专利名称：大型轴承试验机的制作方法
技术领域：
本发明属于轴承试验技术领域，特别是一种大型轴承试验机。
背景技术：
外径在①400mm 1000mm的大型轴承在风力发电、铁路车辆、冶金矿山、石油机械、工 程机械等行业有着广泛应用，工作环境恶劣，因此要求具有高精度、长寿命和高可靠性。轴 承的疲劳寿命及其可靠性是轴承的最重要的性能指标，但由于影响疲劳寿命因素太多而且轴 承疲劳寿命理论仍需完善，进行寿命试验是目前惟一有效途径。轴承摩擦力矩也是轴承的关 键性能指标，许多工况要求对轴承的最大摩擦力矩、平均摩擦力矩等性能指标进行测试。大 型轴承试验机是对大型轴承进行寿命试验和性能测试的关键设备，但是，目前大型轴承试验 机数量少，而且体积大、造价高、功能较为单一，不能满足人们对大型轴承越来越严格的试 验要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构设计合理、既可进行寿命试验又可进行性能 试验、节省空间、结构刚性好的。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是该大型轴承试验机，其结构特点是由试 验单元、加载单元、驱动单元、控制单元、液压动力单元和工作台组成。加载单元、驱动单 元和控制单元安装在工作台上，试验单元设置在加载单元上，液压动力单元放置在工作台的 后面，与加载单元相连，控制单元分别与试验单元、加载单元、驱动单元、液压动力单元相 匹配。试验单元安装试验的大型轴承，加载单元对试验轴承施加径向载荷、轴向载荷和倾覆 力矩，驱动单元以规定的转速和转矩驱动试验轴承旋转，控制单元控制电气操作和保护、监 控试验运行、分析试验过程与结果并进行适时反馈。
本发明所述的试验单元由试验主轴、轴向力传感器、上支撑座、下支撑座、左支撑轴承 、右支撑轴承和承载体组成，下支撑座固定在工作台上，上支撑座固定在在下支撑座上，试 验轴承装在承载体中，承载体套装在试验主轴的中部，试验主轴通过两端的左支撑轴承和右 支撑轴承安装在上支撑座和下支撑座中，试验主轴的一端连接驱动单元，另一端与轴向力传 感器相连接。承载体外形呈短八棱柱状，内孔安装试验轴承，外表面安装传感器。
本发明所述的承载体外形呈短八棱柱状。本发明所述的加载单元由径向加载组件和三个轴向加载组件组成，径向加载组件由径向 加载油缸缸体、活塞、缸盖、径向力传感器组成；三个轴向加载组件以试验主轴中心线为中 心呈12(T均匀分布，每个轴向加载组件由轴向加载油缸缸体、轴向活塞、缸盖、顶杆、加 载头组成，径向加载油缸缸体固定在上支撑座的顶面中部，轴向加载油缸缸体固定在上支撑 座、下支撑座的侧面上，加载油缸缸体与液压动力单元相连接。
本发明所述的驱动单元由交流电机、测速传感器、扭矩传感器、联轴结、万向节联轴器 、电机底座组成，交流电机通过测速传感器、扭矩传感器、联轴结、万向节联轴器与试验主 轴相连，交流电机通过电机底座固定在工作台上，电机底座和工作台上设置有调节丝杠。交 流电机为试验主轴提供动力，由扭矩传感器测量和测速传感器测量试验的转矩和速度，将转 矩和转速数据传输给控制单元。电机底座的轴向位置由调节丝杠来调节。
所述的大型轴承试验机的设计方案主要包括以下内容
1) 试验主轴部件和加载装置设计在支撑框架上，支撑框架设计在工作台的一端，以通 过试验主轴中心线的水平面为剖切面，将支撑框架设计为剖分式结构，由上支撑座和下支撑 座构成；
2) 试验主轴部件设计为简支梁结构，试验主轴两端的支撑轴承形成简支梁的两支座， 试验轴承设计在试验主轴的中部；
3) 试验轴承通过承载体与加载装置联接，承载体的截面形状设计为正八边形；
4) 加载装置设计为相互独立的径向加载组件和轴向加载组件，径向加载组件与试验轴 承中心线垂直相交，轴向加载组件设计为三个圆周均匀分布的轴向油缸；
5) 驱动装置设计在工作台的另一端，由大功率变频器驱动交流电机，通过万向节联轴 器带动试验主轴运转；
6) 测试元件包括径向力传感器、轴向力传感器、测速传感器和扭矩传感器，可以测试 径向载荷、轴向载荷、试验转速以及转矩；
7) 液压系统设计有比例减压阀，实现精确加载；
8) 控制系统设计为计算机控制系统，可以根据载荷谱和转速谱实现试验的自动进行， 并可以将试验结果进行显示和打印。
本发明同现有技术相比具有以下优点及效果
1) 采用支撑框架结构安装试验主轴和加载油缸，结构刚性好、节省空间；
2) 试验主轴采用简支梁结构，试验轴承安装在试验主轴的中部，结构布局合理，承载 能力强，支撑轴承寿命长；
43) 试验轴承承载体采用短八棱柱结构，径向加载位置准确，温度传感器、振动传感器 布置简便；
4) 在载荷和速度相同的条件下，利用扭矩传感器可以比较两套同型号轴承的摩擦力矩 ，鉴别轴承的质量；
5) 径向加载和轴向加载分别布置，相互独立，互不干涉；
6) 调节径向加载位置，或者改变轴向加载的平衡，能够试验轴承的抗偏载能力；
7) 尤其适合于外径在①400mm 1 OOOmm大型轴承的寿命试验和性能试验。
图l为本发明的结构示意图； 图2为本发明试验单元的结构示意图； 图3为本发明加载单元的结构示意图； 图4为本发明驱动单元结构示意图。
上述图中l一试验单元；2 —加载单元；2-1轴向加载组件；2-2径向加载组件；3 —驱 动单元；4一控制单元；5 —液压动力单元；6 —工作台；7 —下支撑座；8 —上支撑座；9一试 验主轴；IO —试验轴承；ll一承载体；12 —左支撑轴承；12-l—右支撑轴承；13 —轴向力传 感器；14一径向加载油缸缸体；15 —活塞；16 —油缸盖；17 —传感器；18 —轴向加载油缸缸 体；19一轴向活塞；20 —缸盖；21—顶杆；22 —加载头；23 —交流电机；24 —测速传感器； 25 —扭矩传感器；26 —联轴结；27 —万向节联轴器；28—电机底座；29 —调节丝杠；30 —传
感器底座。
具体实施例方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明 并不局限于以下实施例。
如图1所示，大型轴承多功能试验机，由试验单元l、加载单元2、驱动单元3、控制单元 4、液压动力单元5和工作台6组成。试验单元l、加载单元2、驱动单元3和控制单元4安装在 工作台6上，液压动力单元5放置在工作台6的后面，与加载单元2相连。试验单元l安装试验 的大型轴承，加载单元2对试验轴承施加径向载荷、轴向载荷和倾覆力矩，驱动单元3以规定 的转速和转矩驱动试验轴承旋转，控制单元4控制电气操作和保护、监控试验运行、分析试 验过程与结果并进行适时反馈。
如图2所示，大型轴承多功能试验机，其试验单元1包括试验主轴9、下支撑座7、上支撑 座8、左支撑轴承12、右支撑轴承12-1、承载体ll。试验轴承10装在承载体11的内孔中，一起套装在试验主轴9的中部，试验主轴9通过两端的左支撑轴承12、右支撑轴承12-1安装在下 支撑座7、上支撑座8中，其中一端为固定端，另一端为自由端，试验主轴l的固定端连接驱 动单元3，自由端安装轴向力传感器13。承载体ll外形呈短八棱柱状，内孔安装试验轴承IO ，外表面安装传感器17、传感器17包括径向力传感器、温度传感器和振动传感器。下支撑座 7固定在工作台6上，上支撑座8固定在在下支撑座7上。
如图3所示，大型轴承多功能试验机，其加载单元2包括径向加载组件2-2和三个轴向加 载组件2-l。径向加载组件2-2包括径向加载油缸缸体14、活塞15、缸盖16、传感器17;三个 轴向加载组件2-l以试验主轴9中心线为中心呈120。均匀分布，包括轴向加载油缸缸体18、 轴向活塞19、缸盖20、顶杆21、加载头22。径向加载油缸缸体14固定在上支撑座8上顶面中 部，轴向加载油缸缸体18固定在试验主轴9固定端的下支撑座7、上支撑座8侧面上。径向加 载油缸缸体14和轴向加载油缸缸体18分别与液压动力单元5连接。
如图4所示，大型轴承多功能试验机，其驱动单元3包括交流电机23、测速传感器24、扭 矩传感器25、联轴结26、万向节联轴器27、电机底座28。交流电机23通过测速传感器24、扭 矩传感器25、联轴结26、万向节联轴器27与试验主轴9的固定端相连，为试验主轴9提供动力 ，由扭矩传感器测量25和测速传感器24测量试验的转矩和速度，将转矩和转速数据传输给控 制单元4。电机通过电机底座28固定在工作台6上，电机底座28的轴向位置由调节丝杠29来调 节。
本发明的大型轴承试验机的调整和使用过程如下
利用该轴承试验机对大型轴承进行试验前，首先需要将上支撑座8吊起，将需要进行试 验的轴承10和承载体11安装到试验主轴9上，再将上支撑座8与下支撑座7固定好，同时调节 好径向加载组件2-2和三个轴向加载组件2-l在承载体ll上的加载位置，检査传感器17和轴向 力传感器13;然后将试验主轴9与万向节联轴器27连接好，调整好测速传感器24和扭矩传感 器25;将加载单元2与液压动力单元5连接好，调节系统压力和比例减压阀的出口压力；根据 载荷谱和速度谱，调节控制单元4的各试验参数。
利用该轴承试验机对大型轴承进行试验时，由控制单元4监控试验运行、分析试验过程 与结果并进行适时反馈，进而对试验轴承1 O进行寿命试验和性能试验。
利用该试验机，可以对大型轴承进行常规寿命试验、轴承寿命强化试验，可以对轴承摩 擦力矩进行对比试验，还可以加载倾覆力矩对轴承进行试验。
此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称 等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做 各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要 求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种大型轴承试验机，其特征是由试验单元、加载单元、驱动单元、控制单元、液压动力单元和工作台组成。加载单元、驱动单元和控制单元安装在工作台上，试验单元设置在加载单元上，液压动力单元放置在工作台的后面，与加载单元相连，控制单元分别与试验单元、加载单元、驱动单元、液压动力单元相匹配。
2.根据权利要求l所述的大型轴承试验机，其特征是所述的试验单 元由试验主轴、轴向力传感器、上支撑座、下支撑座、左支撑轴承、右支撑轴承和承载体组 成，下支撑座固定在工作台上，上支撑座固定在在下支撑座上，试验轴承装在承载体中，承 载体套装在试验主轴的中部，试验主轴通过两端的左支撑轴承和右支撑轴承安装在上支撑座 和下支撑座中，试验主轴的一端连接驱动单元，另一端与轴向力传感器相连接。
3.根据权利要求2所述的大型轴承试验机，其特征是所述的承载体 外形呈短八棱柱状。
4.根据权利要求l所述的大型轴承试验机，其特征是所述的加载单 元由径向加载组件和三个轴向加载组件组成，径向加载组件由径向加载油缸缸体、活塞、缸 盖、径向力传感器组成；三个轴向加载组件以试验主轴中心线为中心呈120。均匀分布，每个轴向加载组件由轴向加载油缸缸体、轴向活塞、缸盖、顶杆、加载头组成，径向加载油缸 缸体固定在上支撑座的顶面中部，轴向加载油缸缸体固定在上支撑座、下支撑座的侧面上， 加载油缸缸体与液压动力单元相连接。
5.根据权利要求l所述的大型轴承试验机，其特征是所述的驱动单 元由交流电机、测速传感器、扭矩传感器、联轴结、万向节联轴器、电机底座组成，交流电 机通过测速传感器、扭矩传感器、联轴结、万向节联轴器与试验主轴相连，交流电机通过电 机底座固定在工作台上，电机底座和工作台上设置有调节丝杠。
全文摘要
本发明属于轴承试验技术领域，特别是一种大型轴承试验机。该大型轴承试验机，其特点是由试验单元、加载单元、驱动单元、控制单元、液压动力单元和工作台组成。加载单元、驱动单元和控制单元安装在工作台上，试验单元设置在加载单元上，液压动力单元放置在工作台的后面，与加载单元相连，控制单元分别与试验单元、加载单元、驱动单元、液压动力单元相匹配。试验单元安装试验的大型轴承，加载单元对试验轴承施加径向载荷、轴向载荷和倾覆力矩，驱动单元以规定的转速和转矩驱动试验轴承旋转，控制单元控制电气操作和保护、监控试验运行、分析试验过程与结果并进行适时反馈。
文档编号G01M13/04GK101660970SQ20091030766
公开日2010年3月3日 申请日期2009年9月24日 优先权日2009年9月24日
发明者俞文海, 时大方, 王兆盛, 王国康, 章建国, 郑国胜, 马兴法 申请人:浙江天马轴承股份有限公司