关节轴承低温磨损试验系统及其组装方法技术方案

本发明专利技术提出了一种关节轴承低温磨损试验系统，其包括底座、温度箱、径向应力子系统、动力子系统、温度控制子系统、磨损测量子系统和夹具子系统。夹具子系统包括顶块、加载板、陪试轴承座、芯轴、陪试轴承、端盖和锁紧部件，上述部件都是独立的可拆装部件，可通过更换芯轴、顶块或者加载板实现不同直径关节轴承寿命试验的装夹，提高了试验夹具的利用率和通用性；另外，本发明专利技术的夹具子系统，采用了加载板内孔增加单侧挡边、减小顶块厚度、挡边与端盖协同固定陪试轴承等结构设计改进，有效避免了关节轴承磨损试验过程中极易发生的芯轴变形或断裂。

Low Temperature Wear Testing System for Joint Bearings and Its Assembly Method

【技术实现步骤摘要】
关节轴承低温磨损试验系统及其组装方法
本专利技术属于机械设备可靠性鉴定
；具体涉及一种关节轴承低温磨损试验系统及其组装方法。
技术介绍
关节轴承低温磨损试验，用于评估关节轴承在低温环境下的抗磨性能指标，是关节轴承型号产品的设计与研发、定制与选型的重要依据评判准则。低温磨损鉴定试验过程中，温度、载荷、往复运动状态的控制，均需要实时控制，整个试验过程运行周期较长，故需要自动化程度较高的试验系统，以实现外部环境条件、载荷条件、运转条件均能实时满足鉴定试验大纲的要求，并可实时监控磨损量和被试轴承温度，减少人为因素对试验结果的影响，保证试验结果判定的准确性。但是现有的系统存在下述问题：(1)现有寿命试验夹具结构不能保证芯轴的刚度，芯轴容易在大径向载荷作用产生的大弯矩下发生脆断，以航空低速重载宽系列自润滑关节轴承为例，寿命试验的径向载荷是相同内径其他类型关节轴承的1.3-1.5倍，芯轴更容易发生脆断；(2)现有寿命试验夹具，设计通用性差，在完成不同型号关节轴承的寿命试验时，需要多种规格的夹具，造成了资金、时间和资源的极大浪费；(3)试验夹具笨重，而温度箱空间相对狭小，不易于被试产品和试验夹具的安装固定，安装过程相对繁琐费力，大幅延长试验准备时间。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种通用性强、性能可靠、便于试验件拆装、可自动控制和信号采集的关节轴承低温磨损试验系统及其组装方法。为解决上述技术问题，本专利技术提出了一种关节轴承低温磨损试验系统，所述系统包括底座、温度箱、产生待测试轴承径向载荷的径向应力子系统、产生待测试轴承摆动扭矩的动力子系统、控制测试环境温度的温度控制子系统、监控待测试轴承径向磨损量的磨损测量子系统和固定安装待测试关节轴承的夹具子系统；所述系统的夹具子系统包括两块顶块、加载板、两个陪试轴承座、芯轴、两个陪试轴承、端盖和锁紧部件；所述加载板的第一端与所述应力子系统连接，所述加载板的第二端与所述被试关节轴承的外圈间隙配合，用于将所述应力子系统产生的径向应力施加到被试关节轴承的外圈，且所述加载板的第二端设有可轴向固定所述被试关节轴承外圈一侧的挡边；所述两块顶块分别设有中心孔，所述中心孔内圈与所述芯轴间隙配合，所述两块顶块分别位于所述被试关节轴承左侧和右侧；所述芯轴穿过所述被试关节轴承内圈和所述两块顶块，所述芯轴与所述被试关节轴承内圈间隙配合，所述芯轴的第二端与动力子系统连接相连；所述锁紧部件用于将所述两块顶块从左侧和从右侧夹紧被试关节轴承的内圈；所述两个陪试轴承座轴向对称安装在所述底座上，所述陪试轴承座设有用于安装所述陪试轴承的内孔，所述内孔的内圈与所述陪试轴承的外圈间隙配合，所述内孔朝向待测试轴承的第一面设有挡边，与待测试轴承相对的第二面由端盖进行封堵，所述挡边和所述端盖用于对所述陪试轴承进行轴向固定；所述两个陪试轴承内圈与所述两个顶块间隙配合，用于为所述被试关节轴承提供支撑。优选的，所述夹具子系统还包括衬套，所述衬套为圆柱形中空管，所述衬套内圈与所述芯轴外表面间隙配合，通过更换相应长度的衬套，可以适应不同宽度系列的关节轴承完成鉴定试验。优选的，所述芯轴的第二端有异型槽，异型槽侧边上设有与所述动力子系统传递扭矩的轴相配合的异型通孔，所述芯轴与所述动力子系统传递扭矩的轴通过所述异型槽和异型通孔进行连接。。优选的，所述底座上设有滑槽，所述陪试轴承座固定安装于所述滑槽之上，且两个所述陪试轴承座可沿滑槽调节其相对距离。优选的，所述两个陪试轴承为双列调心滚子轴承；所述陪试轴承便于调心，能够缩短试验准备时间，并可减少安装时的安装应力，提高试验准确性。优选的，所述动力子系统包括电机、电机座、丝杠和手轮；所述电机固定在所述电机座上，所述丝杠和手轮与所述电机座连接，驱动电机座沿所述芯轴的轴向进行位移，并且所述手轮上配备有对所述电机座进行位置固定的机械锁。优选的，所述动力子系统还包括联轴器。优选的，所述动力子系统还包括穿箱轴，所述穿箱轴通过所述温度箱的侧面孔与所述轴心连接，所述穿箱轴外圈与所述温度箱的侧面孔之间有密封部件，所述穿箱轴外圈与所述密封部件为松配合。优选的，本专利技术还提供一种关节轴承低温磨损试验系统的组装方法，其包括以下步骤：步骤1、将所述动力子系统放置适当距离，将动力子系统传递扭矩的轴从所述温度箱侧面孔中穿过；步骤2、组成陪试轴承组件：分别将所述两个陪试轴承装入所述两个陪试轴承座的内孔，并用所述端盖锁紧所述陪试轴承；步骤3、组装试验轴承组件：将所述两个顶块、被试关节轴承和加载板穿过所述芯轴，再用所述锁紧装置将所述两个顶块和被试关节轴承锁紧，将所述芯轴与所述电机的电机轴连接；步骤4、调整所述陪试轴承座之间的距离位置，将所述试验轴承组件的所述两个顶块分别穿过陪试轴承的中心孔，将所述加载板与所述应力子系统固定连接，再将所述陪试轴承座固定安装在所述底座上；步骤5、检查整个轴系确保对中性，然后轻轻转动被试关节轴承的内圈，确保被试关节轴承不受侧向力；步骤6、检查所述温度控制子系统，磨损测量子系统正常工作；步骤7、启动所述温度箱，调节所述温度箱内的环境温度达到验证试验大纲中的规定值后，控制所述应力子系统通过所述加载板对所述被试关节轴承施加所述验证试验大纲中规定的载荷值，控制所述动力子系统按照所述验证试验大纲中的参数要求进行周期性往复摆动，直至达到规定的试验次数。优选的，所述方法还包括用于拆卸的步骤8，所述步骤8具体包括以下步骤：步骤81、低速磨损鉴定试验结束后，卸载所述被试关节轴承的径向力，调节所述温度箱内的环境温度恢复室温后，打开所述温度箱；步骤82、断开所述芯轴与所述电机的电机轴的连接；步骤83、将所述陪试轴承座从所述底座拆下，先取出左侧的所述陪试轴承组件后，再将所述试验轴承组件取出；步骤84、旋开锁紧部件，依次从芯轴13上取下左侧所述顶块、所述加载板、所述被试关节轴承和右侧所述顶块，完成拆卸。对比现有的技术，本方案有以下有益效果：(1)夹具易拆装、通用性强。本方案中的顶块、加载板、衬套都是独立部件，拆卸方便，可通过更换衬套可实现不同宽度系列关节轴承寿命试验的装夹，通过更换芯轴、顶块、加载板可实现不同直径关节轴承寿命试验的装夹，试验夹具利用率高通用性好；(2)结构受力合理，采用加载板内孔增加单侧挡边、减小顶块的锥度、挡边与端盖协同固定陪试轴承等结构设计改进，有效避免了高速重载自润滑轴承试验过程中极易发生的芯轴变形或断裂。附图说明图1为关节轴承低温磨损试验系统结构示意图；以及图2为关节轴承低温磨损试验系统控制电路示意图。具体实施方式本专利技术实施例公开了如图1所示的一种关节轴承低温磨损试验装置，该装置包括：丝杠1、电机2、电机轴3、橡胶套4、顶块51、顶块52、电液油缸6、位移传感器7、台架8、加载板9、轴承座101、轴承座102、被试关节轴承11、螺母12、芯轴13、弹性垫片14、衬套15、温度传感器16、反光条17、端盖181、端盖182、陪试轴承191、陪试轴承192、底座20、转接头21、温度箱22、穿箱轴23、法兰轴24、联轴器25、电机座26、手轮27和控制电路28。本实施例中，芯轴与被试关节轴承的内圈为0.013～0.038mm的间隙配合；芯轴的材料为9Cr18轴承钢；加载板材料为Q275碳素钢本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种关节轴承低温磨损试验系统，其包括底座、温度箱、产生待测试轴承径向载荷的径向应力子系统、产生待测试轴承摆动扭矩的动力子系统、控制测试环境温度的温度控制子系统、监控待测试轴承径向磨损量的磨损测量子系统和固定安装待测试关节轴承的夹具子系统，其特征在于，所述夹具子系统包括两块顶块、加载板、两个陪试轴承座、芯轴、两个陪试轴承、端盖和锁紧部件；所述加载板的第一端与所述应力子系统连接，所述加载板的第二端与所述待测试关节轴承的外圈间隙配合，用于将所述应力子系统产生的径向应力施加到待测试关节轴承的外圈，且所述加载板的第二端设有能轴向固定所述待测试关节轴承的外圈的挡边；所述两块顶块分别设有中心孔，所述中心孔的内圈与所述芯轴间隙配合，所述两块顶块分别位于所述待测试关节轴承的左侧和右侧；所述芯轴穿过所述待测试关节轴承的内圈和所述两块顶块，所述芯轴与所述待测试关节轴承的内圈间隙配合，所述芯轴的第二端与动力子系统相连；所述锁紧部件用于将所述两块顶块从左侧和从右侧夹紧待测试关节轴承的内圈；所述两个陪试轴承座轴向对称安装在所述底座上，所述陪试轴承座设有用于安装所述陪试轴承的内孔，所述内孔的内圈与所述陪试轴承的外圈间隙配合，所述内孔朝向待测试轴承的第一面设有挡边，与待测试轴承相对的第二面由端盖进行封堵，所述挡边和所述端盖用于对所述陪试轴承进行轴向固定；以及所述两个陪试轴承内圈与所述两个顶块间隙配合，用于为所述待测试关节轴承提供支撑。...

【技术特征摘要】
1.一种关节轴承低温磨损试验系统，其包括底座、温度箱、产生待测试轴承径向载荷的径向应力子系统、产生待测试轴承摆动扭矩的动力子系统、控制测试环境温度的温度控制子系统、监控待测试轴承径向磨损量的磨损测量子系统和固定安装待测试关节轴承的夹具子系统，其特征在于，所述夹具子系统包括两块顶块、加载板、两个陪试轴承座、芯轴、两个陪试轴承、端盖和锁紧部件；所述加载板的第一端与所述应力子系统连接，所述加载板的第二端与所述待测试关节轴承的外圈间隙配合，用于将所述应力子系统产生的径向应力施加到待测试关节轴承的外圈，且所述加载板的第二端设有能轴向固定所述待测试关节轴承的外圈的挡边；所述两块顶块分别设有中心孔，所述中心孔的内圈与所述芯轴间隙配合，所述两块顶块分别位于所述待测试关节轴承的左侧和右侧；所述芯轴穿过所述待测试关节轴承的内圈和所述两块顶块，所述芯轴与所述待测试关节轴承的内圈间隙配合，所述芯轴的第二端与动力子系统相连；所述锁紧部件用于将所述两块顶块从左侧和从右侧夹紧待测试关节轴承的内圈；所述两个陪试轴承座轴向对称安装在所述底座上，所述陪试轴承座设有用于安装所述陪试轴承的内孔，所述内孔的内圈与所述陪试轴承的外圈间隙配合，所述内孔朝向待测试轴承的第一面设有挡边，与待测试轴承相对的第二面由端盖进行封堵，所述挡边和所述端盖用于对所述陪试轴承进行轴向固定；以及所述两个陪试轴承内圈与所述两个顶块间隙配合，用于为所述待测试关节轴承提供支撑。2.根据权利要求1所述的关节轴承低温磨损试验系统，其特征在于，所述夹具子系统还包括衬套，所述衬套为圆柱形中空管，所述衬套的内圈与所述芯轴外表面间隙配合。3.根据权利要求1所述的关节轴承低温磨损试验系统，其特征在于，所述芯轴的第二端有异型槽，异型槽侧边上设有与所述动力子系统传递扭矩的轴相配合的异型通孔，所述芯轴与所述动力子系统传递扭矩的轴通过所述异型槽和异型通孔进行连接。4.根据权利要求1所述的关节轴承低温磨损试验系统，其特征在于，所述底座上设有滑槽，所述陪试轴承座固定安装于所述滑槽之上，且两个所述陪试轴承座可沿滑槽调节其相对距离。5.根据权利要求1所述的关节轴承低温磨损试验系统，其特征在于，所述两个陪试轴承为双列调心滚子轴承。6.根据权利要求1所述的关节轴承低温磨损试验系统，其特征在于，所述动力子系统包括电机、电机座、丝杠和手轮，所述电机固定在所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋超，张哲，縢明，林晶，赵颖春，
申请(专利权)人：中国航空综合技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11