一种滚针轴承灵活性检测装置的制作方法

本实用新型涉及轴承测试装置领域，具体是一种滚针轴承灵活性检测装置。

背景技术：

轴承是工业中大量使用的旋转支撑件，是现代机器中必不可少的一个零件，其质量直接影响机器性能，而轴承出厂前需要进行若干测试，其中，旋转灵活性检测是很重要的一项。

滚针轴承因其结构特性无法承受轴向力，所以任何可能产生轴向力的安装方式均不能准确反映轴承灵活性，同时为了消除轴线水平安装时重力引起的径向受力不均，灵活性检测时应当竖直安装。

检测时轴承轴线竖直安装，带动轴承内圈旋转的芯轴需要使用附加结构消除轴向力，现有技术中，常常使用另外一个例如角接触球轴承或推力轴承等能够承受轴向力的轴承来进行轴向支撑，这一轴承的摩擦也可能会导致检测结果不准确。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种滚针轴承灵活性检测装置，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种滚针轴承灵活性检测装置，包括工作台、芯轴、支撑座、配形轴套、连接柱、支脚和旋转驱动；工作台通过支脚支撑，工作台水平设置，支撑座通过连接柱支撑安装在工作台上方，芯轴轴线竖直设置，芯轴贯穿支撑座，芯轴顶部上端设有轴顶锥形面，轴顶锥形面上大下小，支撑座中央设有支撑锥形孔，支撑锥形孔斜度与轴顶锥形面相同，支撑座内设有环形气腔，环形气腔至支撑锥形孔表面之间设有若干圆周均布的气孔，支撑座上设有气腔压盖用于封闭气腔，气腔压盖上设有气腔接头，气腔接头一端穿过气腔压盖连通气腔；芯轴中间部位的圆柱面上套有配形轴套，芯轴底部设有旋转驱动；工作台上表面设有三爪卡钳，三爪卡钳的中心线与芯轴轴线重合。

工作台是滚针轴承的放置位置，滚针轴承通过三爪卡钳固定在工作台上，因为芯轴位置在本实用新型中不方便水平移动，所以只能让滚针轴承尽可能地对心到芯轴和配形轴套上，三爪卡钳能够自动对心夹持，防止滚针轴承与配形轴套水平位置未对中导致芯轴轴线与竖直线发生偏转导致检测过程中受阻。三爪卡钳是一种工业上常用的对心夹持部件，在车床的床头部分大量使用，三爪卡钳大致主要包括钳体、转盘和调节柱，钳体共三个，圆周均布地设置在工作台的一个滑槽内，当然，工作台也可以直接使用市面现成的标准型三爪卡盘代替，后续其他部件和三爪卡盘的连接按本说明书说明接上即可，钳体在水平面上从三个方向运动向轴承外圈并推动其移动往工作台中心夹持住，钳体从三个方向的同步径向移动通过一个水平设置的转盘实现，转盘上设有一圈圈螺纹，钳体底部设有齿牙与其啮合，转盘旋转，三个钳体在各自的滑槽中向心或离心移动，转盘的旋转通过调节柱驱动，通过锥齿轮配合等形式。三爪卡钳将滚针轴承对心地设置在工作台上，而轴承内圈则套装在配形轴套上，芯轴与轴承内圈之间设置一个配形轴套是为了提高装置的通用性，因为工业上轴承基本都是系列生产，一个系列中一般按照5mm或10mm的内径大小间隔生产多种规格的产品，所以如果轴承内圈直接套装到芯轴上，那么换一个规格的轴承进行测试时，就需要更换芯轴，更换麻烦，而且芯轴制作很多种规格则经济性太差，芯轴与轴承之间设置一轴套，那么每次更换不同内径规格的轴承进行测试时，只需要更换一个简单结构的轴套即可，装置成本大大降低，具有经济可行性，轴套可通过一些快拆形式套装在芯轴上，例如快拆胀紧套，紧定螺钉等方式，不管是何种方式，连接件应中心对称设置，最好应做动平衡试验以充分消除轴承灵活性检测中的不利因素。为了在检测过程中充分反映轴承的滚动特性，排除轴承轴线水平安装时重力导致的径向受力不均的因素，本实用新型在检测轴承灵活性的过程中，轴承是轴线竖直安装的，但又由于滚针轴承因其特殊的设计结构，轴承无法承受轴向力，所以其内圈所连接的转子部分应当具有平衡轴向力的结构，如果使用推力轴承或角接触球轴承等能够平衡轴向力的轴承来轴向支撑转子部件(芯轴、配形轴套、待检测滚针轴承的内圈)，那么新增轴承的转动摩擦会影响最终数据，使得转子部件的旋转数据无法充分反映待检测滚针轴承的灵活性，所以本实用新型使用了气膜层支撑结构，具体为：支撑座是芯轴的轴向支撑件，气腔内通过气腔接头通入压缩气体，压缩气体从气孔中吹往芯轴与支撑座之间的区域，空气膜层轴向支撑起芯轴形成悬浮槽，因为气孔设置了很多个，圆周均布在支撑座和芯轴之间，当芯轴因为一些扰动而轴线偏转一个微小角度时，悬浮槽槽隙变小，此处位置附近气孔的出气受阻，憋压增大，对芯轴的支撑力增大，迫使芯轴返回原位，保证芯轴的轴线竖直；芯轴底部的旋转驱动用于驱动其自转，应当选用非接触式驱动，例如使用一气体喷嘴切向吹芯轴使其旋转，也可以是类似三相电机形式的驱动方式，定子线圈非接触地套住芯轴底部，芯轴底部设置磁性转子，定子线圈通入三相交流电，磁场作用使得芯轴旋转。非接触式驱动保证了驱动不会影响检测效果，检测时，将芯轴加速到一定转速后撤除驱动，之后记录轴承的旋转降低速率即可反映出轴承的灵活性，转速降低速率越小，即转速能够保持地越长久，就说明轴承的灵活性越好，每个规格中事先使用一标准轴承进行测试，以其转速降低速率作为合格品界线。

进一步的，旋转驱动为三相电机的定子结构，芯轴底端设有磁性转子。类似三相电机形式的驱动方式方便操作，且转速方便调节，只需要改变通入三相电的电源频率即可；例如通入10hz的电源，在定子结构的级数为4级时，芯轴转速可短时间加速至略小于300rpm并基本保持稳定；其他形式的非接触式旋转驱动加速较慢且转速不稳定。

进一步的，气孔的孔截面积小于气腔径向截面积的三分之一。应当保持气孔所吹出气体的压力一致，否则会导致芯轴偏斜，若干气孔长度一致，所以只要气腔压力为一稳定值，那么气孔所吹出气体的压力也会一致，如果气腔较小，那么气腔接口通入的气体从气孔中吹出时，可能会因为每个气孔到气腔接口的距离不同而产生压力变化，这是应当避免的，气腔较大，气孔较小，此时气腔充当气压波动缓冲罐。

进一步的，芯轴为中空结构。芯轴中空可大大减小检测过程中转动部件的质量，减小转动惯量，快速加速，快速减速；而且转子部件质量的减小可以减轻支撑座负荷，否则气腔需要通入更高压的气源。

进一步的，芯轴一旁设有计数器。计数器记录芯轴的旋转圈数，通过换算即可得到转速与转速变化，肉眼观看则不精确。计数器使用光电传感器或金属接近式传感器等非接触式计数器。

作为优化，计数器为光电计数器。光电计数器计数精确，对其监测部件的干扰很小，且不需要改造芯轴结构，光电计数器完全独立。

进一步的，配形轴套通过紧定螺钉固定在芯轴表面。紧定螺钉紧固可靠，安装方便，结构尺寸非常小。

作为优化，三爪卡钳的钳头部位设有橡胶片。橡胶片保护轴承外圈，防止钳体在夹持轴承过程中损伤轴承外圈表面。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型使用气膜层悬浮支撑芯轴，且芯轴的旋转驱动是非接触式驱动，消除检测过程中除滚针轴承外的所有机械摩擦，使得轴承灵活性检测精确可靠；磁性转子与三相电机定子结构的旋转驱动，芯轴的加速快速且最终转速调节方便；使用光电计数器记录芯轴旋转圈数，计数精确可靠，对芯轴运行无干扰。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的剖视结构示意图；

图2为图1中的视图a-a；

图3为图1中的视图b；

图4为图1中的视图c；

图5为图1中的视图d。

图中：1-工作台、11-三爪卡钳、111-钳体、112-转盘、113-调节柱、12-橡胶片、2-芯轴、21-磁性转子、22-轴顶锥形面、3-支撑座、31-气腔、32-气孔、33-气腔接头、34-气腔压盖、35-支撑锥形孔、39-悬浮槽、4-配形轴套、51-连接柱、52-支脚、61-旋转驱动、62-计数器、9-滚针轴承。

具体实施方式

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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种滚针轴承灵活性检测装置，包括工作台1、芯轴2、支撑座3、配形轴套4、连接柱51、支脚52和旋转驱动61；工作台1通过支脚52支撑，工作台1水平设置，支撑座3通过连接柱51支撑安装在工作台1上方，芯轴2轴线竖直设置，芯轴2贯穿支撑座3，芯轴2顶部上端设有轴顶锥形面22，轴顶锥形面22上大下小，支撑座3中央设有支撑锥形孔35，支撑锥形孔35斜度与轴顶锥形面22相同，如图1、图3所示，支撑座3内设有环形气腔31，环形气腔31至支撑锥形孔35表面之间设有若干圆周均布的气孔32，支撑座3上设有气腔压盖34用于封闭气腔31，气腔压盖34上设有气腔接头33，气腔接头33一端穿过气腔压盖34连通气腔31；芯轴2中间部位的圆柱面上套有配形轴套4，芯轴2底部设有旋转驱动61；如图1、图2所示，工作台1上表面设有三爪卡钳11，三爪卡钳11的中心线与芯轴2轴线重合。

工作台1是滚针轴承9的放置位置，滚针轴承9通过三爪卡钳11固定在工作台1上。如图4所示，三爪卡钳11大致主要包括钳体111、转盘112和调节柱113，钳体111共三个，圆周均布地设置在工作台1的一个滑槽内，钳体111在水平面上从三个方向运动向轴承外圈并推动其移动往工作台1中心夹持住，钳体111从三个方向的同步径向移动通过一个水平设置的转盘112实现，转盘112上设有一圈圈螺纹，钳体111底部设有齿牙与其啮合，转盘112旋转，三个钳体111在各自的滑槽中向心或离心移动，转盘112的旋转通过调节柱113驱动，通过锥齿轮配合等形式。三爪卡钳11将滚针轴承9对心地设置在工作台1上，而轴承内圈则套装在配形轴套4上，芯轴2与轴承内圈之间设置一个配形轴套4是为了提高装置的通用性，每次更换不同内径规格的轴承进行测试时，只需要更换一个简单结构的轴套即可，装置成本大大降低，具有经济可行性。为了在检测过程中充分反映轴承的滚动特性，排除轴承轴线水平安装时重力导致的径向受力不均的因素，本实用新型在检测轴承灵活性的过程中，轴承是轴线竖直安装的，又由于滚针轴承9因其特殊的设计结构，轴承无法承受轴向力，所以其内圈所连接的转子部分应当具有平衡轴向力的结构，本实用新型使用了气膜层支撑结构，具体为：支撑座3是芯轴2的轴向支撑件，气腔31内通过气腔接头33通入压缩气体，压缩气体从气孔32中吹往芯轴2与支撑座3之间的区域，空气膜层轴向支撑起芯轴2形成悬浮槽39，因为气孔32设置了很多个，圆周均布在支撑座3和芯轴2之间，当芯轴2因为一些扰动而轴线偏转一个微小角度时，悬浮槽39槽隙变小，此处位置附近气孔的出气受阻，憋压增大，对芯轴2的支撑力增大，迫使芯轴2返回原位，保证芯轴2的轴线竖直；芯轴2底部的旋转驱动用于驱动其自转，应当选用非接触式驱动。非接触式驱动保证了驱动不会影响检测效果，检测时，将芯轴2加速到一定转速后撤除驱动，之后记录轴承的旋转降低速率即可反映出轴承的灵活性，转速降低速率越小，即转速能够保持地越长久，就说明轴承的灵活性越好，每个规格中事先使用一标准轴承进行测试，以其转速降低速率作为合格品界线。

如图5所示，旋转驱动61为三相电机的定子结构，芯轴2底端设有磁性转子21。三相电机形式的驱动方式方便操作，且转速方便调节，只需要改变通入三相电的电源频率即可；例如通入10hz的电源，在定子结构的级数为4级时，芯轴2转速可短时间加速至略小于300rpm并基本保持稳定；其他形式的非接触式旋转驱动加速较慢且转速不稳定。

气孔32的孔截面积小于气腔31径向截面积的三分之一。应当保持气孔32所吹出气体的压力一致，否则会导致芯轴2偏斜，若干气孔32长度一致，所以只要气腔31压力为一稳定值，那么气孔32所吹出气体的压力也会一致，如果气腔32较小，那么气腔接口33通入的气体从气孔32中吹出时，可能会因为每个气孔32到气腔接口33的距离不同而产生压力变化，这是应当避免的，气腔31较大，气孔32较小，此时气腔31充当气压波动缓冲罐。

如图1所示，芯轴2为中空结构。芯轴2中空可大大减小检测过程中转动部件的质量，减小转动惯量，快速加速，快速减速；而且转子部件质量的减小可以减轻支撑座3负荷，否则气腔31需要通入更高压的气源。

芯轴2一旁设有计数器62。计数器62记录芯轴2的旋转圈数，通过换算即可得到转速与转速变化，肉眼观看则不精确。计数器62使用光电传感器或金属接近式传感器等非接触式计数器。

计数器62为光电计数器。光电计数器计数精确，对其监测部件的干扰很小，且不需要改造芯轴2结构，光电计数器完全独立。

配形轴套4通过紧定螺钉固定在芯轴2表面。紧定螺钉紧固可靠，安装方便，结构尺寸非常小。

三爪卡钳11的钳头部位设有橡胶片12。橡胶片12保护轴承外圈，防止钳体111在夹持轴承过程中损伤轴承外圈表面。

使用本装置时，将滚针轴承放置在工作台上，使用三爪卡钳对中地固定住轴承，选配合适外径的轴套套装到芯轴上，轴套外圆柱面套装轴承内圈，从气腔接口处通入高压气体竖直托起芯轴，之后使用旋转驱动带动芯轴旋转，计数器记录的圈数经换算后得到芯轴转速，转速基本稳定后撤除旋转驱动，计数器换算得出的转速下降速率如果高于基准轴承的转速下降速率，则标定此轴承为不合格品，反之，则为合格品。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。