一種圓柱滾子軸承雙轉子試驗機軸繫結構的製作方法

2023-09-24 03:15:15 2

本發明涉及一種軸承試驗機軸繫結構，具體的說是一種圓柱滾子軸承雙轉子試驗機軸繫結構。

背景技術：

軸承是各類裝備製造中的關鍵基礎零部件，其質量的優劣直接決定著裝備的性能、可靠性及壽命；由於軸承的工作環境惡劣、承受的載荷工況複雜、要有足夠長甚至是裝備全壽命周期免維護等等，在設計、開發研製和生產製造過程中必須在試驗機上對軸承做相應模擬工況的驗證，為研究、設計、製造和使用提供可靠的試驗數據，為軸承的設計、製造和使用提供依據。高溫、高速精密軸間軸承的研發、設計、製造及其試驗技術主要被國外少數幾個跨國公司所壟斷，我國此類試驗機的研發始於7、80年代，由於受當時設計、製造、使用等所限制，試驗軸承的內、外直徑也僅限中、小尺寸，極限轉速也較低，不能滿足現在大直徑、高溫、高轉速軸間軸承的試驗要求。

現有的軸承試驗機大多數採用的是單轉軸結構，轉軸與試驗軸承的內圈或外圈相連接，在試驗機上可以方便地實現軸承的旋轉及加載形式的模擬試驗，但是這種軸承試驗機存在著許多不足。因為只能與內圈或外圈固定，當試驗軸承需要內圈和外圈同時轉動的時候，試驗機便不能適用。雖然也有一些可以使軸承內外圈同時轉動進行試驗的雙轉子試驗機，但是一般只能對小直徑、低速的軸承進行試驗，無法對大直徑、高轉速、高油工作環境的軸承進行試驗。

在軸承試驗中，試驗轉速是非常重要的一個參數，現有技術中的試驗機受限於軸系設計製造水平及加載裝置結構形式，試驗轉速只能達到15000rpm左右，無法試驗大型、工作中內外圈同時轉動、高溫、高速運轉的軸承。

技術實現要素：

為了解決現有技術中的不足，本發明提供一種結構科學，可以有效提高試驗轉速，且能夠對外圈和內圈同時進行試驗的一種圓柱滾子軸承雙轉子試驗機軸繫結構。

為了實現上述目的，本發明採用的具體方案為：

一種圓柱滾子軸承雙轉子試驗機軸繫結構，設置在軸承試驗機內部，包括內圈轉子軸和外圈轉子軸，試驗軸承固定套設在內圈轉子軸的試驗端，其外圈壓設在外圈轉子軸試驗端的內孔中，所述內圈轉子軸上還套設有第一支承軸承組和徑向加載軸承，且徑向加載軸承位於第一支承軸承組和試驗軸承之間；所述外圈轉子軸上還套設有陪試軸承和第二支承軸承組；所述陪試軸承與徑向加載軸承關於試驗軸承對稱，第二支承軸承組和第一支承軸承組關於試驗軸承對稱；所述第一支承軸承組和第二支承軸承組均包括兩個並列設置的角接觸軸承，其中靠近試驗軸承的一個為支承軸承，另外一個為軸向加載軸承，在支承軸承和軸向加載軸承之間還設置有隔套。

所述內圈轉子軸的試驗端上固定套設有環下潤滑套，所述試驗軸承套設在環下潤滑套上，其內圈通過環下潤滑套外壁上設置的軸肩結構和短階梯套軸向限位固定；所述外圈轉子軸的試驗端還固定連接有試驗軸承壓環，試驗軸承壓環將試驗軸承的外圈軸向限位。

所述徑向加載軸承為圓柱滾子軸承，其內圈通過軸肩和第二階梯套軸向限位，外圈固定連接有徑向加載軸承座；在徑向加載軸承座遠離試驗軸承的一側還固定連接有徑向加載軸承配油盤，徑向加載軸承配油盤向徑向加載軸承提供潤滑油氣，並將徑向加載軸承的外圈軸向限位；所述徑向加載軸承座的上部還開設有一個凹槽，在凹槽內設置有緩衝墊。

所述陪試軸承為圓柱滾子軸承，其內圈通過軸肩與階梯套軸向限位、外圈與陪試軸承座固定連接，在陪試軸承的側方還設置有陪試軸承配油盤，陪試軸承配油盤與陪試軸承座固定連接，用於向陪試軸承提供潤滑油；在陪試軸承座的兩側還分別設置有壓環A和壓環B，均與試驗機機體固定連接，用於將陪試軸承座軸向限位。

所述支承軸承的外圈與角接觸軸承固定壓盤固定連接，軸向加載軸承的外圈與角接觸軸承浮動壓盤固定連接；在兩個角接觸軸承之間還設置有角接觸軸承油氣潤滑配油盤，角接觸軸承油氣潤滑配油盤固定在角接觸軸承固定壓盤上並且設置有雙向噴嘴，雙向噴嘴分別朝向支承軸承和軸向加載軸承。

所述角接觸軸承固定壓盤靠近試驗軸承的一側還固定連接有角接觸軸承壓環，角接觸軸承壓環與試驗機機體固定連接並將角接觸軸承固定壓盤軸向限位。

所述角接觸軸承浮動壓盤背向角接觸軸承固定壓盤的一側嵌設有承壓環，用於承受軸向載荷，在承壓環的靠近試驗軸承的一側還設置有若干個壓力傳感器，每個壓力傳感器的引導線孔裝有一個導向銷，導向銷貫通設置在所述角接觸軸承浮動壓盤和角接觸軸承固定壓盤的內部。

所述角接觸軸承浮動壓盤上還套設有直線軸承及保持架。

有益效果：

1、本發明採用支承軸承搭配軸向加載軸承的組合方式，能夠隨著試驗轉速的變化，通過自動調節支承軸承的軸向加載力，實現支承軸承剛度在軸系全工作轉速範圍的自動調節匹配；

2、採用雙轉子結構，能夠對試驗軸承進行內外圈單向同速轉動試驗、單向異速轉動試驗、雙向同速轉動試驗或者雙向異速轉動試驗，試驗方式靈活，適用範圍廣；

3、徑向加載環節中通過緩衝墊傳遞載荷，能夠減小加載過程中的摩擦以及內圈轉子軸的振動；

4、各個陪試軸承均採用油氣潤滑的方式，潤滑效果好，在高速旋轉的情況下依然能夠滿足潤滑的需求，而且使用的潤滑油量比較低，而且陪試軸承與試驗機機體之間均採用過渡套工裝進行連接，更換陪試軸承時只需要更換相應的過渡套工裝即可，降低了試驗成本；

5、試驗軸承通過環下潤滑套和階梯套組成的過渡套設置在內圈轉子軸上，針對不同內徑的軸承，只需要更換相應的過渡度套即可進行試驗，無需更換轉子軸，降低了試驗的複雜程度，減少了試驗成本。

附圖說明

圖1是整體結構示意圖；

圖2是支承軸承組及所連接部件結構示意圖；

圖3試驗軸承、徑向加載軸承、陪試軸承及各軸承所連接部件結構示意圖。

附圖標記：1、內圈轉子軸，2、第一階梯套，3、隔套，4、角接觸軸承浮動壓盤，5、角接觸軸承油氣潤滑配油盤，6、直線軸承，7、角接觸軸承固定壓盤，8、角接觸軸承壓環，9、導向銷，10、第二階梯套，11、徑向加載軸承配油盤，12、徑向加載軸承座，13、環下潤滑套，14、短階梯套，15、試驗軸承壓環，16、外圈轉子軸，17、壓環A，18、陪試軸承座，19、壓環B，20、振動傳感器支架，21、試驗軸承，22、徑向加載軸承，23、陪試軸承，24、緩衝墊，25、陪試軸承配油盤，26第一支承軸承組，27、第二支承軸承組，28、承壓環，29、壓力傳感器。

具體實施方式

下面根據附圖具體說明本發明的實施方式。

如圖1至圖3所示，一種圓柱滾子軸承雙轉子試驗機軸繫結構，設置在軸承試驗機內部，包括內圈轉子軸1和外圈轉子軸16。在內圈轉子軸1的試驗端上固定套設有環下潤滑套13，環下潤滑套13的外壁上設置有軸肩結構，試驗軸承21套設在環下潤滑套13上，且內圈被軸肩結構和短階梯套14軸向限位固定，短階梯套14設置在試驗軸承21靠近外圈轉子軸16的一側。所述試驗軸承21的外圈壓設在外圈轉子軸16試驗端的內孔中，外圈轉子軸16的試驗端還固定連接有試驗軸承壓環15，試驗軸承壓環15將試驗軸承21的外圈軸向限位。試驗軸承壓環15採用10個沿圓周方向均勻分布的M6*20螺栓及彈簧墊圈固定在外圈轉子軸16的試驗端上。所述環下潤滑套13和短階梯套14組成的過渡套，針對不同型號的試驗軸承21，只需要更換相應的過渡套以匹配試驗軸承21的內徑即可進行試驗，無需更換轉子軸，方便快捷而且能節約試驗成本。

所述內圈轉子軸1上還套設有第一支承軸承組26和徑向加載軸承22，且徑向加載軸承22位於第一支承軸承組26和試驗軸承21之間；所述外圈轉子軸16上還套設有陪試軸承23和第二支承軸承組27；所述陪試軸承23與徑向加載軸承22關於試驗軸承21對稱，第二支承軸承組27和第一支承軸承組26關於試驗軸承21對稱。

所述徑向加載軸承22為圓柱滾子軸承，其內圈通過內圈轉子軸1上設置的軸肩和第二階梯套10軸向限位，且第二階梯套10設置在徑向加載軸承22靠近第一支承軸承組26的一側。徑向加載軸承22的外圈壓裝在徑向加載軸承座12的內孔中，在徑向加載軸承座12靠近第一支撐軸承組26的一側還固定連接有徑向加載軸承配油盤11，連接方式為採用10個M8*30螺栓及彈簧墊圈固定，徑向加載軸承配油盤11用於向徑向加載軸承22提供潤滑油氣並將徑向加載軸承22的外圈軸向限位，潤滑方式採用油氣潤滑，能夠提高潤滑效果、減小了徑向加載軸承22的摩擦發熱，有效提高了軸系的高速迴轉運動精度，延長了試驗機使用壽命。徑向加載軸承配油盤11的左端開設有多個進油孔，每個進油孔連通一個沿徑向設置在配油盤內部的油道，油道的另一端連通有噴油嘴，噴油嘴向徑向加載軸承22噴射潤滑油氣。多入多出的油氣路設計，不僅可以使每個噴嘴噴出等壓的潤滑油氣，而且可以使潤滑油氣均勻地作用在徑向加載軸承22上。所述徑向加載軸承座12的上部還設置有緩衝墊24，在進行試驗時，在徑向加載軸承座12的上方設置徑向加載裝置，徑向加載裝置將載荷時間在緩衝墊24上，進而依次通過徑向加載軸承座12、徑向加載軸承22和內圈轉子軸1將徑向載荷施加到試驗軸承21上。通過設置緩衝墊24，使徑向加載過程有了減震耐磨環節，能夠防止因振動使加載力信號的採集、測量產生誤差，同時也有效避免了軸系以外振動對軸系的影響。

所述陪試軸承23為圓柱滾子軸承，其內圈通過階梯套軸向限位，外圈則與陪試軸承座18固定連接，在陪試軸承23的側方還設置有陪試軸承配油盤25，陪試軸承配油盤25與陪試軸承座18固定連接，用於向陪試軸承23提供潤滑油氣。為了將陪試軸承座18軸向限位，在陪試軸承上部設置第一壓蓋，第一壓蓋固定在試驗機機體上，在陪試軸承座18的左右兩端分別設置有壓環A17和壓環B19，壓環A17和壓環B19分別與第一壓蓋固定和試驗機機體固定連接，將陪試軸承座18軸向限位，連接方式為通過6個M10*20螺栓及彈簧墊圈固定。如果要更換不同型號的陪試軸承23，只需要更換陪試軸承座18與陪試軸承配油盤25構成的過渡套工裝即可進行試驗，無需對試驗機的整體固定結構做出變動，可以滿足多種不同的試驗工況。

所述第一支承軸承組26和第二支承軸承組27均包括兩個並列設置的角接觸軸承，其中靠近試驗軸承21的一個為支承軸承，另外一個為軸向加載軸承，在支承軸承和軸向加載軸承之間還設置有隔套3。所述支承軸承的外圈通過32個M8*20螺栓及彈簧墊圈與角接觸軸承固定壓盤7固定連接，軸向加載軸承的外圈通過32個M8*20螺栓及彈簧墊圈與角接觸軸承浮動壓盤4固定連接。在兩個角接觸軸承之間還設置有雙向噴嘴的角接觸軸承油氣潤滑配油盤5，角接觸軸承油氣潤滑配油盤5固定在角接觸軸承固定壓盤7上，雙向的噴嘴分別向支承軸承和軸向加載軸承的滾道噴射潤滑油氣。在角接觸軸承固定壓盤7和角接觸軸承浮動壓盤4的上部還設置有第二壓蓋，第二壓蓋與試驗機機體固定連接。在第二壓蓋的右端還設置有角接觸軸承壓環8，角接觸軸承壓環8採用18個M8*20螺栓及彈簧墊圈與第二壓蓋和試驗機及體均固定連接，進而將角接觸軸承固定壓盤7靠近外圈轉子軸16的一側軸向限位。角接觸軸承浮動壓盤4通過直線軸承6及其保持架與第二壓蓋滑動連接，減少角接觸軸承浮動壓盤4與第二壓蓋之間的摩擦，並提高整體剛度。因為圓柱滾子軸承在工作時不承受軸向載荷，因此在進行試驗時，角接觸軸承固定壓盤7需要軸向限位，從而保證支承軸承在軸向上不會發生偏移，防止轉子軸在支承軸承的作用下發生軸向的移動而導致試驗軸承21的內外圈發生脫離。

所述角接觸軸承浮動壓盤4背向角接觸軸承固定壓盤7的一側嵌設有承壓環28，承壓還28的外側設置有軸向加載裝置，軸向加載裝置輸出軸向載荷並施加到承壓環28上，進而依次通過角接觸軸承浮動壓盤4、軸向加載軸承和隔套3向支承軸承施加載荷。與傳統的採用單軸承的支撐方式相比，可以根據轉速靈活調整加載力，使支承軸承的剛度能夠跟隨轉自動調節，從而達到提高試驗轉速的目的。在承壓環28遠離試驗軸承21的一側還設置有若干個壓力傳感器29，在試驗時，壓力傳感器29優選為3個，每個壓力傳感器29測得的壓力數值的合即為軸向加載裝置輸出的軸向載荷。每個壓力傳感器29的引導線孔裝有一個中空結構的導向銷9，導向銷9貫通設置在所述角接觸軸承固定壓盤7的內部，且一端通過螺紋固定在角接觸軸承浮動壓盤4中，導向銷9既完成角接觸軸承浮動壓盤4和角接觸軸承固定壓盤7的導向安裝，同時用於引出壓力傳感器29的引導線。