[发明专利]一种轴承静刚度试验装置及其试验方法

权利要求书

1.一种轴承静刚度试验装置，其特征在于，所述的试验装置包括试验箱体(1)、变保持架角度装置(2)、主轴(3)、支承系统(4)、加载系统(5)、锁紧螺母(6)、轴承座(8)和传感器系统(9)；

所述的试验箱体(1)包括上箱体(11)和下箱体(12)，上箱体(11)为底端开口的方形箱体，下箱体(12)为顶端开口的方形箱体；上箱体(11)的开口端的两个相对侧面沿下边缘开有孔b(113)，另外两个相对的侧面底部设有边沿，边沿上对称设有多个螺纹孔c(112)，上箱体(11)的顶面中心设有孔a(111)；孔a(111)用于安装径向加载螺杆(51)，以施加径向力；下箱体(12)的开口端的两个相对侧面沿上边边缘开有孔d(121)，另外两个相对的侧面顶部和底部均设有边沿，顶部边沿上对称设有多个螺纹孔e(123)，底部边沿上对称设有多个螺纹孔f(124)；上箱体(11)和下箱体(12)对合后，孔b(113)和孔d(121)对合成为圆形孔，用于安装变保持架角度装置(2)和被试轴承(7)，且主轴(3)从圆形孔中穿过；螺纹孔c(112)与螺纹孔e(123)配合，通过螺栓将上箱体(11)和下箱体(12)连接为一体；螺纹孔f(124)与地脚螺栓配合用于固定试验箱体(1)；

所述的变保持架角度装置(2)包括刻度盘装置(21)、指针盘装置(22)、卡扣(23)和保持架嵌盘(24)；刻度盘装置(21)包括刻度盘(211)和支架(212)，刻度盘(211)为圆环结构，圆环上对称设有两个螺纹孔g(2111)，刻度盘(211)用于表示被试轴承(7)的保持架(71)旋转角度；支架(212)的顶端设有螺纹孔h(2121)，底端设有螺纹孔i(2122)；螺纹孔g(2111)与螺纹孔h(2121)相配合，通过螺栓将两个支架(212)固定在刻度盘(211)的两侧，支架(212)用于支承刻度盘(211)；螺纹孔i(2122)与地脚螺栓配合用于固定刻度盘装置(21)；指针盘装置(22)包括卡扣盘(221)和指针(222)，卡扣盘(221)包括上半部分卡扣盘和下半部分卡扣盘，均为半圆环结构，上半部分卡扣盘的两端设有螺纹孔k(2212)，下半部分卡扣盘的两端设有螺纹孔l(2213)，通过螺纹孔k(2212)与螺纹孔l(2213)的配合，将上半部分卡扣盘和下半部分卡扣盘连接为一体，形成圆环结构；上半部分卡扣盘的中部设有一个螺纹孔j(2211)，下半部分卡扣盘上设有两个螺纹孔j(2211)，三个螺纹孔j(2211)对称布置，指针(222)的根部设有螺纹孔m(2221)，上半部分卡扣盘的螺纹孔j(2211)与螺纹孔m(2221)配合，通过螺栓将指针(222)固定在卡扣盘(221)的一侧表面上，使指针(222)与刻度盘(211)共面，指针(222)用于指示保持架(71)转动角度；卡扣(23)共三个，为L形结构，底端设有螺纹孔n(231)，螺纹孔n(231)和三个螺纹孔j(2211)配合，通过螺栓将三个卡扣(23)的底端固定在卡扣盘(221)的另一侧表面上；卡扣(23)顶端设有豁口，使端部可收缩，顶端两侧设有卡扣挡块(232)；保持架嵌盘(24)为圆环结构，其一侧面均匀设有三个槽a(241)，另一侧面均匀设有多个槽b(242)，槽a(241)与卡扣挡块(232)配合，用于连接卡扣(23)和保持架嵌盘(24)，槽b(242)与被试轴承(7)的保持架凸块(711)配合，用于连接保持架嵌盘(24)和保持架(71)；

被试轴承(7)安装在主轴(3)上，被试轴承(7)通过被试轴承座(8)固定在试验箱体(1)中；所述的主轴(3)中部设有轴肩b(32)，轴肩b(32)右端面与被试轴承(7)的内圈(74)端面配合，用于定位被试轴承内圈(74)；轴肩b(32)左侧设有轴肩c(33)，卡扣盘(221)卡在轴肩c(33)上，二者小间隙配合，以定位卡扣盘(221)；主轴(3)两端设有轴肩a(31)和轴肩d(34)，轴肩d(34)右端面与支承轴承内圈(433)端面配合，用于定位支承轴承内圈(433)，轴肩a(31)左端面与支承轴承内圈(433)端面配合，用于定位支承轴承内圈(433)；

所述的支承系统(4)包括支承系统轴承座(41)、压盖(42)、支承轴承(43)和锁紧螺母(44)，共有两套支承系统(4)，分别安装在主轴(3)的两端；支承系统轴承座(41)的中心通孔内表面设有轴肩e(411)，中心通孔的外围对称设有多个螺纹孔p(413)，轴肩e(411)与支承轴承外圈(431)配合，用于定位支承轴承外圈(431)；支承系统轴承座(41)底端的两侧设有边沿，边沿上设有螺纹孔o(412)，螺纹孔o(412)与地脚螺栓配合用于固定支承系统轴承座(41)；压盖(42)为圆环结构，圆环上对称设有多个螺纹孔q(421)，螺纹孔p(413)与螺纹孔q(421)相配合，通过螺栓将压盖(42)固定在支承系统轴承座(41)上；圆环内侧边沿设有挡边a(422)，用于定位支承轴承外圈(431)；通过锁紧螺母(44)将支承轴承内圈(433)固定在主轴(3)上；

所述的加载系统(5)包括径向加载螺杆(51)、径向加载螺母(52)和径向力传感器(53)；径向加载螺杆(51)的底端固定在被试轴承座(8)外表面上，径向力传感器(53)安装在被试轴承座(8)外表面上，且固定在径向加载螺杆(51)外表面；径向加载螺母(52)安装在径向加载螺杆(51)上部，径向加载螺母(52)位于试验箱体(1)上表面，通过旋转径向加载螺母(52)使径向加载螺杆(51)为被试轴承座(8)施加径向力，以测量径向力；

所述的锁紧螺母(6)用于将被试轴承(7)的内圈(74)固定在主轴(3)上；

所述的被试轴承座(8)的中心通孔内表面设有轴肩f(83)，与被试轴承(7)的外圈(72)配合，用于定位外圈(72)；中心通孔的外围对称设有多个螺纹孔r(82)，轴承座(8)的底部设有竖直的径向力传感器布置孔(84)，用于布置第三径向电涡流传感器93；轴承座压盖(81)为圆环结构，圆环上对称设有多个螺纹孔s(811)，螺纹孔r(82)与螺纹孔s(811)配合，通过螺栓将轴承座压盖(81)固定在被试轴承座(8)上；轴承座压盖(81)的圆环内侧边沿设有挡边b(812)，用于定位外圈(72)；

所述的传感器系统(9)包括第一径向位移电涡流传感器(91)、第二径向位移电涡流传感器(92)和第三径向位移电涡流传感器(93)；第一径向位移电涡流传感器(91)和第二径向位移电涡流传感器(92)对称布置于被试轴承座(8)两侧的主轴(3)的径向位置，靠近被试轴承(7)，用于测量被试轴承(7)的内圈(74)的变形；第三径向位移电涡流传感器(93)布置于径向力传感器布置孔(84)内，用于测量被试轴承(7)的外圈(72)的变形。

2.一种轴承静刚度试验方法，采用权利要求1所述的试验装置，其特征在于，具体如下：

径向加载螺杆(51)与径向力传感器(53)固定连接，径向加载螺杆(51)通过径向加载螺母(52)与上箱体(11)连接，径向力传感器(53)与被试轴承座(8)的上端面固定连接；调整径向加载螺母(52)端面与上箱体(11)上端面接触，拧紧径向加载螺母(52)，通过径向加载螺杆(51)与径向力传感器(53)的传递使被试轴承(7)与试验箱体(1)间的距离减小，从而产生径向加载，径向力传感器(53)测试加载过程中载荷大小，第一径向位移电涡流传感器(91)、第二径向位移电涡流传感器(92)和第三径向位移电涡流传感器(93)测量径向位移；

根据上述传感器布置计算径向刚度K_r为：

径向位移y₁为第一径向位移电涡流传感器(91)所测位移，径向位移y₂为第二径向位移电涡流传感器(92)所测位移，径向位移y₃为第三径向位移电涡流传感器(93)所测位移，δ_r为被试轴承(7)内外圈相对变形，F_r为径向加载螺杆(51)施加的径向力。