[發明專利]一種軸承靜剛度試驗裝置及其試驗方法

在審

• 申請號: 202011305160.9
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112345245A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 翟敬宇;黃飛;王美令;韓清凱;郝海
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04;G01B7/16;G01L5/00
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉;溫福雪

1.一種軸承靜剛度試驗裝置，其特征在于，所述的試驗裝置包括試驗箱體(1)、變保持架角度裝置(2)、主軸(3)、支承系統(4)、加載系統(5)、鎖緊螺母(6)、軸承座(8)和傳感器系統(9)；

所述的試驗箱體(1)包括上箱體(11)和下箱體(12)，上箱體(11)為底端開口的方形箱體，下箱體(12)為頂端開口的方形箱體；上箱體(11)的開口端的兩個相對側面沿下邊緣開有孔b(113)，另外兩個相對的側面底部設有邊沿，邊沿上對稱設有多個螺紋孔c(112)，上箱體(11)的頂面中心設有孔a(111)；孔a(111)用于安裝徑向加載螺桿(51)，以施加徑向力；下箱體(12)的開口端的兩個相對側面沿上邊邊緣開有孔d(121)，另外兩個相對的側面頂部和底部均設有邊沿，頂部邊沿上對稱設有多個螺紋孔e(123)，底部邊沿上對稱設有多個螺紋孔f(124)；上箱體(11)和下箱體(12)對合后，孔b(113)和孔d(121)對合成為圓形孔，用于安裝變保持架角度裝置(2)和被試軸承(7)，且主軸(3)從圓形孔中穿過；螺紋孔c(112)與螺紋孔e(123)配合，通過螺栓將上箱體(11)和下箱體(12)連接為一體；螺紋孔f(124)與地腳螺栓配合用于固定試驗箱體(1)；

所述的變保持架角度裝置(2)包括刻度盤裝置(21)、指針盤裝置(22)、卡扣(23)和保持架嵌盤(24)；刻度盤裝置(21)包括刻度盤(211)和支架(212)，刻度盤(211)為圓環結構，圓環上對稱設有兩個螺紋孔g(2111)，刻度盤(211)用于表示被試軸承(7)的保持架(71)旋轉角度；支架(212)的頂端設有螺紋孔h(2121)，底端設有螺紋孔i(2122)；螺紋孔g(2111)與螺紋孔h(2121)相配合，通過螺栓將兩個支架(212)固定在刻度盤(211)的兩側，支架(212)用于支承刻度盤(211)；螺紋孔i(2122)與地腳螺栓配合用于固定刻度盤裝置(21)；指針盤裝置(22)包括卡扣盤(221)和指針(222)，卡扣盤(221)包括上半部分卡扣盤和下半部分卡扣盤，均為半圓環結構，上半部分卡扣盤的兩端設有螺紋孔k(2212)，下半部分卡扣盤的兩端設有螺紋孔l(2213)，通過螺紋孔k(2212)與螺紋孔l(2213)的配合，將上半部分卡扣盤和下半部分卡扣盤連接為一體，形成圓環結構；上半部分卡扣盤的中部設有一個螺紋孔j(2211)，下半部分卡扣盤上設有兩個螺紋孔j(2211)，三個螺紋孔j(2211)對稱布置，指針(222)的根部設有螺紋孔m(2221)，上半部分卡扣盤的螺紋孔j(2211)與螺紋孔m(2221)配合，通過螺栓將指針(222)固定在卡扣盤(221)的一側表面上，使指針(222)與刻度盤(211)共面，指針(222)用于指示保持架(71)轉動角度；卡扣(23)共三個，為L形結構，底端設有螺紋孔n(231)，螺紋孔n(231)和三個螺紋孔j(2211)配合，通過螺栓將三個卡扣(23)的底端固定在卡扣盤(221)的另一側表面上；卡扣(23)頂端設有豁口，使端部可收縮，頂端兩側設有卡扣擋塊(232)；保持架嵌盤(24)為圓環結構，其一側面均勻設有三個槽a(241)，另一側面均勻設有多個槽b(242)，槽a(241)與卡扣擋塊(232)配合，用于連接卡扣(23)和保持架嵌盤(24)，槽b(242)與被試軸承(7)的保持架凸塊(711)配合，用于連接保持架嵌盤(24)和保持架(71)；

被試軸承(7)安裝在主軸(3)上，被試軸承(7)通過被試軸承座(8)固定在試驗箱體(1)中；所述的主軸(3)中部設有軸肩b(32)，軸肩b(32)右端面與被試軸承(7)的內圈(74)端面配合，用于定位被試軸承內圈(74)；軸肩b(32)左側設有軸肩c(33)，卡扣盤(221)卡在軸肩c(33)上，二者小間隙配合，以定位卡扣盤(221)；主軸(3)兩端設有軸肩a(31)和軸肩d(34)，軸肩d(34)右端面與支承軸承內圈(433)端面配合，用于定位支承軸承內圈(433)，軸肩a(31)左端面與支承軸承內圈(433)端面配合，用于定位支承軸承內圈(433)；

所述的支承系統(4)包括支承系統軸承座(41)、壓蓋(42)、支承軸承(43)和鎖緊螺母(44)，共有兩套支承系統(4)，分別安裝在主軸(3)的兩端；支承系統軸承座(41)的中心通孔內表面設有軸肩e(411)，中心通孔的外圍對稱設有多個螺紋孔p(413)，軸肩e(411)與支承軸承外圈(431)配合，用于定位支承軸承外圈(431)；支承系統軸承座(41)底端的兩側設有邊沿，邊沿上設有螺紋孔o(412)，螺紋孔o(412)與地腳螺栓配合用于固定支承系統軸承座(41)；壓蓋(42)為圓環結構，圓環上對稱設有多個螺紋孔q(421)，螺紋孔p(413)與螺紋孔q(421)相配合，通過螺栓將壓蓋(42)固定在支承系統軸承座(41)上；圓環內側邊沿設有擋邊a(422)，用于定位支承軸承外圈(431)；通過鎖緊螺母(44)將支承軸承內圈(433)固定在主軸(3)上；

所述的加載系統(5)包括徑向加載螺桿(51)、徑向加載螺母(52)和徑向力傳感器(53)；徑向加載螺桿(51)的底端固定在被試軸承座(8)外表面上，徑向力傳感器(53)安裝在被試軸承座(8)外表面上，且固定在徑向加載螺桿(51)外表面；徑向加載螺母(52)安裝在徑向加載螺桿(51)上部，徑向加載螺母(52)位于試驗箱體(1)上表面，通過旋轉徑向加載螺母(52)使徑向加載螺桿(51)為被試軸承座(8)施加徑向力，以測量徑向力；

所述的鎖緊螺母(6)用于將被試軸承(7)的內圈(74)固定在主軸(3)上；

所述的被試軸承座(8)的中心通孔內表面設有軸肩f(83)，與被試軸承(7)的外圈(72)配合，用于定位外圈(72)；中心通孔的外圍對稱設有多個螺紋孔r(82)，軸承座(8)的底部設有豎直的徑向力傳感器布置孔(84)，用于布置第三徑向電渦流傳感器93；軸承座壓蓋(81)為圓環結構，圓環上對稱設有多個螺紋孔s(811)，螺紋孔r(82)與螺紋孔s(811)配合，通過螺栓將軸承座壓蓋(81)固定在被試軸承座(8)上；軸承座壓蓋(81)的圓環內側邊沿設有擋邊b(812)，用于定位外圈(72)；

所述的傳感器系統(9)包括第一徑向位移電渦流傳感器(91)、第二徑向位移電渦流傳感器(92)和第三徑向位移電渦流傳感器(93)；第一徑向位移電渦流傳感器(91)和第二徑向位移電渦流傳感器(92)對稱布置于被試軸承座(8)兩側的主軸(3)的徑向位置，靠近被試軸承(7)，用于測量被試軸承(7)的內圈(74)的變形；第三徑向位移電渦流傳感器(93)布置于徑向力傳感器布置孔(84)內，用于測量被試軸承(7)的外圈(72)的變形。

2.一種軸承靜剛度試驗方法，采用權利要求1所述的試驗裝置，其特征在于，具體如下：

徑向加載螺桿(51)與徑向力傳感器(53)固定連接，徑向加載螺桿(51)通過徑向加載螺母(52)與上箱體(11)連接，徑向力傳感器(53)與被試軸承座(8)的上端面固定連接；調整徑向加載螺母(52)端面與上箱體(11)上端面接觸，擰緊徑向加載螺母(52)，通過徑向加載螺桿(51)與徑向力傳感器(53)的傳遞使被試軸承(7)與試驗箱體(1)間的距離減小，從而產生徑向加載，徑向力傳感器(53)測試加載過程中載荷大小，第一徑向位移電渦流傳感器(91)、第二徑向位移電渦流傳感器(92)和第三徑向位移電渦流傳感器(93)測量徑向位移；

根據上述傳感器布置計算徑向剛度K_r為：

徑向位移y₁為第一徑向位移電渦流傳感器(91)所測位移，徑向位移y₂為第二徑向位移電渦流傳感器(92)所測位移，徑向位移y₃為第三徑向位移電渦流傳感器(93)所測位移，δ_r為被試軸承(7)內外圈相對變形，F_r為徑向加載螺桿(51)施加的徑向力。