[發明專利]一種高精度滾動軸承保持架穩定性測試裝置及方法

在審

• 申請號: 201910168456.1
• 申請日: 2019-03-06
• 公開（公告）號: CN109781413A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 楊朝暉;蘆奕菲;鄭一琳;南凱剛;楊宏章
• 申請（專利權）人: 西北工業大學;西安交通大學科技與教育發展研究院;西安固澤機電設備有限公司
• 主分類號: G01M13/045
• 分類號: G01M13/045
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明公開了一種高精度滾動軸承保持架穩定性測試裝置及方法，本發明的裝置通過軸向加載杠桿系統和徑向載荷施加裝置能夠同時實現軸向與徑向的載荷施加，最大程度模擬軸承服役的真實情況；本發明采用攝像機拍攝的方式采集高速軸承服役條件下保持架徑向跳動數據，采用軸向跳動采集裝置采集高速軸承服役條件下保持架軸向跳動數據，做到了實時性及高效性，且規避了其他測量方式的接觸誤差；本發明采用超高精度空氣主軸支承待測軸承，最大程度降低系統誤差對于測量精度的影響。

技術領域

本發明屬于滾動軸承測量領域，具體涉及一種高精度滾動軸承保持架穩定性測試裝置及方法。

背景技術

隨著飛輪、控制力矩陀螺等空間機構用軸承壽命與可靠性要求指標日益苛刻，保持架動力學特性對于軸承性能的影響日益凸顯。長久以來，針對軸承套圈與滾動體的研究取得了長足的進步，結構參數優化與新材料的應用大幅提高了軸承的壽命與可靠性，然而保持架的理論與試驗研究工作卻大幅滯后，且鑒于保持架運動的特殊性，特別是空間機構軸承保持架，其更肩負潤滑作用，因此亟待開展保持架的動力學特性理論與試驗研究。長久以來，保持架穩定性分析一直是軸承領域的難題，其所具有6個自由度，使得其高速運轉狀態異常復雜，難以在不影響其運動狀態的情況下分析與評估其運動特性，從而達到評估軸承性能與預測壽命的目的。因此，測試保持架穩定性，對提高滾動軸承的設計、加工、裝配以及使用水平，進而提高滾動軸承的服役性能具有十分重要的意義。

美國專利公開說明書US 6,378,382 B1公開了一種滾動軸承徑向旋轉精度與動態轉矩測量裝置(DEVICE FOR MEASURING ROTATION ACCURACY AND DYNAMIC TORQUE FORRADIAL ROLLING BEARING)，該裝置在滾動軸承的軸向施加載荷，同時對滾動軸承的NRRO(非重復性跳動精度)和動態力矩進行測量，實現了滾動軸承外圈穩定性評估。但是，其一該裝置無法實現軸承徑向載荷施加，無法模擬軸承真實工況；其二該裝置沒有無法評估保持架的穩定性。

發明內容

本發明的目的在于克服上述不足，提供一種高精度滾動軸承保持架穩定性測試裝置及方法，能夠觀測高速軸承服役工況下保持架軸向及徑向運動軌跡的裝置，進而通過軌跡分析評估軸承保持架的穩定性。

為了達到上述目的，一種高精度滾動軸承保持架穩定性測試裝置，包括平臺，平臺上固定有空氣主軸，空氣主軸通過伺服電機驅動轉動，空氣主軸上固定有能夠更換型號的芯軸，芯軸用于固定待測軸承，待測軸承上設有與待測軸承相匹配的壓蓋，平臺上設置有軸向加載杠桿系統、徑向載荷施加裝置、軸向跳動采集裝置和支座立柱，軸向加載杠桿系統將載荷施加在壓蓋上，徑向載荷施加裝置將載荷施加在待測軸承的軸面上，軸向跳動采集裝置置于待測軸承的上方，用于采集待測軸承的軸向跳動信息，支座立柱上設置有攝像機，攝像機設置在待測軸承的正上方；

軸向加載杠桿系統、徑向載荷施加裝置、軸向跳動采集裝置和攝像機均連接控制單元，控制單元用于接收軸向加載杠桿系統、徑向載荷施加裝置、軸向跳動采集裝置和攝像機發送的數據，并通過專業運動圖像分析軟件進行分析。

軸向加載杠桿系統包括軸向加載龍門架以及通過杠桿支架和杠桿的杠桿系統，軸向加載龍門架頂部設置有軸向加載滑輪，軸向加載滑輪上設置有連接繩，連接繩的一端連接軸向加載質量塊，另一端連接軸向加載壓力傳感器，杠桿的一端與壓蓋接觸，另一端上固定軸向加載壓力傳感器，軸向加載壓力傳感器連接控制單元。

杠桿與壓蓋接觸的一端為半圓形連桿，半圓形連桿的兩個端部均設置有加載桿，兩個加載桿均與壓蓋上表面接觸。

徑向載荷施加裝置包括轉換支座，轉換支座上設置有徑向加載支架，徑向加載支架上固定有徑向加載氣缸，加載氣缸的伸出端設置有徑向加載壓力傳感器，加載氣缸的加載桿用于將載荷傳遞給待測軸承的軸面，徑向加載壓力傳感器連接控制單元。