[發(fā)明專利]一種滾動(dòng)軸承三維動(dòng)剛度試驗(yàn)裝置及其測(cè)試方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110889154.0
• 申請(qǐng)日: 2021-08-04
• 公開（公告）號(hào): CN113607416B
• 公開（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 溫保崗;燕敬祥;張旭;翟敬宇;馮冰;韓清凱
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連工業(yè)大學(xué);山東凱美瑞軸承科技有限公司
• 主分類號(hào): G01M13/045
• 分類號(hào): G01M13/045
• 代理公司: 遼寧鴻文知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21102
• 代理人: 楊植

本發(fā)明涉及滾動(dòng)軸承剛度測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種滾動(dòng)軸承三維動(dòng)剛度試驗(yàn)裝置及其測(cè)試方法。滾動(dòng)軸承三維動(dòng)剛度試驗(yàn)裝置包括底座、電機(jī)組件、軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、離心載荷激振裝置、環(huán)境模擬試驗(yàn)箱、待測(cè)軸承裝置和位移測(cè)試裝置，其基于三向力傳感獲取軸承動(dòng)態(tài)精確載荷以及變形位移補(bǔ)償?shù)妮S承三維(軸向、水平、垂直)動(dòng)剛度的試驗(yàn)裝置，同時(shí)具有動(dòng)態(tài)軸向、徑向激勵(lì)以及軸向靜態(tài)加載裝置、環(huán)境溫度模擬裝置，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)激勵(lì)以及不同溫度下條件測(cè)試不同類型軸承的動(dòng)剛度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及滾動(dòng)軸承剛度測(cè)試領(lǐng)域，尤其涉及一種滾動(dòng)軸承三維動(dòng)剛度試驗(yàn)裝置及其測(cè)試方法。

技術(shù)背景

滾動(dòng)軸承的動(dòng)剛度是衡量軸承動(dòng)態(tài)性能的重要指標(biāo)，是軸承設(shè)計(jì)與優(yōu)化的基礎(chǔ)，然而在測(cè)試動(dòng)剛度過程中，由于質(zhì)量偏心引發(fā)的轉(zhuǎn)子不平衡特性，其產(chǎn)生的離心力經(jīng)過力的分解(平行四邊形法則)可分為垂直和水平方向，導(dǎo)致垂直和水平方向載荷的時(shí)變，引發(fā)其垂直和水平方向剛度變化，加之軸向載荷交變，軸向剛度的變化，都會(huì)影響動(dòng)剛度的改變，故為得到準(zhǔn)確動(dòng)剛度數(shù)據(jù)，需對(duì)軸承的徑向、水平、軸向等方位進(jìn)行測(cè)試。

影響滾動(dòng)軸承剛度的因素有很多，在載荷施加方面，由于軸向加載為靜載荷，剛度隨靜載荷施加的大小發(fā)生變化，加之徑向(垂直、水平)加載為動(dòng)載荷，剛度隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的大小而變化。同時(shí)軸承經(jīng)常位于變溫環(huán)境下(-30℃-150℃)，而軸承溫度引起軸承內(nèi)外圈的膨脹的變化，改變軸承游隙，進(jìn)而引起動(dòng)剛度變化，因此，合理解決上述在測(cè)試過程中所出現(xiàn)的問題，可有效的提高動(dòng)剛度數(shù)據(jù)的真實(shí)性。

為更好的測(cè)試滾動(dòng)軸承剛度，相關(guān)研究人員提出了一系列的試驗(yàn)裝置，針對(duì)靜剛度測(cè)試，專利CN?108132187(一種高精度滾動(dòng)軸承靜剛度測(cè)試裝置及方法)利用液壓系統(tǒng)作為被測(cè)軸承軸向與徑向載荷施加的直接驅(qū)動(dòng)元件，通過兩個(gè)電感比較儀測(cè)量軸向與徑向位移，上述方法可有效測(cè)試純軸向載荷、純徑向載荷以及軸徑聯(lián)合載荷作用下滾動(dòng)軸承軸向、徑向靜剛度，但不能獲取旋轉(zhuǎn)態(tài)的動(dòng)剛度特性。針對(duì)動(dòng)剛度測(cè)試，專利CN?110631830?A(滾動(dòng)軸承徑向剛度測(cè)量裝置)利用支架組件、力加載組件、軸承座和測(cè)量組件搭建實(shí)驗(yàn)臺(tái)利用所得徑向載荷以及位移數(shù)據(jù)，測(cè)試徑向剛度；專利CN?109855868?A(一種軸承軸向剛度動(dòng)態(tài)測(cè)試方法及測(cè)試設(shè)備)利用所設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)加載機(jī)構(gòu)施加軸向載荷，利用位移傳感器檢測(cè)軸承的軸向位移來(lái)測(cè)試軸向剛度；CN?108680357?A(一種滾動(dòng)軸承軸向和徑向綜合動(dòng)剛度測(cè)量裝置)采用電主軸和傳動(dòng)軸連接，傳動(dòng)軸上安裝測(cè)試軸承，利用軸向測(cè)試裝置測(cè)試軸承內(nèi)外圈的軸向相對(duì)位移，徑向測(cè)試裝置測(cè)試軸承內(nèi)外圈的徑向相對(duì)位移，然后采集傳感器的加載模擬量和變形模擬量來(lái)測(cè)試徑向剛度和軸向剛度；上述的動(dòng)剛度測(cè)試方法多數(shù)是計(jì)算載荷，一方面沒有準(zhǔn)確獲取軸向的載荷，而實(shí)際運(yùn)行過程中軸承載荷影響眾多，不平衡、不對(duì)中等等均會(huì)影響載荷，除了幅值影響，還有頻率(轉(zhuǎn)子的1倍頻、二倍頻等)等等，因此只有準(zhǔn)確獲取載荷，才能準(zhǔn)確計(jì)算軸承動(dòng)剛度，尤其是頻率對(duì)應(yīng)的幅值；另一方面，采用轉(zhuǎn)軸位移等效方式來(lái)表征軸承內(nèi)圈的位置，這樣容易導(dǎo)致軸承座的振動(dòng)位移融入到內(nèi)圈的振動(dòng)中，影響實(shí)際的位移測(cè)試，另一方面，單一傳感器安裝位置與軸承內(nèi)圈沿軸線位置存在一定偏移距離，位移測(cè)試結(jié)果會(huì)因?yàn)檗D(zhuǎn)子的平動(dòng)、俯仰等運(yùn)動(dòng)與實(shí)際軸承內(nèi)圈的位移存在較大差異，這些均會(huì)影響軸承測(cè)試精度。

另一方面，目前的軸承動(dòng)剛度測(cè)試多數(shù)在穩(wěn)定載荷環(huán)境下，沒有有效模擬動(dòng)態(tài)徑向、軸向激勵(lì)；此外，有的裝置沒有施加軸向預(yù)緊載荷的功能；而施加工作工程中，軸向預(yù)緊載荷、動(dòng)態(tài)徑向載荷這些均會(huì)影響的軸承動(dòng)剛度的測(cè)試精度；同時(shí)多數(shù)試驗(yàn)裝置和方法不能實(shí)現(xiàn)變溫下模擬，不能測(cè)試變溫環(huán)境下的動(dòng)剛度；

因此有必要提出一種能夠精確測(cè)試軸承動(dòng)剛度以及實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜載荷和環(huán)境模擬的試驗(yàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：鑒于上述所出現(xiàn)的問題，提出了基于三向力傳感獲取軸承動(dòng)態(tài)精確載荷以及變形位移補(bǔ)償?shù)妮S承三維(軸向、水平、垂直)動(dòng)剛度的試驗(yàn)裝置，同時(shí)具有動(dòng)態(tài)軸向、徑向激勵(lì)以及軸向靜態(tài)加載裝置、環(huán)境溫度模擬裝置，可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)、靜態(tài)激勵(lì)以及不同溫度下條件測(cè)試不同類型軸承的動(dòng)剛度。

本發(fā)明的技術(shù)方案：