一种轴承轴向刚度动态测试方法及测试设备技术

本发明专利技术涉及一种轴承轴向刚度动态测试方法及测试设备。本发明专利技术通过旋转加载机构对轴承的内、外圈中的一个施加旋转动作，使形成转动套圈和静止套圈，对待测轴承的转动和静止套圈中的一个施加单向轴向载荷、并对另一个沿轴向载荷的反向提供轴向定位，在旋转和施加轴向载荷的同时通过位移传感器检测轴承内、外圈之间的轴向相对位移，进而测出轴承的动态轴向刚度，填充了目前该领域的空白，其不再是对轴承轴向刚度的单个点或者几个离散点的测量，而是提供了一个连续地、全范围的测量，所测结果可以直接绘制出对应的轴承轴向刚度的动态曲线，对于研究轴承的轴向刚度与主轴转速和轴向载荷之间的关系十分关键，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种轴承轴向刚度动态测试方法及测试设备
本专利技术涉及一种轴承轴向刚度动态测试方法及测试设备。
技术介绍
随着发动机主机、机床主轴特性向高转速、高精度、高刚性的方向发展，主机主轴的动态性能在设计及试验过程中必须给予关注。轴承作为此类主机主轴中的核心零部件，包括内圈和外圈，在使用时，内圈好外圈中的一个作为转动套圈、另一个作为静止套圈，其自身的动态性能参数对主机整体性能的影响至关重要，现代高性能的主机都要经过恶劣环境下的力学性能试验考核，在高低温的情况下接受冲击、振动、加速度的试验中，机动过载有时可达到10g-20g，这样的测试都是在动态下完成的，这样高的过载对轴承的动态刚度指标提出了很高的要求，同时也对轴承动态刚度的测量精度提出较高要求。目前在国内，航空轴承动态刚度测量还没有专门的测量设备，大多用户只是对轴承的刚度进行理论计算，也有用比较简单的实验装置对轴承静态刚度进行校验和测试，但是只是给出一些离散点的刚度值，无法绘出动态刚度曲线，因此就不能真实反映轴承的动态刚度性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可检测轴承在运动状态下的轴向刚度的轴承轴向刚度动态测试设备；本专利技术的目的还在于提供一种轴承轴向刚度动态测试方法。为实现上述目的，本专利技术的轴承轴向刚度动态测试方法采用如下的技术方案：技术方案1：轴承轴向刚度动态测试方法，对待测轴承的转动套圈和静止套圈中的一个施加单向轴向载荷、并对另一个沿轴向载荷的反方向提供轴向定位，在转动套圈转动过程中，通过位移传感器检测转动套圈和静止套圈的轴向相对位移进而得到被测轴承的轴向刚度。有益效果：本专利技术提供一种可对轴承的轴向刚度进行动态测量的技术，通过旋转加载机构对轴承的内、外圈中的一个施加旋转动作，使形成转动套圈和静止套圈，对待测轴承的转动套圈和静止套圈中的一个施加单向轴向载荷、并对另一个沿轴向载荷的反向提供轴向定位，在旋转和施加轴向载荷的同时通过位移传感器检测轴承内、外圈之间的轴向相对位移，进而测出轴承的动态轴向刚度，填充了目前该领域的空白，其不再是对轴承轴向刚度的单个点或者几个离散点的测量，而是提供了一个连续地、全范围的测量，所测结果可以直接绘制出对应的轴承轴向刚度的动态曲线，对于研究轴承的轴向刚度与主轴转速和轴向载荷之间的关系十分关键，具有广阔的应用前景。技术方案2：在技术方案1的基础上，通过中空回转气缸为轴承的转动套圈施加轴向载荷并带动转动套圈转动。通过中空回转气缸带动转动套圈转动的同时还可施加轴向载荷，简单方便。技术方案3：在技术方案2的基础上，中空回转气缸通过其定心芯轴与轴承的转动套圈定心定位配合。可防止轴承在动态检测过程中移动。技术方案4：在技术方案3的基础上，定心芯轴为台阶轴，台阶轴的外周面与轴承内圈定位配合、台阶面与轴承内圈的端面顶推配合，轴承内圈即为所述转动套圈。台阶轴的设置不仅实现轴向加载、周向带动旋转而且还可实现对轴承内圈的定心定位。技术方案5：在技术方案1-4任意一项的基础上，通过比例压力阀和力传感器组成的闭环系统检测气缸输出的实时轴向载荷，并将轴向载荷值反馈给系统控制器以便系统控制器做出实时调节。技术方案6：在技术方案5的基础上，通过测控软件根据测出的轴向载荷、位移量及转速计算出在一定转速和轴向载荷下的刚度值，并绘制被测轴承的动态轴向刚度曲线。技术方案7：在技术方案1-4任意一项的基础上，位移传感器选用非接触式的位移传感器。由于轴承动态测试时处于高速运转下，接触式位移传感器可能会导致位移传感器的探头磨损。本专利技术的第一种轴承轴向刚度动态测试设备采用如下的技术方案：技术方案1：轴承轴向刚度动态测试设备包括机架，机架上设有用于为待测轴承的内圈和外圈中的一个施加单向轴向载荷的轴向加载机构，以及用于沿轴向载荷的反方向对另一个提供轴向定位支撑的定位机构，轴承轴向刚度动态测试设备还包括带动内圈和外圈中的其中一个相对于另一个转动的转动加载机构，轴承轴向刚度动态测试设备还包括用于检测内圈和外圈的轴向相对位移进而得到被测轴承的轴向刚度的位移传感器。有益效果：通过加载机构同时对轴承的内、外圈中的一个施加旋转动作和单向轴向载荷、并对另一个沿轴向载荷的反向提供轴向定位，在旋转和施加轴向载荷的同时通过位移传感器检测轴承内、外圈之间的轴向相对位移，进而测出轴承的动态轴向刚度，填充了目前该领域的空白，其不再是对轴承轴向刚度的单个点或者几个离散点的测量，而是提供了一个连续地、全范围的测量，所测结果可以直接绘制出对应的轴承轴向刚度的动态曲线，对于研究轴承的轴向刚度与主轴转速和轴向载荷之间的关系十分关键，具有广阔的应用前景。技术方案2：在技术方案1的基础上，轴向加载机构包括伸缩缸，伸缩缸的输出轴通过定心芯轴与轴承的内圈或外圈定心配合并提供轴向加载。技术方案3：在技术方案1或2的基础上，轴向加载机构的传力路径上还串接有用于检测施加在轴承的轴向载荷大小的力传感器。技术方案4：在技术方案1或2的基础上，转动加载机构包括提供旋转动力的旋转电机。本专利技术的第二种轴承轴向刚度动态测试设备采用如下的技术方案：技术方案1：轴承轴向刚度动态测试设备包括机架，机架上设有用于为待测轴承的内圈和外圈中的一个施加单向轴向载荷并施加转动载荷以使内、外圈相对转动的加载机构，以及用于沿轴向载荷的反方向对另一个提供轴向定位支撑的定位机构，轴承轴向刚度动态测试设备还包括用于检测内圈和外圈的轴向相对位移进而得到被测轴承的轴向刚度的位移传感器。有益效果：通过轴向加载机构对轴承的内、外圈中的一个施加单向轴向载荷、并对另一个沿轴向载荷的反向提供轴向定位，然后通过旋转加载机构为轴承内、外圈中的一个施加旋转动作，在旋转和施加轴向载荷的同时通过位移传感器检测轴承内、外圈之间的轴向相对位移，进而测出轴承的动态轴向刚度，填充了目前该领域的空白，其不再是对轴承轴向刚度的单个点或者几个离散点的测量，而是提供了一个连续地、全范围的测量，所测结果可以直接绘制出对应的轴承轴向刚度的动态曲线，对于研究轴承的轴向刚度与主轴转速和轴向载荷之间的关系十分关键，具有广阔的应用前景。技术方案2：在技术方案1的基础上，所述加载机构包括气缸，气缸包括中空缸体以及与缸体滑动配合的轴向加载柱塞，轴向加载柱塞在加载时轴向相对定位装配有转轴，转轴的一端传动连接有旋转电机，转轴的另一端为能够输出旋转载荷和轴向载荷的输出端。技术方案3：在技术方案2的基础上，所述输出端上还安装有定心芯轴，定心芯轴与被测轴承的内、外圈中的一个定心配合。技术方案4：在技术方案3的基础上，定心芯轴上设有台阶，台阶的前端小径段的外周面与被测轴承内圈的内周面定位配合，台阶的台阶面与轴承内圈的外端面顶推配合。技术方案5：在技术方案1-4任意一项的基础上，机架上还安装有调节位移传感器的位置的位移调整机构，所述位移传感器安装在位移调整机构的活动部上。技术方案6：在技术方案1-4任意一项的基础上，加载机构的传力路径上还串接有用于检测施加在被测轴承的轴向载荷的力传感器。技术方案7：在技术方案1-4任意一项的基础上，所述机架包括平台和设在平台上的龙门架，龙门架的上部横梁上固定有用于对被测轴承内圈和外圈中的一个提供轴向定位的定位座，所述加载机构与定位座同轴设置并安装在平台上。附图说明图1为本专利技术的轴承轴向刚本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.轴承轴向刚度动态测试方法，其特征是，对待测轴承的转动套圈和静止套圈中的一个施加单向轴向载荷、并对另一个沿轴向载荷的反方向提供轴向定位，在转动套圈转动过程中，通过位移传感器检测转动套圈和静止套圈的轴向相对位移进而得到被测轴承的轴向刚度。

【技术特征摘要】
1.轴承轴向刚度动态测试方法，其特征是，对待测轴承的转动套圈和静止套圈中的一个施加单向轴向载荷、并对另一个沿轴向载荷的反方向提供轴向定位，在转动套圈转动过程中，通过位移传感器检测转动套圈和静止套圈的轴向相对位移进而得到被测轴承的轴向刚度。2.根据权利要求1所述的轴承轴向刚度动态测试方法，其特征是，通过中空回转气缸为轴承的转动套圈施加轴向载荷并带动转动套圈转动。3.根据权利要求2所述的轴承轴向刚度动态测试方法，其特征是，中空回转气缸通过其定心芯轴与轴承的转动套圈定心定位配合。4.根据权利要求3所述的轴承轴向刚度动态测试方法，其特征是，定心芯轴为台阶轴，台阶轴的外周面与轴承内圈定位配合、台阶面与轴承内圈的端面顶推配合，轴承内圈即为所述转动套圈。5.根据权利要求1-4任意一项所述的轴承轴向刚度动态测试方法，其特征是，通过比例压力阀和力传感器组成的闭环系统检测气缸输出的实时轴向载荷，并将轴向载荷值反馈给系统控制器以便系统控制器做出实时调节。6.根据权利要求5所述的轴承轴向刚度动态测试方法，其特征是，通过测控软件根据测出的轴向载荷、位移量及转速计算出在一定转速和轴向载荷下的刚度值，并绘制被测轴承的动态轴向刚度曲线。7.根据权利要求1-4任意一项所述的轴承轴向刚度动态测试方法，其特征是，位移传感器选用非接触式的位移传感器。8.轴承轴向刚度动态测试设备，其特征是，包括机架，机架上设有用于为待测轴承的内圈和外圈中的一个施加单向轴向载荷的轴向加载机构，以及用于沿轴向载荷的反方向对另一个提供轴向定位支撑的定位机构，轴承轴向刚度动态测试设备还包括带动内圈和外圈中的其中一个相对于另一个转动的转动加载机构，轴承轴向刚度动态测试设备还包括用于检测内圈和外圈的轴向相对位移进而得到被测轴承的轴向刚度的位移传感器。9.根据权利要求8所述的轴承轴向刚度动态测试设备，其特征是，轴向加载机构包括伸缩缸，伸缩缸的输出轴通过定心芯轴与轴承的内圈或外圈定心配合并提供轴向加载。10.根据权利要求8或9所...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡英贝，李副来，马德峰，杨晨，李文超，杨虎，
申请(专利权)人：洛阳轴承研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41