一种转向轴承动态耐久性试验装置的制作方法

本发明涉及轴承试验技术领域，具体涉及一种转向轴承动态耐久性试验装置。

背景技术：

现有技术中，用于轴承动态耐久性测试的试验装置非常多，但其对于试验轴承的力的加载方向，通常只有两个维度，即轴向加载力和径向加载力。轴向加载力所产生的效果是轴承内圈相对外圈轴向移动，以增加滚动体的摩擦力；径向加载力所产生的效果是轴承外圈相对内圈沿径向加载力的方向偏移，以增加部分滚动体的摩擦力。

上述无论是轴向加载还是径向加载，其共同点在于，轴承外圈相对内圈轴向移动或径向偏移，轴承外圈的中心线与内圈的中心线始终是平行的。而在实际工况中，某些轴承(例如转向轴承)不仅承受径向载荷和轴向载荷，而且还会发生外圈相对内圈偏转一定角度的情况，此时轴承外圈的中心线与内圈的中心线不再平行，其滚动体承受的摩擦力方向更加复杂。而现有的轴承动态耐久性试验装置无法模拟这一工况，导致轴承的耐久性试验条件与实际工况不符，其试验结果的可靠性也就得不到保障。因此，有必要采用与实际使用工况相近的轴承动态耐久性试验装置对该类工况下使用的轴承进行试验，以适应轴承的实际工况，使试验结果更加准确、可靠。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是解决现有技术中轴承动态耐久性试验装置的工况模拟与实际工况不符导致试验结果的可靠性得不到保障的技术问题。

基于上述技术问题，本实施例取得的技术效果之一是，通过轴向加载组件、径向加载组件以及偏转组件，对试验轴承同时施加轴向载荷、径向载荷以及使试验轴承外圈相对内圈发生的偏转角度，其更加符合转向轴承的工况环境，动态耐久性试验的结果更加的准确、可靠。

基于上述技术问题，本实施例取得的技术效果之一是，通过轴向加载组件、径向加载组件以及偏转组件，对试验轴承可选择性的施加轴向载荷、径向载荷以及偏转角度的任意一种、任意两种的组合或者三种同时施加，其适用的轴承应用工况范围更广，基本可适用于大多数类型轴承的动态耐久性试验，具有适应范围广、通用性强的技术优势。

基于上述技术问题，本实施例取得的技术效果之一是，径向加载组件的径向力加载于试验轴的径向方向，进而通过试验轴传导至试验轴承的内圈；偏转组件通过试验座将偏转角度施加于试验轴承的外圈，如此实现了径向加载和角度偏转的动作分离，同时施加径向载荷和偏转角度互不干扰；而现有技术中，径向载荷是直接施加于试验轴承的外圈，如此结构则不利于实现偏转角度。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：一种转向轴承动态耐久性试验装置，至少包括：

试验组件，所述试验组件至少包括用于安装试验轴承的试验轴和试验座，所述试验座内部设有相互贯通的阶梯孔，所述阶梯孔包括直径较小的试验轴承安装腔和直径较大的大径腔，所述大径腔的腔底设有环形腔，所述环形腔与试验轴承安装腔之间形成腔壁；

偏转组件，所述偏转组件至少包括与试验座固定连接的旋转台和用于驱动所述旋转台旋转的旋转驱动组件，所述旋转台的旋转轴线与所述试验轴的旋转轴线相交；

主驱动组件，所述主驱动组件的输出端与试验轴的一端连接并用于驱动所述试验轴旋转或往复摆动；

轴向加载组件，所述轴向加载组件至少包括轴向加载头和用于驱动所述轴向加载头沿轴向移动的直线驱动组件，所述轴向加载头与所述试验轴远离主驱动组件的一端连接；

径向加载组件，所述径向加载组件至少包括径向加载座和用于驱动所述径向加载座对所述试验轴施加径向压力的直线驱动组件。

一种优选的实施例，所述试验轴上设有两个试验轴承安装位，所述试验轴承安装位之间设有至少一个陪试轴承，所述陪试轴承外部安装有衬座，所述衬座与所述径向加载座固定连接。

一种优选的实施例，所述旋转台与试验座之间设有腔体座，所述腔体座包括相互配合并可拆卸连接的腔体底座和腔体盖，所述腔体底座与旋转台固定连接，所述腔体盖与腔体底座之间形成用于容纳试验座的腔体。

一种优选的实施例，所述偏转组件还包括基座和与基座固定连接的中轴，所述旋转驱动组件包括与中轴旋转配合的从动驱动件以及用于驱动所述从动驱动件旋转的主动驱动机构，所述从动驱动件与旋转台固定连接。

一种优选的实施例，所述主驱动组件包括至少包括主驱动电机和用于驱动主驱动电机沿试验轴的轴向移动的平移机构，所述主驱动电机的输出轴与试验轴之间设有扭矩传感器。

一种优选的实施例，所述平移机构至少包括相互配合的直线导轨座和直线导轨平台，所述主驱动电机和扭矩传感器安装于直线导轨平台上，所述直线导轨座和直线导轨平台之间设有平移驱动机构。

一种优选的实施例，所述直线驱动组件至少包括：

电缸座外壳，所述电缸座外壳固定设置；

丝杆护套，所述丝杆护套位于电缸座外壳内并相对电缸座外壳轴向活动连接，所述丝杆护套的一端连接有丝杆螺母；

轴承套，所述轴承套与电缸座外壳的一端固定连接；

丝杆，所述丝杆与轴承座之间通过轴承连接，所述丝杆与丝杆螺母配合，所述丝杆远离丝杆螺母的一端连接有用于驱动丝杆旋转的动力机构；

力传感器，所述力传感器设于丝杆护套远离丝杆螺母的一端。

一种优选的实施例，所述丝杆护套与电缸座外壳之间设有限位机构。

一种优选的实施例，所述轴向加载组件还包括设于直线驱动组件与轴向加载头之间的运动分离机构，所述运动分离机构包括：

直线轴承套，所述直线轴承套固定设置；

过渡座，所述过渡座与轴向加载头固定连接；

过渡轴，所述过渡轴至少包括与力传感器固定连接的传感器连接端、与过渡座之间通过轴承连接的轴承连接端以及穿过所述直线轴承套并与直线轴承套轴向活动连接的直线轴承段。

一种优选的实施例，所述径向加载组件还包括固定设置的直线轴承套和相对直线轴承套轴向活动连接的滑动杆，所述滑动杆的一端与力传感器固定连接，另一端与径向加载座固定连接或与径向加载座一体式连接。

附图说明

图1为本实施例转向轴承动态耐久性试验装置的外部结构示意图；

图2为本实施例转向轴承动态耐久性试验装置中试验组件的结构示意图；

图3为图2所示试验组件的剖视图；

图4为图2所示试验组件中试验轴的结构示意图；

图5为图2所示试验组件中试验座的结构示意图；

图6为图5所示试验座的剖视图；

图7为本实施例转向轴承动态耐久性试验装置中试验组件、衬座及腔体座的组装结构示意图；

图8为图7所示组装结构的剖视图；

图9为图7所示组装结构与偏转组件的装配结构示意图；

图10为本实施例转向轴承动态耐久性试验装置中偏转组件的结构示意图；

图11为图10所示偏转组件的爆炸状态示意图；

图12为本实施例转向轴承动态耐久性试验装置中主驱动组件的结构示意图；

图13为图12所示主驱动组件的另一视角结构示意图；

图14为本实施例转向轴承动态耐久性试验装置中径向加载组件的外部结构示意图；

图15为图14所示径向加载组件的剖视图；

图16为本实施例转向轴承动态耐久性试验装置中轴向加载组件的外部结构示意图；

图17为图16所示轴向加载组件的剖视图；

图18为图17所示轴向加载组件剖视图中的局部状态图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本实施例的一种转向轴承动态耐久性试验装置，其设有机架部件900，其中控制箱、配电箱等组件安装于该机架部件900的内部。本实施例中，机架部件900的上部设有交互装置800，该交互装置800具有显示装置，用于显示试验轴承试验过程中产生的各种参数、输入的控制参数等；该交互装置800还应当具有输入模块，例如键盘、触摸输入模块等，用于输入试验轴承的控制参数等信息。

如图1所示，在本实施例的转向轴承动态耐久性试验装置中，试验组件100通过腔体座安装于偏转组件300上。其中，试验组件100上安装有两个试验轴承，两个试验轴承对应两个试验座，两个试验座分别安装于两个腔体座内。两个腔体座的分别安装于两个偏转组件300上，偏转组件300固定安装于机架部件900上。

如图1所示，本实施例中，试验组件100的一端连接有主驱动组件500，另一端连接有轴向加载组件600。两个试验座之间的试验组件100上安装有衬座400，该衬座上连接有径向加载组件700。接下来将对上述试验组件100、主驱动组件500、轴向加载组件600、径向加载组件700以及偏转组件300等结果进行详细说明。

如图2-4所示，本实施例中，试验组件100中，其包括了试验轴110、试验座150、陪试轴承130等部件。具体而言，其中试验轴110的结构如图4所示，该试验轴110为左右两端对称式结构，包括中间段111、分别位于中间段111两侧的陪试轴承段112、自陪试轴承段112远离中间段111的一端延伸设置的试验轴承段113，其中两侧的试验轴承段113的自由端分别连接轴向加载连接端116和主驱动连接端117。

在上述试验轴110的结构中，其中中间段111的直径大于陪试轴承段112的直径，中间段111与陪试轴承段112连接的位置形成第一台阶面114。陪试轴承段112的直径大于试验轴承段113的直径，陪试轴承段112与试验轴承段113连接的位置形成第二台阶面115。

如图2、图3所示，本实施例中，于陪试轴承段112上安装了陪试轴承130和拆卸环120，其中，拆卸环120的一端与第一台阶面114抵触，另一端与陪试轴承130的内圈抵触。其中拆卸环120的作用在于，完成试验后，便于拆卸试验轴上的相关安装部件，例如陪试轴承130。通常情况下，拆卸环120的外径大于中间段111的外径，拆卸式，借助于辅助拆卸部件，从中间段111的位置作用于拆卸环靠近中间段的端面上，即可以方便的将陪试轴承拆卸下来，也不会损坏陪试轴承。

如图2、图3所示，本实施例中，于试验轴承段113上分别安装了隔离环140、试验轴承180、隔离套筒160以及锁紧件170。其中，隔离环140的一端抵靠于陪试轴承130的内圈，另一端与试验轴承180的内圈抵触。隔离套筒160的一端与试验轴承180远离隔离环140一侧的内圈抵触，另一端与锁紧件170抵触。其中，锁紧件170与试验轴承段113之间固定连接，以将隔离套筒160、试验轴承180、隔离环140、陪试轴承130以及拆卸环120固定于试验轴110上。其中，锁紧件170的结构可以为锁紧螺母，可以通过螺钉与试验轴固定连接，也可以为其他形式的现有技术中常用轴端锁紧结构。

如图2、图3所示，本实施例中，于试验轴承180的外围安装有试验座150，该试验座150的结构如图5、图6所示，试验座内部设有相互贯通的阶梯孔，其中阶梯孔包括直径较小的试验轴承安装腔153和直径较大的大径腔151。其中，试验轴承安装腔153的内径与试验轴承180的外径相适应，大径腔151的腔底设有环形腔154。其中，环形腔154与试验轴承安装腔153之间形成腔壁155，该腔壁155的轴向长度不小于试验轴承180的宽度。

在上述结构中，通过大径腔151、试验轴承安装腔153和环形腔154形成腔壁155，试验轴承180安装于腔壁155所在的试验轴承安装腔153内，其目的在于，用腔壁155模拟实际工况中轴承安装处的壁厚，以期与实际工况更加相符的试验条件，并得到更加可靠试验结果。

在本实施例中，大径腔朝向陪试轴承的一侧，当然，也可以进行反向安装，即大径腔位于远离陪试轴承的一侧。

在本实施例中，如图3-6所示，其中环形腔154所在的位置设有沿径向贯穿至试验座外部的传感器安装孔152，该传感器安装孔152中用于安装温度传感器430，用于实时监测试验轴承试验过程中的温度。

在本实施例中，如图7、图8所示，还包括安装于陪试轴承130外部的衬座400。该衬座400具有容纳一对陪试轴承130的陪试轴承安装腔410，该陪试轴承安装腔410内安装陪试轴承130的位置具有传感器安装孔，用于安装温度传感器430，以随时监控陪试轴承130运行过程中的温度。

在本实施例中，如图7-9所示，为了便于安装试验组件，于偏转组件300上设置了用于支撑试验组件的腔体座200。其中腔体座200包括腔体底座与腔体盖230。其中腔体底座包括与偏转组件连接的底座210和设于底座210上的支座220。该支座220与腔体盖230之间形成用于容纳试验座150的腔体。通常情况下，腔体盖230与支座220之间通过螺栓可拆连接。在安装时，首先拆下腔体盖230，将试验组件安置于支座220上，然后将腔体盖扣合于支座上并用螺栓进行固定。试验完成后，拆卸过程中首先拆下腔体盖，然后将试验组件拿出。如此设置的好处在于，拆卸和安装方便，便于重复使用，还可通过更换不同规格的试验组件实现不同尺寸或类型轴承的试验。

本实施例中，于一对腔体盖之间设有连接板420，将一对腔体座连接为整体，其中各试验轴承和陪试轴承的温度传感器均穿过所述连接板420。另外，本实施例的腔体座和衬座上分部连接有振动传感器440，以随时监测试验轴承和陪试轴承的振动情况。

本实施例中，偏转组件300的结构如图10、图11所示，包括基座320和与基座320固定连接的中轴340，其中，基座320固定连接于机架部件900上。本实施例中，中轴340上套设有与中轴旋转配合连接的从动驱动件350，该从动驱动件350与中轴340之间设有滚动体360或轴承。

作为优选，在本实施例中，从动驱动件350为涡轮，与之配合的主动驱动机构包括与涡轮啮合的涡杆370以及用于驱动涡杆370旋转的动力部件。其中，涡杆370位于涡杆护壳321中，涡杆护壳321于基座320固定连接。作为优选，本实施例中，动力部件为手轮380，通过手动驱动手轮380旋转。当然，动力部件也可以为电机类自动化驱动涡杆旋转的动力部件。

需要说明的是，从动驱动件也可以为齿轮或其他类型的部件。上述从动驱动件与主动驱动机构构成本实施例的旋转驱动组件。

本实施例中，从动驱动件的上端面连接有旋转台310，该旋转台310与腔体底座固定连接。所述旋转台的旋转轴线与所述试验轴的旋转轴线相交并通过试验轴承的中心，包括平面相交和三维相交，从而实现试验轴承的外圈与内圈相对偏转。

作为优选，本实施例中，旋转台310与从动驱动件350之间还设有刻度盘330。如图9所示，在底座210上设有标示箭头212，在基座320上设有显示区域213，通过标示箭头212以及显示区域213准确读取刻度盘330上的刻度值，以实现偏转过程中获得准确的旋转台旋转角度，进而确定试验轴承外圈与内圈之间的偏转角度。

本实施例中，所述底座210上还设置有弧形孔211，所述底座210通过连接螺栓214穿过所述弧形孔211与基座320连接。如此设置的目的在于，弧形孔211的弧长限定了底座210的极限摆动角度，以防止过度的偏转使试验轴承卡死。

如图13、图14所示，本实施例中的主驱动组件500，包括主驱动电机530和用于驱动主驱动电机530沿试验轴的轴向移动的平移机构。其中，平移机构包括固定设置于机架部件900上的直线导轨座510和与直线导轨座上的导轨配合滑动连接的直线导轨平台520。其中，直线导轨平台520上设有丝杠螺母座521，直线导轨座510上连接有与丝杠螺母座521配合的丝杠522以及用于驱动丝杠522旋转的驱动机构。作为优选，本实施例中，驱动机构为旋转把手523。当然，驱动机构也可以为其他结构形式或是电机等自动化的驱动装置。

本实施例中，主驱动电机530固定安装于电机支架531，该电机支架531与直线导轨平台520固定连接，直线导轨座510的两侧设置有与机架部件900固定连接的电机支撑架540，电机支架531与电机支撑架540之间设置有限位装置。作为优选，本实施例中的限位装置包括设置于电机支架531上的限位长孔532，电机支撑架540上设有螺栓孔541，电机支架531与电机支撑架540通过穿过限位长孔532并与螺栓孔541配合的螺栓连接。限位长孔532用于限制主驱动电机530平移的极限位置。

如图13所示，本实施例中，主驱动电机530的输出轴与试验轴的主驱动连接端117之间设置有扭矩传感器550，该扭矩传感器550的两端分别通过联轴器560与主驱动电机530的输出轴和主驱动连接端117连接。本实施例中，扭矩传感器550通过传感器支架551与直线导轨平台520固定连接。

如图14、图15所示，本实施例中的径向加载组件700包括与衬座400固定连接的径向加载座710、固定设置的直线轴承套721和相对直线轴承套721轴向活动连接的滑动杆720，该滑动杆720的一端与径向加载座固定连接或与径向加载座一体式连接或一体式成型。

本实施例中，径向加载组件700包括与机架部件900固定连接的固定架730，该固定架730上靠近径向加载座的一侧固定连接有横向支架731，所述直线轴承套721固定连接于横向支架731上。

本实施例中，径向加载组件700还包括直线驱动组件，该直线驱动组件丝杆760和丝杆护套761，其中丝杆护套761上固定链接有与丝杆760配合的丝杆螺母762。

本实施例中，丝杆760通过轴承735与轴承套733旋转活动连接，其中轴承套733通过套设于丝杆护套761外侧的电缸座外壳732与固定架730固定连接。其中丝杆护套761在电缸座外壳732中沿轴向活动连接。

本实施例中，丝杆护套761远离轴承套的一端与滑动杆720远离加载座的一端之间连接有力传感器740。

本实施例中，用于驱动丝杆旋转的动力部件包括丝杆电机750和减速器751，其中减速器751的输出端通过丝杆联轴器752与丝杆的端部连接。其中，减速器和丝杆电机通过法兰座734与轴承套和电缸座外壳固定连接。

本实施例中，丝杆护套761与电缸座外壳732之间设有导向滑动部件和限位部件。其中导向滑动部件包括设于电缸座外壳732上的轴向延伸的导向滑槽736和与导向滑槽736相适配的滚动体737，该滚动体737与丝杆护套固定连接。作为优选，本实施例中的滚动体为轴承。

本实施例中，限位部件包括设于电缸座外壳732上的轴向延伸的长槽738，该长槽738的两端设有触发开关739，在长槽内设有与丝杆护套固定连接的限位片764，该限位片764与触发开关接触后，可通过信号控制丝杆电机停止运行，从而实现径向力加载的极限位置。

上述结构中，通过直线驱动机构驱动径向加载座向衬座施加压力，通过陪试轴承传递至试验组件，形成试验轴承的径向加载力。并且，该径向加载力可通过力传感器监控和反馈。具有结构简单、径向加载力可实时监控和设定的技术优势。

如图16-18所示，本实施例中轴向加载组件60，包括轴向加载头610和用于驱动所述轴向加载头沿轴向移动的直线驱动组件。其中，所述轴向加载头610通过锁紧连接件630与试验轴的轴向加载连接端116固定连接。

在本实施例中，其中直线驱动组件与径向加载组件中的直线驱动组件的结构相同，同样包括电缸座外壳、丝杆护套、轴承套、丝杆、力传感器、减速器、丝杆电机等部件，在此不再做详细说明。当然，轴向加载部件的直线驱动组件的结构也可以与径向加载组件中的直线驱动组件的结构不同。

需要特别说明的是，如图18所示，在轴向加载组件中，于直线驱动组件与轴向加载头之间设置了运动分离机构，该运动分离机构包括过渡轴640，该过渡轴640包括与力传感器固定连接的传感器连接端、与直线轴承套721轴向活动连接的直线轴承段642以及轴承连接端641，该轴承连接端641通过分离轴承643与过渡座620旋转活动连接，所述过渡座620与轴向加载头620之间固定连接。其中，过渡轴的端部设有锁紧螺母645，该锁紧螺母与分离轴承之间设有套筒644。

该运动分离机构的作用在于，将直线驱动组件的直线运动与试验轴的旋转或摆动运动进行分离，以保证轴向加载头随试验轴旋转或摆动的同时，过渡轴并不旋转但能驱动轴向加载头实现运动并施加轴向加载力，二者的运动互不干扰。

本实施例的轴向加载组件中，其轴向加载力同样可通过力传感器进行监控和反馈，具有加载精确、工况模拟更加符合实际工况的技术优势。

总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。