈的時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和冷卻，減少在軸承試驗(yàn)過程中試驗(yàn)軸承6 的內(nèi)外圈之間的摩擦熱對(duì)整個(gè)模擬試驗(yàn)的影響。本發(fā)明在使用過程中，所述的加載裝置改進(jìn)了橋式結(jié)構(gòu)，將兩套陪試軸承203放在試驗(yàn)主軸I的兩端，而兩套試驗(yàn)軸承6放到試驗(yàn)主軸I的中間，而常規(guī)橋式結(jié)構(gòu)試驗(yàn)機(jī)中，兩套試驗(yàn)軸承在試驗(yàn)主軸兩端，兩套陪試軸承在試驗(yàn)主軸的中間，通過對(duì)陪試軸承的徑向加載，徑向力通過主軸傳遞到試驗(yàn)軸承6上。改進(jìn)后的試驗(yàn)機(jī)更便于試驗(yàn)軸承的更換裝卸，并且保留橋式結(jié)構(gòu)加工精度高，適用于高轉(zhuǎn)速試驗(yàn)。所述的試驗(yàn)機(jī)徑向精確加載裝置是通過設(shè)計(jì)的一套徑向加載裝置來實(shí)現(xiàn)的，徑向加載裝置204中徑向施力螺桿274通過手動(dòng)的方式來調(diào)節(jié)，且徑向施力螺桿274與徑向支座254之間的螺紋連接保證了在旋轉(zhuǎn)徑向施力螺桿274時(shí)徑向載荷的加載精度，并能夠通過鎖緊螺母294將徑向施力螺桿274鎖緊在加載狀態(tài)，拉力作用于浮動(dòng)軸承座222上，反作用力作用于徑向支座254。徑向支座254前后裝陪試軸承座244，陪試軸承座244中裝陪試軸承203，反作用力通過此渠道傳到陪試軸承203上。陪試軸承座244和軸承座202之間裝設(shè)有裝微型沿上相方向延伸的直線導(dǎo)軌裝置，以使陪試軸承座244可上下浮動(dòng)。作用力由前后陪試軸承203施加到試驗(yàn)主軸I上，形成正對(duì)試驗(yàn)軸承6的徑向力。直線導(dǎo)軌裝置具有動(dòng)靜摩擦力差距小，隨動(dòng)性極好，摩擦系數(shù)減低至滑動(dòng)摩擦系數(shù)的1/50，無間隙運(yùn)動(dòng)且組裝容易，互換性好等優(yōu)點(diǎn)。利用直線導(dǎo)軌裝置上述優(yōu)點(diǎn)，可以很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)試驗(yàn)軸承6的徑向力精確加載，拉壓力傳感器2034與計(jì)算機(jī)連接可將檢測(cè)到的加載力數(shù)據(jù)直接顯示并儲(chǔ)存。
所述的加載裝置是通過設(shè)計(jì)的一套軸向加載裝置，軸承座202裝于直線導(dǎo)軌裝置上形成軸向浮動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的。試驗(yàn)軸承6、內(nèi)承載體212和浮動(dòng)軸承座222組成試驗(yàn)機(jī)本體 7，試驗(yàn)機(jī)本體7裝于直線導(dǎo)軌上形成浮動(dòng)的試驗(yàn)機(jī)本體7。軸向加載裝置中軸向施力螺桿 2114通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)軸向加載載荷，并通過軸向施力螺桿2114和固定座之間的螺紋連接保證軸向載荷的精度，通過鎖緊螺母將軸向施力螺桿2114鎖定在加載裝置，壓力通過推移架2064作用于浮動(dòng)軸承座222上，浮動(dòng)試驗(yàn)機(jī)本體由于軸向加載，在軸向產(chǎn)生移動(dòng)趨勢(shì)。 軸向力最終經(jīng)試驗(yàn)主軸作用與電主軸上而形成對(duì)試驗(yàn)軸承6軸向的精確加載，拉壓力傳感器與計(jì)算機(jī)連接可將檢測(cè)到的加載力數(shù)據(jù)直接顯示并儲(chǔ)存。
所述的試驗(yàn)機(jī)的軸承內(nèi)圈冷卻結(jié)構(gòu)是通過設(shè)計(jì)的試驗(yàn)主軸I的中空結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)電主軸的中空設(shè)計(jì)，電主軸與試驗(yàn)主軸通過銅管連接，通過裝配在電主軸一端面和試驗(yàn)主軸一端面的軸承旋轉(zhuǎn)接頭而實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)主軸與標(biāo)準(zhǔn)電主軸連接通過銅管與彈性聯(lián)軸器的變形實(shí)現(xiàn)，此接口形式既保證冷卻水很好的密封，又實(shí)現(xiàn)連接接口可浮動(dòng)或固定，是很獨(dú)特的接口形式。所述的試驗(yàn)機(jī)的軸承外圈冷卻結(jié)構(gòu)是通過設(shè)計(jì)的浮動(dòng)軸承座222和內(nèi)承載體實(shí)現(xiàn)。浮動(dòng)軸承座222與內(nèi)承載體過盈連接，在內(nèi)承載體外表面挖兩個(gè)溝槽，形成進(jìn)出水回路；浮動(dòng)軸承座222上有進(jìn)出水接頭接口，實(shí)現(xiàn)內(nèi)承載體外表面的冷卻水循環(huán)。內(nèi)承載體與試驗(yàn)軸承6外圈直接連接，熱傳導(dǎo)方式形成對(duì)試驗(yàn)軸承6外圈的冷卻。所述的試驗(yàn)機(jī)的軸承的溫度測(cè)量是在浮動(dòng)軸承座222，內(nèi)承載體上加工出可直通試驗(yàn)軸承6的孔，溫度傳感器的測(cè)頭經(jīng)孔直接接觸試驗(yàn)軸承6，從而測(cè)量試驗(yàn)軸承6溫度。 由上述功能根據(jù)不同的試驗(yàn)條件可實(shí)現(xiàn)無冷卻或不同冷卻速度，相同冷卻速度但不同溫度軸承溫升情況；不同徑向，軸向力同時(shí)加載或單獨(dú)加載的軸承溫升情況，從而實(shí)現(xiàn)軸承多種工況的模擬。由于采用如上所述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性
1、本發(fā)明試驗(yàn)機(jī)采用改進(jìn)橋式支撐機(jī)構(gòu)，徑向力通過試驗(yàn)軸垂直作用于軸承，無分力角度，軸承滾珠不會(huì)偏離中心對(duì)稱線，試驗(yàn)結(jié)果不會(huì)產(chǎn)生軸承滾珠槽側(cè)向磨損影響試驗(yàn)結(jié)果的現(xiàn)象，改進(jìn)后的試驗(yàn)機(jī)更便于軸承的更換裝卸，并且保留橋式結(jié)構(gòu)加工精度高，適用于聞轉(zhuǎn)速試驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)；
2、本發(fā)明避免了懸臂軸承試驗(yàn)機(jī)由于結(jié)構(gòu)限制形成懸臂扭矩，導(dǎo)致軸承徑向力加載與軸承軸線形成角度，徑向力形成分力而影響軸向力，試驗(yàn)結(jié)果往往是軸承滾珠槽偏離中心對(duì)稱線部位磨損，與現(xiàn)實(shí)工、況不符，而且不能內(nèi)圈冷卻；
3、本發(fā)明試驗(yàn)機(jī)通過直線導(dǎo)軌的極小摩擦實(shí)現(xiàn)了精確加載，利用直線導(dǎo)軌的組裝容易，互換性好的優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)本試驗(yàn)機(jī)加載機(jī)構(gòu)的通用系列化；
4、本發(fā)明由于采用了直線導(dǎo)軌，避免了液壓油缸的邊沿效應(yīng)和漏油對(duì)環(huán)境造成污染， 使得加載誤差更小，且具有加載方式簡(jiǎn)單、無噪聲，受溫度影響小的優(yōu)點(diǎn)；
5、本發(fā)明試驗(yàn)機(jī)通用電主軸通過軟銅管和彈性聯(lián)軸器與試驗(yàn)主軸的可選擇固定或浮動(dòng)的接口形式，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)軸承6內(nèi)圈冷卻功能，可以更好的散熱，控制溫升。且該設(shè)計(jì)不影響橋式軸承試驗(yàn)機(jī)軸向加載了，克服了橋式軸承試驗(yàn)機(jī)軸向加載多為油缸或彈簧機(jī)構(gòu)，不能實(shí)現(xiàn)內(nèi)圈冷卻的缺點(diǎn)；
6、本發(fā)明試驗(yàn)機(jī)由于其各項(xiàng)功能獨(dú)立且互不影響，溫度傳感器直接測(cè)量軸承外圈溫度，壓力傳感器直接測(cè)量軸向力和徑向力，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)顯示并記錄數(shù)據(jù)，試驗(yàn)過程出現(xiàn)異常可報(bào)警停機(jī)。在上述實(shí)施例中，徑向和軸向施力螺桿通過手動(dòng)扳手來轉(zhuǎn)動(dòng)，在其他實(shí)施例中，徑向和軸向施力螺桿的伸出端也可以固定用于轉(zhuǎn)動(dòng)施力螺桿的首輪，從而使得使用者能夠方便的轉(zhuǎn)動(dòng)首輪以旋轉(zhuǎn)施力螺桿輸入加載載荷。在上述實(shí)施例中，徑向施力機(jī)構(gòu)由徑向施力螺桿、止推軸承、鎖緊螺母、止推軸承座和止推軸承蓋構(gòu)成，在其他實(shí)施例中，徑向施力機(jī)構(gòu)也可以采用如申請(qǐng)?zhí)枮?200620051114. X的徑向施力機(jī)構(gòu)，其中，徑向施力機(jī)構(gòu)中的固定座應(yīng)當(dāng)固定在軸承座的外周上，徑向施力螺桿的下端應(yīng)當(dāng)固定在橋接架上；或者，徑向施力機(jī)構(gòu)由氣缸或液壓缸構(gòu)成，對(duì)應(yīng)的，氣缸或液壓缸的缸體固定在軸承座的外周上，活塞桿鉸接在橋接架上，在使用時(shí)，通過氣缸或液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)向試驗(yàn)軸承施加徑向載荷。在上述實(shí)施例中，軸向?qū)嵙C(jī)構(gòu)由軸向施力螺桿、固定座和止推軸承組件構(gòu)成，在其他實(shí)施例中，軸向施力機(jī)構(gòu)也可以由氣缸或液壓缸構(gòu)成，其中，氣缸或液壓缸的缸體固定在試驗(yàn)臺(tái)上，活塞桿鉸接在推移架的右端，在使用時(shí)，通過該氣缸或液壓缸的伸縮運(yùn)動(dòng)向試驗(yàn)軸承施加軸向載荷。在上述實(shí)施例中，測(cè)力裝置主要由拉壓力傳感器構(gòu)成，在其他實(shí)施例中，該測(cè)力裝置也可以為普通的測(cè)力計(jì)，在使用時(shí)，使用者能夠通過測(cè)力計(jì)顯示的數(shù)字直觀的觀測(cè)到相應(yīng)的載荷的大?。辉摾瓑毫鞲衅饕部梢杂觅N片式拉力或壓力傳感器來替換，在使用時(shí)，用于徑向加載裝置的傳感器貼設(shè)在橋接架上，用于軸向加載裝置的傳感器貼設(shè)在推移架上。
在上述實(shí)施例中，用于驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)力裝置為試驗(yàn)主軸的左端連接的電主軸裝置，在其他實(shí)施例中，該電主軸裝置也可以用發(fā)動(dòng)機(jī)和減速器來替換，對(duì)應(yīng)的，發(fā)動(dòng)機(jī)偏置在試驗(yàn)主軸的一側(cè)，并通過減速器與試驗(yàn)主軸傳動(dòng)連接，對(duì)應(yīng)的，該傳動(dòng)連接可以采用皮帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng)等現(xiàn)有技術(shù)中常用的傳動(dòng)連接方式，并且用于設(shè)置在試驗(yàn)主軸兩端的進(jìn)、出水口接頭則通過旋轉(zhuǎn)接頭直接連接在試驗(yàn)主軸的端部。在上述實(shí)施例中，軸承座和底座之間以及陪試軸承座和軸承座之間均是通過直接導(dǎo)軌裝置導(dǎo)向配合，在其他實(shí)施例中，該直線導(dǎo)軌裝置也可以用直線軸承或普通的導(dǎo)軌導(dǎo)向機(jī)構(gòu)來替換，對(duì)應(yīng)的，應(yīng)當(dāng)在底座和軸承座之間加設(shè)用于阻止兩者在上下方向上相對(duì)移動(dòng)的防脫結(jié)構(gòu)，該防脫結(jié)構(gòu)可以由底座上設(shè)置的掛鉤和軸承座上對(duì)應(yīng)設(shè)置的溝槽構(gòu)成，也可以由軸承座底部的左右兩端凸設(shè)的滑塊以及底座的左右兩側(cè)向上凸設(shè)的側(cè)耳上開設(shè)的滑移通道構(gòu)成，對(duì)應(yīng)的滑塊與滑移通道在左右方向上導(dǎo)向配合，在上下方向上擋止配合。
在上述實(shí)施例中，用于連接電主軸和試驗(yàn)主軸的電主軸接頭通過穿設(shè)在電主軸接頭右端法蘭和試驗(yàn)主軸左端法蘭的螺栓用孔內(nèi)的尼龍繩浮動(dòng)連接，從而使得電主軸接頭的右端法蘭和試驗(yàn)主軸的左端法蘭通過與尼龍繩配合構(gòu)成連接，既實(shí)現(xiàn)聯(lián)軸器傳輸動(dòng)力作用，也實(shí)現(xiàn)冷卻作用。在不需要軸承內(nèi)圈冷卻時(shí)，該尼龍繩也可以用橡膠彈性螺栓來替換； 另外，不需要軸承內(nèi)圈冷卻時(shí)，電主軸和試驗(yàn)主軸也可以直接通過常用的彈性聯(lián)軸器來浮動(dòng)連接。
權(quán)利要求
1.一種高速軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置，包括用于向試驗(yàn)軸承施加徑向載荷的徑向加載裝置，所述徑向加載裝置包括與試驗(yàn)軸承的在試驗(yàn)主軸的徑向上限位配合的用于安裝試驗(yàn)軸承的軸承座、向主軸施加徑向加載力的徑向施力機(jī)構(gòu)，其特征在于所述的徑向加載裝置還包括裝設(shè)于試驗(yàn)主軸上的處于軸承座的軸向上兩側(cè)的陪試軸承、兩個(gè)陪試軸承之間橋接的用于在徑向施力機(jī)構(gòu)的作用下推拉兩個(gè)陪試軸承的橋接架，所述的橋接架的左右兩端分別連接在兩個(gè)陪試軸承的外圈上，所述的兩個(gè)陪試軸承分別通過其外圈與軸承座之間設(shè)置的徑向?qū)驒C(jī)構(gòu)沿試驗(yàn)主軸的徑向直線導(dǎo)向配合。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置，其特征在于所述的加載裝置還包括用于從試驗(yàn)軸承的端部向試驗(yàn)軸承施加軸向載荷的軸向加載裝置，所述的軸向加載裝置包括用于在軸向外力的作用下通過陪試軸承推動(dòng)試驗(yàn)軸承的外圈相對(duì)于試驗(yàn)主軸軸向移動(dòng)以向試驗(yàn)軸承施加軸向載荷的推移架，所述的推移架上連接有用于向推移架施加軸向外力的軸向施力機(jī)構(gòu)，所述的推移架處于橋接架的一側(cè)，并在推移架上設(shè)有用于供試驗(yàn)主軸的端部伸入以避免在向試驗(yàn)主軸施加軸向和徑向載荷時(shí)試驗(yàn)主軸和推移架接觸的避讓通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置，其特征在于所述的軸承座的一側(cè)設(shè)置有用于阻止軸承座相對(duì)于試驗(yàn)主軸的徑向移動(dòng)的底座，所述的軸承座與底座通過兩者之間設(shè)置的軸向?qū)驒C(jī)構(gòu)沿左右方向?qū)蚺浜?，所述的軸向?qū)驒C(jī)構(gòu)包括軸承座和底座之間裝設(shè)的軸向直線導(dǎo)軌裝置，所述的軸向直線導(dǎo)軌裝置具有沿試驗(yàn)主軸的軸向延伸的導(dǎo)向部以及用于阻止軸承座和底座在試驗(yàn)主軸的徑向相對(duì)移動(dòng)的限位部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置，其特征在于所述的軸向施力機(jī)構(gòu)包括固定座以及固定座上沿試驗(yàn)主軸的軸向旋設(shè)的軸向施力螺桿，所述的軸向施力螺桿的一端通過止推軸承繞試驗(yàn)主軸的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)裝配在推移架的端部，另一端從固定座的側(cè)面伸出。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高速軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置，其特征在于所述的軸向加載裝置還包括推移架上連接的用于測(cè)量軸向載荷大小的軸向測(cè)力裝置，所述的軸向測(cè)力裝置為裝設(shè)在止推軸承和推移架之間的拉壓力傳感器，所述的止推軸承通過拉壓力傳感器固定在推移架的端部。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置，其特征在于所述的徑向?qū)驒C(jī)構(gòu)包括陪試軸承的外圈和軸承座之間裝設(shè)的徑向直線導(dǎo)軌裝置，所述的徑向直線導(dǎo)軌裝置具有沿試驗(yàn)主軸的徑向延伸的導(dǎo)向部以及用于阻止陪試軸承的外圈和軸承座沿試驗(yàn)主軸的軸向相對(duì)移動(dòng)的限位部。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速軸承試驗(yàn)機(jī)，其特征在于所述的徑向施力機(jī)構(gòu)包括橋接架的中部沿試驗(yàn)主軸的徑向旋設(shè)的徑向施力螺桿，所述的徑向施力螺桿的一端通過止推軸承繞試驗(yàn)主軸的徑向轉(zhuǎn)動(dòng)裝配在軸承座的外周上，另一端從橋接架的側(cè)面伸出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的高速軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置，其特征在于所述的徑向加載裝置還包括橋接架上連接的用于測(cè)量徑向載荷大小的徑向測(cè)力裝置，所述的徑向測(cè)力裝置為裝設(shè)在止推軸承和軸承座之間的拉壓力傳感器，所述的止推軸承通過拉壓力傳感器固定在軸承座的外周上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高速軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置，該加載裝置于裝設(shè)有試驗(yàn)軸承的軸承座的左右兩側(cè)設(shè)置有陪試軸承，并在兩個(gè)陪試軸承之間橋接有橋接架，通過徑向施力機(jī)構(gòu)推拉橋接架帶動(dòng)試驗(yàn)主軸向試驗(yàn)軸承施加徑向載荷，通過陪試軸承的外圈和軸承座之間設(shè)置的徑向?qū)驒C(jī)構(gòu)減少?gòu)较蚣虞d時(shí)陪試軸承作用在軸承座和試驗(yàn)軸承上的軸向作用力，從而使得徑向施力機(jī)構(gòu)施加的作用力的反作用力通過軸承座的作用被作用在試驗(yàn)軸承上，使得通過試驗(yàn)主軸加載在試驗(yàn)軸承上的徑向加載力始終與施力機(jī)構(gòu)施加在橋接架上的徑向外力大小相等，并且徑向加載時(shí)徑向?qū)驒C(jī)構(gòu)會(huì)消除陪試軸承作用在軸承座上的軸向作用力，從而使得本發(fā)明中徑向載荷的測(cè)量更加準(zhǔn)確。
文檔編號(hào)G01M13/04GK102620935SQ20121010307
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月10日
發(fā)明者何強(qiáng), 葉軍, 張海鵬, 李澤強(qiáng), 牛青波, 王瓊, 王艷 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司