基于阶梯轴安装的卡盘夹紧式多规格滚动轴承故障模拟实验台制造技术

本发明专利技术公开了一种基于阶梯轴安装的卡盘夹紧式多规格滚动轴承故障模拟实验台，多级阶梯轴一端与驱动电机相连，另一端与转矩转速仪一端相连，转矩转速仪另一端与加载电机相连；实验滚动轴承内圈套在多级阶梯轴中间的一段阶梯上，直套筒一端顶住实验滚动轴承内圈的端面，另一端顶住带凸缘套筒的凸缘端面；三爪卡盘的卡爪夹紧实验滚动轴承的外圈，驱动电机和第一带座轴承安装在驱动端底座上，第二带座轴承、转矩转速仪和加载电机安装在加载端底座上，驱动端底座、卡盘架和加载端底座安装在基座台上。本发明专利技术实现了多规格滚动轴承的安装，能够对多规格滚动轴承进行故障模拟实验，且拆装方便，数据采集可靠、完备。

【技术实现步骤摘要】
基于阶梯轴安装的卡盘夹紧式多规格滚动轴承故障模拟实验台
本专利技术涉及一种滚动轴承实验台，尤其涉及一种基于阶梯轴安装的卡盘夹紧式多规格滚动轴承故障模拟实验台。
技术介绍
滚动轴承是现代机械设备中一种非常重要的标准零件，其支撑着机械设备中的旋转轴，并起着降低旋转运动摩擦系数和保证回转精度的作用。在很多情况下，滚动轴承运行环境为高温、高转速或者变转速、重载荷或者变载荷工况，如高速列车、风力发电机、矿山机械与汽车等；此外，滚动轴承还可能会运行于润滑不良、异物侵入等恶劣工况下。这些因素使得滚动轴承容易出现点蚀、裂纹、磨损或者剥落等损伤，而滚动轴承损伤最终又会引发机械设备故障，其后果轻则使得设备停机，造成经济损失，重则导致安全事故。因此，有必要研究或者探索行之有效的滚动轴承状态监测与故障预测、诊断方法，以提高机械设备的运行效率与生产效益。而为达到研究或者探索的目的，则通常需要构建一套合适的滚动轴承故障模拟实验台。滚动轴承安装基本上都是外圈固定、内圈可旋转，但滚动轴承一旦安装之后，安装机构就很难改变。由于滚动轴承的规格非常多，宽度与内、外圈直径不尽相同，设计加工出的一个特定安装机构通常只适用于某一规格的滚动轴承。这使得目前大多数的滚动轴承故障模拟实验台通常只能对某一规格的滚动轴承进行实验。而若要在这些实验台上对其它规格的滚动轴承进行实验，则需改变其上滚动轴承安装机构的尺寸，时间与经济成本较高。
技术实现思路
针对现有的滚动轴承故障模拟实验台难以对多规格滚动轴承进行实验的局限性，本专利技术的目的在于提供一种基于阶梯轴安装的卡盘夹紧式多规格滚动轴承故障模拟实验台，本专利技术通过多级阶梯轴和三爪卡盘的组合来对多规格的滚动轴承进行安装，从而对多规格滚动轴承进行故障模拟实验，其结构简单、拆装方便。本专利技术采用的技术方案是：一种基于阶梯轴安装的卡盘夹紧式多规格滚动轴承故障模拟实验台，其特征在于：包括基座台、驱动电机、多级阶梯轴、实验滚动轴承、直套筒、带凸缘套筒、三爪卡盘、转矩转速仪和加载电机。多级阶梯轴一端贯穿第一带座轴承，通过第一弹性联轴器与驱动电机伸出轴相连，多级阶梯轴另一端贯穿第二带座轴承，通过第二弹性联轴器与转矩转速仪一端伸出轴相连，转矩转速仪另一端伸出轴通过第三弹性联轴器与加载电机伸出轴相连；实验滚动轴承内圈套在多级阶梯轴中间的一段阶梯上，直套筒一端顶住实验滚动轴承内圈的端面，另一端顶住带凸缘套筒的凸缘端面，带凸缘套筒的另一端顶住第二带座轴承的内圈端面；三爪卡盘安装在卡盘架上，三爪卡盘的卡爪夹紧实验滚动轴承的外圈；驱动电机和第一带座轴承安装在驱动端底座上，第二带座轴承、转矩转速仪和加载电机安装在加载端底座上，驱动端底座、卡盘架和加载端底座安装在基座台上。进一步地，所述基座台上加工有T形槽。进一步地，所述驱动电机内部安装有光电编码器。进一步地，所述多级阶梯轴中间加工有3个以上阶梯。优选地，所述实验台还包括电气控制系统，所述电气控制系统包括整流模块、第一变频器、第二变频器、直流母线、控制单元、可编程逻辑控制器和第一工控机；整流模块与直流母线连接，第一变频器与所述驱动电机连接，第二变频器与所述加载电机连接，第一变频器与第二变频器通过直流母线连接，第一变频器、第二变频器同时连接到控制单元，控制单元经通过以太网与可编程逻辑控制器连接，可编程逻辑控制器通过以太网与第一工控机连接。优选地，所述实验台还包括测试系统，所述测试系统包括振动传感器、光电隔离器、模拟量输入模块、数字量I/O模块、机箱和第二工控机；振动传感器安装在所述三爪卡盘的卡爪上，并与模拟量输入模块连接；所述转矩转速仪经由光电隔离器与数字量I/O模块连接；模拟量输入模块、数字量I/O模块安装在机箱上，机箱与第二工控机连接。本专利技术具有的有益效果是：1、多级阶梯轴上可以安装多种内径规格的滚动轴承，三爪卡盘则可以夹持多种外径规格的滚动轴承，因而能够对多规格的滚动轴承进行实验。2、驱动端底座、卡盘架和加载端底座均可以在基座台上沿着T形槽移动，因此能够方便地安装与拆卸实验滚动轴承。3、为滚动轴承状态监测与故障预测、诊断方法的研究与探索提供了一个良好的实验平台。4、系统可以长时间地持续运行，自动化程度和检测精度高，能耗低，数据采集完备。附图说明图1是本专利技术的等轴侧视图；图2是本专利技术的正视图；图3是本专利技术的实验滚动轴承在多级阶梯轴上安装的结构示意图；图4是本专利技术的电气控制系统的架构示意图；图5是本专利技术的测试系统的架构示意图。图中：基座台1、驱动电机2、第一弹性联轴器3、第一带座轴承4、多级阶梯轴5、三爪卡盘6、实验滚动轴承7、直套筒8、带凸缘套筒9、第二带座轴承10、第二弹性联轴器11、转矩转速仪12、第三弹性联轴器13、加载电机14、驱动端底座15、卡盘架16、加载端底座17、整流模块18-1、第一变频器18-2、第二变频器18-3、直流母线18-4、控制单元18-5、可编程逻辑控制器18-6、第一工控机18-7、振动传感器19-1、光电隔离器19-2、模拟量输入模块19-3、数字量I/O模块19-4、机箱19-5、第二工控机19-6。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。参照图1~图5，一种基于阶梯轴安装的卡盘夹紧式多规格滚动轴承故障模拟实验台，其特征在于：包括基座台1、驱动电机2、多级阶梯轴5、实验滚动轴承7、直套筒8、带凸缘套筒9、三爪卡盘6、转矩转速仪12和加载电机14。多级阶梯轴5中间加工有直径依次为20mm、25mm、30mm、35mm、40mm与50mm的阶梯，可以对6种内径规格的滚动轴承进行实验。多级阶梯轴5一端贯穿第一带座轴承4，通过第一弹性联轴器3与驱动电机2伸出轴相连，多级阶梯轴5另一端贯穿第二带座轴承10，通过第二弹性联轴器11与转矩转速仪12一端伸出轴相连，转矩转速仪12另一端伸出轴通过第三弹性联轴器13与加载电机14伸出轴相连。驱动电机2为变频调速三相异步电机，选用安徽皖南的YVF2-100L1-4型号，额定功率为2.2kW，额定转速为3000rpm，额定转矩7.3Nm，驱动电机2内部还安装有100线的测速用光电编码器，以实现驱动电机2的闭环控制。转矩转速仪12选用北京新宇航测控的JN338-A系列直连式转矩转速传感器，转矩量程为20Nm，转速量程为6000rpm。加载电机14的类型与驱动电机2一致，不过工作于发电状态。本实施例中实验滚动轴承7为6006深沟球轴承，内径为30mm，外径为55mm。实验滚动轴承7内圈套在多级阶梯轴5中间30mm直径的阶梯上。直套筒8一端顶住实验滚动轴承7内圈的端面，对实验滚动轴承7进行轴向固定，另一端顶住带凸缘套筒9的凸缘端面，带凸缘套筒9的另一端顶住第二带座轴承10的内圈端面。三爪卡盘6安装在卡盘架16上，其卡爪夹紧实验滚动轴承7的外圈。驱动电机2和第一带座轴承4安装在驱动端底座15上，第二带座轴承10、转矩转速仪12和加载电机14安装在加载端底座17上，驱动端底座15、卡盘架16和加载端底座17通过螺栓安装到基座台1上的T形槽中。实验台电气控制系统包括整流模块18-1、第一变频器18-2、第二变频器18-3、直流母线18-4、控制单元18-5、可编程逻辑控制器18-6和第一工控机18-7。电气控制系统采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于阶梯轴安装的卡盘夹紧式多规格滚动轴承故障模拟实验台，其特征在于：包括基座台(1)、驱动电机(2)、多级阶梯轴(5)、实验滚动轴承(7)、直套筒(8)、带凸缘套筒(9)、三爪卡盘(6)、转矩转速仪(12)和加载电机(14)；多级阶梯轴(5)一端贯穿第一带座轴承(4)，通过第一弹性联轴器(3)与驱动电机(2)伸出轴相连，多级阶梯轴(5)另一端贯穿第二带座轴承(10)，通过第二弹性联轴器(11)与转矩转速仪(12)一端伸出轴相连，转矩转速仪(12)另一端伸出轴通过第三弹性联轴器(13)与加载电机(14)伸出轴相连；实验滚动轴承(7)内圈套在多级阶梯轴(5)中间的一段阶梯上，直套筒(8)一端顶住实验滚动轴承(7)内圈的端面，另一端顶住带凸缘套筒(9)的凸缘端面，带凸缘套筒(9)的另一端顶住第二带座轴承(10)的内圈端面；三爪卡盘(6)安装在卡盘架(16)上，三爪卡盘(6)的卡爪夹紧实验滚动轴承(7)的外圈；驱动电机(2)和第一带座轴承(4)安装在驱动端底座(15)上，第二带座轴承(10)、转矩转速仪(12)和加载电机(14)安装在加载端底座(17)上，驱动端底座(15)、卡盘架(16)和加载端底座(17)安装在基座台(1)上。...

【技术特征摘要】
1.一种基于阶梯轴安装的卡盘夹紧式多规格滚动轴承故障模拟实验台，其特征在于：包括基座台(1)、驱动电机(2)、多级阶梯轴(5)、实验滚动轴承(7)、直套筒(8)、带凸缘套筒(9)、三爪卡盘(6)、转矩转速仪(12)和加载电机(14)；多级阶梯轴(5)一端贯穿第一带座轴承(4)，通过第一弹性联轴器(3)与驱动电机(2)伸出轴相连，多级阶梯轴(5)另一端贯穿第二带座轴承(10)，通过第二弹性联轴器(11)与转矩转速仪(12)一端伸出轴相连，转矩转速仪(12)另一端伸出轴通过第三弹性联轴器(13)与加载电机(14)伸出轴相连；实验滚动轴承(7)内圈套在多级阶梯轴(5)中间的一段阶梯上，直套筒(8)一端顶住实验滚动轴承(7)内圈的端面，另一端顶住带凸缘套筒(9)的凸缘端面，带凸缘套筒(9)的另一端顶住第二带座轴承(10)的内圈端面；三爪卡盘(6)安装在卡盘架(16)上，三爪卡盘(6)的卡爪夹紧实验滚动轴承(7)的外圈；驱动电机(2)和第一带座轴承(4)安装在驱动端底座(15)上，第二带座轴承(10)、转矩转速仪(12)和加载电机(14)安装在加载端底座(17)上，驱动端底座(15)、卡盘架(16)和加载端底座(17)安装在基座台(1)上。2.根据权利要求1所述的基于阶梯轴安装的卡盘夹紧式多规格滚动轴承故障模拟实验台，其特征在于：所述基座台(1)上加工有T形槽。3.根据权利要求1所述的基于阶梯轴安装的卡盘夹紧式多规格滚动轴承故障模拟实验台，其特征在于：所述驱动电机(2)内部安装有光电编码器。4.根据权利要求1所述的基于阶梯轴安装的卡盘夹紧式多规格滚动轴承故障模拟实验台，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭远晶，林勇，钱少明，杨友东，
申请(专利权)人：浙江工业大学之江学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33