一种轴承冲击摩擦磨损试验机制造技术

本发明专利技术公开了一种轴承冲击摩擦磨损试验机，包括试验台、主传动系统、摩擦副系统、径向冲击系统、液压加载系统、温湿度控制系统、信号采集与检测系统和计算机；通过主传动系统、液压加载系统以及温湿度控制系统来改变摩擦副系统中轴承摩擦磨损试验时的工况，并由径向冲击系统模拟振动轴承运行中的振动条件；通过信号采集与检测系统对摩擦副系统中轴承摩擦磨损输出参数进行实时的采集和监测，经由数据采集卡传输给计算机，进行数据处理和分析，从而进行轴承在冲击与摩擦耦合作用下的摩擦磨损试验。本发明专利技术为研究轴承在冲击与摩擦耦合作用下的磨损行为提供了有效的试验平台，采集到的试验参数可以用于作为轴承磨损状态识别的判剧。

【技术实现步骤摘要】
一种轴承冲击摩擦磨损试验机
本专利技术涉及一种轴承冲击摩擦磨损试验机，可以进行轴承不同工况下的摩擦磨损试验，及轴承在冲击与摩擦耦合作用下的磨损行为研究，属于材料摩擦磨损性能研究

技术介绍
振动机械是重要的工程建设和工业生产设备，在机械设备中占有较大比重。振动机械是依靠高频率高强度的振动实现工作的，这对轴承的寿命和可靠性有极大的影响。轴承是现代工业应用中必不可少的基础零件，滚动轴承更是被形象地称为“工业的关节”，轴承的运行状态是否正常通常直接影响到整台设备的性能（精度、可靠性及寿命等）。磨损是导致轴承失效的重要因素之一，对轴承的摩擦磨损行为研究可以为研究轴承失效提供理论依据，此外对轴承的摩擦磨损输出参数实时监测也有利于实现轴承的工况监测，为轴承的运行状态识别提供有效判剧。由于轴承的摩擦磨损行为是一种非常复杂的现象，对于在冲击和摩擦耦合作用下运转的轴承，其影响因素更为复杂。因此，一种能够模拟轴承在冲击与摩擦耦合作用的专用摩擦磨损试验机就显得尤为重要。现有的轴承磨损研究大多集中在对实际工程应用中的轴承的故障诊断研究，主要手段是基于设计寿命对轴承进行定期监测或是对失效轴承的故障分析。定期监测的问题主要在于轴承的寿命离散性很大，如果按照设计寿命对轴承进行定时维修往往出现以下情况，一是有的轴承已远超设计寿命而依然完好地工作，造成不必要的浪费，二是未达到设计寿命的轴承早早出现故障导致机器的失效，甚至导致严重事故。因此需要对轴承的运行状态进行工况监视和故障诊断。对失效轴承的故障分析则需要停机并拆卸轴承，导致生产停滞，而且这种滞后的故障分析会造成机器故障，带来不必要的损失。要求试验机可以实现轴承实际运行状态的模拟，实现载荷、转速、环境工况等参数的控制和标定，实现轴承摩擦磨损过程中输出参数的测量和分析。为此，设计一种轴承冲击摩擦磨损试验机，该试验机能够有效地模拟轴承在冲击作用下的摩擦磨损行为，并且能够改变试验载荷、转速、环境温湿度等试验参数，为研究轴承在冲击与摩擦耦合作用下的磨损行为提供了有效的试验平台，采集到的试验参数可以用于作为轴承磨损状态识别的判剧。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术的目的是为了研究轴承在冲击与摩擦耦合作用下的磨损行为，提供了一种工况参数可调的轴承冲击摩擦磨损试验平台。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种轴承冲击摩擦磨损试验机，包括试验台、主传动系统、摩擦副系统、径向冲击系统、液压加载系统、温湿度控制系统、信号采集与检测系统和计算机；其中，通过主传动系统、液压加载系统以及温湿度控制系统来改变摩擦副系统中轴承摩擦磨损试验时的工况，并由径向冲击系统模拟振动轴承运行中的振动条件；通过信号采集与检测系统对摩擦副系统中轴承摩擦磨损输出参数进行实时的采集和监测，经由数据采集卡传输给计算机，进行数据处理和分析，从而进行轴承在冲击与摩擦耦合作用下的摩擦磨损试验。进一步，所述主传动系统包括驱动电机、同步轮、传动轴和弹性联轴器；所述驱动电机安装在试验台中部的固定架上，所述传动轴安装在位于试验台表面的支撑轴承Ⅰ中，传动轴一端与同步轮相连，所述驱动电机的输出轴通过同步带与同步轮之间进行传动，传动轴另一端通过弹性联轴器与信号采集与检测系统中的静态扭矩传感器一端相传动，静态扭矩传感器另一端通过弹性联轴器与摩擦副系统相传动。进一步，所述摩擦副系统包括试验主轴、试验轴套、试验轴承、试验轴承夹具；所述试验主轴安装在位于试验台表面的支撑轴承Ⅱ中，试验主轴一端与主传动系统进行传动，所述试验轴套通过螺纹连接与试验主轴相连并随之转动，试验轴承安装在试验轴承夹具上，通过夹具的中心孔定位并由夹具侧边的锁紧螺杆夹紧；试验轴套在主传动系统驱动下与试验轴承产生相对运动并发生摩擦磨损。进一步，所述径向冲击系统包括电磁激振器、冲击连杆、冲击导向杆、导向杆支撑座、冲击导向杆底座和压电式力传感器；所述电磁激振器设置在试验台侧面，冲击导向杆底座设置在试验台表面上，导向杆支撑座安装在冲击导向杆底座上，所述冲击导向杆套装在导向杆支撑座中，冲击导向杆一端通过冲击连杆与电磁激振器相传动，冲击导向杆另一端与摩擦副系统中的试验轴承夹具相连，用以将冲击传递到试验轴承夹具上，实现试验轴承的振动工况模拟；所述压电式力传感器安装在试验轴承夹具和冲击导向杆之间，用于标定冲击力的大小和频率。进一步，所述冲击导向杆与导向杆支撑座采用间隙配合，保证试验轴承夹具不会沿着冲击方向转动；冲击导向杆与连接座相连，该连接座通过四个定位螺栓连接，实现试验轴承夹具的定位的同时，也有效地将冲击传递到摩擦副系统。进一步，所述电磁激振器设置在电磁激振器底座上，所述电磁激振器底座通过螺栓与螺母配合安装在直角支撑上，该直角支撑固定在试验台侧面。进一步，所述液压加载系统为径向液压加载，其安装在摩擦副系统中试验轴承夹具下方；液压加载系统包括加载液压油缸、径向加载连杆、压力传感器；所述加载液压油缸安装在试验台中部的固定架上，所述径向加载连杆一端与加载液压油缸相连，径向加载连杆另一端与摩擦副系统中的验轴承夹具相连，实现摩擦副的加载，载荷大小由安装在油缸活塞杆和加载连杆之间的压力传感器标定。进一步，所述温湿度控制系统包括温湿度箱体、温湿度控制器；所述温湿度箱体安装在摩擦副系统的正上方并将摩擦副系统完全包络，温湿度箱体前方留有观察窗以便进行实时观测；所述温湿度控制器安装在温湿度箱体内，用于实现环境温湿度的监测和控制，以实现摩擦副在不同环境温湿度下的摩擦磨损试验。进一步，所述信号采集与检测系统包括静态扭矩传感器、加速度传感器和麦克风；所述静态扭矩传感器用于测量摩擦磨损过程中的摩擦扭矩，所述加速度传感器安装在试验轴承夹具上，用于测量摩擦磨损过程中的摩擦振动，所述麦克风通过麦克风底座安装在温湿度控制系统中的温湿度控制箱内，用于测量摩擦磨损过程中的摩擦噪声；测得的摩擦扭矩、摩擦振动和摩擦噪声信号由数据采集卡上传到计算机加以处理和显示，作为评价轴承摩擦磨损行为的参数以及监测轴承运行状态的判剧。本专利技术有益效果：该轴承冲击摩擦磨损试验机，通过所述的主传动系统、液压加载系统、温湿度控制系统、径向冲击系统，能够改变载荷、转速、润滑条件、温湿度条件、冲击参数等，来测试轴承在不同工况条件下的摩擦磨损行为，研究上述工况参数对轴承磨损行为的影响。通过所述的信号采集与检测系统进行摩擦磨损参数的测量和采集，对轴承的摩擦磨损状态进行监测和识别。该轴承冲击摩擦磨损试验机能够进行轴承摩擦磨损机理研究等科研活动。附图说明图1为本专利技术的一种实施方式的构造原理图；图2为试验机摩擦副系统的局部剖面图；图3为试验机径向冲击模块的局部放大图；图4为试验机径向液压加载系统的局部放大图；图5为温湿度箱体内的局部放大图（不包括摩擦副系统）及外部模块。图中：1-试验台，2-驱动电机，3-加载液压油缸，4-温湿度箱体，5-冲击导向杆底座，6-冲击连杆，7-电磁激振器底座，8-螺栓，9-电磁激振器，10-弹性联轴器，11-静态扭矩传感器，12-支撑轴承Ⅰ，13-同步轮，14-试验台垫板，15-电机减震垫，16-试验主轴，17-支撑轴承Ⅱ，18-轴承端盖，19-密封圈，20-试验轴套，21-试验轴承夹具，22-试验轴承，23-紧定螺钉，24-锁紧螺杆，25本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轴承冲击摩擦磨损试验机，其特征在于：包括试验台（1）、主传动系统、摩擦副系统、径向冲击系统、液压加载系统、温湿度控制系统、信号采集与检测系统和计算机（38）；其中，通过主传动系统、液压加载系统以及温湿度控制系统来改变摩擦副系统中轴承摩擦磨损试验时的工况，并由径向冲击系统模拟振动轴承运行中的振动条件；通过信号采集与检测系统对摩擦副系统中轴承摩擦磨损输出参数进行实时的采集和监测，经由数据采集卡传输给计算机，进行数据处理和分析，从而进行轴承在冲击与摩擦耦合作用下的摩擦磨损试验。

【技术特征摘要】
1.一种轴承冲击摩擦磨损试验机，其特征在于：包括试验台（1）、主传动系统、摩擦副系统、径向冲击系统、液压加载系统、温湿度控制系统、信号采集与检测系统和计算机（38）；其中，通过主传动系统、液压加载系统以及温湿度控制系统来改变摩擦副系统中轴承摩擦磨损试验时的工况，并由径向冲击系统模拟振动轴承运行中的振动条件；通过信号采集与检测系统对摩擦副系统中轴承摩擦磨损输出参数进行实时的采集和监测，经由数据采集卡传输给计算机，进行数据处理和分析，从而进行轴承在冲击与摩擦耦合作用下的摩擦磨损试验。2.根据权利要求1所述的一种轴承冲击摩擦磨损试验机，其特征在于：所述主传动系统包括驱动电机（2）、同步轮（13）、传动轴和弹性联轴器（10）；所述驱动电机（2）安装在试验台（1）中部的固定架上，所述传动轴安装在位于试验台表面的支撑轴承Ⅰ（12）中，传动轴一端与同步轮（13）相连，所述驱动电机（2）的输出轴通过同步带与同步轮（13）之间进行传动，传动轴另一端通过弹性联轴器（10）与信号采集与检测系统中的静态扭矩传感器（11）一端相传动，静态扭矩传感器（11）另一端通过弹性联轴器（10）与摩擦副系统相传动。3.根据权利要求1所述的一种轴承冲击摩擦磨损试验机，其特征在于：所述摩擦副系统包括试验主轴（16）、试验轴套（20）、试验轴承（22）、试验轴承夹具（21）；所述试验主轴（16）安装在位于试验台表面的支撑轴承Ⅱ（17）中，试验主轴（16）一端与主传动系统进行传动，所述试验轴套（20）通过螺纹连接与试验主轴（16）相连并随之转动，试验轴承（22）安装在试验轴承夹具（22）上，通过夹具的中心孔定位并由夹具侧边的锁紧螺杆（24）夹紧；试验轴套（20）在主传动系统驱动下与试验轴承（22）产生相对运动并发生摩擦磨损。4.根据权利要求1所述的一种轴承冲击摩擦磨损试验机，其特征在于：所述径向冲击系统包括电磁激振器（9）、冲击连杆（6）、冲击导向杆（29）、导向杆支撑座（28）、冲击导向杆底座（5）和压电式力传感器（25）；所述电磁激振器（9）设置在试验台侧面，冲击导向杆底座（5）设置在试验台（1）表面上，导向杆支撑座（28）安装在冲击导向杆底座（5）上，所述冲击导向杆（29）套装在导向杆支撑座（28）中，冲击导向杆（29）一端通过冲击连杆（6）与电磁激振器（9）相传动，冲击导向杆（29）另一端与摩擦副系统中的试验轴承夹具（21）相连，用以将冲击传递到试验轴承夹具（21）上，实现试验轴承的振动工况...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱华，孙国栋，汪雷，王尧，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32