一种基于三向振动的轴承试验机

技术领域

本发明涉及一种基于三向振动的轴承试验机。

背景技术

轴承是机械系统的关键零部件，需要通过运转试验达到国家标准以后才能投入使用，通过轴承运转性能试验可以对轴承进行全面、准确的检测以及分析研究，提出系统、有效的优化设计方案。

申请公布号为CN112098091A的中国发明专利申请公开了一种基于主动振动的滚动轴承动态试验机，包括驱动装置、试验主体、径向加载装置、轴向加载装置、轴向振动装置、径向振动装置和底座，试验主体采用槽结构，定位安装到底座的V型滑轨上；驱动装置与试验主体的主轴采用联轴器相连接，为试验机提供动力；轴向加载装置设置试验主体的一侧，径向加载装置设置在试验主体的上方，径向加载装置和轴向加载装置通过加载架对试验轴承进行轴向力和径向力的加载；轴向振动装置设置在试验主体的一侧，径向振动装置设置在试验主体的下方，轴向振动装置、径向振动装置与试验主体采用螺栓连接，为试验主体提供振动。

上述滚动轴承动态试验机中，由于仅设置轴向振动装置和径向振动装置，而且试验主体定位安装到底座的V型滑轨上，因此，试验主体只能在竖直方向和沿V型滑轨方向振动位移，不能模拟轴承的真实振动状况；此外，试验主体与底座在振动过程中为刚性接触，不仅振动噪音较大，而且容易损坏试验主体和底座。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于三向振动的轴承试验机，以解决现有技术中的滚动轴承动态试验机不能模拟轴承真实振动情况的技术问题。

为实现上述目的，本发明基于三向振动的轴承试验机的技术方案是：

基于三向振动的轴承试验机，包括：

试验台；

试验主体，设置在试验台的上方，试验主体具有轴承支撑部，轴承支撑部用于支撑装配在试验轴上的轴承；

径向加载装置，用于与相应轴承传动连接以向试验轴施加径向作用力；

驱动装置，设置在试验主体于试验轴轴向的一侧，用于驱动试验轴转动；

横向振动装置，设置在试验主体于试验轴轴向的另一侧，用于提供横向振动；

垂向振动装置，设置在试验主体于竖直方向的一侧，用于提供垂向振动；

还包括：

纵向振动装置，设置在试验主体于水平方向的一侧，用于提供纵向振动；

空气弹簧，处于试验主体与试验台之间，以使试验主体浮动装配在试验台的上方。

有益效果是：本发明的轴承试验机在向试验轴施加径向作用力的同时，能够对试验轴承进行三向振动试验，三向振动装置能够模拟试验轴承在使用过程中的真实振动环境，以模拟试验轴承的真实振动情况，使测试的结果更加准确。此外，试验主体通过空气弹簧浮动装配在试验台的上方，能够保证试验主体在横向、纵向以及垂向这三个方向均能进行振动。

进一步的，所述试验主体与试验台之间还设有阻尼件，阻尼件处于空气弹簧于水平方向的一侧，以防止试验主体在振动时侧翻。

进一步的，所述阻尼件为橡胶块。

有益效果是：橡胶块便于安装固定，且橡胶块的弹性较大，能够较好的避免试验主体侧翻。

进一步的，所述试验主体与试验台之间设有导向杆，橡胶块套装在导向杆上。

有益效果是：这样设计，能够保证橡胶块在振动时的稳定性。

进一步的，所述横向振动装置具有横向振动杆，横向振动杆用于与相应轴承传动连接，以向试验轴提供横向振动；所述垂向振动装置具有垂向振动杆，垂向振动杆用于与相应轴承传动连接，以向试验轴提供垂向振动；所述纵向振动装置具有纵向振动杆，纵向振动杆用于与相应轴承传动连接，以向试验轴提供纵向振动。

有益效果是：三向振动装置的振动杆均与相应轴承传动连接，以向试验轴提供振动，保证试验结果的准确性。

进一步的，所述径向加载装置包括转子径向加载装置和齿轮径向加载装置，转子径向加载装置用于模拟转子转动时产生的径向作用力；齿轮径向加载装置用于模拟齿轮转动时产生的径向作用力。

有益效果是：使得该轴承试验机适用于试验轴承既受到转子的径向载荷，又受到齿轮的径向载荷的情况。

进一步的，所述基于三向振动的轴承试验机还包括轴向加载装置，轴向加载装置用于与相应轴承传动连接以向试验轴施加轴向作用力；轴向加载装置包括环形驱动油缸，所述横向振动装置具有横向振动杆，横向振动杆穿过环形驱动油缸以与相应轴承传动连接，从而向试验轴提供横向振动。

有益效果是：这样设计，使得轴向加载装置和横向振动装置均与相应轴承传动连接，从而向试验轴提供轴向作用和横向振动，保证试验结果的准确性。

进一步的，所述试验台包括基座和调节台，调节台沿试验轴的轴向位置可调的固定装配在基座上；所述驱动装置和横向振动装置沿试验轴的轴向位置可调。

有益效果是：这样设计，使得轴承试验机能够适用不同长度的试验轴系。

进一步的，所述基于三向振动的轴承试验机还包括保温箱，保温箱罩设在试验主体外侧。

有益效果是：这样设计，使轴承试验机能够在低温和高温下对试验轴承进行试验。

进一步的，所述驱动装置包括驱动电机和变速机构，驱动电机通过变速机构驱动试验轴转动。

有益效果是：变速机构能够调节转速比，以对试验轴承在不同转速下进行试验。

附图说明

图1为本发明基于三向振动的轴承试验机的结构示意图；

图2为图1中去除保温箱后的结构示意图；

图3为图2中去除主体盖板和水泥箱的结构示意图；

图4为图3中试验台的结构示意图；

图5为图1中试验轴系安装到试验主体内的剖视图；

图6为图5中试验轴系的结构示意图；

图中：11-水泥箱；12-横向振动装置；13-保温箱；14-齿轮径向加载装置；15-转子径向加载装置；16-纵向振动装置；17-变速机构；18-主体底座；19-主体盖板；20-万向联轴节；21-横向振动杆；22-轴向加载装置；23-基座；24-橡胶块；25-空气弹簧；26-调节台；27-垂向振动装置；28-连接板；29-振动杆避让孔；30-垂向振动杆；31-第一试验轴承；32-第一径向加载轴承；33-第二试验轴承；34-第二径向加载轴承；35-轴向加载轴承；36-纵向振动杆；37-试验轴；38-第一试验衬套；39-第一加载衬套；40-第二试验衬套；41-第二加载衬套；42-加载端盖。

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用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。此外，术语“上”、“下”是基于附图所示的方位和位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示所指的装置或部件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本发明的限制。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

本发明基于三向振动的轴承试验机的实施例1：

如图1至图6所示，基于三向振动的轴承试验机包括水泥箱11，水泥箱11上安装有试验台，试验台的上方浮动装配有试验主体，试验主体包括主体底座18和主体盖板19，主体底座18具有轴承支撑部，轴承支撑部用于支撑装配在试验轴37上的轴承。

本实施例中，试验台包括基座23和调节台26，调节台26沿试验轴37的轴向滑动装配在基座23上。具体的，如图3至图5所示，基座23的上侧面设有沿试验轴37轴向延伸的T型槽，调节台26上连接有螺栓，螺栓沿试验轴37的轴向间隔布置有多个，各螺栓的螺栓头均处于T型槽内，且螺栓头在垂直于T型槽槽底的方向不会从T型槽内脱出，调节台26通过螺栓头滑动装配在基座23上，在调节台26滑动到位后，旋拧螺栓上于调节台26上方的螺母，以将调节台26锁紧固定在基座23上。其中，试验台具有振动杆避让孔29，振动杆避让孔29用于避让垂向振动杆30。在其他实施例中，对同一型号的多个试验轴承进行试验时，调节台可以与基座焊接固定或一体成型在一起。

如图4和图5所示，主体底座18浮动装配在调节台26的上方。具体的，主体底座18与调节台26之间设有空气弹簧25，空气弹簧25的上端和下端分别连接有连接板28，空气弹簧25上端的连接板28与主体底座18固定连接，空气弹簧25下端的连接板28与调节台26固定连接。本实施例中，空气弹簧25设置有四个，四个空气弹簧25分别设置在主体底座18的四个角处。

本实施例中，在两个连接板28之间还设有橡胶块24，其中，下方的连接板28上设有导向杆，上方的连接板28上设有导向孔，导向杆与导向孔导向配合，橡胶块24套装在导向杆上，以保证橡胶块24的稳定性。其中，橡胶块24构成阻尼件。

本实施例中，橡胶块24设置在空气弹簧25于水平方向的一侧。具体的，每个空气弹簧25于水平方向的一侧设置有四个橡胶块24，四个橡胶块24均设置在空气弹簧25的外侧，以避免试验主体在振动时发生侧翻，同时允许试验主体在横向、纵向以及垂向这三个方向进行振动。在其他实施例中，在空气弹簧的数量足够多的情况下，不设置橡胶块也能避免试验主体在振动时侧翻。

如图2、图3以及图6所示，水泥箱11的上方还设有横向振动装置12和纵向振动装置16，水泥箱11的内部设有垂向振动装置27。其中，上述三个振动装置为现有成熟产品，在此不再具体说明。

本实施例中，横向振动装置12设置在试验主体于试验轴轴向的一侧，横向振动装置12具有横向振动杆21，横向振动杆21与轴向加载轴承35处的加载端盖42传动连接，以向试验轴提供横向振动；垂向振动装置27设置在试验主体的下方，垂向振动装置27具有垂向振动杆30，垂向振动杆30与第一径向加载轴承32的第一加载衬套39传动连接，以向试验轴提供垂向振动；纵向振动装置16设置在试验主体于水平方向的一侧，纵向振动装置16具有纵向振动杆36，纵向振动杆36用于与第一径向加载轴承32的第一加载衬套39传动连接，以向试验轴提供纵向振动。其中，横向振动装置12在水泥箱11上沿试验轴37的轴向位置可调。在其他实施例中，垂向振动装置可以设置在试验主体的上方。

如图3和图5所示，试验主体于试验轴37轴向的另一侧设有驱动装置，即驱动装置与横向振动装置12分别设置试验主体于试验轴37轴向的两侧，驱动装置包括驱动电机（未画出）和变速机构17，变速机构17通过万向联轴节20与试验轴37传动连接，驱动电机通过变速机构17、万向联轴节20驱动试验轴37转动。本实施例中，变速机构17能够调节转速比，以对试验轴承在不同转速下进行试验。其中，驱动装置沿试验轴37的轴向位置可调。在其他实施例中，可以不设置变速机构，驱动电机直接通过万向联轴节与试验轴传动连接。

本实施例中，主体盖板19上固设有两个径向加载装置，其中一个为转子径向加载装置15，转子径向加载装置15用于模拟转子转动时产生的径向作用力，转子径向加载装置15对应第一加载衬套39设置，转子径向加载装置15在两个试验轴承之间向试验轴37施加径向作用力，以模拟转子转动时向主轴施加的径向载荷；另一个为齿轮径向加载装置14，齿轮径向加载装置14用于模拟齿轮转动时产生的径向作用力，齿轮径向加载装置14对应第二加载衬套41设置，齿轮径向加载装置14在试验轴37的悬伸端向试验轴施加径向作用力，以模拟齿轮传动时向主轴施加的径向载荷。其中，上述两个径向加载装置为现有成熟产品，在此不再具体说明。

本实施例中，两个径向加载装置的驱动部分为油缸，在油缸的活塞杆上安装有力传感器，通过力传感器的反馈实现径向加载载荷的闭环控制。

如图3和图5所示，基于三向振动的轴承试验机还包括轴向加载装置22，轴向加载装置22通过加载端盖42与轴向加载轴承35的外圈传动连接，轴向加载装置22向试验轴37施加轴向作用力，以模拟主轴受到的轴向载荷；轴向加载装置包括环形驱动油缸，横向振动装置12的横向振动杆21穿过环形驱动油缸，通过加载端盖42与轴向加载轴承35的外圈传动连接，从而向试验轴提供横向振动。其中，轴向加载装置为现有成熟产品，在此不再具体说明。

本实施例中，在环形驱动油缸的活塞杆上安装有力传感器，通过力传感器的反馈实现轴向加载载荷的闭环控制。

本实施例中，基于三向振动的轴承试验机还包括保温箱13，保温箱13罩设在试验主体的外侧，以使轴承试验机能够在低温和高温下对试验轴承进行试验其中，保温箱13对应镂空处均设有柔性保温布，以保证保温性能。在其他实施例中，在常温下对试验轴承进行试验，可以不用保温箱。

如图5和图6所示，试验主体内装配有试验轴系，该试验轴系包括试验轴37，试验轴37上依次安装有第一试验轴承31、第一径向加载轴承32、第二试验轴承33、第二径向加载轴承34以及轴向加载轴承35；第一试验轴承31上安装有第一试验衬套38，第一径向加载轴承32上安装有第一加载衬套39，第二试验轴承33上安装有第二试验衬套40，第二径向加载轴承34上安装有第二加载衬套41，轴向加载轴承35的外圈上安装有加载端盖42。

本实施例中，第一试验轴承31和第二试验轴承33为牵引电机的两个轴承，第一试验轴承31通过第一试验衬套38安装在试验轴的左端支点处，按动车组非传动端轴承密封结构设计，密封环采用迷宫槽方式密封，第一试验衬套38上安装有温度传感器和振动传感器；第二试验轴承33通过第二试验衬套40安装在试验轴的右端支点处，按动车组传动端轴承密封结构设计，密封环采用迷宫槽和沟槽方式密封，第二试验衬套40上安装有温度传感器和振动传感器。另外三个加载轴承按照牵引电机主轴的受力方式安装在试验轴37的相应位置。

在安装试验轴系时，先打开保温箱13的上盖，再打开主体盖板19，之后将装配好的试验轴系放置在主体底座18上，其中，第一试验轴承31和第二试验轴承33通过轴承支撑部支撑，而另外三个加载轴承悬空；之后，将万向联轴节20与试验轴的一端传动连接，将纵向振动杆36和垂向振动杆30与第一加载衬套39传动连接，将轴向加载装置22和横向振动杆21与加载端盖42传动连接；全部连接完成后，先将主体盖板19压紧固定在主体底座18上，此时转子径向加载装置15的输出端对应第一加载衬套39设置、齿轮径向加载装置14的输出端对应第二加载衬套41设置，再将保温箱13的上盖封盖在保温箱13的下盖上；然后，可在施加径向作用力、轴向作用力的同时，对两个试验轴承进行三向振动试验，三向振动装置能够模拟牵引电机轴承在动车运行中的振动环境，以模拟试验轴承的真实振动情况，使测试的结果更加准确。

本发明的轴承试验机通过调节试验主体、驱动装置以及横向振动装置在试验轴轴向的位置来适应不同长度的试验轴系，以对多种动车型号的牵引电机轴承的性能参数进行试验。

本发明基于三向振动的轴承试验机的实施例2：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，阻尼件为橡胶块24；本实施例中，阻尼件为压缩弹簧。

本发明基于三向振动的轴承试验机的实施例3：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，试验主体与试验台之间设有导向杆，橡胶块24套装在导向杆上，以保证橡胶块的稳定性。本实施例中，试验台上固设有限位套筒，橡胶块放置在限位套筒内，以保证橡胶块的稳定性，其中，橡胶块高于限位套筒，以避免试验主体压缩橡胶块时碰到限位套筒，影响试验结果。

本发明基于三向振动的轴承试验机的实施例4：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，三向振动装置的振动杆均与相应轴承传动连接，以向试验轴提供振动。本实施例中，三相振动装置的振动杆均与试验主体传动连接，以向试验轴提供振动。

本发明基于三向振动的轴承试验机的实施例5：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，轴承试验机上的径向加载装置包括转子径向加载装置15和齿轮径向加载装置14，转子径向加载装置15用于模拟转子转动时产生的径向作用力；齿轮径向加载装置14用于模拟齿轮转动时产生的径向作用力。本实施例中，一些牵引电机轴承不受齿轮施加的径向载荷，因此，轴承试验机上仅设置转子径向加载装置即可。

本发明基于三向振动的轴承试验机的实施例6：

本实施例与实施例1的区别在于，实施例1中，基于三向振动的轴承试验机包括轴向加载装置，轴向加载装置用于与相应轴承传动连接以向试验轴施加轴向作用力；轴向加载装置包括环形驱动油缸，横向振动装置具有横向振动杆，横向振动杆穿过环形驱动油缸以与相应轴承传动连接，从而向试验轴提供横向振动。本实施例中，基于设置轴向加载装置和横向振动装置的情况下，横向振动杆与试验主体传动连接，即不需要穿过轴向加载装置的环形驱动油缸。在其他实施例中，轴向加载装置的驱动油缸可以使用径向加载装置的驱动油缸。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，本发明的专利保护范围以权利要求书为准，凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化，同理均应包含在本发明的保护范围内。