本發(fā)明涉及一種滾動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)，尤其涉及一種基于階梯軸安裝的液壓缸夾緊式多規(guī)格滾動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)。

背景技術(shù)：

滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中一種非常重要的標(biāo)準(zhǔn)零件，其支撐著機(jī)械設(shè)備中的旋轉(zhuǎn)軸，并起著降低旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)摩擦系數(shù)和保證回轉(zhuǎn)精度的作用。在很多情況下，滾動(dòng)軸承運(yùn)行環(huán)境為高溫、高轉(zhuǎn)速或者變轉(zhuǎn)速、重載荷或者變載荷工況，如高速列車、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、礦山機(jī)械與汽車等；此外，滾動(dòng)軸承還可能會(huì)運(yùn)行于潤滑不良、異物侵入等惡劣工況下。這些因素使得滾動(dòng)軸承容易出現(xiàn)點(diǎn)蝕、裂紋、磨損或者剝落等損傷，而滾動(dòng)軸承損傷最終又會(huì)引發(fā)機(jī)械設(shè)備故障，其后果輕則使得設(shè)備停機(jī)，造成經(jīng)濟(jì)損失，重則導(dǎo)致安全事故。因此，滾動(dòng)軸承長壽命、可靠地運(yùn)行對于提高機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率或生產(chǎn)效益有著至關(guān)重要的作用。

根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)gb/t24607-2009，滾動(dòng)軸承需要進(jìn)行壽命與可靠性試驗(yàn)及評定，同時(shí)為對滾動(dòng)軸承開展性能、壽命以及故障診斷等方面的科學(xué)研究，滾動(dòng)軸承生產(chǎn)企業(yè)、相關(guān)質(zhì)檢單位以及高校、研究所等科研機(jī)構(gòu)均需要為此構(gòu)建相應(yīng)的滾動(dòng)軸承測試試驗(yàn)臺(tái)。

滾動(dòng)軸承安裝基本上都是外圈固定、內(nèi)圈可旋轉(zhuǎn)，但滾動(dòng)軸承一旦安裝固定之后，其安裝機(jī)構(gòu)就很難改變。由于滾動(dòng)軸承的規(guī)格非常多，寬度與內(nèi)、外圈直徑不盡相同，設(shè)計(jì)加工出的一個(gè)特定安裝機(jī)構(gòu)通常只適用于某一規(guī)格的滾動(dòng)軸承。這也使得目前大多數(shù)滾動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)通常只能對某一規(guī)格的滾動(dòng)軸承進(jìn)行試驗(yàn)。而若要在這些試驗(yàn)臺(tái)上對其它規(guī)格的滾動(dòng)軸承進(jìn)行試驗(yàn)，則需改變其上滾動(dòng)軸承安裝裝置的尺寸，時(shí)間與經(jīng)濟(jì)成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有的滾動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)難以對多規(guī)格滾動(dòng)軸承進(jìn)行試驗(yàn)的局限性，本發(fā)明的目的在于提供一種基于階梯軸安裝的液壓缸夾緊式多規(guī)格滾動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)，本發(fā)明通過多級(jí)階梯軸和液壓缸的組合來對多規(guī)格的滾動(dòng)軸承進(jìn)行安裝，從而對多規(guī)格滾動(dòng)軸承進(jìn)行試驗(yàn)，其結(jié)構(gòu)簡單、拆裝方便。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種基于階梯軸安裝的液壓缸夾緊式多規(guī)格滾動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：包括基座臺(tái)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、多級(jí)階梯軸、三個(gè)液壓缸、試驗(yàn)滾動(dòng)軸承、直套筒、帶凸緣套筒、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀和磁粉制動(dòng)器；多級(jí)階梯軸一端貫穿第一帶座軸承，通過第一彈性聯(lián)軸器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)伸出軸相連，多級(jí)階梯軸另一端貫穿第二帶座軸承，通過第二彈性聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀一端伸出軸相連，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀另一端伸出軸通過第三彈性聯(lián)軸器與磁粉制動(dòng)器伸出軸相連；試驗(yàn)滾動(dòng)軸承內(nèi)圈套在多級(jí)階梯軸中間的一段階梯上，直套筒一端頂住試驗(yàn)滾動(dòng)軸承內(nèi)圈的端面，另一端頂住帶凸緣套筒的凸緣端面，帶凸緣套筒的另一端頂住第二帶座軸承的內(nèi)圈端面；三個(gè)液壓缸間隔120°地安裝在環(huán)形支架上，其伸出的三個(gè)活塞桿夾緊試驗(yàn)滾動(dòng)軸承的外圈；驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第一帶座軸承安裝在驅(qū)動(dòng)端底座上，第二帶座軸承、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀和磁粉制動(dòng)器安裝在加載端底座上，驅(qū)動(dòng)端底座、環(huán)形支架和加載端底座安裝在基座臺(tái)上。

進(jìn)一步地，所述基座臺(tái)上加工有t形槽。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)內(nèi)部安裝有光電編碼器。

進(jìn)一步地，所述多級(jí)階梯軸中間加工有3個(gè)以上階梯。

優(yōu)選地，所述試驗(yàn)臺(tái)還包括液壓控制系統(tǒng)，所述液壓控制系統(tǒng)包括油箱、過濾器、電動(dòng)機(jī)、液壓泵、溢流閥、第一單向閥、第一壓力表以及三個(gè)相同的液壓控制子系統(tǒng)；每個(gè)液壓控制子系統(tǒng)包括調(diào)速閥、比例換向閥、液壓鎖、安全閥、壓力表開關(guān)以及第二壓力表；電動(dòng)機(jī)與液壓泵連接，液壓泵吸油口經(jīng)由過濾器接到油箱中；液壓泵出油口的高壓油分成兩路，第一路接溢流閥的進(jìn)油口，溢流閥的出油口通往油箱，第二路經(jīng)由第一單向閥后再分成兩路，第一路接到第一壓力表中，第二路則又分成三路高壓油分別接入到三個(gè)液壓控制子系統(tǒng)的調(diào)速閥進(jìn)油口中；調(diào)速閥出油口接入到比例換向閥進(jìn)油口中，比例換向閥的出油口通往油箱，比例換向閥的另外兩個(gè)油口接液壓鎖一端的油口；液壓鎖另外一端第一個(gè)油口的高壓油分成兩路，一路經(jīng)由安全閥通往油箱，另外一路再分成兩路，第一路經(jīng)由壓力表開關(guān)接入到第二壓力表中，第二路接入到液壓缸的一端；液壓鎖另外一端第二個(gè)油口接到液壓缸的另一端。

優(yōu)選地，所述試驗(yàn)臺(tái)還包括電氣控制系統(tǒng)，所述電氣控制系統(tǒng)包括整流模塊、變頻器、控制單元、可編程邏輯控制器、第一工控機(jī)和張力控制器；整流模塊與變頻器連接，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接到變頻器上，變頻器接到控制單元上，控制單元與可編程邏輯控制器連接，可編程邏輯控制器與第一工控機(jī)連接，張力控制器與所述磁粉制動(dòng)器連接。

優(yōu)選地，所述試驗(yàn)臺(tái)還包括測試系統(tǒng)，所述測試系統(tǒng)包括振動(dòng)傳感器、光電隔離器、模擬量輸入模塊、數(shù)字量i/o模塊、機(jī)箱和第二工控機(jī)；振動(dòng)傳感器安裝在所述環(huán)形支架上，并與模擬量輸入模塊連接，所述轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀經(jīng)由光電隔離器與數(shù)字量i/o模塊連接，模擬量輸入模塊、數(shù)字量i/o模塊安裝在機(jī)箱上，機(jī)箱與第二工控機(jī)連接。

本發(fā)明具有的有益效果是：

1、多級(jí)階梯軸上可以安裝多種內(nèi)徑規(guī)格的滾動(dòng)軸承，三個(gè)液壓缸通過活塞桿伸縮可以夾緊多種外徑規(guī)格的滾動(dòng)軸承，因而能夠?qū)Χ嘁?guī)格的滾動(dòng)軸承進(jìn)行試驗(yàn)。

2、驅(qū)動(dòng)端底座、環(huán)形支架和加載端底座均可以在基座臺(tái)上沿t形槽移動(dòng)，因此能夠方便地安裝與拆卸試驗(yàn)滾動(dòng)軸承。

3、不僅為滾動(dòng)軸承的故障模擬實(shí)驗(yàn)提供了一個(gè)良好平臺(tái)，而且通過液壓缸的獨(dú)立控制，可以實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)軸承的徑向加載，從而也為滾動(dòng)軸承的壽命與可靠性試驗(yàn)提供了一個(gè)良好平臺(tái)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的等軸側(cè)視圖；

圖2是本發(fā)明的正視圖；

圖3是本發(fā)明的試驗(yàn)滾動(dòng)軸承在多級(jí)階梯軸上安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的試驗(yàn)滾動(dòng)軸承外圈被液壓缸夾緊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的液壓控制系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明的電氣控制系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明的測試系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖。

圖中：基座臺(tái)1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、第一彈性聯(lián)軸器3、第一帶座軸承4、多級(jí)階梯軸5、第一液壓缸6、第二液壓缸7、第三液壓缸8、試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9、直套筒10、帶凸緣套筒11、第二帶座軸承12、第二彈性聯(lián)軸器13、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀14、第三彈性聯(lián)軸器15、磁粉制動(dòng)器16、驅(qū)動(dòng)端底座17、環(huán)形支架18、加載端底座19、油箱20-1、過濾器20-2、電動(dòng)機(jī)20-3、液壓泵20-4、溢流閥20-5、第一單向閥20-6、第一壓力表20-7、調(diào)速閥20-8、比例換向閥20-9、液壓鎖20-10、安全閥20-11、壓力表開關(guān)20-12、第二壓力表20-13、整流模塊21-1、變頻器21-2、控制單元21-3、可編程邏輯控制器21-4、第一工控機(jī)21-5、張力控制器21-6、振動(dòng)傳感器22-1、光電隔離器22-2、模擬量輸入模塊22-3、數(shù)字量i/o模塊22-4、機(jī)箱22-5、第二工控機(jī)22-6。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

參照圖1~圖7，一種階梯軸安裝的液壓缸夾緊式多規(guī)格滾動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：包括基座臺(tái)1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、多級(jí)階梯軸5、三個(gè)液壓缸6、7、8、試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9、直套筒10、帶凸緣套筒11、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀14和磁粉制動(dòng)器16。

多級(jí)階梯軸5中間加工有直徑依次為20mm、25mm、30mm、35mm、40mm與50mm的階梯，可以對6種內(nèi)徑規(guī)格的滾動(dòng)軸承進(jìn)行試驗(yàn)。多級(jí)階梯軸5一端貫穿第一帶座軸承4，通過第一彈性聯(lián)軸器3與驅(qū)動(dòng)電機(jī)2伸出軸相連，多級(jí)階梯軸5另一端貫穿第二帶座軸承12，通過第二彈性聯(lián)軸器13與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀14一端伸出軸相連，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀14另一端伸出軸通過第三彈性聯(lián)軸器15與磁粉制動(dòng)器16伸出軸相連。驅(qū)動(dòng)電機(jī)2為變頻調(diào)速三相異步電機(jī)，選用安徽皖南的yvf2-100l1-4型號(hào)，額定功率為2.2kw，額定轉(zhuǎn)速為3000rpm，額定轉(zhuǎn)矩為7.3nm，驅(qū)動(dòng)電機(jī)2內(nèi)部還安裝有100線的測速用光電編碼器，以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的閉環(huán)控制。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀14選用北京新宇航測控的jn338-a系列直連式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)矩量程為20nm，轉(zhuǎn)速量程為6000rpm。本實(shí)施例中試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9為6006深溝球軸承，內(nèi)徑為30mm，外徑為55mm。試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9內(nèi)圈套在多級(jí)階梯軸5中間30mm直徑的階梯上。直套筒10一端頂住試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9內(nèi)圈的端面，對試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9進(jìn)行軸向固定，另一端頂住帶凸緣套筒11的凸緣端面，帶凸緣套筒11的另一端頂住第二帶座軸承12的內(nèi)圈端面。三個(gè)液壓缸6、7、8間隔120°地安裝在環(huán)形支架18上，其伸出的三個(gè)活塞桿夾緊試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9的外圈。驅(qū)動(dòng)電機(jī)2和第一帶座軸承4安裝在驅(qū)動(dòng)端底座17上，第二帶座軸承12、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀14和磁粉制動(dòng)器16安裝在加載端底座19上，驅(qū)動(dòng)端底座17、環(huán)形支架18和加載端底座19通過螺栓安裝在基座臺(tái)1上的t形槽中。

液壓控制系統(tǒng)包括油箱20-1、過濾器20-2、電動(dòng)機(jī)20-3、液壓泵20-4、溢流閥20-5、第一單向閥20-6、第一壓力表20-7以及三個(gè)相同的液壓控制子系統(tǒng)。這三個(gè)液壓控制子系統(tǒng)分別對第一液壓缸6、第二液壓缸7與第三液壓缸8進(jìn)行控制。每個(gè)液壓控制子系統(tǒng)包括調(diào)速閥20-8、比例換向閥20-9、液壓鎖20-10、安全閥20-11、壓力表開關(guān)20-12以及第二壓力表20-13。電動(dòng)機(jī)20-3與液壓泵20-4連接，液壓泵20-4吸油口經(jīng)由過濾器20-2接到油箱20-1中，液壓泵20-4出油口的高壓油分成兩路，第一路經(jīng)由溢流閥20-5通往油箱20-1，以確保液壓油的壓力不會(huì)超過限定值，第二路經(jīng)由第一單向閥20-6后再分成兩路，第一路接到第一壓力表20-7中，第二路則又分成三路高壓油分別接入到三個(gè)液壓控制子系統(tǒng)的調(diào)速閥20-8進(jìn)油口中，調(diào)速閥20-8出油口接入到比例換向閥20-9進(jìn)油口中。比例換向閥20-9的出油口通往油箱20-1，比例換向閥20-9的另外兩個(gè)油口接液壓鎖20-10一端的油口。液壓鎖20-10另外一端第一個(gè)油口的高壓油分成兩路，一路經(jīng)由安全閥20-11通往油箱20-1，以確保液壓缸對于試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9的徑向加載壓力不會(huì)超過某個(gè)安全值，避免試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9變形或者破壞；另外一路再分成兩路，第一路經(jīng)由壓力表開關(guān)20-12接入到第二壓力表20-13中，以對液壓缸的加載壓力進(jìn)行測量，第二路接入到液壓缸的一端。液壓鎖20-10另外一端第二個(gè)油口接到液壓缸的另一端。液壓控制系統(tǒng)中的三個(gè)比例換向閥20-9可以控制第一液壓缸6、第二液壓缸7與第三液壓缸8活塞桿等長同步地伸出，從而對試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9外圈進(jìn)行三個(gè)徑向方向等壓力地夾緊。當(dāng)試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9被夾緊后，又可以獨(dú)立控制其中的某一個(gè)液壓缸，通常為第一液壓缸6，再對試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9進(jìn)行單獨(dú)地徑向加載。

試驗(yàn)臺(tái)電氣控制系統(tǒng)包括整流模塊21-1、變頻器21-2、控制單元21-3、可編程邏輯控制器21-4、第一工控機(jī)21-5和張力控制器21-6。電氣控制系統(tǒng)采用西門子sinamicss120伺服控制系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，其中整流模塊21-1選用額定功率為5kw的非調(diào)節(jié)電源模塊，變頻器21-2選用額定功率為2.7kw的單軸電機(jī)模塊，控制單元21-3選用cu320控制器。整流模塊21-1接入380v三相電，并與變頻器21-2連接，變頻器21-2通過drive-cliq電纜與驅(qū)動(dòng)電機(jī)2連接，變頻器21-2通過drive-cliq電纜連接到控制單元21-3上，控制單元21-3通過以太網(wǎng)與可編程邏輯控制器21-4連接，可編程邏輯控制器21-4通過以太網(wǎng)與第一工控機(jī)21-5連接。驅(qū)動(dòng)電機(jī)2采用轉(zhuǎn)速控制方式，可以使其在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)以任一恒定轉(zhuǎn)速或者按照某一函數(shù)變化的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。磁粉制動(dòng)器16選用蘇州德斯特cz-1型號(hào)，額定轉(zhuǎn)矩為10nm；張力控制器21-6選用蘇州德斯特ktc800張力控制器，并接入220v單相電，然后與磁粉制動(dòng)器16連接。張力控制器21-6控制磁粉制動(dòng)器16輸出一個(gè)恒定轉(zhuǎn)矩，以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)臺(tái)的加載。

試驗(yàn)臺(tái)測試系統(tǒng)包括振動(dòng)傳感器22-1、光電隔離器22-2、模擬量輸入模塊22-3、數(shù)字量i/o模塊22-4、機(jī)箱22-5和第二工控機(jī)22-6。其中，模擬量輸入模塊22-3選用ni9324數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)字量i/o模塊22-4選用ni9401數(shù)據(jù)采集卡，機(jī)箱22-5選用nicdaq-9132機(jī)箱。振動(dòng)傳感器22-1安裝在環(huán)形支架18上，與模擬量輸入模塊22-3連接；轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀14經(jīng)由光電隔離器22-2與數(shù)字量i/o模塊22-4連接。模擬量輸入模塊22-3、數(shù)字量i/o模塊22-4安裝在機(jī)箱22-5上，機(jī)箱22-5與第二工控機(jī)21-6連接。測試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集軟件部分由第二工控機(jī)22-6上的nilabview軟件編程實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)施例中，當(dāng)利用第一液壓缸6、第二液壓缸7與第三液壓缸8對試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9進(jìn)行等壓力地夾緊時(shí)，試驗(yàn)臺(tái)可以進(jìn)行滾動(dòng)軸承的故障模擬實(shí)驗(yàn)。試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9的內(nèi)圈、外圈或者滾動(dòng)體上可以通過人工的方法設(shè)置所要研究的點(diǎn)蝕、裂紋、磨損、剝落或者它們的組合等故障損傷。在試驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)行過程中，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀14測量試驗(yàn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)，對試驗(yàn)臺(tái)的工況進(jìn)行監(jiān)測，振動(dòng)傳感器22-1采集試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9的振動(dòng)數(shù)據(jù)。最后利用采集到的振動(dòng)數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)，可以對滾動(dòng)軸承的狀態(tài)監(jiān)測與故障預(yù)測、診斷方法進(jìn)行研究與探索。當(dāng)試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9被等壓力地夾緊后，再利用第一液壓缸6對試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9進(jìn)行單獨(dú)地徑向加載時(shí)，又可以進(jìn)行試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9的壽命與可靠性試驗(yàn)。

本實(shí)施例中試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9可以更換為6206、6306深溝球軸承，其內(nèi)徑均為30mm，外徑分別為62mm、72mm。安裝時(shí)，仍將試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9內(nèi)圈套在多級(jí)階梯軸5中間30mm直徑的階梯上，并移動(dòng)環(huán)形支架18，使第一液壓缸6、第二液壓缸7與第三液壓缸8的活塞桿對準(zhǔn)試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9的外圈，最后控制這三個(gè)液壓缸對試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9外圈進(jìn)行等壓力地夾緊或者單獨(dú)地徑向加載。

本實(shí)施例中試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9可以更換為6000、6200或者6300系列中內(nèi)徑為20mm、25mm、35mm、40mm或者50mm的深溝球軸承。安裝時(shí)，將試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9內(nèi)圈套在多級(jí)階梯軸5中間20mm、25mm、35mm、40mm或者50mm直徑的階梯上，并移動(dòng)環(huán)形支架18，使第一液壓缸6、第二液壓缸7與第三液壓缸8的活塞桿對準(zhǔn)試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9的外圈，最后控制這三個(gè)液壓缸對試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9外圈進(jìn)行等壓力地夾緊或者單獨(dú)地徑向加載。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中試驗(yàn)滾動(dòng)軸承9可以更換為符合內(nèi)徑要求的其它類型滾動(dòng)軸承，如角接觸軸承、圓柱滾子軸承和圓錐滾子軸承等。

以上實(shí)施例僅供說明本發(fā)明之用，而非對本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。