一种行星排滚针轴承试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种行星排滚针轴承试验装置及方法，试验装置由两个完全相同的斜齿行星排、活塞、端盖、主轴等组成，可以模拟行星轮滚针轴承的实际工况：滚针轴承内外圈转速差通过调节太阳轮和行星架转速确定；滚针轴承所受载荷包括离心载荷与径向载荷，离心加速度及离心载荷通过调节行星架转速确定；径向载荷确定方法为：通过调节活塞两端液压腔的液压差，使分别与活塞和主轴固连的斜齿太阳轮上产生相反的轴向力，进而产生切向力给行星轮加载，最终通过轴承的径向载荷平衡。该试验装置可实现功率流封闭循环，电机仅需要补充试验装置的功率和扭矩损失，减少了装置的能量损耗。减少了装置的能量损耗。减少了装置的能量损耗。

【技术实现步骤摘要】
一种行星排滚针轴承试验装置及方法


[0001]本专利技术属于滚针轴承试验设计的领域，尤其涉及一种行星排滚针轴承试验装置及方法。

技术介绍

[0002]行星排滚针轴承是行星齿轮机构的关键零件，其实际运行工况复杂多变：内外圈转速差大，载荷高，此外，其还承受非常高的离心载荷，是传动部件中最易损的零件，仅靠计算机辅助仿真不足以支撑理论设计和大规模应用，因此往往需要采用试验测试进行验证。
[0003]现有的轴承试验台往往难以施加载荷，仅试验滚针轴承的转速特性，为解决这一问题，有研究者改进试验台，通过加载螺杆的旋转施加径向载荷来研究角接触球轴承的静态特性；也有研究者通过弹簧的压缩对轴承施加载荷；此外，还有研究者针对印刷机使用的轴承设计了专用的轴承试验台。但是以上的方法均会因为拖曳载荷造成大量功率损耗，同时需要配备大功率和高扭矩的电机，大大提高了试验的成本。

技术实现思路

[0004]本专利技术公开了一种行星排滚针轴承试验装置及方法，试验装置由两个完全相同的斜齿行星排、活塞、端盖、主轴等组成，用于模拟行星排滚针轴承的实际工况。使用时，滚针轴承内外圈转速差通过调节太阳轮和行星架转速确定；滚针轴承所受载荷包括离心载荷与径向载荷，离心加速度及离心载荷通过调节行星架转速确定，径向载荷通过调节活塞两端液压腔的液压差确定。本专利技术的试验装置可实现功率流封闭循环，减少了装置的能量损耗，电机仅需要补充试验装置的功率和扭矩损失。
[0005]本专利技术的具体技术方案如下：一种行星排滚针轴承试验装置，包括壳体13、第一行星排1、第二行星排2、活塞10、端盖9、主轴3、测试滚针轴承12、第一电机和第二电机，第一行星排1和第二行星排2的所有齿轮均为斜齿；其中，第一行星排太阳轮5与主轴3固连，活塞10套设于主轴3上，并可沿主轴3的轴向移动，活塞10通过花键与第一行星排太阳轮5连接，第二行星排太阳轮8与活塞10固连，端盖9与主轴3固连，活塞10一端与端盖9之间形成第一液压腔15，另一端与主轴之间形成第二液压腔16，第一行星排1和第二行星排2共用行星排齿圈7和行星排行星架4，第一行星排行星轮6和第二行星排行星轮11的测试滚针轴承12均设于行星排行星架4的行星轴上，且第一行星排行星轮6和第二行星排行星轮11不共轴；第一电机和第二电机分别与行星排行星架4和主轴3连接，提供动力输入。
[0006]在另一个实施例中，第一行星排1和第二行星排2几何参数一致。
[0007]在另一个实施例中，所述壳体13包括壳盖14。
[0008]本专利技术还提供一种基于所述行星排滚针轴承试验装置的试验方法，通过调节与行星排行星架4连接的第一电机转速n1模拟测试滚针轴承12实际工况中的离心加速度：
其中r
c
为行星排行星架半径，i1为第一电机到行星排行星架4的传动比。
[0009]本专利技术还提供一种基于所述行星排滚针轴承试验装置的试验方法，通过调节与主轴3连接的第二电机转速n2模拟测试滚针轴承12实际工况中的内外圈转速差Δn：其中，d
s
和d
p
分别为行星排太阳轮和行星排行星轮的分度圆直径，i2为第二电机到主轴3的传动比。
[0010]本专利技术还提供一种基于所述行星排滚针轴承试验装置的试验方法，通过调节第一电机扭矩T1和第二电机扭矩T2来补充行星排行星架4和主轴3的扭矩差：其中，T
s
为行星排太阳轮理论传递的扭矩，ζ
s
‑
p
为行星排太阳轮与行星轮的扭矩传递效率，ζ
r
‑
p
为行星排行星轮与齿圈的扭矩传递效率。
[0011]本专利技术还提供一种基于所述行星排滚针轴承试验装置的试验方法，通过调节行星排行星轮质量和活塞10两端液压腔液压模拟测试滚针轴承12实际工况中的总载荷F，总载荷F包括行星轮施加的离心载荷和径向载荷，具体包括：（1）离心载荷大于等于要求的总载荷F，则调节活塞10两端液压腔液压至满足关系：其中，A1和A2分别为第一液压腔15和第二液压腔16的有效液压作用面积，P1和P2分别为第一液压腔15和第二液压腔16中的液压；调整行星排行星轮质量m
p
为：（2）离心载荷小于要求的总载荷F，则调节活塞10两端液压腔液压至满足关系：其中，A1和A2分别为第一液压腔15和第二液压腔16的有效液压作用面积，P1和P2分
别为第一液压腔15和第二液压腔16中的液压，N为行星轮个数，β为螺旋角；行星排行星轮质量不变。
[0012]相比于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：1. 本专利技术的行星排滚针轴承试验装置无功率输出，第一行星排和第二行星排可实现功率流封闭循环，电机仅需补充试验装置损失的扭矩和功率即可，大大降低了试验过程中的能量损耗。
[0013]2. 在传统试验装置上，模拟实际运行工况下变速箱内行星轮滚针轴承离心加速度、径向载荷、内外圈转速差三参数，需要大功率和高扭矩驱动电机，成本高。假定本专利技术的行星排滚针轴承试验装置的太阳轮与行星轮功率传递损耗为1.5%，行星轮与齿圈功率传递损耗为1.0%，不计搅油损失、主轴和行星架与电机功率传递损失等损耗，则与主轴连接的电机功率需求可降低95%，与行星架连接的电机功率需求可降低98%。
[0014]3. 本专利技术通过液压力推动活塞带动太阳轮产生轴向力，进而产生轴向载荷，通过斜齿进一步转化成齿轮间的啮合力，从而实现对行星轮滚针轴承的加载，该加载方式使用方便，集成在行星排主轴上，避免了外部电机的使用。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的实施过程和细节，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本专利技术的行星排滚针轴承试验装置的结构原理图；图2是本专利技术的行星排滚针轴承试验装置的结构示意图；图3是本专利技术的行星排滚针轴承试验装置行星排受力分析图；图4是本专利技术的行星排滚针轴承试验装置第一行星排啮合点受力分析图；图5是本专利技术的行星排滚针轴承试验装置第二行星排啮合点受力分析图。
[0017]附图标号说明：1
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第一行星排，2
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第二行星排，3
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主轴，4
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共用行星排行星架，5
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第一行星排太阳轮，6
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第一行星排行星轮，7
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行星排齿圈，8
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第二行星排太阳轮，9
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端盖，10
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活塞，11
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第二行星排行星轮，12
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测试滚针轴承，13
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壳体，14
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壳盖，15
‑
第一液压腔，16
‑
第二液压腔。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种行星排滚针轴承试验装置，其特征在于，包括壳体（13）、第一行星排（1）、第二行星排（2）、活塞（10）、端盖（9）、主轴（3）、测试滚针轴承（12）、第一电机和第二电机，第一行星排（1）和第二行星排（2）的所有齿轮均为斜齿；其中，第一行星排太阳轮（5）与主轴（3）固连，活塞（10）套设于主轴（3）上，并可沿主轴（3）的轴向移动，活塞（10）通过花键与第一行星排太阳轮（5）连接，第二行星排太阳轮（8）与活塞（10）固连，端盖（9）与主轴（3）固连，活塞（10）一端与端盖（9）之间形成第一液压腔（15），另一端与主轴之间形成第二液压腔（16），第一行星排（1）和第二行星排（2）共用行星排齿圈（7）和行星排行星架（4），第一行星排行星轮（6）和第二行星排行星轮（11）的测试滚针轴承（12）均设于行星排行星架（4）的行星轴上，且第一行星排行星轮（6）和第二行星排行星轮（11）不共轴；第一电机和第二电机分别与行星排行星架（4）和主轴（3）连接，提供动力输入。2.根据权利要求1所述的行星排滚针轴承试验装置，其特征在于，第一行星排（1）和第二行星排（2）的几何参数相同。3.根据权利要求1所述的行星排滚针轴承试验装置，其特征在于，所述壳体（13）包括壳盖（14）。4.一种基于权利要求1
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3任一所述行星排滚针轴承试验装置的试验方法，其特征在于，通过调节与行星排行星架（4）连接的第一电机转速n1模拟测试滚针轴承（12）实际工况中的离心加速度：其中r
c
为行星排行星架半径，i1为第一电机到行星排行星架（4）的传动比。5.根据权利要求4所述的试验方法，其特征在于，通过调节与主轴（3）连接的第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：董鹏，左树淼，盛家东，徐向阳，刘艳芳，王书翰，郭伟，程燕，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：