牵引电机轴承试验装置及方法

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，尤其涉及一种牵引电机轴承试验装置及方法。

背景技术

机车与动车等轨道交通工具工作时，通常采用牵引电机提供动力。牵引电机包括转轴与轴承，转轴与轴承的内圈配合，轴承起到支撑转轴的作用。牵引电机在机车与动车上所处的工作环境以及牵引电机转轴的转速等因素都会影响轴承的结构稳定性与使用寿命。

为了提高轴承的结构稳定性与使用寿命，需要使机车与动车等轨道交通工具在不同的工况条件下试验，以观察各种因素对轴承性能的影响，从而针对性的对轴承的结构进行优化，提高轴承的结构稳定性与使用寿命。然而，如果使用机车、动车等轨道交通工具在不同工况条件下进行试验，成本较高且风险较大。

在相关技术中，一般采用牵引电机轴承试验装置来模拟机车、动车等轨道交通工具在不同工况条件下工作时轴承的运行环境，观察各种因素对轴承性能的影响，从而针对性的对轴承的结构进行优化，提高轴承的结构稳定性与使用寿命。

然而，上述牵引电机轴承试验装置模拟的轴承的试验运行环境与实际轴承的运行环境差别较大，导致轴承性能的试验结果准确度较低，对提高轴承的结构稳定性与使用寿命作用有限。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供一种牵引电机轴承试验装置及方法，用于提高牵引电机轴承试验装置模拟的轴承的试验运行环境的逼真度。

为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明实施例提供了一种牵引电机轴承试验装置，所述牵引电机轴承试验装置包括试验装置主体，所述试验装置主体包括外壳、试验轴以及至少两个待测试的试验轴承，各所述轴承安装在所述外壳上，所述试验轴安装在各所述轴承的内圈中；传动系统，所述传动系统包括驱动电机，所述驱动电机的输出轴与所述试验轴连接；振动系统，所述振动系统包括振动台，所述振动台与所述试验轴连接，所述振动台用于模拟所述轴承应用在牵引电机上时的振动和冲击环境。

本发明实施例提供的牵引电机轴承试验装置具有如下优点：

本发明实施例提供的牵引电机轴承试验装置包括试验装置主体、试验轴以及传动装置，试验装置主体包括外壳、试验轴以及至少两个安装在外壳上的待测试的轴承，试验轴安装在各轴承的内圈中；试验轴分别连接有传动系统中驱动电机的输出轴以及振动系统的振动台，振动台可以模拟轴承应用在牵引电机上时的振动和冲击环境。如此设计，可以模拟轴承在旋转状态下受到振动与冲击时的运行环境，使得牵引电机轴承试验装置模拟的轴承运行环境更接近实际的运行环境，通过该牵引电机轴承试验装置测得轴承性能的试验结果准确度更高，可以更好的进行轴承结构的优化，进而提高了轴承的结构稳定性与使用寿命。

如上所述的牵引电机轴承试验装置，其中，所述外壳为棱柱形，所述棱柱形的端面设置有安装孔，所述轴承安装在所述安装孔内；

所述棱柱的侧面开设有用于观测位于所述外壳内的部件的第一通孔。

如上所述的牵引电机轴承试验装置，其中，所述外壳包括底座与上盖，所述底座的上端与所述上盖的下端连接；

所述底座的上端和所述上盖的下端均设置有半圆形缺口，所述底座的上端的所述半圆形缺口和所述上盖的下端的所述半圆形缺口形成所述安装孔，所述轴承安装在所述安装孔内。

如上所述的牵引电机轴承试验装置，其中，所述振动台包括第一方向的振动台、第二方向的振动台以及第三方向的振动台；

所述第一方向的振动台向所述试验轴传输第一方向的振动载荷和/或冲击载荷，所述第二方向的振动台向所述试验轴传输第二方向的振动载荷和/或冲击载荷，所述第三方向的振动台向所述试验轴传输第三方向的振动载荷和/或冲击载荷其中，所述第一方向为所述试验轴的轴向。

如上所述的牵引电机轴承试验装置，其中，所述振动系统还包括连接杆以及与所述连接杆一端连接的加载套，所述连接杆的另一端与所述振动台连接，所述加载套套设在所述试验轴上。

如上所述的牵引电机轴承试验装置，其中，所述牵引电机轴承试验装置还包括工作平台，所述外壳安装在所述工作平台上；所述工作平台正对所述试验轴处开设有第二通孔；

所述连接杆包括与第三方向的振动台连接的第三方向的连接杆，所述第三方向的连接杆穿过所述第二通孔。

如上所述的牵引电机轴承试验装置，其中，所述振动系统还包括扶正装置，所述扶正装置的一端连接所述振动台，所述扶正装置的另一端连接所述连接杆的一端；所述扶正装置用于提高所述振动台输出的振动载荷的方向的准确性。

如上所述的牵引电机轴承试验装置，其中，所述传动系统还包括传动轴系，所述传动轴系包括传动轴，所述传动轴的一端与所述驱动电机的输出轴通过带轮组连接，所述传动轴的另一端与所述试验轴传动连接。

如上所述的牵引电机轴承试验装置，其中，所述带轮组包括第一带轮组与第二带轮组，当所述牵引电机轴承试验装置模拟高速轨道交通工具上所述牵引电机的轴承运行环境时，所述第一带轮组分别与所述驱动电机的输出轴和所述传动轴传动连接；

当所述牵引电机轴承试验装置模拟低速轨道交通工具上所述牵引电机的轴承运行环境时，所述第二带轮组分别与所述驱动电机的输出轴和所述传动轴传动连接；

所述第一带轮组的变速比大于或等于所述第二带轮组变速比的两倍。

如上所述的牵引电机轴承试验装置，其中，所述驱动电机为变频电机。

如上所述的牵引电机轴承试验装置，其中，所述牵引电机轴承试验装置还包括液压加载系统，所述液压加载系统包括用于产生稳定载荷的加载油缸、加载轴承以及加载轴；所述加载轴安装在所述加载轴承上，所述加载油缸与所述加载轴的一端连接，所述加载轴的另一端连接所述试验轴。

如上所述的牵引电机轴承试验装置，其中，所述牵引电机轴承试验装置还包括通风系统，所述通风系统用于模拟所述轴承应用在所述牵引电机上时的通风环境。

如上所述的牵引电机轴承试验装置，其中，所述牵引电机轴承试验装置还包括温湿度系统，所述温湿度系统包括环境管道、温湿度控制箱以及环境箱，所述环境管道的一端连通温湿度控制箱，所述环境管道的另一端连通所述环境箱；

所述环境箱罩设在所述外壳外部，所述环境箱底部与所述工作平台抵接。

如上所述的牵引电机轴承试验装置，其中，所述牵引电机轴承试验装置还包括润滑系统，所述润滑系统用于模拟所述轴承应用在所述牵引电机上时的润滑环境。

如上所述的牵引电机轴承试验装置，其中，所述牵引电机轴承试验装置还包括测控系统，所述测控系统包括试验机测控部、温湿度测控部以及振动台测控部，所述试验机测控部用于测量与控制所述轴承的转速与稳态载荷，所述温湿度测控部用于测量与控制所述环境箱内部的温度与湿度，所述振动台测控部用于测量与控制所述轴承的振动与冲击。

本发明实施例还提供了一种牵引电机轴承试验方法，其中，所述牵引电机轴承试验方法包括：获取牵引电机的外壳的振动加速度和冲击加速度，获取牵引电机的轴承的转速；根据所述牵引电机的轴承的转速，控制传动系统中驱动电机的转轴转动；根据所述牵引电机的外壳的振动加速度，控制振动系统中的振动台输出振动载荷；根据所述牵引电机的外壳的冲击加速度，控制振动系统中的振动台输出冲击载荷。

本发明实施例提供的牵引电机轴承试验方法具有如下优点：

本发明实施例提供的牵引电机轴承试验方法根据牵引电机的外壳的振动加速度控制振动台输出的振动载荷，根据牵引电机的外壳的冲击加速度控制振动台输出冲击载荷，根据牵引电机的轴承的转速控制传动系统中驱动电机的转轴转动。这样设计，使得该牵引电机轴承试验方法可以模拟牵引电机中的轴承在旋转状态下受到振动与冲击时的运行环境，采用该牵引电机轴承试验方法模拟的轴承运行环境更接近实际的运行环境，采用该牵引电机轴承试验方法测得轴承性能的试验结果准确度更高，可以更好的进行轴承结构的优化，进而提高了轴承的结构稳定性与使用寿命。

如上所述的牵引电机轴承试验方法，其中，根据所述牵引电机的外壳的振动加速度，控制振动系统中的振动台输出振动载荷的步骤包括：

获取所述牵引电机的外壳的质量与所述试验装置主体的外壳的质量；

根据公式m*a1＝M*a3，得到所述试验装置主体的外壳的振动加速度；

根据所述试验装置主体的外壳的振动加速度，控制所述振动系统中的所述振动台输出振动载荷；

其中，m为所述牵引电机的外壳的质量，M为所述试验装置主体的外壳质量，a1为所述牵引电机的外壳的振动加速度，a3为所述试验装置主体的外壳的振动加速度。

如上所述的牵引电机轴承试验方法，其中，所述牵引电机的外壳的振动加速度包括第一方向的振动加速度、第二方向的振动加速度以及第三方向的振动加速度；所述牵引电机轴承试验方法还包括：

根据所述第一方向的振动加速度，控制所述第一方向的振动台输出第一方向的振动载荷；

和/或，根据所述第二方向的振动加速度，控制所述第二方向的振动台输出第二方向的振动载荷；

和/或，根据所述第三方向的振动加速度，控制所述第三方向的振动台输出第三方向的振动载荷；

所述第一方向为试验轴的轴向。

如上所述的牵引电机轴承试验方法，其中，根据所述牵引电机的外壳的冲击加速度，控制振动系统中的振动台输出冲击载荷的步骤包括：

获取所述牵引电机的外壳的质量与所述试验装置主体的外壳的质量；

根据公式m*a2＝M*a4，得到所述试验装置主体的外壳的冲击加速度；

根据所述试验装置主体的外壳的冲击加速度，控制振动系统中的振动台输出冲击载荷；

其中，m为所述牵引电机的外壳的质量，M为所述试验装置主体的外壳的质量，a2为所述牵引电机的外壳的冲击加速度，a4为所述试验装置主体的外壳的冲击加速度。

如上所述的牵引电机轴承试验方法，其中，所述牵引电机的外壳的冲击加速度包括第一方向的冲击加速度、第二方向的冲击加速度以及第三方向的冲击加速度；所述牵引电机轴承试验方法还包括：

根据所述第一方向的冲击加速度，控制所述第一方向的振动台输出第一方向的冲击载荷；

和/或，根据所述第二方向的冲击加速度，控制所述第二方向的振动台输出第二方向的冲击载荷；

和/或，根据所述第三方向的冲击加速度，控制所述第三方向的振动台的输出第三方向的冲击载荷；

所述第一方向为试验轴的轴向。

如上所述的牵引电机轴承试验方法，其中，所述牵引电机轴承试验方法还包括：

获取所述牵引电机的轴承的稳态载荷参数；

根据所述稳态载荷参数，控制液压加载系统输出稳态载荷。

如上所述的牵引电机轴承试验方法，其中，所述牵引电机轴承试验方法还包括：

获取所述牵引电机的轴承所处的环境中的气体的温度信息与湿度信息；

根据所述温度信息与湿度信息，调整温湿度控制箱内气体的温度与湿度。

如上所述的牵引电机轴承试验方法，其中，所述牵引电机轴承试验方法还包括：

获取所述牵引电机的轴承所处的环境中的风速信息以及所述牵引电机的润滑参数；

根据所述风速信息，调整通风系统的风机输出的风速；根据所述润滑参数，调整润滑系统对试验装置主体的润滑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的牵引电机轴承试验装置的结构框图；

图2为本发明实施例提供的牵引电机轴承试验装置的试验装置主体的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的传动系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的振动系统的一个方向的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的振动系统的另一个方向的结构示意图；

图6为本发明实施例提供的振动台与试验轴连接时的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的温湿度系统的结构示意图。

附图标记说明：

10：试验装置主体； 101：外壳；

1011：第一通孔； 1012：底座；

1013：上盖； 102：试验轴；

103：轴承； 20：传动系统；

201：传动平台； 2011：活动板；

2012：调整机构； 202：驱动电机；

203：传动箱； 2031：传动轴；

2032：传动底座； 2033：传动压盖；

2034：传动轴承； 204：带轮组；

30：振动系统； 301：振动台；

302：连接杆； 303：加载套；

304：扶正装置； 40：工作平台；

50：液压加载系统； 60：通风系统；

70：温湿度系统； 701：环境管道；

702：温湿度控制箱； 703：环境箱；

80：润滑系统； 90：测控系统。

具体实施方式

一般采用牵引电机轴承试验装置通过调整轴承的转速与轴承所受的稳态载荷来模拟轴承在牵引电机内工作时的运行环境。然而，在牵引电机的工作过程中，机车与动车等轨道交通工具产生的振动与冲击、牵引电机自身产生的振动与冲击，这些因素也会影响轴承的结构稳定性与使用寿命，原有的牵引电机轴承试验装置无法模拟上述振动与冲击，使得原有的牵引电机轴承试验装置模拟的轴承运行环境与轴承的实际运行环境差别较大，对提高轴承的结构稳定性与使用寿命作用有限。

针对上述问题，本发明实施例通过设置振动系统，并使振动系统与试验轴连接，试验轴安装在轴承上。使振动系统产生的振动载荷与冲击载荷通过试验轴传递至轴承，从而模拟轴承实际运行环境中受到的振动与冲击，使得本发明实施例提供的牵引电机轴承试验装置模拟的轴承运行环境与实际的轴承运行环境更为接近，通过该牵引电机轴承试验装置测得轴承性能的试验结果准确度更高，可以更好的进行轴承结构的优化，进而提高了轴承的结构稳定性与使用寿命。

为了使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，均属于本发明保护的范围。

如图1-图7所示，本发明实施例提供的牵引电机轴承试验装置包括试验装置主体10、传动系统20以及振动系统30。试验装置主体10包括外壳101、试验轴102以及至少两个待测试的轴承103，上述至少两个待测试的轴承安装在外壳上，试验轴安装在轴承上。这样设置，外壳101可以模拟牵引电机的外壳，试验轴102可以模拟牵引电机的轴，提高牵引电机轴承试验装置模拟的轴承运行环境的逼真度。

传动系统20包括驱动电机202，驱动电机202的输出轴与试验轴102连接。当驱动电机202工作时，驱动电机的输出轴带动试验轴102转动，试验轴102带动轴承103的内圈转动，从而模拟牵引电机工作时轴承的转动。

振动系统30包括振动台301，振动台301与试验轴102连接，振动台301用于模拟轴承103应用在牵引电机上时的振动和冲击环境。具体的，当振动301台工作时，振动台301通过试验轴102将振动载荷与冲击载荷传递给轴承103，从而模拟牵引电机工作时轴承103所受的振动与冲击环境。

通过上述设置，本发明实施例提供的牵引电机轴承试验装置可以模拟轴承103在旋转状态下受到振动与冲击时的运行环境，从而使得轴承103的试验运行环境与实际运行环境更为接近，通过该牵引电机轴承试验装置测得的各种因素对轴承性能的影响的试验结果更为准确，可以更好的进行轴承结构的优化，进而提高了轴承的结构稳定性与使用寿命。

如图2、图4及图5所示，本发明实施例提供的牵引电机轴承试验装置包括工作平台40与试验装置主体10，工作平台40用于承载试验装置主体10，工作平台40的承载面可以调整为水平方向，试验装置主体10的外壳101安装在工作平台40上。

试验装置主体10的结构可以参照牵引电机的结构进行设置，外壳101为棱柱形，与牵引电机的外壳形状类似；棱柱形的端面设置有安装孔，轴承103安装在安装孔内，试验装置主体10中轴承103所处的位置与牵引电机中的轴承所处的位置一致；轴承103的外圈与安装孔过渡配合，轴承103的内圈与试验轴102过盈配合，试验装置主体10中轴承103与安装孔、轴承103与试验轴102的配合与牵引电机中的轴承与安装孔、轴承与试验轴的配合关系一致。这样设置，使得试验装置主体10的结构与牵引电机的结构类似，提高牵引电机轴承试验装置模拟的轴承运行环境的逼真度。

试验装置主体包括外壳101，外壳101为棱柱形，棱柱形外壳101的侧面开设有用于观测位于外壳内的部件的第一通孔1011，通过第一通孔1011，可以便于观察外壳101内部的部件的工作状况，并且也便于振动系统30、液压加载系统50等将载荷传递给试验轴。振动系统30、液压加载系统50将在后文进行介绍。

如图4所示，外壳101包括底座1012与上盖1013，底座1012设置在工作平台40上，如图2所示，底座1012的下端面设置有支架，底座1012通过上述支架设置在工作平台40上。

底座1012的上端与上盖1013的下端连接，底座1012与上盖1013的连接处形成安装孔。具体的，底座1012的上端与上盖1013的下端均设置有半圆形缺口，底座1012的上端的半圆形缺口与上盖1013的下端的半圆形缺口形成安装孔，轴承103安装在安装孔内。这样设置，利于轴承103以及试验轴102等其它部件的安装。

试验装置主体10包括试验轴系，试验轴系包括试验轴102、至少两个待测试的轴承103以及其他部件，两个待测试的轴承103与牵引电机中使用的轴承相同，试验轴系中的试验轴102以及其他部件在外壳101内的位置与连接关系也可以参照牵引电机的试验轴系中试验轴以及其他部件在牵引电机的外壳内的位置设置。这样设置，提高了试验轴系的逼真度，进而提高了牵引电机轴承试验装置模拟的轴承运行环境的逼真度。

如图3所示，本发明实施例提供的牵引电机轴承试验装置还包括传动系统20，传动系统20包括传动平台201和驱动电机202，驱动电机202设置在传动平台201上，驱动电机202的输出轴与试验轴102连接。当驱动电机202工作时，驱动电机202的输出轴带动试验轴102转动，试验轴102带动轴承103的内圈转动，从而模拟牵引电机的轴承的转动。

在一种可能的实施例中，传动平台上设置有活动板2011与调整机构2012，调整机构2012包括滚珠丝杠，活动板2011的底端与滚珠丝杠连接，活动板2011可以沿滚珠丝杠移动。驱动电机202与传动箱203均设置在活动板上，当活动板沿滚珠丝杠移动时，可以调整试验轴102与传动箱203中的传动轴2031之间的距离，提高牵引电机轴承试验装置的灵活度。传动箱203将在下文进行介绍。

驱动电机202可以为变频电机与非变频电机中的一种，具体情况可根据实际需要选定。例如，本实施例中，驱动电机202为变频电机，该变频电机包括一个变频器，通过变频器改变电源的频率来调整变频电机转轴的转速。相比非变频电机，变频电机可以实现无极调速。

在一种具体的实施例中，传动系统20还包括传动箱203与传动轴系，传动箱203包括传动底座2032与传动压盖2033，传动底座2032固定在活动板2011上，传动底座2032的上端与传动压盖2033的下端连接。传动箱203上形成有轴承座孔，轴承座孔可以位于传动底座2032与传动压盖2033之间。具体的，传动底座2032的上端与传动压盖2033的下端均设置有半圆形凹槽，传动底座2032上端的半圆形凹槽与传动压盖2033下端的半圆形凹槽形成轴承座孔，轴承座孔用于安装传动轴承2034。传动轴承2034将在下文进行介绍。

传动轴系包括传动轴2031与至少两个传动轴承2034，各传动轴承2034安装在轴承座孔内，传动轴2031安装在传动轴承2034上。传动轴2031的一端与驱动电机的输出轴通过带轮组204连接，传动轴2031的另一端与试验轴102传动连接。具体的，传动轴2031的另一端设置有万向节联轴器，试验轴102与该传动轴2031的另一端通过该万向节联轴器连接。这样设置，可以调节试验轴102的转速，同时可以扩大试验轴102可模拟的牵引电机转速的范围。

在一种可实现的实施例中，带轮组204包括第一带轮组与第二带轮组。当牵引电机轴承试验装置模拟高速轨道交通工具上牵引电机的轴承运行环境时，第一带轮组分别与驱动电机202的输出轴和传动轴2031传动连接；当牵引电机轴承试验装置模拟低速轨道交通工具上牵引电机的轴承运行环境时，第二带轮组分别与驱动电机202的输出轴和传动轴2031传动连接。第一带轮组的变速比大于或等于第二带轮组变速比的两倍。

由于高速轨道交通工具上牵引电机的转速大于低速轨道交通工具上牵引电机的转速，因此，这样设置可以使得经过第一带轮组与第二带轮组调速后的试验轴102的转速分别满足模拟高速轨道交通工具上牵引电机的轴的转速、低速轨道交通工具上牵引电机的轴的转速。示例性的，高速轨道交通工具可以为动车，低速轨道交通工具可以为机车。

如图4-图6所示，本发明实施例提供的牵引电机轴承试验装置还包括振动系统30，振动系统30包括用于模拟轴承应用在牵引电机上时的振动和冲击环境的振动台301，振动台301与试验轴102连接。

这样设置，使得本实施例提供的牵引电机轴承试验装置可以模拟轴承应用在牵引电机上时所受的振动与冲击。具体的，该振动与冲击包括列车与机车等轨道交通工具工作时传递给牵引电机的振动与冲击，还包括牵引电机转动时自身产生的振动与冲击。使得牵引电机轴承试验装置模拟的轴承103的运行环境与实际牵引电机中的轴承运行环境更为接近，通过该牵引电机轴承试验装置测得的轴承性能试验结果准确度更高，可以更好的进行轴承结构的优化，进而提高了轴承的结构稳定性与使用寿命。

振动台301包括第一方向的振动台、第二方向的振动台以及第三方向的振动台。第一方向的振动台向试验轴传输第一方向的振动载荷和/或冲击载荷，第二方向的振动台向试验轴传输第二方向的振动载荷和/或冲击载荷，第三方向的振动台向试验轴传输第三方向的振动载荷和/或冲击载荷；其中，第一方向为试验轴的轴向。

这样设置，可以使振动系统30向试验轴102输出不同方向的冲击与振动，从而使待测试的轴承103受到来自不同方向的冲击与振动，更为接近轴承103实际的运行环境。

在一种具体的实施例中，第一方向为图4中所示的X轴方向，第二方向为图5中所示的Y轴方向，第三方向为图4和图5中所示的Z轴方向。上述X轴方向为试验轴的轴向，上述Z轴方向与水平面垂直，上述X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向两两垂直。

振动系统30还包括连接杆以及与连接杆302一端连接的加载套303，连接杆302的另一端与振动台301连接，加载套303套设在试验轴102上。振动台301输出的振动载荷与冲击载荷通过连接杆302与加载套303传递给试验轴102，试验轴102将该振动载荷与冲击载荷传递给轴承103。

振动系统30还包括扶正装置304，扶正装置304的一端连接振动台301，另一端连接连接杆302，扶正装置304用于提高振动台301输出的振动载荷的方向准确性，即使得振动台301输出的振动载荷的方向与相对应的连接杆302的轴向一致。扶正装置304可以为球面扶正装置，该球面扶正装置可以外购，此处不再赘述其具体结构。

连接杆302包括第一方向的连接杆、第二方向的连接杆以及第三方向的连接杆，第一方向的连接杆分别连接有第一加载套与第一方向的振动台，第二方向的连接杆分别连接有第二加载套与第二方向的振动台，第三方向的连接杆连接有第三加载套与第三方向的振动台。

在一种具体的实施例中，为了便于第三方向的连接杆与试验轴102连接，在工作平台40正对试验轴102处开设有第二通孔，使得第三方向的连接杆可穿过第二通孔与试验轴102连接。

如图1所示，本发明实施例提供的牵引电机轴承试验装置还包括液压加载系统50，液压加载系统50包括加载底座、加载油缸、连接件、加载轴承等加载组件，加载油缸设置在加载底座上。加载油缸的伸缩主轴安装在加载轴承上，且与连接件的一端连接，连接件的另一端连接试验轴102，连接件上设置有用于减震的弹簧套筒。加载油缸向加载轴施加稳定载荷，加载轴将该稳定载荷传递给试验轴102，试验轴102再将该稳定载荷施加到轴承103上。

该稳定载荷用于表征牵引电机所受的齿轮啮合力及牵引电机转子重量等因素施加给牵引电机轴承的载荷，该载荷通过牵引电机的转轴施加给牵引电机的轴承。该稳定载荷的大小、方向等参数可以通过对牵引电机轴承的运行环境进行实测得到，也可根据行业标准或国家标准等标准体系得到。

本发明实施例提供的牵引电机轴承试验装置还包括通风系统60，通风系统60用于模拟轴承103应用在牵引电机上时的通风环境。通风系统60包括风机、变频器、风速传感器等部件，变频器与风机电连接，通过调节电源频率的方式控制风机的转速，风速传感器安装在风机上，与变频器信号连接，用于向变频器反馈风速信息，从而提高变频器控制的风速的准确性。

通过通风系统60，可以模拟牵引电机在动车或机车等轨道交通工具上工作时的高速空气流，从而模拟轴承103应用在牵引电机上时的通风环境，提高牵引电机轴承试验装置模拟的轴承运行环境的逼真度。

如图7所示，本发明实施例提供的牵引电机轴承试验装置还包括温湿度系统70，温湿度系统70包括环境管道701、温湿度控制箱702以及环境箱703，环境管道701的一端连通的温湿度控制箱702，环境管道701的另一端连通环境箱703；环境箱703罩设在外壳101外部，且与工作平台40抵接。

温湿度控制箱702可以调节其内部气体的温度与湿度，例如，在温湿度控制箱702内设置空气湿度调节机来调节气体湿度，在温湿度控制箱内设置冷却塔来调节气体温度。由于温湿度控制箱702与环境箱703连通，使得温湿度控制箱702可以调节环境箱内部气体的温度与湿度，从而模拟轴承103应用在牵引电机上时的温度与湿度环境，提高牵引电机轴承试验装置模拟的轴承运行环境的逼真度。

本发明实施例提供的牵引电机轴承试验装置还包括润滑系统80，润滑系统包括润滑油箱、齿轮油泵、进油管、排油管等部件，润滑油箱与齿轮油泵通过进油管连接，齿轮油泵还连接有排油管的一端，排油管的另一端连接有数条排油支路管，数条排油支路管分别连接试验装置主体与传动系统，为试验装置主体10与传动系统20中的部件提供润滑。

排油管道上还设置有滤油器、溢流阀、截止阀等，用于过滤润滑油中的杂质、调节排油管道内的压力、调节润滑油的流量。

通过设置润滑系统，可以为试验装置主体10和传动系统20中的部件提供润滑。

本发明实施例提供的牵引电机轴承试验装置还包括测控系统90，测控系统90包括试验机测控部、温湿度测控部以及振动台测控部，试验机测控部用于测量与控制轴承的转速与稳态载荷，温湿度测控部用于测量与控制环境箱内部的温度与湿度，振动台测控部用于测量与控制轴承的振动与冲击。

试验机测控部可根据牵引电机上的轴承实际的转速来调节轴承103的转速，以及根据牵引电机上轴承所受的实际稳态载荷来调节液压加载系统50中的加载油缸输出的稳定载荷的大小，从而提高牵引电机轴承试验装置模拟的轴承运行环境的逼真度。

温湿度测控部可根据轴承应用在牵引电机上时实际的周围环境气体温度与湿度来调节温湿度系统中环境箱703内的气体温度与湿度，从而提高牵引电机轴承试验装置模拟的轴承运行环境的逼真度。

振动台测控部可根据轴承应用在牵引电机上时实际受到的振动与冲击来调节振动系统30的振动台301输出的振动载荷与冲击载荷，从而提高牵引电机轴承试验装置模拟的轴承运行环境的逼真度。

按照测控系统90中各部件的功能进行划分，可将测控系统90分为电气控制系统、测试采集系统和计算机监控系统。电气控制系统和测试采集系统分别与计算机监控系统信号连接，电气控制系统用于控制轴承的转速、稳定载荷、振动载荷、冲击载荷、气体温度以及湿度等，测试采集系统用于采集轴承的转速稳定载荷、振动载荷、冲击载荷、气体温度以及湿度等信息，计算机监控系统可根据测试采集系统采集的数据调整电气控制系统的输出。

本发明实施例还提供了一种牵引电机轴承试验方法，本发明实施例提供的一种牵引电机轴承试验方法首先获取牵引电机工作时轴承的转速，获取牵引电机外壳的振动加速度以及冲击加速度。

上述转速、振动加速度以及冲击加速度可以通过在动车或机车等轨道交通工具上对牵引电机工作时的轴承运行环境进行实测得到，也可根据行业标准或国家标准等标准体系得到，也可根据行业标准或国家标准等标准体系得到。例如，测量牵引电机工作时的轴承受到的振动和冲击数据，对该振动和冲击数据进行预处理、有效性检验、功率谱密度计算后得到振动载荷对应的振动有效值与冲击载荷对应的冲击有效值。

其次根据轴承的转速，控制传动系统中驱动电机的转轴转动，使得与驱动电机的转轴连接的试验轴转速与实测得到的牵引电机轴承内圈的转速一致；根据牵引电机外壳的振动加速度，控制振动系统中的振动台输出振动载荷，使得试验装置主体中的轴承所受的振动载荷与实测得到的牵引电机轴承所受振动载荷一致；根据牵引电机外壳的冲击加速度，控制振动系统中的振动台输出冲击载荷，使得试验装置主体中的轴承所受的冲击载荷与实测得到的牵引电机轴承所受冲击载荷一致。

通过上述设置，使得本发明实施例提供的牵引电机轴承试验方法可以模拟轴承在旋转状态下受到的振动与冲击时的运行环境。从而提高牵引电机轴承试验方法模拟的轴承运行环境的逼真度。

在一种可实现的实施方式中，获取牵引电机工作时轴承的转速、获取牵引电机的外壳的振动加速度以及冲击加速度这一步骤中，获取的振动加速度包括第一方向的振动加速度、第二方向的振动加速度以及第三方向的振动加速度。

第一方向可以为图4中所示的X轴方向，第二方向可以为图5中所示的Y轴方向，第三方向可以为图4和图5中所示的Z轴方向。上述X轴方向为试验轴的轴向，上述Z轴方向与水平面垂直，上述X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向两两垂直。

根据牵引电机外壳的振动加速度，控制振动系统中的振动台输出振动载荷的步骤包括：根据第一方向的振动加速度，控制第一方向的振动台输出第一方向的振动载荷；和/或，根据第二方向的振动加速度，控制第二方向的振动台输出第二方向的振动载荷；和/或，根据第三方向的振动加速度，控制第三方向的振动台输出第三方向的振动载荷。

这样设置，可以使振动系统向试验轴同时输出不同方向的振动载荷，从而使待测试的轴承受到来自不同方向的振动载荷，更为接近牵引电机中轴承实际的运行环境。

根据牵引电机外壳的振动加速度，控制振动系统中的振动台输出振动载荷的步骤还包括：

首先获取牵引电机的外壳的质量与试验装置主体的外壳的质量。

其次根据公式m*a1＝M*a3，得到试验装置主体的外壳的振动加速度。

最后根据试验装置主体的外壳的振动加速度，控制振动系统中的振动台输出振动载荷。

其中，m为牵引电机的外壳的质量，M为试验装置主体的外壳的质量，a1为牵引电机外壳的振动加速度，a3为试验装置主体的外壳的振动加速度。

当公式m*a1＝M*a3成立时，牵引电机的外壳所受的振动力与试验装置主体的外壳所受的振动力相等。由于牵引电机的外壳的振动主要是由牵引电机的轴承传递过来的，试验装置主体外壳的振动主要是由试验轴传递过来的，在忽略轴承重量的情况下，m*a1即为牵引电机的轴传递给牵引电机外壳的振动力，M*a3即为试验轴传递给试验装置主体的外壳的振动力。而牵引电机的轴与牵引电机的外壳之间通过牵引电机的轴承来传递力的作用，试验轴与试验装置主体的外壳通过试验装置主体的轴承来传递力的作用，当公式m*a1＝M*a3成立时，说明试验装置主体的轴承受到试验轴传递过来的振动力与牵引电机的轴承受到牵引电机的轴传递过来的振动力相等。

因此通过公式m*a1＝M*a3得到实验装置主体的外壳的振动加速度后，只需调整振动台输出的振动载荷，使得试验装置主体外壳的振动加速度达到通过上述计算得到的试验装置主体外壳的振动加速度时，即可模拟牵引电机轴承所受的振动载荷。

获取牵引电机工作时轴承的转速、获取牵引电机的外壳的振动加速度以及冲击加速度这一步骤中，获取的冲击加速度包括第一方向的冲击加速度、第二方向的冲击加速度以及第三方向的冲击加速度。

第一方向可以为图4中所示的X轴方向，第二方向可以为图5中所示的Y轴方向，第三方向可以为图4和图5中所示的Z轴方向。上述X轴方向为试验轴的轴向，上述Z轴方向与水平面垂直，上述X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向两两垂直。

根据牵引电机外壳的冲击加速度，控制振动系统中的振动台输出冲击载荷的步骤包括：根据第一方向的冲击加速度，控制第一方向的振动台输出第一方向的冲击载荷；和/或，根据第二方向的冲击加速度，控制第二方向的振动台输出第二方向的冲击载荷；和/或，根据第三方向的冲击加速度，控制第三方向的振动台输出第三方向的冲击载荷。

这样设置，可以使振动系统向试验轴同时输出不同方向的冲击载荷，从而使待测试的轴承受到来自不同方向的冲击载荷，更为接近牵引电机中轴承实际的运行环境。

根据牵引电机外壳的冲击加速度，控制振动系统中的振动台输出冲击载荷的步骤还包括：

首先获取牵引电机的外壳的质量与试验装置主体的外壳的质量。

其次根据公式m*a2＝M*a4，得到试验装置主体的外壳的冲击加速度。

最后根据试验装置主体的外壳的冲击加速度，控制振动系统中的振动台输出冲击载荷。

其中，m为牵引电机的外壳的质量，M为试验装置主体的外壳的质量，a2为牵引电机外壳的冲击加速度，a4为试验装置主体的外壳的冲击加速度。

当公式m*a2＝M*a4成立时，牵引电机的外壳所受的冲击力与试验装置主体的外壳所受的冲击力相等。由于牵引电机的外壳的冲击主要是由牵引电机的轴承传递过来的，试验装置主体外壳的冲击主要是由试验轴传递过来的，在忽略轴承重量的情况下，m*a2即为牵引电机的轴传递给牵引电机外壳的冲击力，M*a4即为试验轴传递给试验装置主体的外壳的冲击力。而牵引电机的轴与牵引电机的外壳之间通过牵引电机的轴承来传递力的作用，试验轴与试验装置主体的外壳通过试验装置主体的轴承来传递力的作用，当公式m*a2＝M*a4成立时，说明试验装置主体的轴承受到试验轴传递过来的冲击力与牵引电机的轴承受到牵引电机的轴传递过来的冲击力相等。

因此通过公式m*a2＝M*a4得到试验装置主体外壳的冲击加速度后，只需调整振动台输出的冲击载荷，使得试验装置主体外壳的冲击加速度达到通过上述计算得到的试验装置主体外壳的冲击加速度时，即可模拟牵引电机轴承所受的冲击载荷。

通过以上分析可知，牵引电机轴承传递给牵引电机的振动力与冲击力即为牵引电机的外壳所受的振动力与冲击力。因此，在得到牵引电机轴承的振动加速度与冲击加速度后，可以得到牵引电机轴承所受的振动力与冲击力，该振动力与冲击力即可求得模拟轴承的振动载荷与冲击载荷时试验装置主体的外壳的振动加速度与冲击加速度。

以HXD3机车牵引电机轴承试验为例，电机转子质量m＝800kg，根据GB/ T21563标准，当质量大于250kg，振动频率2Hz＜f＜100Hz时，第三方向的振动加速度为42.5m/s^2，第二方向的振动加速度为20m/s^2，第一方向的振动加速度为37.0m/s^2。试验装置主体的外壳的质量M＝4000kg。根据m*a1＝M*a3公式计算试验装置主体的外壳的第一方向、第二方向、第三方向的振动加速度。

试验装置主体的外壳的第三方向的振动加速度a33：

800kg×42.5＝4000×a33，即a33＝8.5m/s^2。

试验装置主体的外壳的第二方向的振动加速度a32：

800kg×20＝4000kg×a32，即a32＝4m/s^2。

试验装置主体的外壳的第一方向的振动加速度a31：

800kg×37＝4000×a31，即a31＝7.4m/s^2。

确定试验装置主体的外壳的第一方向、第二方向、第三方向的振动加速度后，即可通过调整振动台的输出，使得试验装置主体的外壳的振动加速度等于上述计算结果，从而模拟轴承在牵引电机中所受的振动载荷。

本发明实施例提供的牵引电机轴承试验方法还包括：

获取牵引电机轴承的稳态载荷参数。

上述稳态载荷参数可以通过在动车或机车等轨道交通工具上对牵引电机工作时的轴承运行环境进行实测得到，也可以根据行业标准或国家标准等标准体系得到。例如，测量牵引电机工作时的功率和转速的数据，并对该数据进行计算处理后得到稳态载荷参数。

根据稳态载荷参数，控制液压加载系统输出稳态载荷。

本发明实施例提供的牵引电机轴承试验方法还包括：

获取牵引电机轴承所处的环境中的气体的温度信息与湿度信息。

上述气体的温度信息与湿度信息可以通过在动车或机车等轨道交通工具上对牵引电机工作时的轴承运行环境进行实测得到，也可以根据行业标准或国家标准等标准体系得到。

根据温度信息与湿度信息，调整温湿度控制箱内气体的温度与湿度。从而调整环境箱内气体的温度与湿度，模拟轴承在牵引电机上时实际的周围环境气体温度与湿度，提高牵引电机轴承试验方法模拟的轴承运行环境的逼真度。

本发明实施例提供的牵引电机轴承试验方法还包括：

获取牵引电机轴承所处的环境中的风速信息以及牵引电机的润滑参数。

上述风速信息可以是轴承所处的环境中气体的流速，上述润滑参数可以是牵引电机内部各个部件之间的润滑油量。上述风速信息与润滑参数可以通过在动车或机车等轨道交通工具上对牵引电机工作时的轴承运行环境进行实测得到，也可以根据行业标准或国家标准等标准体系确定。

根据风速信息，调整通风系统的风机输出的风速；根据润滑参数，调整润滑系统对试验装置主体的润滑。

通过上述步骤，可以模拟轴承应用在牵引电机上时的通风环境以及轴承应用在牵引电机上时的润滑环境，从而提高牵引电机轴承试验装置模拟的轴承运行环境的逼真度。

本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。

本领域技术人员应理解的是，在本发明的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本发明的限制。

在本说明书的描述中，参考术“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。