一种机床主轴轴承综合性能试验机

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，具体涉及一种机床主轴轴承综合性能试验机。

背景技术

作为精密机床主轴核心部件-轴承，其性能直接决定主轴的刚度、回转精度、寿命及可靠性，对主轴加工精度和稳定性起到关键作用。

高精密角接触轴承作为精密机床主轴轴承的一种，是高速精密加工中心中关键结构零部件。为提高自主研发能力，设计了该机床主轴轴承试验机，对轴承性能进行多方面试验研究，为轴承优化改进提供一定的参考。

发明内容

为了克服以上不足，本发明提供一种机床主轴轴承综合性能试验机，主要用于脂润滑条件下的高精密角接触轴承高低温试验、冲击试验、温升试验及可靠性试验等，本发明采用的技术方案为：

一种机床主轴轴承试验机，包括试验主体、加载系统、驱动电机、底座平台和高低温发生器，所述试验主体固定在底座平台上，驱动系统采用高速电机直驱的方式，提供试验所需高转速，所述加载系统提供试验所需常规载荷及冲击载荷，所述高低温发生器采用冷却风的方式对主体内部及周围环境进行冷却或加热，提供试验所需低温或高温环境；

所述试验主体包括传动轴系、试验轴系、径向加载、环境箱、轴系压盖、轴向加载、轴系底座，所述驱动电机用于驱动所述传动轴系和试验轴系，所述环境箱与传动轴系、所述径向加载及所述轴向加载相交处通过密封材料填充，以实现环境箱内的密封，从而达到冷却或加热的效果，所述径向加载及轴向加载固定在轴系压盖及轴系底座上。

进一步优化，所述试验主体安装在底座平台上，所述驱动电机为高速同步电主轴，所述高低温发生器通过通风管道向试验主体输入低温或高温空气。

进一步优化，所述试验轴系用于试验轴承的安装，所述轴系压盖及轴系底座采用剖分式结构，以便于试验轴系的安装。

进一步优化，所述试验轴系包括试验主轴、试验轴承座、背靠背安装在两个支点上的试验轴承、用于试验径向加载力的传递的陪试轴承和弹簧。

进一步优化，所述传动轴系包括第一联轴器、传动轴、传动轴承、传动轴承座、弹簧、固定座和第二联轴器，所述第一联轴器与驱动电机相连，所述传动轴承通过弹簧施加预紧力，所述第二联轴器与所述试验主轴相连，所述固定座通过螺钉固定在所述试验轴承座上。

进一步优化，所述环境箱采用剖分式结构。

进一步优化，所述陪试轴承采用与试验轴承同型号轴承，用于试验径向加载力的传递，并采用背靠背安装方式，通过弹簧施加预紧力。

进一步优化，所述加载系统为采用伺服控制器、伺服液压缸和力传感器相配合的闭环加载方式的加载结构，加载结构包括轴向加载、径向加载，其中径向加载座固定在轴系压盖上，轴向加载座固定在轴系压盖及轴系底座的止口上，活塞杆用于载荷传递，并通过导向套导向，连接座的两端分别连接径向加载座和液压缸固定座，并减小径向加载座与环境箱交错处孔径尺寸，从而增强环境箱的保温性能。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种机床主轴轴承试验机，环境箱采用剖分式结构，与传动轴系、径向加载及轴向加载交错的各处通过密封材料填充，从而形成封闭环境，配合高低温发生器使用，保证试验机工作是需要的环境温度，以对脂润滑条件下的高精密角接触轴承进行多种性能的试验研究，进而多方面评估轴承性能，为轴承设计提供多方位试验参考，提高国产机床轴承试验及设计能力。

附图说明

图1为试验机的结构示意图；

图2为试验主体的结构示意图；

图3为试验轴系的结构示意图；

图4为传动轴系的结构示意图；

图5为轴向加载的结构示意图；

图6为径向加载的结构示意图；

图中：1、试验主体，2、加载系统，3、驱动电机，4、底座平台，5、高低温发生器，6、传动轴系，7、试验轴系，8、径向加载，9、环境箱，10、轴系压盖，11、轴向加载，12、轴系底座，13、试验主轴，14、试验轴承座，15、试验轴承，16、陪试轴承，17、陪试轴承座，18、弹簧，19、试验轴承座，20、轴向加载体，21、第一联轴器，22、传动轴，23、传动轴承，24、传动轴承座，25、弹簧，26、固定座，27、第二联轴器，28、径向加载座，29、导向套，30、活塞杆，31、连接座，32、液压缸固定座，33、轴向加载座。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

一种机床主轴轴承综合性能试验机，包括试验主体1、加载系统2、驱动系统、底座平台4和高低温发生器5，所述试验主体1是试验机的核心，试验主体1固定在底座平台4上，驱动系统采用高速电机直驱的方式，提供试验所需高转速，所述加载系统2提供试验所需常规载荷及冲击载荷，所述高低温发生器5通过通风管道提供的冷却风的方式对主体内部及周围环境输入低温或高温空气，提供试验所需低温或高温环境。

所述试验主体1包括传动轴系6、试验轴系7、径向加载8、环境箱9、轴系压盖10、轴向加载11、轴系底座12，所述驱动系统的驱动电机3为高速同步电主轴，用于驱动所述传动轴系6和试验轴系7，轴系压盖10及轴系底座12采用剖分式结构，便于试验轴系7的安装；传动系统6与驱动电机3及试验轴系7相连，起动力传递作用，同时避免驱动电机3与试验轴系7直连，造成高低温试验时受到高低温环境影响，从而出现故障；环境箱9起减少主体内外部热交换作用，采用剖分结构方便拆装，其与传动轴系6、径向加载8及轴向加载11交错的各处通过密封材料填充；径向加载8及轴向加载11固定在轴系压盖10及轴系底座12上，为试验提供所需轴径向载荷。

所述试验轴系7包括试验主轴13、第一试验轴承座14、第二试验轴承座19、背靠背安装在两个支点上的试验轴承15、用于试验径向加载力的传递的陪试轴承16、陪试轴承座17、第一弹簧18、轴向加载体20。

所述传动轴系包括第一联轴器21、传动轴22、传动轴承23、传动轴承座24、第二弹簧25、固定座26和第二联轴器27，所述第一联轴器21与驱动电机3相连，所述传动轴承23通过弹簧25施加预紧力，所述第二联轴器27与所述试验主轴13相连，所述固定座26通过螺钉固定在所述试验轴承座14上。

所述陪试轴承16采用与试验轴承1同型号轴承，用于试验径向加载力的传递，并采用背靠背安装方式，通过弹簧17施加预紧力。

所述加载系统2为采用伺服控制器、伺服液压缸和力传感器相配合的闭环加载方式的加载结构，加载结构包括轴向加载、径向加载，其中径向加载座28固定在轴系压盖10上，轴向加载座33固定在轴系压盖10及轴系底座12的止口上，活塞杆30用于载荷传递，并通过导向套29导向，连接座31的两端分别连接径向加载座28和液压缸固定座32，并减小径向加载座28与环境箱交错处孔径尺寸，以及增强环境箱9的保温性能。

工作过程：试验过程中控制参数包括环境温度、试验转速、轴径向载荷，可根据试验需要通过控制软件自动改变其大小，试验载荷应包含常规载荷及冲击载荷，以模拟实际运行工况，试验过程中记录参数包括试验转速、载荷、环境温度、轴承外圈温度、电机电流、主体振动等。

以上显示和描述了本发明的主要特征、使用方法、基本原理以及本发明的优点。本行业技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会根据实际情况有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。