[发明专利]一种超低温真空密封结构及全陶瓷滚动轴承性能测试装置

权利要求书

1.一种超低温真空密封结构，其特征在于，在对试验轴承进行模拟实验时，仅针对所述试验轴承本身的实验环境，其他部分部件所处于非低温、真空环境，所述超低温真空密封结构包括固定支座以及设置于固定支座的主轴机构、超低温真空密封室和加力总成；

所述主轴机构包括相互连接的试样主轴和驱动主轴；

所述超低温真空密封室包括密封连接的真空密封腔体和轴向加载塞，所述真空密封腔体的内部设置有试样主轴，所述试样主轴套设有试验轴承，所述轴向加载塞与试样主轴通过轴向加载轴承连接；所述超低温真空密封室的一侧设置有液氮输入口，所述超低温真空密封室的另一侧设置有氮气输出口；

所述加力总成作用在所述超低温真空密封室外部，以实现外置式加载，所述加力总成包括轴向加力总成和径向加力总成，所述轴向加力总成与轴向加载塞远离试样主轴的一端抵接，用于向试验轴承施加轴向力；所述径向加力总成与真空密封腔体的下方抵接，用于向试验轴承施加径向力；

所述轴向加力总成通过固定支撑结构固设在所述固定支座上，并且位于所述超低温真空密封室的外部前端，所述径向加力总成通过所述固定支座安装在所述真空密封腔体外壁下方；

所述试样主轴包括依次设置的直轴段、轴肩和锥形轴段，所述驱动主轴设置有与所述锥形轴段对应的锥形孔，所述试样主轴的锥形轴段穿过真空密封腔体的侧壁与驱动主轴的锥形孔通过锥形胀套连接，并且所述试样主轴与真空密封腔体的连接处设置有负压密封组件；

所述试样主轴的直轴段内设有氮气内环通道，并且所述试样主轴与试验轴承内圈对应的位置沿周向设置至少两个与氮气内环通道连通的通孔，所述试样主轴的轴肩设置有一个与氮气内环通道连通的通孔；

所述驱动主轴与试样主轴之间安装有蜂窝状三方阻散热片，用于降低试样主轴的传热效率；

所述试验轴承的左侧设置有轴承定位圆环，所述轴承定位圆环套设于试样主轴；所述试验轴承的右侧与试样主轴的轴肩抵接；所述试验轴承的外部设置有轴承固定锥夹，所述轴承固定锥夹与真空密封腔体的内壁抵接。

2.根据权利要求1所述的超低温真空密封结构，其特征在于，所述轴承固定锥夹包括轴承夹具、内锥形开口套圈和外锥形开口套圈，所述轴承夹具为环状锥面结构，其包括左夹具和右夹具，所述左夹具和右夹具结构相同并且对称设置，所述左夹具和右夹具均分别沿周向设置若干个通孔，用于螺栓连接或者氮气通过；所述外锥形开口套圈设置于试验轴承的外部，并与轴承夹具的内壁通过锥面配合；所述内锥形开口套圈设置于轴承夹具的外部，并与轴承夹具的外壁通过锥面配合。

3.根据权利要求1所述的超低温真空密封结构，其特征在于，所述驱动主轴通过卸荷座轴箱设置于固定支座，所述卸荷座轴箱可沿着驱动主轴轴向移动；所述卸荷座轴箱通过两个卸荷轴承与驱动主轴连接，两个卸荷轴承的安装方式为背对背安装。

4.根据权利要求1所述的超低温真空密封结构，其特征在于，所述超低温真空密封室通过轴向旋转约束固定于固定支座，用于防止超低温真空密封室轴向旋转。

5.根据权利要求1所述的超低温真空密封结构，其特征在于，所述轴向加力总成与径向加力总成的结构相同，均分别包括依次连接的加载伺服电机、加载电机驱动器和加载联轴减速部件，所述轴向加力总成的加载联轴减速部件与主轴机构同轴，所述径向加力总成的加载联轴减速部件的轴线与主轴机构的轴线垂直。

6.一种全陶瓷滚动轴承性能测试装置，其特征在于，包括权利要求1-5任意一项所述的超低温真空密封结构，以及双级真空系统、自增压液氮罐、信号采集系统、加热管、电机、控制器和上位机；

所述双级真空系统和自增压液氮罐通过电磁阀与液氮输入口连通，所述自增压液氮罐还与氮气输出口连通，所述氮气输出口设置有气体阻尼分配器；

所述信号采集系统包括测力传感器、振动传感器、温度传感器和真空度传感器，所述测力传感器设置于试验轴承外部，用于采集试验轴承的摩擦力矩；所述振动传感器设置于超低温真空密封室的外壁，用于采集试验轴承的振动速度；所述温度传感器和真空度传感器分别设置于超低温真空密封室的内部，分别用于采集超低温真空密封室内的温度和真空度；

所述加热管设置于超低温真空密封室内；

所述电机通过联轴器与驱动主轴远离试样主轴的一端连接；

所述控制器分别与电磁阀、电机、测力传感器、振动传感器、温度传感器、真空度传感器、气体阻尼分配器、加热管以及轴向加力总成和径向加力总成的加载伺服电机连接，所述控制器还与上位机连接。