一种转子‑轴承实验台及快速更换实验件的结构与方法技术

本发明专利技术公开了一种转子‑轴承实验台及快速更换实验件的结构，包括底座单元、驱动电机、无极调速单元、轴承加载单元、轴承测试单元、转子测试单元、待测轴承、待测转子轴和制动单元；驱动电机、无极调速单元、轴承加载单元、轴承测试单元、转子测试单元和制动单元分别设置在底座单元台面；待测轴承安装在轴承测试单元上，待测转子轴安装在转子测试单元上；驱动电机与轴承测试单元驱动连接；制动单元与轴承测试单元制动连接；轴承加载单元与待测轴承加载连接，轴承加载单元可对待测轴承施加外载荷；驱动电机通过无极调速单元与转子测试单元驱动连接；本试验台加载机构可以多角度加载，且新型组合式花键轴实现了被测轴承的快速更换和安装。

A rotor bearing test rig and replacing the structure and method of experiment

The invention discloses a structure for rotor bearing test rig and quick change experiment, which comprises a base unit, a drive motor, no unit, bearing unit, load bearing rotor test unit, test unit, test bearing, rotor shaft and braking unit to measure speed; drive motor, stepless speed regulating unit bearing load bearing unit, test unit, rotor test unit and braking unit are respectively arranged on the base unit table; the bearing is installed in the bearing test unit to be tested, the measured rotor shaft mounted on the rotor test unit; the driving motor and the drive shaft bearing test unit connection; brake unit and bearing test unit brake connection; bearing loading unit with the measured bearing load bearing connection, loading unit can be applied to test the bearing load; driving stepless speed regulating unit and the rotor test unit by motor The test platform loading mechanism can be loaded in multiple angles, and the new combined spline shaft has realized the rapid replacement and installation of the bearing.

【技术实现步骤摘要】
一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构与方法
本专利技术属于实验设备领域，尤其涉及一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构与方法。
技术介绍
随着经济的快速发展，各行各业对于机器的应用越来越广泛。而在各类机器中，超过八成的机器中有转子轴承系统。转子-轴承系统的工作状态直接影响一台设备的运行状态。转子-轴承系统的故障多发且形式不一，一旦发生设备故障，轻则影响生产、降低企业效益，重则造成人身财产安全事故。机械故障诊断技术在工业生产中可以提前发现设备故障、防止停产以及重大事故的发生。因而，搭建转子-轴承实验台，研究转子-轴承系统故障提取问题，对于提升企业生产效率和保障生产安全至关重要。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构与方法，能实现被测转子和轴承的快速更换和安装。技术方案：为实现上述目的，本专利技术的一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构，包括底座单元、驱动电机、无极调速单元、轴承加载单元、轴承测试单元、转子测试单元、待测轴承、待测转子轴和制动单元；所述驱动电机、无极调速单元、轴承加载单元、轴承测试单元、转子测试单元和制动单元分别设置在底座单元台面；所述待测轴承安装在轴承测试单元上，所述待测转子轴安装在转子测试单元上；所述驱动电机与轴承测试单元驱动连接；所述制动单元与轴承测试单元制动连接；所述轴承加载单元与待测轴承加载连接，轴承加载单元可对待测轴承施加外载荷；所述驱动电机通过无极调速单元与转子测试单元驱动连接。进一步的，所述轴承测试单元包括动力输入花键轴、快拆中轴、第一花键轴套、第二花键轴套、载荷输入花键轴、待测轴承轴承座、第一支撑轴承座和第二轴承支撑座；所述动力输入花键轴的一端连接驱动电机，动力输入花键轴的另一端设置有花键，所述动力输入花键轴的花键端与第一花键轴套的左端传动连接；所述快拆中轴的两端为花键部，快拆中轴中部为光杆部，所述快拆中轴的左端花键部与第一花键轴套的右端传动连接，所述快拆中轴的右端花键部与第二花键轴套的左端传动连接，所述载荷输入花键轴的一端连接制动单元，载荷输入花键轴的另一端设置有花键，所述载荷输入花键轴的花键端与第二花键轴套的右端传动连接；所述快拆中轴的光杆部通过轴承支撑设置在所述第一支撑轴承座上；所述载荷输入花键轴的光杆部通过轴承支撑设置在第二轴承支撑座上；所述待测轴承套设在快拆中轴的光杆部且待测轴承与第一支撑轴承座上的轴承间距设置；所述待测轴承轴承座安装在待测轴承外圈，所述待测轴承轴承座连接轴承加载单元。进一步的，所述快拆中轴左端的花键部轴向长度是动力输入花键轴的花键部轴向长度的一倍，第一花键轴套的轴向长度与动力输入花键轴的花键部轴向长度相等，且所述快拆中轴左端花键部的轴向中点处的壁面设置有第一花键轴套定位孔；所述快拆中轴右端的花键部轴向长度是载荷输入花键轴的花键部轴向长度的一倍，第二花键轴套的轴向长度与载荷输入花键轴的花键部轴向长度相等，且所述快拆中轴右端花键部的轴向中点处的壁面设置有第二花键轴套定位孔。进一步的，所述轴承加载单元包括径向加载模块和轴向加载模块，所述径向加载模块和轴向加载模块的结构相同，且垂直设置径向加载模块和轴向加载模块相互垂直，且径向加载模块和轴向加载模块的加载输出端共同连接待测轴承轴承座；所述径向加载模块包括力传感器、传感器底座、弹簧、直线电机、直线电机底座、单片机、直线电机驱动器；所述传感器底座的一侧部水平设置有盲孔，其盲孔内同轴心设置有弹簧，所述直线电机设置在传感器底座上，所述直线电机的推杆同轴心插入力传感器底座侧部的水平盲孔内中，且直线电机的推杆末端顶设在弹簧自由端上，所述力传感器的受力端与传感器底座的另一侧部刚性连接；所述力传感器的施力端与待测轴承轴承座连接，且力传感器的施力方向与待测轴承的轴向方向垂直；所述单片机的信号输出端与直线电机驱动器的信号输入端连接，所述力传感器的信号输出端与单片机的信号输入端连接。进一步的，所述制动单元包括张力控制器、磁粉制动器、联轴器和减速机；所述磁粉制动器通过联轴器和减速机与载荷输入花键轴制动连接。进一步的，所述无级调速单元包括直线电机底座、直线电机、锥形橡胶轮支架、调速橡胶轮支架、调速橡胶轮、圆锥橡胶轮、动力输入同步带轮、动力输出同步带轮、调速橡胶轮定位环、调速橡胶轮轴承、调速橡胶轮轴承轴；所述直线电机通过螺栓与直线电机底座固定连接，直线电机底座与底座单元固定连接；所述调速橡胶轮安装在调速橡胶轮轴承上，调速橡胶轮轴承通过调速橡胶轮轴承轴安装在橡胶轮支架上；所述调速橡胶轮轴承通过调速橡胶轮定位环定位；所述橡胶轮支架与直线电机推杆末端固定连接；所述动力输入同步带轮通过同步带与轴承测试单元驱动连接；所述动力输出同步带轮通过同步带与转子测试单元驱动连接。进一步的，所述转子测试单元包括固定支架部、可动支架部、同步带轮、下压支架、第一摩擦轮、紧定螺栓、下压杆、第二摩擦轮、销轴、橡胶套、平衡盘、直线导轨；所述固定支架部和直线导轨分别通过螺栓与底座单元固定连接；所述可动支架部通过滑块与直线导轨可动连接；所述待测转子轴的两端分别水平架设在在固定支架部和可动支架部上，所述平衡盘通过橡胶套固定套设在待测转子轴中部，平衡盘两侧面各均布六个圆柱形配重口；所述同步带轮通过同步带与无级调速单元连接，所述同步带轮与第二摩擦轮驱动连接，所述第二摩擦轮和第一摩擦轮设置在固定支架部上，所述第一摩擦轮与第二摩擦轮平行并列设置，第一摩擦轮与第二摩擦轮共同啮合架设在上方的待测转子轴，且第二摩擦轮与待测转子轴驱动连接，第二摩擦轮可驱动待测转子轴沿轴线旋转；两所述下压支架分别固定设置在固定支架部和可动支架部上方，所述下压杆竖向穿过固定支架部上的下压支架上部的通过孔，且下压杆下部末端压设在待测转子轴的旋转面上，紧定螺栓安装在与通过孔对应的定位螺纹孔中，对下压杆进行固定，固定支架部上的下压杆对转子轴进行径向定位；还包括压杆，所述压杆竖向穿过可动支架部上的下压支架上部的通过孔，且压杆下部末端压设在待测转子轴的旋转面上；还包括第一热缩定位环和第二热缩定位环，第一热缩定位环和第二热缩定位环固定套设在在转子轴上，且第一热缩定位环和第二热缩定位环分布在压杆下端两侧部，对转子轴进行轴向定位，两所述下压支架通过销轴分别与固定支架部和可动支架部连接。进一步的，一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的方法，具体如下：当对转子-轴承系统进行故障与诊断实验时，通过操作安装在待测轴承快拆式主轴单元上的第一花键轴套、第二花键轴套、第一支撑轴承轴承座的上座和待测轴承轴承座即可快速拆装快拆中轴，并快速更换待测轴承；通过操作安装在固定支架部、与可动支架部上的下压支架、紧定螺栓、下压杆、销轴，可以快速更换待测转子，通过移动可动支架部可以快速调节转子跨度；通过调节无级调速单元中的直线电机的伸出度，即可调节转子旋转转速；实验操作分为轴承拆装方法、转子更换与跨度调节方法、转子转速调节方法；1)轴承拆装方法：实验时常常需要对多个故障轴承进行实验，当需要拆卸待测轴承时，首先拆卸待测轴承轴承座上的紧固螺栓，再拆卸第一支承轴承座上连接上、下轴承座的螺栓，取下支承轴承座上座，将第一花键轴套和第二花键轴套向待测轴承方向推移至花键尾部，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转子‑轴承实验台及快速更换实验件的结构，其特征在于：包括底座单元(7)、驱动电机(6)、无极调速单元(5)、轴承加载单元(3)、轴承测试单元(1)、转子测试单元(4)、待测轴承(104)、待测转子轴(409)和制动单元(2)；所述驱动电机(6)、无极调速单元(5)、轴承加载单元(3)、轴承测试单元(1)、转子测试单元(4)和制动单元(2)分别设置在底座单元(7)台面；所述待测轴承(104)安装在轴承测试单元(1)上，所述待测转子轴(409)安装在转子测试单元(4)上；所述驱动电机(6)与轴承测试单元(1)驱动连接；所述制动单元(2)与轴承测试单元(1)制动连接；所述轴承加载单元(3)与待测轴承(104)加载连接，轴承加载单元(3)可对待测轴承施加外载荷；所述驱动电机(6)通过无极调速单元(5)与转子测试单元(4)驱动连接。

【技术特征摘要】
1.一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构，其特征在于：包括底座单元(7)、驱动电机(6)、无极调速单元(5)、轴承加载单元(3)、轴承测试单元(1)、转子测试单元(4)、待测轴承(104)、待测转子轴(409)和制动单元(2)；所述驱动电机(6)、无极调速单元(5)、轴承加载单元(3)、轴承测试单元(1)、转子测试单元(4)和制动单元(2)分别设置在底座单元(7)台面；所述待测轴承(104)安装在轴承测试单元(1)上，所述待测转子轴(409)安装在转子测试单元(4)上；所述驱动电机(6)与轴承测试单元(1)驱动连接；所述制动单元(2)与轴承测试单元(1)制动连接；所述轴承加载单元(3)与待测轴承(104)加载连接，轴承加载单元(3)可对待测轴承施加外载荷；所述驱动电机(6)通过无极调速单元(5)与转子测试单元(4)驱动连接。2.根据权利要求1所述的一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构，其特征在于：所述轴承测试单元(1)包括动力输入花键轴(101)、快拆中轴(106)、第一花键轴套(102)、第二花键轴套(107)、载荷输入花键轴(109)、待测轴承轴承座(105)、第一支撑轴承座(103)和第二轴承支撑座(108)；所述动力输入花键轴(101)的一端连接驱动电机(6)，动力输入花键轴(101)的另一端设置有花键，所述动力输入花键轴(101)的花键端与第一花键轴套(102)的左端传动连接；所述快拆中轴(106)的两端为花键部，快拆中轴(106)中部为光杆部，所述快拆中轴(106)的左端花键部与第一花键轴套(102)的右端传动连接，所述快拆中轴(106)的右端花键部与第二花键轴套(107)的左端传动连接，所述载荷输入花键轴(109)的一端连接制动单元(2)，载荷输入花键轴(109)的另一端设置有花键，所述载荷输入花键轴(109)的花键端与第二花键轴套(107)的右端传动连接；所述快拆中轴(106)的光杆部通过轴承支撑设置在所述第一支撑轴承座(103)上；所述载荷输入花键轴(109)的光杆部通过轴承支撑设置在第二轴承支撑座(108)上；所述待测轴承(104)套设在快拆中轴(106)的光杆部且待测轴承(104)与第一支撑轴承座(103)上的轴承间距设置；所述待测轴承轴承座(105)安装在待测轴承(104)外圈，所述待测轴承轴承座(105)连接轴承加载单元(3)。3.根据权利要求2所述的一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构，其特征在于：所述快拆中轴(106)左端的花键部轴向长度是动力输入花键轴(101)的花键部轴向长度的一倍，第一花键轴套(102)的轴向长度与动力输入花键轴(101)的花键部轴向长度相等，且所述快拆中轴(106)左端花键部的轴向中点处的壁面设置有第一花键轴套定位孔(111)；所述快拆中轴(106)右端的花键部轴向长度是载荷输入花键轴(109)的花键部轴向长度的一倍，第二花键轴套(107)的轴向长度与载荷输入花键轴(109)的花键部轴向长度相等，且所述快拆中轴(106)右端花键部的轴向中点处的壁面设置有第二花键轴套定位孔。4.根据权利要求1所述的一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构，其特征在于：所述轴承加载单元(3)包括径向加载模块和轴向加载模块，所述径向加载模块和轴向加载模块的结构相同，且垂直设置的径向加载模块和轴向加载模块相互垂直，且径向加载模块和轴向加载模块的加载输出端共同连接待测轴承轴承座(105)；所述径向加载模块包括力传感器(301)、传感器底座(302)、弹簧(303)、直线电机(304)、直线电机底座(305)、单片机、直线电机驱动器(306)；所述传感器底座(302)的一侧部水平设置有盲孔，其盲孔内同轴心设置有弹簧(303)，所述直线电机(304)设置在传感器底座(302)上，所述直线电机(304)的推杆同轴心插入力传感器底座(302)侧部的水平盲孔内中，且直线电机(304)的推杆末端顶设在弹簧(303)自由端上，所述力传感器(301)的受力端与传感器底座(302)的另一测部刚性连接；所述力传感器(301)的施力端与待测轴承轴承座(105)连接，且力传感器(301)的施力方向与待测轴承(104)的轴向方向垂直；所述单片机的信号输出端与直线电机驱动器(306)的信号输入端连接，所述力传感器(301)的信号输出端与单片机的信号输入端连接。5.根据权利要求1或2所述的一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构，其特征在于：所述制动单元(2)包括张力控制器(204)、磁粉制动器(203)、联轴器(202)和减速机(201)；所述磁粉制动器(203)通过联轴器(202)和减速机(201)与载荷输入花键轴(109)制动连接。6.根据权利要求1所述的一种转子-轴承实验台及快速更换实验件的结构，其特征在于：所述无级调速单元(5)包括直线电机底座(501)、直线电机(502)、锥形橡胶轮支架(503)、调速橡胶轮支架(504)、调速橡胶轮(505)、圆锥橡胶轮(506)、动力输入同步带轮(507)、动力输出同步带轮(508)、调速橡胶轮定位环(509)、调速橡胶轮轴承(510)、调速橡胶轮轴承轴(511)；所述直线电机(502)通过螺栓与直线电机底座(501)固定连接，直线电机底...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨建华，单振，黄大文，韩帅，刘后广，杨金勇，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32