本發(fā)明涉及一種模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，屬于軸承性能測(cè)試，該試驗(yàn)機(jī)旨在通過(guò)模擬滾動(dòng)軸承在實(shí)際運(yùn)行中所遭遇的真實(shí)高頻振動(dòng)激勵(lì)環(huán)境，全面評(píng)估其動(dòng)態(tài)性能、耐久性和可靠性。

背景技術(shù)：

1、滾動(dòng)軸承作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的核心部件，其性能直接影響到整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和壽命。在現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用中，滾動(dòng)軸承常常需要在高頻的振動(dòng)環(huán)境中工作，如航空航天領(lǐng)域，飛機(jī)、火箭等飛行器的發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高頻振動(dòng)。這些振動(dòng)對(duì)軸承等部件的性能、壽命及安全性提出了更高的要求，因此，準(zhǔn)確模擬這些振動(dòng)激勵(lì)對(duì)于評(píng)估滾動(dòng)軸承的動(dòng)態(tài)性能至關(guān)重要。傳統(tǒng)的滾動(dòng)軸承性能測(cè)試方法往往局限于靜態(tài)或簡(jiǎn)化動(dòng)態(tài)條件下的試驗(yàn)，無(wú)法全面反映軸承在復(fù)雜高頻振動(dòng)環(huán)境中的實(shí)際表現(xiàn)。盡管近年來(lái)一些先進(jìn)的試驗(yàn)設(shè)備已經(jīng)開(kāi)始嘗試模擬高頻振動(dòng)環(huán)境，但大多數(shù)設(shè)備仍存在以下不足：一是振動(dòng)激勵(lì)源單一，不能同時(shí)模擬高頻振動(dòng)和軸系振動(dòng)；二是振動(dòng)模擬精度不足，難以準(zhǔn)確再現(xiàn)實(shí)際工況中的振動(dòng)特性；三是測(cè)試參數(shù)有限，不能全面評(píng)估軸承的動(dòng)態(tài)性能。隨著工業(yè)技術(shù)的不斷進(jìn)步和機(jī)械設(shè)備性能要求的提高，對(duì)滾動(dòng)軸承的測(cè)試評(píng)估也提出了更高的要求。因此，開(kāi)發(fā)一種能夠同時(shí)模擬高頻振動(dòng)激勵(lì)和軸系振動(dòng)激勵(lì)，且具備高精度、多參數(shù)測(cè)試能力的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)顯得尤為重要。所以本發(fā)明為滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能測(cè)試及可靠性設(shè)計(jì)研究提供了一套新的具體的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)方案。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，以解決現(xiàn)有技術(shù)滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)激勵(lì)源單一，不能全面的模擬滾動(dòng)軸承真實(shí)的高頻振動(dòng)工況的問(wèn)題。

2、本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題是采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，包括工作臺(tái)、驅(qū)動(dòng)裝置、試驗(yàn)機(jī)主體、外置測(cè)控裝置、徑向加載裝置、軸向加載裝置以及徑向振動(dòng)裝置；所述試驗(yàn)機(jī)主體固定在工作臺(tái)上，其包括支撐座，試驗(yàn)軸通過(guò)陪試軸承轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在支撐座上的兩軸承座上；所述驅(qū)動(dòng)裝置固定在試驗(yàn)臺(tái)上，用于為試驗(yàn)軸提供轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力；所述外置測(cè)控裝置固定在試驗(yàn)軸一側(cè)的工作臺(tái)上，用于測(cè)控試驗(yàn)軸的動(dòng)態(tài)振動(dòng)數(shù)據(jù)；所述試驗(yàn)軸外周設(shè)有試驗(yàn)軸承，該試驗(yàn)軸承外周設(shè)有軸承套環(huán)，該軸承套環(huán)內(nèi)壁上沿周向間隔設(shè)有多個(gè)安裝槽，壓電振動(dòng)片通過(guò)安裝螺栓固定裝配在該安裝槽內(nèi)，所述安裝螺栓上還套設(shè)有用于為壓電振動(dòng)片提供使其壓緊試驗(yàn)軸承的預(yù)緊彈簧；所述壓電振動(dòng)片通過(guò)穿過(guò)在安裝槽中線(xiàn)束孔的線(xiàn)束與連接外部電控，通過(guò)調(diào)節(jié)外部電控向壓電振動(dòng)片施加不同電壓，使其產(chǎn)生不同頻率的高頻振動(dòng)位移，并傳導(dǎo)至試驗(yàn)軸承。

3、本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問(wèn)題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。

4、前述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，所述軸承套環(huán)上還設(shè)有沿徑向延伸的傳感器安裝孔，用于測(cè)控試驗(yàn)軸承數(shù)據(jù)的傳感器通過(guò)該傳感器安裝孔安裝至試驗(yàn)軸承外圈。

5、前述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，可通過(guò)在壓電振動(dòng)片和軸承套環(huán)之間設(shè)置調(diào)節(jié)墊片實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電振動(dòng)片和試驗(yàn)軸承之間壓力的調(diào)節(jié)。

6、前述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，所述試驗(yàn)軸承包括兩個(gè)試驗(yàn)軸承，分布在試驗(yàn)軸中部外周的環(huán)狀凸起前后，并與該環(huán)狀凸起軸向擋止限位，上述試驗(yàn)軸承遠(yuǎn)離環(huán)狀凸起的一端還設(shè)有用于對(duì)其進(jìn)行軸向擋止限位的限位件。

7、前述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，所述限位件包括第一調(diào)整環(huán)和第二調(diào)整環(huán)，其中試驗(yàn)軸的環(huán)狀凸起兩側(cè)均包括用于與軸承座配合的軸承座配合段，該軸承座配合段與環(huán)狀凸起之間還設(shè)有徑向尺寸大于軸承座配合段且小于環(huán)狀凸起的加載段，所述試驗(yàn)軸承位于加載段上，第二調(diào)整環(huán)也套在加載段外周，且其一端與試驗(yàn)軸承內(nèi)圈擋止限位，另一端延伸至軸承座配合段并與套在該軸承座配合段的第一調(diào)整環(huán)端部凸起擋止限位，該第一調(diào)整環(huán)另一端則與陪試軸承內(nèi)圈擋止限位。

8、前述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，所述徑向加載裝置固定在支撐座上，兩試驗(yàn)軸承外周分別設(shè)有一個(gè)第二軸承套環(huán)，兩第二軸承套環(huán)外周頂部和底部分別通過(guò)一個(gè)受力擋板連接，徑向加載裝置通過(guò)壓力的形式將加載力施加在第二軸承套環(huán)頂部的受力擋板上；所述徑向振動(dòng)裝置固定在工作臺(tái)下方，并將徑向振動(dòng)激勵(lì)作用于第二軸承套環(huán)底部的受力擋板上。

9、前述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，所述第二軸承套環(huán)前后端分別固定有第一軸承端蓋和第二軸承端蓋，通過(guò)該第一軸承端蓋和第二軸承端蓋對(duì)試驗(yàn)軸承進(jìn)行軸向限位；該第二軸承套環(huán)外周兩側(cè)還對(duì)稱(chēng)設(shè)有施力凸部，固定在支撐座上的軸向加載裝置通過(guò)上述施力凸部向第二軸承套環(huán)施加軸向力。

10、前述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，所述軸承座由下軸承座和上軸承座組成，其中下軸承座固定在支撐座上，上軸承座通過(guò)螺栓固定在下軸向座上，且所述軸承座內(nèi)還設(shè)有第一軸承套環(huán)，通過(guò)該軸承套環(huán)調(diào)整軸承座內(nèi)徑。

11、前述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，所述第一軸承套環(huán)、第一調(diào)整環(huán)、第二調(diào)整環(huán)、第一軸承端蓋以及第二軸承端蓋均包括具有不同尺寸的多個(gè)，以滿(mǎn)足不同尺寸試驗(yàn)軸的測(cè)試需求。

12、前述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，所述外置測(cè)控裝置包括固定在工作臺(tái)上的傳感器支架和支撐在該傳感器支架上的激光振動(dòng)傳感器。

13、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明可達(dá)到相當(dāng)?shù)募夹g(shù)進(jìn)步性及實(shí)用性，并具有產(chǎn)業(yè)上的廣泛利用價(jià)值，其至少具有下列優(yōu)點(diǎn)：

14、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)試驗(yàn)軸承測(cè)控的同時(shí)，完成對(duì)試驗(yàn)軸的測(cè)控。相較于傳統(tǒng)滾動(dòng)軸承試驗(yàn)機(jī)，可以完成對(duì)試驗(yàn)軸的測(cè)控，對(duì)軸承主軸的可靠性研究提供了有效數(shù)據(jù)。

15、本試驗(yàn)機(jī)在通過(guò)徑向振動(dòng)裝置施加軸系振動(dòng)激勵(lì)的同時(shí)，可以施加來(lái)自外部的高頻振動(dòng)激勵(lì)，相較于傳統(tǒng)滾動(dòng)軸承試驗(yàn)機(jī)，能夠同時(shí)模擬高頻振動(dòng)激勵(lì)和軸系振動(dòng)激勵(lì)，全面的模擬滾動(dòng)軸承真實(shí)的振動(dòng)工況。

16、本發(fā)明采用兩組試驗(yàn)軸承組成橋式結(jié)構(gòu)，通過(guò)受力擋板將徑向振動(dòng)裝置、徑向加載裝置的振動(dòng)激勵(lì)與加載力傳遞給兩組試驗(yàn)軸承，并對(duì)兩組試驗(yàn)軸承加以測(cè)控。相較于傳統(tǒng)滾動(dòng)軸承試驗(yàn)機(jī)，更加穩(wěn)定，且每次可獲得兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提高了試驗(yàn)效率。

17、本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了對(duì)高頻振動(dòng)激勵(lì)的模擬，并可以提供不同強(qiáng)度的高頻振動(dòng)激勵(lì)。

18、本發(fā)明可同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)高頻振動(dòng)激勵(lì)和軸系振動(dòng)激勵(lì)的模擬，模擬滾動(dòng)軸承在工作中遇到最真實(shí)復(fù)雜高頻振動(dòng)工況。

技術(shù)特征：

1.一種模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，包括工作臺(tái)、驅(qū)動(dòng)裝置、試驗(yàn)機(jī)主體、外置測(cè)控裝置、徑向加載裝置、軸向加載裝置以及徑向振動(dòng)裝置；所述試驗(yàn)機(jī)主體固定在工作臺(tái)上，其包括支撐座，試驗(yàn)軸通過(guò)陪試軸承轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在支撐座上的兩軸承座上；所述驅(qū)動(dòng)裝置固定在試驗(yàn)臺(tái)上，用于為試驗(yàn)軸提供轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力；所述外置測(cè)控裝置固定在試驗(yàn)軸一側(cè)的工作臺(tái)上，用于測(cè)控試驗(yàn)軸的動(dòng)態(tài)振動(dòng)數(shù)據(jù)；其特征在于：所述試驗(yàn)軸外周設(shè)有試驗(yàn)軸承，該試驗(yàn)軸承外周設(shè)有軸承套環(huán)，該軸承套環(huán)內(nèi)壁上沿周向間隔設(shè)有多個(gè)安裝槽，壓電振動(dòng)片通過(guò)安裝螺栓固定裝配在該安裝槽內(nèi)，所述安裝螺栓上還套設(shè)有用于為壓電振動(dòng)片提供使其壓緊試驗(yàn)軸承的預(yù)緊彈簧；所述壓電振動(dòng)片通過(guò)穿過(guò)在安裝槽中線(xiàn)束孔的線(xiàn)束與連接外部電控，通過(guò)調(diào)節(jié)外部電控向壓電振動(dòng)片施加不同電壓，使其產(chǎn)生不同頻率的高頻振動(dòng)位移，并傳導(dǎo)至試驗(yàn)軸承。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于：所述軸承套環(huán)上還設(shè)有沿徑向延伸的傳感器安裝孔，用于測(cè)控試驗(yàn)軸承數(shù)據(jù)的傳感器通過(guò)該傳感器安裝孔安裝至試驗(yàn)軸承外圈。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于：可通過(guò)在壓電振動(dòng)片和軸承套環(huán)之間設(shè)置調(diào)節(jié)墊片實(shí)現(xiàn)對(duì)壓電振動(dòng)片和試驗(yàn)軸承之間壓力的調(diào)節(jié)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于：所述試驗(yàn)軸承包括兩個(gè)試驗(yàn)軸承，分布在試驗(yàn)軸中部外周的環(huán)狀凸起前后，并與該環(huán)狀凸起軸向擋止限位，上述試驗(yàn)軸承遠(yuǎn)離環(huán)狀凸起的一端還設(shè)有用于對(duì)其進(jìn)行軸向擋止限位的限位件。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于：所述限位件包括第一調(diào)整環(huán)和第二調(diào)整環(huán)，其中試驗(yàn)軸的環(huán)狀凸起兩側(cè)均包括用于與軸承座配合的軸承座配合段，該軸承座配合段與環(huán)狀凸起之間還設(shè)有徑向尺寸大于軸承座配合段且小于環(huán)狀凸起的加載段，所述試驗(yàn)軸承位于加載段上，第二調(diào)整環(huán)也套在加載段外周，且其一端與試驗(yàn)軸承內(nèi)圈擋止限位，另一端延伸至軸承座配合段并與套在該軸承座配合段的第一調(diào)整環(huán)端部凸起擋止限位，該第一調(diào)整環(huán)另一端則與陪試軸承內(nèi)圈擋止限位。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于：所述徑向加載裝置固定在支撐座上，兩試驗(yàn)軸承外周分別設(shè)有一個(gè)第二軸承套環(huán)，兩第二軸承套環(huán)外周頂部和底部分別通過(guò)一個(gè)受力擋板連接，徑向加載裝置通過(guò)壓力的形式將加載力施加在第二軸承套環(huán)頂部的受力擋板上；所述徑向振動(dòng)裝置固定在工作臺(tái)下方，并將徑向振動(dòng)激勵(lì)作用于第二軸承套環(huán)底部的受力擋板上。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于：所述第二軸承套環(huán)前后端分別固定有第一軸承端蓋和第二軸承端蓋，通過(guò)該第一軸承端蓋和第二軸承端蓋對(duì)試驗(yàn)軸承進(jìn)行軸向限位；該第二軸承套環(huán)外周兩側(cè)還對(duì)稱(chēng)設(shè)有施力凸部，固定在支撐座上的軸向加載裝置通過(guò)上述施力凸部向第二軸承套環(huán)施加軸向力。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于：所述軸承座由下軸承座和上軸承座組成，其中下軸承座固定在支撐座上，上軸承座通過(guò)螺栓固定在下軸向座上，且所述軸承座內(nèi)還設(shè)有第一軸承套環(huán)，通過(guò)該軸承套環(huán)調(diào)整軸承座內(nèi)徑。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于：所述第一軸承套環(huán)、第一調(diào)整環(huán)、第二調(diào)整環(huán)、第一軸承端蓋以及第二軸承端蓋均包括具有不同尺寸的多個(gè)，以滿(mǎn)足不同尺寸試驗(yàn)軸的測(cè)試需求。

10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，其特征在于：所述外置測(cè)控裝置包括固定在工作臺(tái)上的傳感器支架和支撐在該傳感器支架上的激光振動(dòng)傳感器；所述傳感器支架高度可調(diào)，以滿(mǎn)足不同尺寸試驗(yàn)軸的測(cè)量需求。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明關(guān)于一種模擬高頻激勵(lì)和軸系激勵(lì)的滾動(dòng)軸承動(dòng)態(tài)性能試驗(yàn)機(jī)，包括工作臺(tái)、驅(qū)動(dòng)裝置、試驗(yàn)機(jī)主體、外置測(cè)控裝置、徑向加載裝置、軸向加載裝置以及徑向振動(dòng)裝置；試驗(yàn)機(jī)主體包括支撐座，試驗(yàn)軸通過(guò)陪試軸承轉(zhuǎn)動(dòng)支撐在支撐座上的兩軸承座上；試驗(yàn)軸外周設(shè)有試驗(yàn)軸承，試驗(yàn)軸承外周設(shè)有軸承套環(huán)，軸承套環(huán)內(nèi)壁上沿周向間隔設(shè)有多個(gè)安裝槽，壓電振動(dòng)片通過(guò)安裝螺栓固定裝配在該安裝槽內(nèi)，安裝螺栓上還套設(shè)有用于為壓電振動(dòng)片提供使其壓緊試驗(yàn)軸承的預(yù)緊彈簧；壓電振動(dòng)片通過(guò)穿過(guò)在安裝槽中線(xiàn)束孔的線(xiàn)束與連接外部電控，通過(guò)調(diào)節(jié)外部電控向壓電振動(dòng)片使其產(chǎn)生不同頻率的高頻振動(dòng)位移。本發(fā)明可模擬軸承在工作中遇到的最真實(shí)復(fù)雜高頻振動(dòng)工況。

技術(shù)研發(fā)人員：楊傳猛,范正釗,邱明,王高峰,李亮,林卓良,董艷方,李軍星
受保護(hù)的技術(shù)使用者：河南科技大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9