一種滾動軸承壽命試驗方法
2023-05-27 16:56:41 2
專利名稱：一種滾動軸承壽命試驗方法
技術領域：
本發明涉及一種滾動軸承老化試驗領域，主要適用於滾動軸承壽命及可靠性的強 化試驗和快速評價。
背景技術：
壽命試驗是滾動軸承失效機理研究、壽命理論研究以及壽命與可靠性評估的重要 途徑之一。早在20世紀40年代，各國就對滾動軸承的設計開始採用單因素環境模擬的研 制試驗與鑑定試驗，用來檢驗軸承設計的質量和可靠性。20世紀70年代則開始採用綜合環 境模擬可靠性試驗、任務剖面試驗和驗收模擬試驗。在此後的很長時間內這些試驗方法成 為保障滾動軸承可靠性的主要手段。但由於環境模擬耦合作用的複雜性、高成木以及試驗 結果的滯後性使得該類模擬試驗技術喪失了一定的優勢。公開號為CN1900674A的中國專利申請公開了一種滾動軸承壽命和可靠性和可靠 性強化試驗機及其試驗方法，包括加載機構、試驗頭部件、潤滑機構、控制系統和傳動機構， 試驗頭部件設置有試驗頭和試驗頭座，試驗頭安裝在試驗頭座裡，試驗頭與傳動機構、加載 機構連接，控制系統與傳動機構、加載機構、潤滑機構連接，傳動機構提供試驗所需動力，加 載機構提供試驗所需軸向載荷和徑向載荷，潤滑機構使試驗軸承在正常情況下充分潤滑和 降溫，控制系統控制電器操作和保護，記錄試驗參數，監控試驗的運行情況，分析試驗過程 和結果並實時進行控制反饋。以上試驗過程中，加載機構對待測滾動軸承加載徑向載荷的 時候勢必會造成試驗系統的受力不均衡，對部分系統(光軸安裝部位)產生推力或者壓力， 損壞測試系統，從而降低了測試系統的使用壽命。同時整個試驗機用到的機構或者零件比 較多，增加了系統裝配或者測試過程的複雜性。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服現有技術中滾動軸承壽命試驗過程中測試系 統局部受力不均衡而造成破壞，測試過程複雜的不足，提供一種滾動軸承壽命試驗過程中 測試系統受力均衡，測試過程安全簡單的試驗方法。本發明的技術問題通過以下技術方案予以解決一種滾動軸承壽命試驗方法，包括以下步驟步驟一、將兩個待測滾動軸承安裝於一根光軸上並將所述光軸通過設有支撐軸承 的軸承座可旋轉支撐；步驟二、通過一動力傳動裝置帶動所述光軸在恆定轉速下旋轉；步驟三、給兩個待測試驗軸承施加一對沿所述光軸徑向大小相等、方向相反的載 荷並開始計時；步驟四、記錄待測滾動軸承失效時的時間並推算常規應力水平下的試驗軸承壽 命。本發明的有益效果是通過以上技術方案，將兩個試驗軸承安裝在一根光軸上，傳動機構帶動光軸旋轉，並通過對試驗軸承施加一對沿光軸徑向大小相等、方向相反的載荷 來實現檢測滾動軸承的使用壽命，整個試驗過程中測試系統中光軸所受的外力平衡，幾乎 很少受到系統內部部件的作用力，提高了整個測試系統的工作可靠性及使用壽命，而且在 試驗過程中省略了很多不必要的控制裝置及檢測時所需的零部件，試驗方法比較簡單，有 效降低了成本，同時縮短了滾動軸承的老化周期，可以有效提高滾動軸承的驗證效率。
圖1是現有技術中滾動軸承試驗機的結構原理圖；圖2是本發明實施例測試系統的組成結構圖；圖3是本發明一種實施例的光軸裝配示意圖；圖4是本發明另一種實施例的光軸裝配示意圖；圖5是本發明實施例光軸受力分析圖；圖6是本發明加載裝置一種實施例的機構原理圖。
具體實施例方式下面通過具體的實施方式並結合附圖對本發明作進一步詳細的描述。如圖1所示，本發明滾動軸承壽命試驗的測試系統包括光軸4、動力傳動裝置3及 加載裝置1，動力傳動裝置3與光軸4連接並可以帶動光軸4旋轉，光軸4用於安裝兩個待 測滾動軸承5、6，試驗過程中要對兩個待測滾動軸承5、6施加一對沿光軸徑向大小相等、方 向相反的載荷。動力傳動裝置3設置有第一皮帶輪32、動力源34、第二皮帶輪31及皮帶33，動力 源34可以是提供動力的裝置，如發動機、電動機等，第二皮帶輪31與光軸4固定連接，優選 為第二皮帶輪31與光軸四通過花鍵固定連接。第一皮帶輪32與動力源34連接。動力源 34可以帶動第一皮帶輪32旋轉，通過皮帶33可將動力傳遞給第二皮帶輪31，從而通過第 二皮帶輪31帶動光軸4旋轉。其中，電動機和光軸5之間的動力傳遞不僅僅可以通過帶傳 動實現，也可以通過多種傳動方式實現，如齒輪傳動、行星齒輪傳動，差速機構傳動等。試驗時，第一步，將待測軸承5、6安裝於光軸4上，並將光軸4進行旋轉支撐，可根 據待測軸承5、6的尺寸來選擇光軸4的直徑大小。所選擇的光軸4與待測滾動軸承5、6的 配合應為過盈配合。優選地，光軸4通過設置在一個平臺上兩個支撐軸座支撐，軸承座內安 裝滾動軸承，光軸4的兩端分別安裝支撐軸承7、8並通過支撐座進行旋轉支撐，因此，在動 力傳動裝置3的帶動下，光軸4可以相對於支撐座自由旋轉。光軸4用來安裝兩個試驗軸承5、6，優選地，兩個待測滾動軸承5、6安裝於光軸4 的中間位置，結合圖3所示，即待測滾動軸承6與支撐軸承8之間的距離a等於待測滾動軸 承5與支撐軸承7之間的距離b，且兩個待測滾動軸承之間應間距一端距離c，c的取值範 圍優選為l_3mm，實際操作時，優選地可在兩試驗軸承相對面的外圓間加限位片，以防止待 測滾動軸承5、6在試驗時發生軸向移動而產生摩擦，給檢測數據帶來一定誤差。作為進一步改進，如圖4所示，兩個待測滾動軸承5、6之間設置有擋環12，擋環12 的軸向寬度為l_3mm，擋環12將待測滾動軸承5、6隔開。在光軸4上，支撐軸承8和待測滾 動軸承6之間、支撐軸承7和待測滾動軸承5之間還套有定位套筒11，通過定位套筒11將兩個待測滾動軸承5、6定位在光軸4的中間位置，這樣在光軸4高速轉動的時候可以保證 待測滾動軸承5、6的穩定性，使待測滾動軸承5、6始終保持在一個位置，增大了試驗的精確 性。第二步，通過動力傳動裝置3帶動光軸4在一恆定轉速下旋轉，光軸4的具體轉速 可根據待測軸承實際工作中轉軸的速度進行確定，如果待測滾動軸承實際工作中轉軸的速 度為3000r/min-5000r/min，那麼我們將以平均值4000r/min作為光軸4的轉速來進行試 驗。考慮到滾動軸承實際工作時的潤滑、載荷和極限轉速等因素的影響，試驗光軸需要選擇 合適的轉速。光軸的轉速範圍優選為4000-8000r/min。確定好試驗中光軸4所需工作轉速 後，啟動動力源34並調節動力源34的轉速，使光軸4保持在一個恆定轉速下運轉。第三步，給兩個待測滾動軸承5、6施加一對沿所述光軸4的徑向大小相等、方向相 反的載荷並開始計時；結合圖3、圖4和圖5所示，待測滾動軸承軸承5、6可通過一液壓機 構進行加載，如圖5所示，通過控制液壓機構相應閥門的開閉最終實現通過加載油缸25、26 給兩個待測滾動軸承5、6加載。加載油缸25提供徑向試驗載荷並加載於待測滾動軸承5 上，加載油缸26提供徑向試驗載荷並加載於試驗軸承6上。徑向加載油缸25、26的方向相 反並分別對應一個待測滾動軸承，即加載油缸25對應滾動軸承5，加載油缸26對應滾動軸 承6，徑向加載油缸25、26可以給兩個試驗軸承提供一對沿光軸4徑向大小相等、方向相反 的載荷F1、F2。加載機構所加載力F1、F2的大小通過待測滾動軸承5、6在實際工作中的環 境載荷的大小來確定的，即如果待測滾動軸承5、6是實際用在載荷在3000N的環境載荷下 的，那麼液壓機構1給試驗軸承5、6所施加的載荷應為實際工作環境載荷的多倍，這裡優選 為3-5倍，即液壓機構1所要給試驗軸承5、6加載的載荷為9000N-15000N。加載機構也可以為其他加載裝置，現有技術中只要能夠實現加載作用的裝置均 可，如氣動裝置，千斤頂等裝置。當加載裝置1給待測滾動軸承5、6提供載荷後，光軸4的受力如圖6所示，對光軸 4進行受力分析，以ο為支點，可得如下方程F2 · (a+c) = F1 · a+F3 · (a+b+c)F1 = F2聯立可得
F3=F2a/a+b+c
由於，a+b+c >> c故，F1 = F2 > > F3可見，液壓機構所施加的兩個方向相反的載荷之間的力基本相互抵消，從而全部 作用與待測滾動軸承上，而不會對光軸及整個測試系統產生影響，不會產生系統部件內部 的受力現象，從而在一定程度上提高了測試系統的精確度及使用壽命。第四步、記錄試驗軸承失效時的時間並推算出常規應力水平下的試驗軸承壽命。 因為在試驗過程中，為了提高試驗效率，縮短試驗時間，所加載的載荷是常規載荷的3-5 倍，因此需要根據測試的滾動軸承失效時間來推算滾動軸承在常規應力下的壽命。具體的推算過程可根據相應的估算公司及理論進行，因具體的推算過程不涉及本發明的實質部分 且為本領域公知常識，在此不再贅述。軸承失效的檢測可以採用現有技術中的任何公知的 技術手段進行檢測，本式實例中可以採用目測的方式進行，雖然存在一定的誤差，但是試驗 數據還是具有一定的可信度，可以有效提高滾動軸承壽命的驗證效率。通過目測如果發現 待測滾動軸承出現疲勞裂紋或產生振動及噪音，即判定待測滾動軸承失效。當待測滾動軸 承失效時，記錄試驗軸承失效的時間並停止測試系統的工作，然後通過本領域公知的經驗 公式或者推理公式可以推算處常規應力水平下的試驗軸承的壽命。
採用以上方案，可以通過調整施加載荷的大小和光軸4轉速，實現滾動軸承的快 速老化試驗，試驗過程中通過施加一對平衡載荷，解決了現有技術中測試系統受力不均衡， 容易造成部件內部受力而破壞測試系統的缺點，同時解決了低載荷、高轉速的傳統軸承壽 命試驗方法周期長的問題，與常規試驗技術相比，可以短時間內收集足夠的數據，從而分 析、計算軸承的使用壽命。而且以上技術方案相對於現有的試驗設備，簡單易行，大大節約 了成本。
權利要求
一種滾動軸承壽命試驗方法，包括以下步驟步驟一、將兩個待測滾動軸承安裝於一根光軸上並將所述光軸通過設有支撐軸承的軸承座可旋轉支撐；步驟二、通過一動力傳動裝置帶動所述光軸在恆定轉速下旋轉；步驟三、給兩個待測滾動軸承施加一對沿所述光軸徑向大小相等、方向相反的載荷並開始計時；步驟四、記錄待測滾動軸承失效時的時間並推算常規應力水平下的試驗軸承壽命。
2.根據權利要求1所述的試驗方法，其特徵在於，所述兩個待測滾動軸承安裝於光軸 的中間位置，且兩個待測滾動軸承的間距為l_3mm。
3.根據權利要求2所述的試驗方法，其特徵在於，所述光軸的轉速範圍為4000-80001·/min。
4.根據權利要求3所述的試驗方法，其特徵在於，所述光軸兩端通過設有支撐軸承的 軸承座可旋轉支撐。
5.根據權利要求4所述的試驗方法，其特徵在於，所述待測滾動軸承通過設置在光軸 上的待測滾動軸承與支撐軸承之間的定位套筒及待測滾動軸承之間的擋環來進行定位。
6.根據權利要求1所述的試驗方法，其特徵在於，所述兩個待測滾動軸承通過一加載 裝置施加一對載荷沿所述光軸徑向大小相等、方向相反的載荷。
7.根據權利要求6所述的試驗方法，其特徵在於，所述加載裝置包括兩個加載油缸，每 個加載油缸分別對應一個待測滾動軸承並可沿光軸徑向給滾動軸承進行加載。
8.根據權利要求7所述的試驗方法，其特徵在於，所述加載裝置加載的載荷的大小為 待測滾動軸承實際工作環境載荷的3-5倍。
9.根據權利要求1所述的試驗方法，其特徵在於，所述待測滾動軸承失效為待測滾動 軸承出現疲勞裂紋或產生振動及噪音。
全文摘要
一種滾動軸承壽命試驗方法，包括，將兩個待測滾動軸承安裝於一根光軸上並將所述光軸通過設有支撐軸承的軸承座可旋轉支撐；通過一動力傳動裝置帶動所述光軸在恆定轉速下旋轉；給兩個待測試驗軸承施加一對沿所述光軸徑向大小相等、方向相反的載荷並開始計時；記錄待測滾動軸承失效時的時間並推算常規應力水平下的試驗軸承壽命。通過以上技術方案，通過對試驗軸承施加一對沿光軸徑向大小相等、方向相反的載荷來實現檢測滾動軸承的使用壽命，整個試驗過程中測試系統中光軸所受的外力平衡，幾乎很少受到系統內部部件的作用力，提高了整個測試系統的工作可靠性及使用壽命。
文檔編號G01M13/04GK101988862SQ20091010920
公開日2011年3月23日 申請日期2009年7月30日 優先權日2009年7月30日
發明者吳進山, 謝迪 申請人:比亞迪股份有限公司