[发明专利]一种调心滚动轴承性能试验装置及刚度测试方法

权利要求书

1.一种调心滚动轴承性能试验装置，其特征在于，包括驱动系统、主轴系统、被试轴承系统、调心角度调整机构，其中：

所述主轴系统包括阶梯主轴，所述驱动系统驱动所述阶梯主轴转动；

所述被试轴承系统包括套装在所述阶梯主轴上的被试轴承、与被试轴承外圈配合的轴承座主体、以及分别用于压紧所述被试轴承外圈左右两端的轴承轴套压盖和轴承外圈端盖；所述轴承座主体的底部铰接有竖向U件，所述竖向U件与径向加载机构连接，所述径向加载机构的尾部水平移动在所述调心角度调整机构上；所述轴承外圈端盖的右端铰接有水平U件，所述水平U件与轴向加载机构连接；所述轴向加载机构的尾部竖直移动在所述调心角度调整机构上；

所述调心角度调整机构包括轴向角度调整组件和径向角度调整组件，所述轴向角度调整组件包括竖直滑道、位于所述竖直滑道内的竖向调节丝杠、以及与所述竖向调节丝杠配合的竖向螺母，所述竖向螺母与所述轴向加载机构的尾端铰接，所述竖向调节丝杠的一端固定有竖向调整手轮；所述径向角度调整组件包括水平滑道、位于所述水平滑道内的水平调节丝杠、以及与所述水平调节丝杠配合的水平螺母，所述水平螺母与所述径向加载机构的尾端铰接连接，所述水平调节丝杠的一端固定有水平调整手轮。

2.根据权利要求1所述的调心滚动轴承性能试验装置，其特征在于，所述轴承座主体的顶部对称安装有两个径向位移传感器。

3.根据权利要求2所述的调心滚动轴承性能试验装置，其特征在于，所述主轴系统还包括间隔套装在所述阶梯主轴中间的第一轴承和第二轴承，所述第一轴承和第二轴承均通过轴承座与支撑系统连接，所述第一轴承外圈的左右两端和第二轴承外圈的左右两端均通过轴承端盖轴向固定。

4.根据权利要求3所述的调心滚动轴承性能试验装置，其特征在于，所述第一轴承为双列角接触球轴承，所述第二轴承为圆柱滚子轴承。

5.根据权利要求1所述的调心滚动轴承性能试验装置，其特征在于，所述阶梯主轴的端部设有轴肩，所述被试轴承内圈的左端与所述轴肩定位连接，所述被试轴承内圈的右端通过轴承内圈端盖定位连接，所述轴承内圈端盖与所述阶梯主轴末端固定连接。

6.根据权利要求1所述的调心滚动轴承性能试验装置，其特征在于，所述轴向加载机构包括与所述水平U件周向滑动连接的轴向加载杆、与所述轴向加载杆右端连接的轴向液压缸、以及用于固定所述轴向液压缸的轴向底座，所述轴向底座与所述竖向螺母铰接，所述轴向底座的上设有轴向液压缸偏转显示计；

所述径向加载机构包括与所述竖向U件周向滑动连接的径向加载杆、与所述径向加载杆下端连接的径向液压缸、以及用于固定所述径向液压缸的径向底座，所述径向底座与所述水平螺母铰接，所述径向底座上设有径向液压缸偏转显示计；

所述轴向加载杆的轴线上布置有轴向力测试传感器，所述径向加载杆的轴线上布置有径向力测试传感器。

7.根据权利要求3所述的调心滚动轴承性能试验装置，其特征在于，所述支撑系统设置在试验台底座上，所述支撑系统包括第一轴承座支撑板、第二轴承座支撑板、以及支撑拱座，所述第一轴承和第二轴承均通过所述轴承座固定在所述第一轴承座支撑板和第二轴承座支撑板上，所述轴向角度调整组件固定于所述支撑拱座上。

8.根据权利要求7所述的调心滚动轴承性能试验装置，其特征在于，所述驱动系统包括驱动电机、联轴器、和电机底座，所述驱动电机的输出主轴与所述联轴器连接，所述联轴器与所述阶梯主轴连接，所述驱动电机固定设置在所述电机底座上，所述电机底座固定设置在所述试验台底座上。

9.应用权利要求2-8中任意一项所述的调心滚动轴承性能试验装置进行刚度测试方法，其特征在于，

操作竖向调整手轮旋转，与竖向调整手轮固接的竖向调节丝杠同步旋转，带动竖向螺母上下移动，进而带动轴向加载机构发生偏转，轴向加载机构的轴线与阶梯主轴的轴线之间的夹角为α，α与被试轴承的偏转角与θ的关系为α≥θ；当径向液压缸跟随轴向液压缸同角度调节，且轴向液压缸收缩使被试轴承外圈中心轴线与轴向液压缸轴线重合时，α＝θ。

10.根据权利要求9所述的刚度测试方法，其特征在于，

通过右侧径向位移传感器的测头沿被试轴承的右侧径向方向测量被试轴承内圈中心轴向线相对于右侧径向位移传感器测头偏转后的动态径向位移变动幅值δ₂；通过左侧径向位移传感器的测头沿被试轴承的左侧径向方向测量被试轴承内圈中心轴向线相对于左侧径向位移传感器测头偏转后的动态径向位移变动幅值δ₁。

提出被试轴承的刚度R关于调心角度θ的计算公式：

其中：R_r为被试轴承的径向刚度，当θ调心角度由θ₁变为θn时，R随着θ的变化由R_θ1逐渐变为R_θn，F、θ、γ、δ₂、δ₁均为实验过程中可获得的参量。