本發(fā)明涉及軸承試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種圓柱滾子軸承內(nèi)外圈同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)：

軸承是應(yīng)用廣泛的核心機(jī)械基礎(chǔ)件，廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防事業(yè)各個(gè)領(lǐng)域，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中軸承被稱為“工業(yè)的關(guān)節(jié)”。軸承作為一種標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化程度極高的產(chǎn)品，工況條件復(fù)雜，有時(shí)候即使外形做得一樣甚至精度做得很高也不見(jiàn)得能達(dá)到實(shí)際要求，必須有一些特殊的檢測(cè)試驗(yàn)設(shè)備模擬工況進(jìn)行試驗(yàn)才能考核其是否達(dá)到所需的技術(shù)要求。因此在軸承的研發(fā)過(guò)程中，對(duì)軸承的試驗(yàn)是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

現(xiàn)有技術(shù)中的軸承試驗(yàn)方法大概可以分為三大類。一是內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)而外圈固定的試驗(yàn)方法，因?yàn)槠胀ㄝS承的工作模式大多數(shù)都是內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)外圈固定，所以現(xiàn)有的多數(shù)軸承試驗(yàn)機(jī)均采用該試驗(yàn)方法；二是內(nèi)圈固定而外圈轉(zhuǎn)動(dòng)的試驗(yàn)方法，如中國(guó)專利“CN201010254885.X”公開(kāi)了一種“外圈旋轉(zhuǎn)內(nèi)圈固定的滾動(dòng)軸承模擬試驗(yàn)方法”，重點(diǎn)通過(guò)速度和徑向載荷兩個(gè)方面對(duì)軸承進(jìn)行試驗(yàn)；三是內(nèi)圈和外圈同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的試驗(yàn)方法，如對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的中介軸承進(jìn)行試驗(yàn)，但是因?yàn)檫@類軸承應(yīng)用場(chǎng)合特殊，使用量少，而且設(shè)計(jì)難度和試驗(yàn)難度高，因此現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)這類軸承的試驗(yàn)方法及試驗(yàn)機(jī)都比較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種圓柱滾子軸承內(nèi)外圈同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的試驗(yàn)方法，采用內(nèi)外圈同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式，并且能夠有效提高試驗(yàn)轉(zhuǎn)速，以滿足各種不同型號(hào)圓柱滾子軸承的試驗(yàn)需求。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的具體方案為：

一種圓柱滾子軸承內(nèi)外圈同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的試驗(yàn)方法，用于該試驗(yàn)方法的試驗(yàn)裝置包括基座，還包括設(shè)置在基座上方驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)圈回轉(zhuǎn)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)軸承外圈轉(zhuǎn)動(dòng)的外圈回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，內(nèi)圈回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)中心線和外圈回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)中心線位于同一條直線上；所述外圈回轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括外圈主軸，外圈主軸的一端軸向固定、另一端與試驗(yàn)軸承的外圈固定連接，在外圈主軸的中部還套設(shè)有陪試軸承；所述內(nèi)圈回轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括內(nèi)圈主軸，內(nèi)圈主軸的一端軸向固定、另一端與試驗(yàn)軸承的內(nèi)圈固定連接，在內(nèi)圈主軸的中部還套設(shè)有徑向加載軸承；在所述外圈主軸和內(nèi)圈主軸的軸向固定端上均設(shè)有起支承作用的支承軸承，兩個(gè)支承軸承的外圈均通過(guò)支承軸承座與試驗(yàn)裝置的基座固定連接；在兩個(gè)支承軸承的外側(cè)均設(shè)有用于對(duì)其施加軸向載荷的軸向施力軸承，在軸向施力軸承和支承軸承之間設(shè)置有用于傳遞軸向載荷的隔套，所述兩個(gè)軸向施力軸承的外側(cè)均設(shè)置有軸向施力裝置；所述徑向加載軸承的上方設(shè)置有徑向加載裝置；所述陪試軸承的上方設(shè)置有傳感器安裝架，傳感器安裝架上固定設(shè)置有非接觸式傳感器組；所述內(nèi)圈主軸和外圈主軸的軸向固定端還分別通過(guò)聯(lián)軸器與變頻電機(jī)連接；所述試驗(yàn)裝置還包括潤(rùn)滑系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述軸向施力裝置、徑向加載裝置、潤(rùn)滑系統(tǒng)均與控制系統(tǒng)相連接。

所述試驗(yàn)方法的具體步驟為：

步驟一、根據(jù)試驗(yàn)軸承的試驗(yàn)需要，設(shè)定載荷譜，在載荷譜中包含內(nèi)圈轉(zhuǎn)速、外圈轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑油油量、供油溫度、試驗(yàn)時(shí)間和徑向加載力六個(gè)參數(shù)；

步驟二、根據(jù)載荷譜，在控制系統(tǒng)上調(diào)整徑向加載力和變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)向，先啟動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，后啟動(dòng)變頻電機(jī)；

步驟三、兩個(gè)變頻電機(jī)分別通過(guò)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)內(nèi)圈主軸和外圈主軸旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)試驗(yàn)軸承的內(nèi)圈和外圈同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)載荷譜，控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整徑向加載裝置的輸出載荷，徑向加載裝置向徑向加載軸承施加徑向載荷并通過(guò)內(nèi)圈主軸傳遞至試驗(yàn)軸承；

步驟四、根據(jù)內(nèi)圈主軸和外圈主軸的轉(zhuǎn)速，控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整兩個(gè)軸向施力裝置的輸出載荷，軸向施力裝置向軸向施力軸承施加載荷并通過(guò)隔套傳遞至支承軸承；

步驟五、通過(guò)非接觸式傳感器組對(duì)試驗(yàn)軸承的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)信息傳輸給控制系統(tǒng)；

步驟六、載荷譜的內(nèi)容試驗(yàn)完畢，控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉變頻電機(jī)，內(nèi)圈主軸和外圈主軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，試驗(yàn)結(jié)束。

所述軸向施力軸承和支承軸承均為角接觸軸承，所述徑向加載軸承和陪試軸承均為圓柱滾子軸承。

所述軸向施力裝置施加的軸向載荷沿支承軸承的圓周方向均勻分布。

所述兩個(gè)變頻電機(jī)分別通過(guò)聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)內(nèi)圈主軸和外圈主軸做同向同速、同向異速、反向同速或者反向異速的旋轉(zhuǎn)。

所述徑向加載軸承的外圈固定連接有軸承座，所述徑向加載裝置通過(guò)軸承座向徑向加載軸承施加徑向加載力。

所述非接觸式傳感器組由兩個(gè)溫度傳感器、一個(gè)振動(dòng)傳感器和一個(gè)噪聲傳感器組成，兩個(gè)溫度傳感器分別用于監(jiān)測(cè)試驗(yàn)軸承內(nèi)圈和外圈的溫度。

所述溫度傳感器為紅外溫度傳感器，振動(dòng)傳感器為電渦流式振動(dòng)傳感器，噪聲傳感器為電容式拾音器。

有益效果：

1、軸承的內(nèi)圈和外圈同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)試驗(yàn)需求可以調(diào)整變頻電機(jī)，使內(nèi)圈和外圈做同向同速、同向異速、反向同速或者反向異速轉(zhuǎn)動(dòng)，以滿足不同軸承的試驗(yàn)要求；

2、固定端采用角接觸軸承作為支承軸承，同時(shí)設(shè)置軸向施力軸承和軸向施力裝置向支承軸承施加軸向載荷，以使支承軸承能夠保持穩(wěn)定運(yùn)行，進(jìn)而保證試驗(yàn)機(jī)在較大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)（0~30000rpm）平穩(wěn)可靠運(yùn)行；

3、整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，可滿足多種內(nèi)外徑圓柱滾子軸承試驗(yàn)；

4、優(yōu)化了各部分的位置及結(jié)構(gòu)關(guān)系，能在較大的轉(zhuǎn)速范圍保障試驗(yàn)軸承有效加載的同時(shí)平穩(wěn)運(yùn)行。

附圖說(shuō)明

圖1為試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：1、內(nèi)圈主軸，2、軸向施力裝置，3、軸向施力軸承，4、隔套，5、支承軸承，6、徑向加載軸承，7、試驗(yàn)軸承，8、陪試軸承，9、外圈主軸，10、徑向加載裝置，11、非接觸式傳感器組，12、傳感器安裝架，13、聯(lián)軸器，14、變頻電機(jī)，15、支承軸承座。

具體實(shí)施方式

下面根據(jù)附圖具體說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式。

如圖1所示，一種圓柱滾子軸承內(nèi)外圈同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的試驗(yàn)方法，用于該試驗(yàn)方法的試驗(yàn)裝置包括基座，還包括設(shè)置在基座上方驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)軸承7內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的內(nèi)圈回轉(zhuǎn)系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)試驗(yàn)軸承7外圈轉(zhuǎn)動(dòng)的外圈回轉(zhuǎn)系統(tǒng)，內(nèi)圈回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)中心線和外圈回轉(zhuǎn)系統(tǒng)的回轉(zhuǎn)中心線位于同一條直線上；所述外圈回轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括外圈主軸9，外圈主軸9的一端軸向固定、另一端與試驗(yàn)軸承7的外圈固定連接，在外圈主軸9的中部還套設(shè)有陪試軸承8；所述內(nèi)圈回轉(zhuǎn)系統(tǒng)包括內(nèi)圈主軸1，內(nèi)圈主軸1的一端軸向固定、另一端與試驗(yàn)軸承7的內(nèi)圈固定連接，在內(nèi)圈主軸1的中部還套設(shè)有徑向加載軸承6；在所述外圈主軸9和內(nèi)圈主軸1的軸向固定端上均設(shè)有起支承作用的支承軸承5，兩個(gè)支承軸承5的外圈均通過(guò)軸承座與試驗(yàn)裝置的基座固定連接；在兩個(gè)支承軸承5的外側(cè)均設(shè)有用于對(duì)其施加軸向載荷的軸向施力軸承3，在軸向施力軸承3和支承軸承5之間設(shè)置有用于傳遞軸向載荷的隔套4，所述兩個(gè)軸向施力軸承3的外側(cè)均設(shè)置有軸向施力裝置2；所述徑向加載軸承6的上方設(shè)置有徑向加載裝置10；所述陪試軸承8的上方設(shè)置有傳感器安裝架12，傳感器安裝架12上固定設(shè)置有非接觸式傳感器組11；所述內(nèi)圈主軸1和外圈主軸9的軸向固定端還分別通過(guò)聯(lián)軸器13與變頻電機(jī)14連接；所述試驗(yàn)裝置還包括潤(rùn)滑系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，所述軸向施力裝置2、徑向加載裝置10、潤(rùn)滑系統(tǒng)均與控制系統(tǒng)相連接。

因?yàn)閺较蚣虞d軸承6和陪試軸承8都無(wú)需承受軸向載荷，作為一種優(yōu)選方案，所述徑向加載軸承6和陪試軸承8為圓柱滾子軸承。類似的，因?yàn)檩S向施力軸承3和支承軸承5都需要承受軸向載荷，作為一種優(yōu)選方案，所述軸向施力軸承3和支承軸承5為角接觸軸承，其中支承軸承5用于支承主軸并使主軸軸向限位，軸向施力軸承3則用于向支承軸承5傳遞軸向載荷以保證支承軸承5穩(wěn)定工作。

所述兩個(gè)變頻電機(jī)14分別驅(qū)動(dòng)內(nèi)圈主軸1和外圈主軸9做同向同速、同向異速、反向同速或者反向異速的旋轉(zhuǎn)。提供多種旋轉(zhuǎn)方式，能夠?qū)υ囼?yàn)軸承7的各種工況進(jìn)行模擬，滿足不同試驗(yàn)軸承7的試驗(yàn)需求。

所述非接觸式傳感器組11由兩個(gè)溫度傳感器、一個(gè)振動(dòng)傳感器和一個(gè)噪聲傳感器組成，兩個(gè)溫度傳感器分別用于監(jiān)測(cè)試驗(yàn)軸承7內(nèi)圈和外圈的溫度。所述溫度傳感器為紅外溫度傳感器，振動(dòng)傳感器為電渦流式振動(dòng)傳感器，噪聲傳感器為電容式拾音器。

為了使試驗(yàn)過(guò)程中支承軸承5不會(huì)因?yàn)檩d荷分布不均勻而產(chǎn)生振動(dòng)從而對(duì)高速試驗(yàn)結(jié)果造成不好的影響，因此軸向施力裝置2施加的軸向載荷沿軸向施力軸承3和支承軸承5的圓周方向均勻分布。

為了能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)整體的運(yùn)行狀態(tài)，在軸向施力裝置2等關(guān)鍵部件處均設(shè)置感應(yīng)裝置，用于監(jiān)測(cè)各關(guān)鍵部件運(yùn)行時(shí)的溫度或者振動(dòng)等信息。

各個(gè)部件的位置關(guān)系如下：

取內(nèi)圈主軸1與聯(lián)軸器13相連處為a點(diǎn)、第一支承軸承組為A點(diǎn)、徑向加載軸承6為B點(diǎn)、試驗(yàn)軸承7為F點(diǎn)、陪試軸承8為C點(diǎn)、第二支承軸承組為D點(diǎn)，外圈主軸9與聯(lián)軸器13相連處為a’點(diǎn)，則各部分的位置關(guān)系可表示為：

BF=CF、AB=CD、aF=Da’，BF/AB=CF/CD=5.25，AB/aA=CD/Da’=2.47。

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，如上所述的優(yōu)化的軸系設(shè)置，能夠在保障試驗(yàn)軸承有效加載的同時(shí)，改善陪試軸承、徑向加載軸承的受力，顯著提高了軸系固有頻率，保證了整機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，延長(zhǎng)整個(gè)裝置的使用壽命。

所述試驗(yàn)方法的具體步驟為：

步驟一、根據(jù)試驗(yàn)軸承7的試驗(yàn)需要，設(shè)定載荷譜，在載荷譜中包含內(nèi)圈轉(zhuǎn)速、外圈轉(zhuǎn)速、潤(rùn)滑油油量、供油溫度、試驗(yàn)時(shí)間、徑向加載力和軸向加載力七個(gè)參數(shù)；

步驟二、根據(jù)載荷譜，在控制系統(tǒng)上調(diào)整徑向加載力和變頻電機(jī)14的轉(zhuǎn)向，先啟動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)，后啟動(dòng)變頻電機(jī)14；

步驟三、兩個(gè)變頻電機(jī)14分別通過(guò)聯(lián)軸器13驅(qū)動(dòng)內(nèi)圈主軸1和外圈主軸9旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)試驗(yàn)軸承7的內(nèi)圈和外圈同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)，控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整徑向加載裝置10的輸出載荷，徑向加載裝置10向徑向加載軸承6施加徑向載荷并通過(guò)內(nèi)圈主軸1傳遞至試驗(yàn)軸承7；

步驟四、根據(jù)內(nèi)圈主軸1和外圈主軸9的轉(zhuǎn)速，控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整兩個(gè)軸向施力裝置2的輸出載荷，軸向施力裝置2向軸向施力軸承3施加載荷并通過(guò)隔套4傳遞至支承軸承5；

步驟五、通過(guò)非接觸式傳感器組11對(duì)試驗(yàn)軸承7的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)各關(guān)鍵部件處設(shè)置的感應(yīng)裝置對(duì)各個(gè)關(guān)鍵部件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)信息均傳輸給控制系統(tǒng)；

步驟六、載荷譜的內(nèi)容試驗(yàn)完畢，控制系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)閉變頻電機(jī)14，內(nèi)圈主軸1和外圈主軸9停止轉(zhuǎn)動(dòng)，試驗(yàn)結(jié)束。

在本發(fā)明的其它實(shí)施方式中，可以使其中一個(gè)回轉(zhuǎn)系統(tǒng)不動(dòng)，只啟動(dòng)單側(cè)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)14與相應(yīng)的軸向施力裝置2，能夠單獨(dú)對(duì)試驗(yàn)軸承7的內(nèi)圈或者外圈進(jìn)行試驗(yàn)，適用范圍更加廣泛。