專利名稱：高速重載軸承密封性能試驗臺裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及軸承密封性能的測試設備，特別是涉及一種高速重載軸承密封性能試驗臺裝置。
背景技術：
鐵路軸承在實現(xiàn)鐵路機車時速運行到200km/h時即可稱為高速鐵路軸承，近年來，經(jīng)過國內(nèi)軸承行業(yè)的努力，已在高速鐵路軸承的設計與制造方面取得重要進展，已研制出時速350公里動車組輪對軸箱軸承樣品。然而，由于沒有時速300公里以上高速鐵路軸承相關試驗臺而缺乏試驗數(shù)據(jù)積累，不能提供足夠的軸承性能數(shù)據(jù)，無法滿足高速鐵路軸承應用要求。現(xiàn)代軸承密封性能測試設備普遍采用兩種機械結(jié)構(gòu)，即橋式結(jié)構(gòu)與懸臂結(jié)構(gòu)。 懸臂結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是每次測試過程操作簡單，裝配測試軸承時無需拆裝主軸，直接更換被測軸承即可，但是這種結(jié)構(gòu)受限于懸臂結(jié)構(gòu)和支撐軸承的限制僅適用于載荷較小或者轉(zhuǎn)速較低的測試場合。另外一種橋式結(jié)構(gòu)主軸是兩端支撐，被測軸承置于主軸中間位置，其主軸的承載能力大于懸臂結(jié)構(gòu)的主軸的承載能力，而且由于是兩端支撐，所以相同支撐軸承的情況下可以加載懸臂結(jié)構(gòu)兩倍的力，但是這種結(jié)構(gòu)在每次更換被測軸承時需要將主軸完全拆卸，并且需要將支撐軸承拆下后才能進行被測軸承的更換。雖然橋式結(jié)構(gòu)提升了軸承試驗的加載力的大小，但是當所測試的軸承的實驗要求施加特別大的載荷并且同時要求特別高的轉(zhuǎn)速時，此種結(jié)構(gòu)同樣由于支撐軸承的限制，也無法或者很難滿足實驗要求。

發(fā)明內(nèi)容
針對性地解決大型高速重載軸承的密封性能測試問題，本發(fā)明的目的是提供模擬軸承真實工作的情況下進行性能測試的一種高速重載軸承密封性能試驗臺裝置試驗臺裝置。本發(fā)明采用的技術方案是本發(fā)明在剖分式高低溫試驗箱內(nèi)同軸安裝主軸，伸出剖分式高低溫試驗箱外的主軸兩端分別通過支撐軸承支承在各自的軸承座中，位于一個軸承座的主軸伸出端經(jīng)聯(lián)軸器與電機的輸出軸連接，剖分式高低溫試驗箱、兩個軸承座和電機支架均安裝在同一底座上； 位于剖分式高低溫試驗箱內(nèi)的主軸軸環(huán)兩邊的軸頸分別是一個相同的、內(nèi)大外小的錐體， 兩個被測高速重載軸承分別安裝在兩側(cè)的錐體上，兩個錐體上分別安裝軸承軸套后用各自的軸套鎖緊螺母固定；兩個被測高速重載軸承外圈分別安裝加載套，兩側(cè)對稱安裝的兩個軸向加載缸活塞桿分別對稱頂在各自加載套外側(cè)面，兩個徑向加載缸活塞桿分別反向垂直頂在各自加載套圓柱面上，以上各個加載缸缸體部分安裝在溫度箱之外，僅將加載缸活塞桿伸入剖分式高低溫試驗箱內(nèi)；在剖分式高低溫試驗箱上部安裝水、風噴頭，剖分式高低溫試驗箱內(nèi)設置溫度傳感器和毛細管路，毛細管路與外部的制冷制熱設備連接。本發(fā)明具有的有益效果是高速重載軸承試驗臺的技術難點主要有兩個方面，即主軸的強度問題與支撐問題，由于試驗臺在高速重載工況下運轉(zhuǎn)，其主軸的安全性的保障具有重要的意義，另一方面，一般的普通軸承也根本無法滿足這樣的工況要求。本軸承試驗臺發(fā)明主體結(jié)構(gòu)舍棄了一般軸承試驗臺主軸所使用的橋式結(jié)構(gòu)與懸臂結(jié)構(gòu)，而是使用了一種載荷相抵，力偶式的新型結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性在于(1)兩個被測軸承加載時加載力方向相反，在同一個平面上，則兩個被測軸承靠得越近，徑向載荷在主軸上產(chǎn)生的力偶就會越小，軸所受的彎矩就會越小，越有利于提高主軸的疲勞強度。(2)徑向載荷產(chǎn)生的彎矩與支撐軸承的約束力平衡，從理論上講，支撐點距離加載點越遠，支撐軸承所受的載荷就越小。達到一定的距離，即使加載載荷非常的大，支撐軸承受到的載荷也很少，因此也可采用普通的軸承作為支撐軸承。本發(fā)明可對內(nèi)徑大于130mm，轉(zhuǎn)速要求2000r/min以上(對應列車時速330km/h)， 單套軸承加載載荷要求200kN以上的密封軸承進行測試。


圖1是本高速重載軸承試驗臺裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(正視)。圖2是本高速重載軸承試驗臺裝置的結(jié)構(gòu)示意圖(俯視)。圖中1.螺栓與螺母，2.軸承下座，3.軸承上座，4.主軸，5A.第一軸向加載缸活塞桿，5B.第二軸向加載缸活塞桿，5C.第三軸向加載缸活塞桿，5D.第四軸向加載缸活塞桿，6.剖分式高低溫試驗箱，7A.第一加載套，7B.第二加載套，8.水、風噴頭，9A.第一徑向加載缸活塞桿，9B.第二徑向加載缸活塞桿，10.雙頭螺栓與螺母，11.聯(lián)軸器，12.底座， 13.電機，14.電機支架，15.第一軸端壓板，16A.第一支撐軸承軸套，16B.第二支撐軸承軸套，17A.第一支撐軸承，17B.第二支撐軸承，18A.第一軸套鎖緊螺母，18B.第二軸套鎖緊螺母，19.被測高速重載軸承，20A.第一軸承軸套，20B.第二軸承軸套，21.第二軸端壓板， 22A.第一主軸密封圈，22B.第二主軸密封圈，23A.第一徑向加載缸活塞桿密封圈，23B.第二徑向加載缸活塞桿密封圈。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步的說明。如圖1、圖2所示，在剖分式高低溫試驗箱6內(nèi)同軸安裝主軸4，伸出剖分式高低溫試驗箱6外的主軸兩端分別通過支撐軸承支承在各自的軸承座中，伸出剖分式高低溫試驗箱6外的主軸兩端均為內(nèi)大外小的錐體，即第一軸承座由軸承下座2和軸承上座3組合而成，一側(cè)內(nèi)大外小的錐體上安裝兩個第一支撐軸承17A，第一支撐軸承套17A安裝在兩個第一支撐軸承17A與內(nèi)大外小的錐體間，用第一軸端壓板15壓緊，第二軸承座也由另一軸承下座2和另一軸承上座3組合而成，另一側(cè)內(nèi)大外小的錐體上安裝兩個第二支撐軸承17B， 第二支撐軸承套17B安裝在兩個第二支撐軸承17B與內(nèi)大外小的錐體間，用第二軸端壓板 21壓緊，位于第二軸承座內(nèi)大外小的錐體的主軸伸出端經(jīng)聯(lián)軸器11與電機13的輸出軸連接，剖分式高低溫試驗箱6、兩個軸承座和電機支架14均安裝在同一底座上；位于剖分式高低溫試驗箱6內(nèi)的主軸軸環(huán)兩邊的軸頸分別是一個相同的、內(nèi)大外小的錐體，兩個被測高速重載軸承19分別安裝在兩側(cè)的錐體上，兩個錐體上分別安裝第一軸承軸套20A和第二軸承軸套20B后各自的第一軸套鎖緊螺母18A和第二軸套鎖緊螺母18B固定；兩個被測高速重載軸承19外圈分別安裝第一加載套7A和第二加載套7B，兩側(cè)對稱安裝的第一、第二個軸向加載缸活塞桿5A、5B和第一、第二軸向加載缸活塞桿5C、5D分別對稱頂在第一、第二加載套7A、7B外側(cè)面，第一徑向加載缸活塞桿9A、第二徑向加載缸活塞桿9B分別反向垂直頂在各自第一、第二加載套7A和7B圓柱面上，以上各個加載缸缸體部分安裝在溫度箱之外， 僅將加載缸活塞桿伸入剖分式高低溫試驗箱6內(nèi)；在剖分式高低溫試驗箱6上部安裝水、風噴頭8 ；主軸4與高低溫試驗箱6之間安裝第一主軸密封圈22k和第二主軸密封圈22B，第一徑向加載缸活塞桿9A與剖分式高低溫試驗箱6之間安裝第一徑向加載缸活塞桿密封圈 23A，同樣，第二徑向加載缸活塞桿9B與剖分式高低溫試驗箱6之間安裝第二徑向加載缸活塞桿密封圈23B ；凡是與剖分式試驗箱相連接處都需安裝密封圈；剖分式高低溫試驗箱6內(nèi)設置溫度傳感器和毛細管路，毛細管路與外部的制冷制熱設備連接。軸承座上開有潤滑油導油槽以及安裝溫度、振動傳感器的安裝孔。力的加載通過液壓缸實現(xiàn)，兩只徑向加載缸活塞桿9A和9B在同一平面水平安裝， 分別正對兩套被測軸承，方向相反；軸向加載的問題由于結(jié)構(gòu)限制而且為了不引入新的彎矩，兩個方向的軸向載荷通過兩只液壓缸同時加載，四套軸向加載活塞桿5A、5B、5C、5D同樣安裝在同一水平面上。六支加載活塞桿安裝在同一平面，徑向載荷產(chǎn)生的力互相平衡，產(chǎn)生的彎矩由支撐軸承抵消；軸向載荷不產(chǎn)生彎矩，同時兩端軸向載荷完全抵消，在進行液壓原理設計時注重將兩支徑向加載缸、四支軸向液壓加載缸的活塞腔相通，這樣可以保證兩端的徑向力、軸向力在任何時刻都可以抵消，保證主軸和支撐軸承的安全，也避免了使用軸向推力軸承，簡化了結(jié)構(gòu)。第一、第二加載套7A、7B上可安裝溫度、振動等傳感器。剖分式高低溫試驗箱6置于兩軸承座之間，沿軸向水平面呈剖分結(jié)構(gòu)，便于主軸的拆裝，溫度箱中安裝水和空氣噴嘴，根據(jù)不同實驗要求，模擬實際工況環(huán)境。上述高速重載軸承性能試驗臺裝置，可測試多種內(nèi)徑尺寸的軸承，單套軸承可加載較大的徑向力，同時可以在很高的轉(zhuǎn)速下運行，并且可以只使用普通標準軸承作為支撐軸承。工作原理軸承密封性能試驗的結(jié)果是通過測量被測軸承的溫升和振動參數(shù)來反應的；而支撐軸承的運行狀況的好壞也影響到試驗臺的性能，所以試驗臺是通過在被測軸承和支撐軸承上安裝溫度和振動傳感器來進行試驗監(jiān)測的。具體試驗操作如下1.將液壓缸活塞桿連接到加載套上后，調(diào)整高低溫試驗箱內(nèi)環(huán)境溫度到實驗要求水平或者對被測軸承開始噴水、吹風；2啟動驅(qū)動電機，帶動主軸轉(zhuǎn)動；3.當主軸達到規(guī)定轉(zhuǎn)速后，加載缸開始加壓，輸出加載力，加載力通過活塞腔內(nèi)壓力間接測量，軸向和徑向加載力可實現(xiàn)無級變力；4.隨著時間的變化，各個傳感器采集各個軸承的動態(tài)信息，上傳至具有處理、存儲和現(xiàn)實這些信息能力的設備上，并且可以對當前軸承的情況進行判斷與分析，所有的控制也都在該設備上進行操作；5.實驗結(jié)束后需要將主軸從軸承座中拆卸，以更換被測軸承。以上實施例僅供說明本發(fā)明，而非對本發(fā)明的限制，有關技術領域的技術人員，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形，因此所有等同的技術方案也應該屬于本發(fā)明的范疇，應由個權(quán)利要求所限定。
權(quán)利要求
1. 一種高速重載軸承密封性能試驗臺裝置，其特征在于在剖分式高低溫試驗箱(6) 內(nèi)同軸安裝主軸G)，伸出剖分式高低溫試驗箱(6)外的主軸兩端分別通過支撐軸承支承在各自的軸承座中，位于一個軸承座的主軸伸出端經(jīng)聯(lián)軸器(11)與電機(1 的輸出軸連接，剖分式高低溫試驗箱(6)、兩個軸承座和電機支架(14)均安裝在同一底座上；位于剖分式高低溫試驗箱(6)內(nèi)的主軸軸環(huán)兩邊的軸頸分別是一個相同的、內(nèi)大外小的錐體，兩個被測高速重載軸承(19)分別安裝在兩側(cè)的錐體上，兩個錐體上分別安裝軸承軸套后用各自的軸套鎖緊螺母固定；兩個被測高速重載軸承(19)外圈分別安裝加載套，兩側(cè)對稱安裝的兩個軸向加載缸活塞桿分別對稱頂在各自加載套外側(cè)面，兩個徑向加載缸活塞桿分別反向垂直頂在各自加載套圓柱面上，以上各個加載缸缸體部分安裝在溫度箱之外，僅將加載缸活塞桿伸入剖分式高低溫試驗箱(6)內(nèi)；在剖分式高低溫試驗箱(6)上部安裝水、風噴頭 (8)，剖分式高低溫試驗箱(6)內(nèi)設置溫度傳感器和毛細管路，毛細管路與外部的制冷制熱設備連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速重載軸承密封性能試驗臺裝置。在試驗箱內(nèi)安裝主軸，伸出箱外的主軸兩端支承在軸承座中，一端主軸伸出端經(jīng)聯(lián)軸器與電機軸連接。位于箱內(nèi)的主軸軸環(huán)兩邊的軸頸分別是一個內(nèi)大外小的錐體，兩個被測高速重載軸安裝在錐體上；兩個被測高速重載軸承外圈安裝加載套，兩側(cè)對稱安裝的兩個軸向加載缸活塞桿分別對稱頂在各自軸承套外側(cè)面，兩個徑向加載缸活塞桿頂在各自加載套圓柱面上；在試驗箱上部安裝水、風噴頭；箱內(nèi)設置溫度傳感器和毛細管路，毛細管路與外部的制冷制熱設備連接。由于設計主軸強度高、支撐軸承易于選擇，可對內(nèi)徑大于130mm，轉(zhuǎn)速2000r/min以上，單套加載載荷要求200kN以上的密封軸承進行測試。
文檔編號G01M13/04GK102252807SQ20111016278
公開日2011年11月23日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者楊華勇, 歐陽小平, 范伯騫, 黃兆東 申請人:浙江大學