一种轴承试验台及其轴承试验方法技术

本发明专利技术提供了一种轴承试验台，包括主试侧装置、陪试侧装置、轴向加载装置、径向加载装置和控制系统；主试侧装置包括主试盾体和主试驱动，并设计有主试轴承安装接口，主试轴承的外圈与主试盾体固连而其内圈与主试驱动固连；陪试侧装置包括陪试盾体和陪试驱动，并设计有陪试轴承安装接口，陪试轴承的外圈与陪试盾体固连而其内圈与陪试驱动固连，且陪试轴承的内圈通过连接法兰与主试轴承的内圈固连；轴向加载装置用于对主试轴承和陪试轴承进行轴向力加载；径向加载装置用于对主试轴承和陪试轴承进行径向力加载；控制系统包括驱动控制系统、液压控制系统、PLC和上位机，驱动控制系统用于控制主试驱动及陪试驱动，液压控制系统用于控制轴向加载装置和径向加载装置，且驱动控制系统、液压控制系统均通过PLC与上位机连接。液压控制系统均通过PLC与上位机连接。液压控制系统均通过PLC与上位机连接。

【技术实现步骤摘要】
一种轴承试验台及其轴承试验方法


[0001]本专利技术涉及轴承测试
，具体地，涉及一种轴承试验台及其轴承试验方法。

技术介绍

[0002]轴承是一种低速重载轴承，是掘进机的关键部件。多个电机经过多级减速、齿圈啮合连接到轴承，然后驱动刀盘旋转，实施隧道挖掘作业。轴承的性能对于掘进的效率和安全性至关重要。掘进机工况的复杂多变导致轴承在运行中经常承受着剧烈变化的载荷，因此轴承若能经过等效工况载荷的测试，可提高轴承的可靠性，并为轴承设计提供数据支持。
[0003]轴承工况模拟试验台的目的是模拟掘进机在实际施工遇到的不同工况，获取不同工况下的轴承状态，评估轴承的运行稳定性和可靠性。
[0004]轴承试验平台已经存在较多种类和方案，但轴承工况模拟试验台比较少见。目前这些轴承试验平台主要存在以下不足：
[0005]1)试验台多为缩尺或减功率试验台，没有大功率、灵活可调的陪试驱动，无法提供足够的载荷，无法完全模拟实际工况。
[0006]2)只有主试侧与掘进机的轴承应用相似，配置了盾体、多级减速机和驱动电机等，只能固定一侧为主试侧，另一侧为陪试侧。不能实现一个试验台测试两个轴承。
[0007]3)没有考虑能量回馈或者使用价格高昂的四象限变频器实现能量回馈。
[0008]4)考虑到以上问题，本专利技术设计的掘进机工况模拟试验台通过电气控制方法可实现大功率加载载荷灵活可调、主试陪试双侧切换功能、主试陪试驱动能量回馈再利用。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种轴承试验台。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供了一种轴承试验台，包括主试侧装置、陪试侧装置、轴向加载装置、径向加载装置和控制系统；
[0011]所述主试侧装置包括主试盾体和主试驱动，所述主试盾体上设有主试轴承安装接口，主试轴承的外圈与主试盾体固连而其内圈与主试驱动固连；
[0012]所述陪试侧装置包括陪试盾体和陪试驱动，所述陪试盾体上设有陪试轴承安装接口，陪试轴承的外圈与陪试盾体固连而其内圈与陪试驱动固连，且陪试轴承的内圈通过连接法兰与主试轴承的内圈固连；
[0013]所述轴向加载装置用于对主试轴承和陪试轴承进行轴向力加载；
[0014]所述径向加载装置用于对主试轴承和陪试轴承进行径向力加载；
[0015]所述控制系统包括驱动控制系统和液压控制系统、PLC和上位机，所述驱动控制系统用于控制主试驱动及陪试驱动，所述液压控制系统用于控制轴向加载装置和径向加载装置，且驱动控制系统和液压控制系统均与PLC连接，PLC与上位机连接。
[0016]可选的，所述驱动控制系统包括主试变频器和陪试变频器，所述主试变频器用于控制主试驱动，并与PLC之间进行信号的相互传输；所述陪试变频器用于控制陪试驱动，并
与PLC之间进行信号的相互传输；所述主试变频器包括主试逆变单元，所述主试逆变单元用于控制主试驱动；所述陪试变频器包括陪试逆变单元，所述陪试逆变单元用于控制陪试驱动；所述主试逆变单元与陪试逆变单元采用共直流母线与整流单元连接，并通过整流单元与电网相连；所述整流单元用于将电网的定频交流电转换成直流电。
[0017]可选的，所述主试变频器和陪试变频器均设置为二象限变频器。
[0018]可选的，所述主试驱动包括主试电机和主试电机编码器，所述主试电机、主试电机编码器采用信号与主试变频器连接，上位机通过PLC控制主试电机运行，主试电机编码器将主试电机的运行情况反馈至主试逆变单元，主试逆变单元自动调整电机参数，以形成主试闭环控制系统。
[0019]可选的，所述陪试驱动包括陪试电机和陪试电机编码器，所述陪试电机、陪试电机编码器采用信号与陪试变频器连接，上位机通过PLC控制陪试电机运行，陪试电机编码器将陪试电机的运行情况反馈至陪试逆变单元，陪试逆变单元自动调整电机参数，以形成陪试闭环控制系统。
[0020]可选的，所述轴向加载装置包括多个沿圆周方向分布的轴向油缸，多个轴向轴油的一端均与主试盾体铰接而另一端均与陪试盾体铰接。
[0021]可选的，所述径向加载装置包括多个沿水平方向分布的径向油缸，多个径向油缸的一端均与陪试盾体铰接。
[0022]可选的，所述液压控制系统包括与轴向油缸采用一一对应设置的多个第一比例减压阀和第一压力传感器、以及与径向油缸采用一一对应设置的多个第二比例减压阀和第二压力传感器，所述第一压力传感器用于对轴向油缸的内压进行检测，所述第一比例减压阀用于根据第一压力传感器所检测到的数据控制轴向油缸内的油压；所述第二压力传感器用于对径向油缸的内压进行检测，所述第二比例减压阀用于根据第二压力传感器所检测到的数据控制径向油缸内的油压。
[0023]应用上述所述的轴承试验台，对大直径重载轴承进行工况模拟型式试验的方法具体如下：
[0024]步骤1、确定型式试验总时间:根据轴承设计载荷谱每种工况的时间占比，计算每种工况的运行时间；
[0025]步骤2、根据试验台结构，计算每种工况下轴向和径向油缸的加载力；
[0026]步骤3、调节轴向径向油缸达到工况一要求值，启动主试侧驱动系统，轴承转速缓慢增加至工况一要求值，通过陪试侧电机施加反扭矩，达到工况一要求值，然后连续运行达到工况一要求运行时间；
[0027]步骤4、按步骤3依次完成所有工况的运行，运行过程中关注控制系统信号是否有异常；
[0028]步骤5、拆解主试轴承，检查滚动体、滚道等部位是否有异常，以此来验证轴承性能是否满足设计要求。
[0029]应用上述所述的轴承试验台，对大直径重载轴承进行工况模拟加速疲劳寿命试验的方法具体如下：
[0030]步骤1、根据轴承设计载荷谱和设计寿命，计算轴承加速工况的轴向力、径向力、倾覆力矩、扭矩、转速以及等效加速时间，并通过工程计算以及仿真分析验证加速试验工况载
荷的合理性，即加速载荷条件下不改变轴承的失效模式；
[0031]步骤2、计算加速工况下轴向和径向油缸的加载力；
[0032]步骤3、调节轴向径向油缸达到加速工况要求值，启动主试侧驱动系统，轴承转速缓慢增加至加速工况要求值，通过陪试侧电机施加反扭矩，达到加速工况要求值，然后连续运行达到等效加速时间；
[0033]步骤4、试验台运行过程中关注控制系统信号是否有异常；
[0034]步骤5、加速疲劳试验完成后，拆解主试轴承，检查轴承的疲劳失效情况，判断轴承是否达到设计寿命要求以及评估轴承的实际使用寿命。
[0035]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0036]本专利技术提供的一种轴承试验台，通过设置主试装置、陪试装置、轴向加载装置、径向加载装置，通过对轴承在试验过程中施加轴向载荷、径向载荷、倾覆力矩和负载扭矩，以检测和分析轴承的振动、噪声等性能参数，实现轴承的状态监测和性能评估。
[0037]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴承试验台，其特征在于，包括主试侧装置、陪试侧装置、轴向加载装置、径向加载装置和控制系统；所述主试侧装置包括主试盾体和主试驱动，所述主试盾体上设有主试轴承安装接口，主试轴承的外圈与主试盾体固连而其内圈与主试驱动固连；所述陪试侧装置包括陪试盾体和陪试驱动，所述陪试盾体上设有陪试轴承安装接口，陪试轴承的外圈与陪试盾体固连而其内圈与陪试驱动固连，且陪试轴承的内圈通过连接法兰与主试轴承的内圈固连；所述轴向加载装置用于对主试轴承和陪试轴承进行轴向力加载；所述径向加载装置用于对主试轴承和陪试轴承进行径向力加载；所述控制系统包括驱动控制系统和液压控制系统、PLC和上位机，所述驱动控制系统用于控制主试驱动及陪试驱动，所述液压控制系统用于控制轴向加载装置和径向加载装置，且驱动控制系统和液压控制系统均与PLC连接，PLC与上位机连接。2.根据权利要求1所述的轴承试验台，其特征在于，所述驱动控制系统包括主试变频器和陪试变频器，所述主试变频器用于控制主试驱动，并与PLC之间进行信号的相互传输；所述陪试变频器用于控制陪试驱动，并与PLC之间进行信号的相互传输；所述主试变频器包括主试逆变单元，所述主试逆变单元用于控制主试驱动；所述陪试变频器包括陪试逆变单元，所述陪试逆变单元用于控制陪试驱动；所述主试逆变单元与陪试逆变单元采用共直流母线与整流单元连接，并通过整流单元与电网相连；所述整流单元用于将电网的定频交流电转换成直流电。3.根据权利要求2所述的轴承试验台，其特征在于，所述主试变频器和陪试变频器均设置为二象限变频器。4.根据权利要求3所述的轴承试验台，其特征在于，所述主试驱动包括主试电机和主试电机编码器，所述主试电机、主试电机编码器采用信号与主试变频器连接，上位机通过PLC控制主试电机运行，主试电机编码器将主试电机的运行情况反馈至主试逆变单元，主试逆变单元自动调整电机参数，以形成主试闭环控制系统。5.根据权利要求3所述的轴承试验台，其特征在于，所述陪试驱动包括陪试电机和陪试电机编码器，所述陪试电机、陪试电机编码器采用信号与陪试变频器连接，上位机通过PLC控制陪试电机运行，陪试电机编码器将陪试电机的运行情况反馈至陪试逆变单元，陪试逆变单元自动调整电机参数，以形成陪试闭环控制系统。6.根据权利要求1所述的轴承试验台，其特征在于，所述轴向加载装置包括多个沿圆周方向分布的轴向油缸，多个轴向轴油的一端均与主试...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘飞香，彭正阳，麻成标，魏玎，刘华，郭俊豪，
申请(专利权)人：中国铁建重工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：