专利名称：一种高速滚动轴承滑差试验装置的制作方法
技术领域：
本发明属于轴承试验装置，具体涉及一种高速滚动轴承滑差试验装置。
背景技术：
滚动轴承是应用极为广泛的一种重要机械基础件。现代工业的发展对滚动轴承的工作性能提出了更高的要求，高转速、长寿命的轴承越来越受到使用者青睐。但高转速条件下轻载轴承的打滑与蹭伤一直是影响轴承使用寿命的关键因素。因此，对高速滚动轴承进行打滑失效机理的研究与分析显得尤为重要。目前，已有技术及实验方法大都将滚动轴承整体作为研究对象进行分析，由于滚动轴承影响因素的复杂性及滚动体在轴承中运动的不确定性，上述方法得到的结果往往不太精确，不能很好地揭示滚动轴承打滑与失效的本质机理。同时，打滑不一定引起轴承滑蹭导致表面磨损与整体失效。从已有文献分析可知，缺乏对于确定滑差因素组合下引起轴承蹭伤的机理性研究。

发明内容
本发明目的在于提供一种简便可行的高速滚动轴承滑差试验装置，通过模拟滚动轴承内外圈与滚动体的动态接触情况，分析各参数作用下高速滚动轴承打滑失效的深层次机理，进而可以通过优化影响轴承滑蹭的主要因素以提高滚动轴承的使用寿命与可靠性。为了达到上述目的，本发明是采用以下技术方案予以实现的一种高速滚动轴承滑差试验装置，其特征在于，包括在支架上轴向相对设置的高、 低速电主轴，其中高速电主轴的底板与支架之间设置有活动支承和带有力传感器的加载机构；所述高速电主轴前端连接可调换滚动体，低速电主轴前端通过夹具连接受试轴承的圈体，滚动体通过加载机构对受试轴承圈体施加径向载荷；所述高、低速电主轴上均设有测定转速的位移传感器，通过变送器与数据采集处理系统信号连接；高、低速电主轴均连接有变频器，数据采集处理系统通过变频器控制高、低速电主轴的转速；在受试轴承圈体与滚动体接触部位附近设置有润滑装置、以及红外测温仪，红外测温仪将采集的油膜温度或接触部位温度信号输入至数据采集处理系统，力传感器通过信号放大器将加载信号输入至数据采集处理系统。上述方案中，所述活动支承包括一个与高速电主轴底板连接的轴承座，该轴承座通过一个垫块连接在支架上。所述夹具包括夹头，其上套有张紧套，夹头与张紧套为轴向锥面接触，张紧套外沿圆周方向装设受试轴承的圈体，通过压盖用螺栓将张紧套、受试轴承的圈体一并固定在夹头上。本发明与现有技术相比，具有以下优点与突出性效果可灵活模拟滚动轴承内或外圈与滚动体的动态接触情况，方便研究各主要影响参数对滚动轴承油膜破裂及表面蹭伤的影响，进而可以分析各参数作用下高速滚动轴承打滑失效的机理，且具有结构简单，易于扩展，安装、调试方便，运行可靠，成本低廉等优点。


图1为本发明装置的结构原理图。图2为图1中受试轴承圈体与夹具连接示意图。图3为试样滑蹭前后表面形貌图。其中图3a为内圈原始图；图!Bb为内圈蹭伤图； 图3c为滚动体原始图；图3d为滚动体蹭伤图。图1、图2中的标记说明1-支架；2-信号放大器；3、28_螺栓；4_垫块；5_轴承座； 6-轴承座端盖；7-力传感器；8-加载机构；9、23_变频器；10、21_冷却装置；11_高速电主轴；12、16_位移传感器；13-滚动体；14-润滑装置；15-红外测温仪；17-低速电主轴；18、 19-变送器；20-数据采集处理系统；22-拉杆；24-夹头；25-张紧套；26-内圈；27-压盖。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明，但并不作为对本发明的
唯一限定。参照图1，一种高速滚动轴承滑差试验装置，包括在支架1上轴向相对设置的高、 低速电主轴11、17，其中高速电主轴的底板与支架之间设置有活动支承和带有力传感器7 的加载机构8 ；活动支承包括一个与高速电主轴底板连接的轴承座5，该轴承座通过一个垫块4由螺栓3连接在支架上。高速电主轴前端连接可调换滚动体13，低速电主轴前端通过夹具连接受试轴承的圈体(内圈或外圈)，滚动体通过加载机构8对受试轴承圈体施加径向载荷；高、低速电主轴上分别设有测定转速的位移传感器12、16，分别通过变送器19、18与数据采集处理系统20信号连接；高、低速电主轴分别连接有变频器9、23，数据采集处理系统通过变频器9、23控制高、低速电主轴的转速；在受试轴承圈体与滚动体接触部位附近设置有蠕动泵控制的润滑装置14、以及红外测温仪15，红外测温仪将采集的油膜温度或接触部位温度信号输入至数据采集处理系统，数据采集处理系统可以通过改变润滑液型号及流量改变润滑情况。力传感器7通过信号放大器2将加载信号输入至数据采集处理系统。高、低速电主轴还分别连接有水冷却的冷却装置10、21。数据采集处理系统20内采用多功能数据采集卡，可采集位移传感器12和16传回的高、低速电主轴11、17的位移信号，经转换为转速信息，藉此对变频器9和23预设的转速进行闭环控制，从而控制滑差率在规定的水平。本实施例装置可通过控制高、低速电主轴11和17、试验滚动体13及受试轴承圈体的制造与装配误差，确保试验工件接触部位跳动尽可能小，以减小由于高速旋转工件的跳动过大对实验结果的影响，同时也确保实验的安全性。装有滚动体13的高速电主轴11的底板可绕轴承座5的支点沿竖直方向转动，有利于载荷的柔性改变；通过调整垫块4的厚度及螺栓3的升降，确保滚动体13与轴承内/ 外圈水平相切，避免偏载。调整滚动体和内/外圈使其接触为线接触，且两者中线平行。因为需要测试不同载荷下轴承发生打滑的情况，所以要求轴承所受径向载荷灵活可调。在高速电主轴底板右端下方，用细牙螺杆连接力传感器8，通过控制双螺母的上下移动利用杠杆原理加载，给滚动体端施加不同的径向载荷，此载荷信息可以通过数据采集处理程序采集并加以反馈以进行实时调整。此加载过程冲击小，结构简单，性能可靠。如图2所示，夹具包括夹头M、其上套有张紧套25，有利于试件的张紧、微调与装
4卸，夹头与张紧套为轴向锥面接触，有利于定位与夹紧，张紧套25外沿圆周方向装设内圈沈，通过压盖27用螺栓观将张紧套、内圈一并固定在夹头上。本发明装置的工作原理是根据受试轴承所要求的滑差率设定高、低速电主轴变频器的初始频率，连接冷却装置及润滑装置，通过加载机构经由滚动体对受试轴承的圈体施加径向载荷；试验开始后，数据采集处理系统通过采集两个位移传感器12、16分别传回的两个电主轴11、17与工件连接处实际位移，并转换为转速信号，通过与设定的转速进行对比以修正转速，从而控制试验在一定滑差率进行。数据采集处理系统通过非接触式红外传感器捕获滚动体及受试轴承的圈体接触处油膜温度以获取油膜破裂情况，通过润滑装置改变润滑油型号及流量；数据采集处理系统通过加载机构控制载荷，通过改变试样滚动体及受试轴承的圈体进而改变工件外观形貌与性能参数，本发明试验装置可以方便地模拟滚动轴承内外圈与滚动体的动态接触情况，研究各参数作用下高速滚动轴承打滑失效的深层次机理。该装置具有结构简单，易于扩展，安装、调试方便，运行可靠，成本低廉等优点。图3为滚动体13与某试样内圈滑蹭前后表面形貌图。滑蹭行为被设计为在一定滑差组合下发生。在图3中含有各种表面形貌数据与信息，通过与红外测温仪15采集的接触区油膜温度数据相对应，可以藉此方便研究各主要影响参数对滚动轴承油膜破裂及表面蹭伤的影响，进而可以分析各参数作用下高速滚动轴承打滑失效的机理。
权利要求
1.一种高速滚动轴承滑差试验装置，其特征在于，包括在支架上轴向相对设置的高、 低速电主轴，其中高速电主轴的底板与支架之间设置有活动支承和带有力传感器的加载机构；所述高速电主轴前端连接可调换滚动体，低速电主轴前端通过夹具连接受试轴承的圈体，滚动体通过加载机构对受试轴承圈体施加径向载荷；所述高、低速电主轴上均设有测定转速的位移传感器，通过变送器与数据采集处理系统信号连接；高、低速电主轴均连接有变频器，数据采集处理系统通过变频器控制高、低速电主轴的转速；在受试轴承圈体与滚动体接触部位附近设置有润滑装置、以及红外测温仪，红外测温仪将采集的油膜温度或接触部位温度信号输入至数据采集处理系统，力传感器通过信号放大器将加载信号输入至数据采集处理系统。
2.如权利要求1所述的高速滚动轴承滑差试验装置，其特征在于，所述活动支承包括一个与高速电主轴底板连接的轴承座，该轴承座通过一个垫块连接在支架上。
3.如权利要求1所述的高速滚动轴承滑差试验装置，其特征在于，所述夹具包括夹头， 其上套有张紧套，夹头与张紧套为轴向锥面接触，张紧套外沿圆周方向装设受试轴承的圈体，通过压盖用螺栓将张紧套、受试轴承的圈体一并固定在夹头上。
全文摘要
本发明公开了一种高速滚动轴承滑差试验装置，包括在支架上轴向相对设置的高、低速电主轴，高速电主轴的底板与支架之间设置有活动支承和带有力传感器的加载机构；高速电主轴前端连接滚动体，低速电主轴前端连接受试轴承的圈体，滚动体通过加载机构对受试轴承圈体施加径向载荷；高、低速电主轴上均设有测定转速的位移传感器，高、低速电主轴均连接有变频器，数据采集处理系统通过变频器控制高、低速电主轴的转速；在受试轴承圈体与滚动体接触部位附近设置有润滑装置、以及红外测温仪，红外测温仪将采集的油膜温度或接触部位温度信号输入至数据采集处理系统，力传感器通过信号放大器将加载信号输入至数据采集处理系统。
文档编号G01M13/04GK102353540SQ201110180089
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月29日 优先权日2011年6月29日
发明者吕少璞, 李军宁, 陈渭 申请人:西安交通大学