本發(fā)明涉及一種滾動(dòng)軸承實(shí)驗(yàn)臺(tái)，尤其涉及一種螺桿夾緊的階梯軸式多尺寸滾動(dòng)軸承故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

背景技術(shù)：

滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中一種非常重要的標(biāo)準(zhǔn)零件，其支撐著機(jī)械設(shè)備中的旋轉(zhuǎn)軸，并起著降低旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)摩擦系數(shù)和保證回轉(zhuǎn)精度的作用。在很多情況下，滾動(dòng)軸承運(yùn)行環(huán)境為高溫、高轉(zhuǎn)速或者變轉(zhuǎn)速、重載荷或者變載荷工況，如高速列車(chē)、風(fēng)力發(fā)電機(jī)、礦山機(jī)械與汽車(chē)等；此外，滾動(dòng)軸承還可能會(huì)運(yùn)行于潤(rùn)滑不良、異物侵入等惡劣工況下。這些因素使得滾動(dòng)軸承容易出現(xiàn)點(diǎn)蝕、裂紋、磨損或者剝落等損傷，而滾動(dòng)軸承損傷最終又會(huì)引發(fā)機(jī)械設(shè)備故障，其后果輕則使得設(shè)備停機(jī)，造成經(jīng)濟(jì)損失，重則導(dǎo)致安全事故。因此，有必要研究或者探索行之有效的滾動(dòng)軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)測(cè)、診斷方法，以提高機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率與生產(chǎn)效益。而為達(dá)到研究或者探索的目的，則通常需要構(gòu)建一套合適的滾動(dòng)軸承故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

滾動(dòng)軸承安裝基本上都是外圈固定、內(nèi)圈可旋轉(zhuǎn)，但滾動(dòng)軸承一旦安裝之后，安裝機(jī)構(gòu)就很難改變。由于滾動(dòng)軸承的規(guī)格非常多，寬度與內(nèi)、外圈直徑不盡相同，設(shè)計(jì)加工出的一個(gè)特定安裝機(jī)構(gòu)通常只適用于某一規(guī)格的滾動(dòng)軸承。這使得目前大多數(shù)的滾動(dòng)軸承故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)通常只能對(duì)某一規(guī)格的滾動(dòng)軸承進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。而若要在這些實(shí)驗(yàn)臺(tái)上對(duì)其它規(guī)格的滾動(dòng)軸承進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，則需對(duì)滾動(dòng)軸承的安裝機(jī)構(gòu)進(jìn)行大幅度改動(dòng)，時(shí)間與經(jīng)濟(jì)成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有的滾動(dòng)軸承故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)難以對(duì)多尺寸的滾動(dòng)軸承進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的局限性，本發(fā)明的目的在于提供一種螺桿夾緊的階梯軸式多尺寸滾動(dòng)軸承故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，本發(fā)明利用多級(jí)階梯軸和兩個(gè)可移動(dòng)弧形滑塊的組合來(lái)對(duì)不同內(nèi)徑尺寸的滾動(dòng)軸承進(jìn)行安裝，從而對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行故障模擬實(shí)驗(yàn)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝方便。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種螺桿夾緊的階梯軸式多尺寸滾動(dòng)軸承故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：包括基座臺(tái)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、多級(jí)階梯軸、實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承、直套筒、帶凸緣套筒、螺桿夾緊裝置、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀和磁粉制動(dòng)器；多級(jí)階梯軸一端貫穿第一帶座軸承，通過(guò)第一彈性聯(lián)軸器與驅(qū)動(dòng)電機(jī)伸出軸相連，多級(jí)階梯軸另一端貫穿第二帶座軸承，通過(guò)第二彈性聯(lián)軸器與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀一端伸出軸相連，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀另一端伸出軸通過(guò)第三彈性聯(lián)軸器與磁粉制動(dòng)器伸出軸相連；實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承內(nèi)圈套在多級(jí)階梯軸中間的一段階梯上，直套筒一端頂住實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承內(nèi)圈的端面，另一端頂住帶凸緣套筒的凸緣端面，帶凸緣套筒的另一端頂住第二帶座軸承的內(nèi)圈端面；螺桿夾緊裝置夾緊實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承外圈；驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第一帶座軸承安裝在驅(qū)動(dòng)端底座上，第二帶座軸承、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀和磁粉制動(dòng)器安裝在加載端底座上，驅(qū)動(dòng)端底座、螺桿夾緊裝置和加載端底座安裝在基座臺(tái)上。

進(jìn)一步地，所述螺桿夾緊裝置包括雙向螺桿、第一弧形滑塊、第二弧形滑塊、直線光軸、手柄和支架；第一弧形滑塊、第二弧形滑塊通過(guò)上端的螺紋孔對(duì)稱(chēng)地安裝在雙向螺桿兩端的螺桿中，雙向螺桿安裝在支架上端的孔中，直線光軸貫穿第一弧形滑塊、第二弧形滑塊下端的光孔安裝在支架下端的孔中，手柄安裝在雙向螺桿的一端，所述實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承外圈被夾緊在第一弧形滑塊與第二弧形滑塊的中間。

進(jìn)一步地，所述基座臺(tái)上加工有t形槽。

進(jìn)一步地，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)內(nèi)部安裝有光電編碼器。

進(jìn)一步地，所述多級(jí)階梯軸中間加工有3個(gè)以上階梯。

優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)還包括電氣控制系統(tǒng)，所述電氣控制系統(tǒng)包括整流模塊、變頻器、控制單元、可編程邏輯控制器、第一工控機(jī)和張力控制器；整流模塊與變頻器連接，驅(qū)動(dòng)電機(jī)連接到變頻器上，變頻器連接到控制單元上，控制單元與可編程邏輯控制器連接，可編程邏輯控制器與第一工控機(jī)連接；張力控制器與所述磁粉制動(dòng)器連接。

優(yōu)選地，所述實(shí)驗(yàn)臺(tái)還包括測(cè)試系統(tǒng)，所述測(cè)試系統(tǒng)包括振動(dòng)傳感器、光電隔離器、模擬量輸入模塊、數(shù)字量i/o模塊、機(jī)箱和第二工控機(jī)；振動(dòng)傳感器安裝在所述第一弧形滑塊或者所述第二弧形滑塊上，并與模擬量輸入模塊連接；所述轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀經(jīng)由光電隔離器與數(shù)字量i/o模塊連接；模擬量輸入模塊、數(shù)字量i/o模塊安裝在機(jī)箱上，機(jī)箱與第二工控機(jī)連接。

本發(fā)明具有的有益效果是：

1、多級(jí)階梯軸上可以安裝多種內(nèi)徑尺寸的滾動(dòng)軸承，兩個(gè)可相對(duì)移動(dòng)的弧形滑塊則可以?shī)A緊不同外徑尺寸的滾動(dòng)軸承，因而實(shí)驗(yàn)臺(tái)能夠?qū)Χ喑叽绲臐L動(dòng)軸承進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2、驅(qū)動(dòng)端底座、螺桿夾緊裝置和加載端底座均可以在基座臺(tái)上沿著t形槽移動(dòng)，因此能夠方便地安裝與拆卸實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承。

3、為滾動(dòng)軸承狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)測(cè)、診斷方法的研究與探索提供了一個(gè)良好的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的等軸側(cè)視圖；

圖2是本發(fā)明的正視圖；

圖3是本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承在多級(jí)階梯軸上安裝的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明的螺桿夾緊裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明的電氣控制系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明的測(cè)試系統(tǒng)的架構(gòu)示意圖。

圖中：基座臺(tái)1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、第一彈性聯(lián)軸器3、第一帶座軸承4、多級(jí)階梯軸5、實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6、直套筒7、帶凸緣套筒8、第二帶座軸承9、第二彈性聯(lián)軸器10、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀11、第三彈性聯(lián)軸器12、磁粉制動(dòng)器13、驅(qū)動(dòng)端底座14、加載端底座15、雙向螺桿16、第一弧形滑塊17、第二弧形滑塊18、直線光軸19、手柄20、支架21、整流模塊22-1、變頻器22-2、控制單元22-3、可編程邏輯控制器22-4、第一工控機(jī)22-5、張力控制器22-6、振動(dòng)傳感器23-1、光電隔離器23-2、模擬量輸入模塊23-3、數(shù)字量i/o模塊23-4、機(jī)箱23-5、第二工控機(jī)23-6。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

參照?qǐng)D1~圖6，一種螺桿夾緊的階梯軸式多尺寸滾動(dòng)軸承故障模擬實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于：包括基座臺(tái)1、驅(qū)動(dòng)電機(jī)2、多級(jí)階梯軸5、實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6、直套筒7、帶凸緣套筒8、螺桿夾緊裝置、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀11和磁粉制動(dòng)器13。

其中，多級(jí)階梯軸5中間加工有直徑依次為20mm、25mm、30mm、35mm、40mm與50mm的階梯，可以對(duì)6種內(nèi)徑尺寸的滾動(dòng)軸承進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。多級(jí)階梯軸5一端貫穿第一帶座軸承4，通過(guò)第一彈性聯(lián)軸器3與驅(qū)動(dòng)電機(jī)2伸出軸相連，多級(jí)階梯軸5另一端貫穿第二帶座軸承9，通過(guò)第二彈性聯(lián)軸器10與轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀11一端伸出軸相連，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀11另一端伸出軸通過(guò)第三彈性聯(lián)軸器12與磁粉制動(dòng)器13伸出軸相連。驅(qū)動(dòng)電機(jī)2為變頻調(diào)速三相異步電機(jī)，選用安徽皖南的yvf2-100l1-4型號(hào)，額定功率為2.2kw，額定轉(zhuǎn)速為3000rpm，額定轉(zhuǎn)矩7.3nm，驅(qū)動(dòng)電機(jī)2內(nèi)部還安裝有100線的測(cè)速用光電編碼器，以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)電機(jī)2的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制。轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀11選用北京新宇航測(cè)控的jn338-a系列直連式轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器，轉(zhuǎn)矩量程為20nm，轉(zhuǎn)速量程為6000rpm。磁粉制動(dòng)器13選用蘇州德斯特cz-1型號(hào)，額定轉(zhuǎn)矩10nm。本實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6為6006深溝球軸承，內(nèi)徑為30mm，外徑為55mm。實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6內(nèi)圈套在多級(jí)階梯軸5中間30mm直徑的階梯上。直套筒7一端頂住實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6內(nèi)圈的端面，對(duì)實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6進(jìn)行軸向固定，另一端頂住帶凸緣套筒8的凸緣端面，帶凸緣套筒8的另一端頂住第二帶座軸承9的內(nèi)圈端面。螺桿夾緊裝置夾緊實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6的外圈。驅(qū)動(dòng)電機(jī)2和第一帶座軸承4安裝在驅(qū)動(dòng)端底座14上，第二帶座軸承9、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀11和磁粉制動(dòng)器13安裝在加載端底座15上，驅(qū)動(dòng)端底座14、螺桿夾緊裝置和加載端底座15通過(guò)螺栓安裝在基座臺(tái)1上的t形槽中。

螺桿夾緊裝置包括雙向螺桿16、第一弧形滑塊17、第二弧形滑塊18、直線光軸19、手柄20和支架21。第一弧形滑塊17、第二弧形滑塊18通過(guò)上端的螺紋孔對(duì)稱(chēng)地安裝在雙向螺桿16兩端的螺桿中，雙向螺桿16安裝在支架21上端的孔中；直線光軸19貫穿第一弧形滑塊17、第二弧形滑塊18下端的光孔安裝在支架21下端的孔中；手柄20安裝在雙向螺桿16的一端，通過(guò)手動(dòng)旋轉(zhuǎn)手柄20，可以帶動(dòng)雙向螺桿16旋轉(zhuǎn)，驅(qū)使第一弧形滑塊17、第二弧形滑塊18同時(shí)往中間移動(dòng)，從而夾緊實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6的外圈。

實(shí)驗(yàn)臺(tái)電氣控制系統(tǒng)包括整流模塊22-1、變頻器22-2、控制單元22-3、可編程邏輯控制器22-4、第一工控機(jī)22-5和張力控制器22-6。電氣控制系統(tǒng)采用西門(mén)子sinamicss120伺服控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其中整流模塊22-1選用額定功率為5kw的非調(diào)節(jié)電源模塊，變頻器22-2選用額定功率為2.7kw的單軸電機(jī)模塊，控制單元22-3選用cu320控制器。整流模塊22-1接入380v三相電，并與變頻器22-2連接，變頻器22-2通過(guò)drive-cliq電纜與驅(qū)動(dòng)電機(jī)2連接；變頻器22-2通過(guò)drive-cliq電纜連接到控制單元22-3上，控制單元22-3通過(guò)以太網(wǎng)與可編程邏輯控制器22-4連接，可編程邏輯控制器22-4通過(guò)以太網(wǎng)與第一工控機(jī)22-5連接。驅(qū)動(dòng)電機(jī)2采用轉(zhuǎn)速控制方式，可以使其在額定轉(zhuǎn)速內(nèi)以任一恒定轉(zhuǎn)速或者按照某一函數(shù)變化的轉(zhuǎn)速進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。張力控制器22-6選用蘇州德斯特ktc800張力控制器，并接入220v單相電，然后與磁粉制動(dòng)器13連接。張力控制器22-6控制磁粉制動(dòng)器13輸出一個(gè)恒定轉(zhuǎn)矩，以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的加載。

實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)試系統(tǒng)包括振動(dòng)傳感器23-1、光電隔離器23-2、模擬量輸入模塊23-3、數(shù)字量i/o模塊23-4、機(jī)箱23-5和第二工控機(jī)23-6。其中，模擬量輸入模塊23-3選用ni9324數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)字量i/o模塊23-4選用ni9401數(shù)據(jù)采集卡，機(jī)箱23-5選用nicdaq-9132機(jī)箱。振動(dòng)傳感器23-1安裝在第一弧形滑塊17或者第二弧形滑塊18上，與模擬量輸入模塊23-3連接；轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀11經(jīng)由光電隔離器23-2與數(shù)字量i/o模塊23-4連接；模擬量輸入模塊23-3、數(shù)字量i/o模塊23-4安裝在機(jī)箱23-5上，機(jī)箱23-5與第二工控機(jī)23-6連接。測(cè)試系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集軟件部分由第二工控機(jī)23-6上的nilabview編程實(shí)現(xiàn)。

本實(shí)施例中，實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6的內(nèi)圈、外圈或者滾動(dòng)體上可以通過(guò)人工的方法設(shè)置所要研究的點(diǎn)蝕、裂紋、磨損、剝落或者它們的組合等故障損傷。在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的運(yùn)行過(guò)程中，轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀11測(cè)量實(shí)驗(yàn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，振動(dòng)傳感器23-1采集實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6的振動(dòng)數(shù)據(jù)。最后利用采集到的振動(dòng)數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)據(jù)，可以對(duì)滾動(dòng)軸承的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障預(yù)測(cè)、診斷方法進(jìn)行研究與探索。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6可以更換為6206、6306深溝球軸承，其內(nèi)徑均為30mm，外徑分別為62mm、72mm。安裝時(shí)，仍將實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6內(nèi)圈套在多級(jí)階梯軸5中間30mm直徑的階梯上，并移動(dòng)支架21，使第一弧形滑塊17和第二弧形滑塊18對(duì)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6，最后旋轉(zhuǎn)手柄20將實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6的外圈夾緊。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6可以更換為6000、6200或者6300系列中內(nèi)徑為20mm、25mm、35mm、40mm或者50mm的深溝球軸承。安裝時(shí)，將實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6內(nèi)圈套在多級(jí)階梯軸5中間20mm、25mm、35mm、40mm或者50mm直徑的階梯上，并移動(dòng)支架21，使第一弧形滑塊17和第二弧形滑塊18對(duì)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6，最后旋轉(zhuǎn)手柄20將實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6的外圈夾緊。

進(jìn)一步地，本實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)滾動(dòng)軸承6可以更換為符合內(nèi)徑要求的其它類(lèi)型滾動(dòng)軸承，如角接觸軸承、圓柱滾子軸承和圓錐滾子軸承等。

以上實(shí)施例僅供說(shuō)明本發(fā)明之用，而非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變換或變型，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本發(fā)明的范疇，應(yīng)由各權(quán)利要求所限定。