[發(fā)明專利]一種軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410270895.0
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104062122A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄧偉林;張煒;姚劍峰;楊薇;程衛(wèi)平;肖繼平
• 申請（專利權(quán)）人: 西安航空制動(dòng)科技有限公司
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04;G01M7/08
• 代理公司: 西北工業(yè)大學(xué)專利中心 61204
• 代理人: 慕安榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置，尤其是涉及一種模擬飛機(jī)機(jī)輪軸承實(shí)際受力工況的加載設(shè)備。

背景技術(shù)

隨著飛機(jī)的發(fā)展，飛機(jī)起飛與著陸時(shí)速度及重量逐漸增加，起飛與著陸過程中的安全問題日益突出，對機(jī)輪軸承的性能與可靠性要求也越來越高，它關(guān)系到飛機(jī)的安全返航、持續(xù)作戰(zhàn)能力和適應(yīng)機(jī)場的能力。

機(jī)輪軸承不僅用來支撐機(jī)輪，引導(dǎo)機(jī)輪的旋轉(zhuǎn)方向，減小轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的摩擦，并承受對機(jī)輪和輪軸之間的各種載荷。而且，軸承對飛機(jī)的工作性能、壽命、各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)及可靠性都有很大影響，甚至在某些情況下也會(huì)造成飛行安全事故。

作為易損件的機(jī)輪軸承，因?yàn)闄C(jī)輪軸承未能正常工作的事故占一定的比例，因此如何有效的提高飛機(jī)著陸時(shí)的安全性，提高飛機(jī)對各種載荷狀況、跑道狀況、氣候條件的適應(yīng)能力，成為飛機(jī)機(jī)輪軸承的主要研究目標(biāo)。

由于軸承的幾何特點(diǎn)及設(shè)計(jì)特點(diǎn)，它可以承受徑向和軸向的綜合載荷。外滾道與軸承中心線夾角越大，能承受的軸向推力和徑向推力的比值越大，滾棒和滾道的接觸線越長，那么承受載荷的能力越強(qiáng)。飛機(jī)處于不同的工作狀態(tài)，軸承的受力情況不同。

1、飛機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)，軸承主要承受靜止載荷。飛機(jī)的重力產(chǎn)生的停機(jī)載荷P通過軸承的滾棒傳遞給外滾道，即輪轂。P可沿軸向分解為軸向力N和垂直于外滾道的力F。

2、飛機(jī)在地面滑行時(shí)，主要也承受垂直載荷。由于地面的不絕對平整，飛機(jī)的上下震動(dòng)的幅度大于飛機(jī)的重力。

3、著陸時(shí)，機(jī)輪接地的瞬間首先主要受到巨大的靜止垂直沖擊載荷，繼而機(jī)輪以很高的加速度加速達(dá)到與飛機(jī)同樣的速度在地面滑跑。如果飛機(jī)產(chǎn)生了重著陸，軸承在未運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)下承受這種沖擊載荷的危害是很大的。如果帶側(cè)滑接地，如側(cè)風(fēng)較大的時(shí)候，機(jī)輪還要收到較大的側(cè)向載荷，機(jī)輪受到側(cè)向摩擦力時(shí)，由于慣性作用，飛機(jī)有向一側(cè)傾斜的趨勢。因此作用在外側(cè)軸承上的垂直載荷和側(cè)向載荷要比內(nèi)側(cè)大。

隨著目前世界各國對大型運(yùn)輸機(jī)的需求越來越大，研制高轉(zhuǎn)速重負(fù)荷的機(jī)輪軸承也越來越迫切，人們也越來越認(rèn)識到機(jī)輪軸承試驗(yàn)的重要性。軸承試驗(yàn)是軸承設(shè)計(jì)和制造過程中一個(gè)不可或缺的重要驗(yàn)證過程，在軸承試驗(yàn)機(jī)上按照軸承的實(shí)際安裝工況、實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，即軸承的轉(zhuǎn)速、軸向載荷、徑向載荷以及環(huán)境溫度、潤滑狀態(tài)等按照實(shí)際工況給定進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到預(yù)定壽命或到軸承失效。

目前國內(nèi)外軸承試驗(yàn)機(jī)種類繁多，可均為鐵路用軸承、風(fēng)電軸承和機(jī)床軸承等軸承試驗(yàn)機(jī)，結(jié)構(gòu)上大體如中國專利CN201210103079中公開的高速軸承試驗(yàn)機(jī)，為使用電主軸帶動(dòng)安裝在軸承座內(nèi)的試驗(yàn)軸承的內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)。對于軸承試驗(yàn)的加載，典型的加載裝置如專利CN201210103076公開的高速軸承試驗(yàn)機(jī)的加載裝置所述，軸承軸向的一側(cè)利用軸向加載裝置實(shí)現(xiàn)軸向載荷加載，軸承徑向一側(cè)利用徑向加載裝置實(shí)現(xiàn)徑向載荷加載。

此類試驗(yàn)機(jī)也能完成高轉(zhuǎn)速下的負(fù)荷加載，但如果此類試驗(yàn)機(jī)的加載原理如用于航空機(jī)輪軸承試驗(yàn)，存在不少缺陷。

其一，此類加載裝置的加載載荷值有限，遠(yuǎn)達(dá)不到目前機(jī)輪軸承的高負(fù)荷試驗(yàn)要求。此類型的軸承試驗(yàn)機(jī)，其驅(qū)動(dòng)軸承旋轉(zhuǎn)的方式為使用電主軸直接帶動(dòng)安裝在軸承座內(nèi)的試驗(yàn)軸承的內(nèi)圈同步旋轉(zhuǎn)，如需進(jìn)行軸向加載，軸向力最終作用在電主軸的轉(zhuǎn)子上，而電主軸的轉(zhuǎn)子不可能承受上百千牛的軸向推力，因此限制了此類型的軸承試驗(yàn)機(jī)的軸向加載載荷。

其二，如需模擬航空機(jī)輪側(cè)偏受力加載試驗(yàn)，此類試驗(yàn)機(jī)的原理是軸向與徑向分別進(jìn)行加載，形成合力來模擬機(jī)輪軸承的側(cè)偏受力工況。理論上用合力來模擬側(cè)偏加載力似乎是可行的。但對比分析飛機(jī)機(jī)輪軸承實(shí)際工況和此類試驗(yàn)機(jī)模擬工況，發(fā)現(xiàn)在實(shí)現(xiàn)機(jī)輪軸承側(cè)偏加載力時(shí)，如從軸向和徑向分別加載形成合力來模擬側(cè)偏力，這使得兩個(gè)機(jī)輪軸承的受力是平均的，且每個(gè)機(jī)輪軸承的受力幅面大并且受力均衡，尤其是軸向加載使得機(jī)輪軸承在承受軸向力時(shí)，受力面積為其整個(gè)側(cè)幅面，軸向力也均衡地分布于其整個(gè)側(cè)幅面，從而使得軸向力平均的施加于試驗(yàn)軸承內(nèi)的每一個(gè)滾體上；可是，實(shí)際側(cè)偏的飛機(jī)機(jī)輪，由于機(jī)輪輪胎表面為圓弧形，負(fù)荷使機(jī)輪輪胎的側(cè)面表面形成一個(gè)受力平面，其力傳導(dǎo)至機(jī)輪軸承，機(jī)輪內(nèi)兩套軸承受力不均，側(cè)偏力偏向于側(cè)偏方向的那套機(jī)輪軸承，且每套軸承的受力幅面小而且并不均衡，軸承內(nèi)每一個(gè)滾體的受力都不一樣。并且，此類試驗(yàn)機(jī)以電機(jī)驅(qū)動(dòng)主軸來直接驅(qū)動(dòng)軸承內(nèi)圈的方式，使得對軸承內(nèi)圈的徑向、軸向的偏移量要求很高，一旦偏移量過大，高速旋轉(zhuǎn)帶來的離心不平衡就會(huì)威脅到整個(gè)試驗(yàn)機(jī)，因此此類試驗(yàn)機(jī)加載能力有限，高速和重負(fù)荷不可兼得。這就導(dǎo)致了此類試驗(yàn)機(jī)加載裝置的使用局限性。