一种角接触轴承双转子试验机轴系结构

1.一种角接触轴承双转子试验机轴系结构，设置在轴承试验机上，包括内圈转子轴（1）和外圈转子轴（16），试验轴承（25）的内圈固定套设在内圈转子轴（1）的试验端上，外圈与外圈转子轴（16）的试验端固定连接，其特征在于：
所述内圈转子轴（1）和外圈转子轴（16）的浮动端各固定套设有一个轴向加载轴承（29），轴向加载轴承（29）的外圈固定连接有浮动轴承座（4），浮动轴承座（4）用于承受轴向载荷并依次通过轴向加载轴承（29）、内圈转子轴（1）或者外圈转子轴（16）向试验轴承（25）施加轴向载荷；
所述内圈转子轴（1）的试验端固定套设有环下润滑套（13），所述试验轴承（25）套设在环下润滑套（13）上，其内圈通过第三阶梯套（14）轴向限位，外圈通过若干个沿圆周方向均匀设置的螺钉与外圈转子轴（16）的试验端固定连接；所述环下润滑套（13）的外壁设置有套肩，试验轴承（25）的内圈通过套肩和第三阶梯套（14）轴向限位固定，且第三阶梯套（14）位于试验轴承（25）靠近外圈转子轴（16）的一侧；所述环下润滑套（13）的内壁为阶梯套结构，在环下润滑套（13）靠近外圈转子轴（16）的端壁上开设有一个与阶梯套结构连通的注油孔，还开设有一个与注油孔关于环下润滑套（13）轴线对称的平衡孔，平衡孔的大小与注油孔相等但不与阶梯套结构连通；
所述内圈转子轴（1）为中空轴，在内圈转子轴（1）上还固定套设有径向加载轴承（24），径向加载轴承（24）为圆柱滚子轴承，其内圈通过轴肩和第二阶梯套（10）轴向限位，且第二阶梯套（10）设置在径向加载轴承（24）远离试验轴承（25）的一侧，径向加载轴承（24）外圈固定连接有径向加载轴承座（12），径向加载轴承座（12）承受径向载荷并依次通过径向加载轴承（24）和内圈转子轴（1）向试验轴承（25）施加径向载荷；在径向加载轴承（24）的侧方还设置有径向加载轴承配油盘（11），径向加载轴承配油盘（11）与径向加载轴承座（12）固定连接。
2.如权利要求1所述的一种角接触轴承双转子试验机轴系结构，其特征在于：所述外圈转子轴（16）为中空轴，试验端呈圆筒状且内径大于轴身的外径，试验端和轴身之间的过渡段呈锥形筒状，过渡段与轴身的连接处为轴肩结构，在该轴肩处套设有陪试轴承（26），陪试轴承（26）内圈的另一侧通过第四阶梯套（23）轴向限位，陪试轴承（26）的外圈固定在陪试轴承座（18）上，在陪试轴承（26）靠近外圈转子轴（16）浮动端的一侧还设置有陪试轴承配油盘（22），陪试轴承配油盘（22）通过若干个沿圆周方向均匀分布的螺钉与陪试轴承座（18）固定连接。
3.如权利要求1所述的一种角接触轴承双转子试验机轴系结构，其特征在于：所述轴向加载轴承（29）为角接触轴承，其内圈通过轴肩和第一阶梯套（2）轴向限位，其外圈固定连接有浮动轴承座（4），在轴向加载轴承（29）靠近试验轴承（25）的一侧，设置有供油气管路支座（7），在供油气管路支座（7）上设置有轴向加载轴承配油盘（5），轴向加载轴承配油盘（5）的油气出口朝向轴向加载轴承（29）的保持架设置，轴向加载轴承（29）用的润滑油气从供油气管路支座（7）的入口进入，经过供油气管路支座（7）内部的油道送入轴向加载轴承配油盘（5）中并从喷嘴喷向轴向加载轴承（29）。
4.如权利要求3所述的一种角接触轴承双转子试验机轴系结构，其特征在于：所述浮动轴承座（4）远离试验轴承（25）的一侧填设有承压环（30），轴向加载装置作用在承压环（30）上，在承压环（30）的另一侧还设置有力传感器用于测量轴向加载装置施加的载荷。
5.如权利要求3所述的一种角接触轴承双转子试验机轴系结构，其特征在于：所述供油气管路支座（7）上还设置有若干个导向销（9），导向销（9）贯穿供油气管路支座（7）且一端固定在浮动轴承座（4）中，完成浮动轴承座（4）与供油气管路支座（7）的导向安装，且导向销（9）与供油气管路支座（7）之间间隙配合；在供油气管路支座（7）靠近试验轴承（25）的一侧还固定连接有轴向加载装置压环（8）。

一种角接触轴承双转子试验机轴系结构\n技术领域\n[0001] 本发明涉及轴承试验机技术领域，具体的说是一种角接触轴承双转子试验机轴系结构。\n背景技术\n[0002] 轴承是各类装备制造中的关键基础零部件，其质量的优劣直接决定着装备的性能、可靠性及寿命；由于轴承的工作环境恶劣、承受的载荷工况复杂、要有足够长甚至是装备全寿命周期免维护等等，在设计、开发研制和生产制造过程中必须在试验机上对轴承做相应模拟工况的验证，为研究、设计、制造和使用提供可靠的试验数据，为轴承的设计、制造和使用提供依据。高温、高速精密轴间轴承的研发、设计、制造及其试验技术主要被国外少数几个跨国公司所垄断，我国此类试验机的研发始于7、80年代，由于受当时设计、制造、使用等所限制，试验轴承的内、外直径也仅限中、小尺寸，极限转速也较低，不能满足现在大直径、高温、高转速轴间轴承的试验要求。\n[0003] 现有的轴承试验机大多数采用的是单转轴结构，转轴与被试轴承的内圈或外圈相连接，在试验机上可以方便地实现轴承的旋转及加载形式的模拟试验，但是这种轴承试验机存在着许多不足。因为只能与内圈或外圈固定，当试验轴承需要内圈和外圈同时转动的时候，试验机便不能适用。虽然也有一些可以使轴承内外圈同时转动进行试验的双转子试验机，但是一般只能对小直径、低速的轴承进行试验，无法对大直径、高转速、高油工作环境的轴承进行试验。\n[0004] 在轴承试验中，试验转速是非常重要的一个参数，现有技术中的试验机受限于轴系设计制造水平及加载装置结构形式，试验转速只能达到15000rpm左右，无法试验大型、工作中内外圈同时转动、高温、高速运转的轴承。\n发明内容\n[0005] 为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种加载方式多样，能够适用于多种型号角接触轴承性能试验的双转子试验机轴系结构。\n[0006] 为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：\n[0007] 一种角接触轴承双转子试验机轴系结构，设置在轴承试验机上，包括内圈转子轴和外圈转子轴，试验轴承的内圈固定套设在内圈转子轴的试验端上，外圈与外圈转子轴的试验端固定连接，所述内圈转子轴和外圈转子轴的浮动端各固定套设有一个轴向加载轴承，轴向加载轴承的外圈固定连接有浮动轴承座，浮动轴承座用于承受轴向载荷并依次通过轴向加载轴承、内圈转子轴或者外圈转子轴向试验轴承施加轴向载荷。\n[0008] 所述内圈转子轴的试验端固定套设有环下润滑套，所述试验轴承套设在环下润滑套上，其内圈通过第三阶梯套轴向限位，外圈通过若干个沿圆周方向均匀设置的螺钉与外圈转子轴的试验端固定连接。\n[0009] 所述环下润滑套的外壁设置有套肩，试验轴承的内圈通过套肩和第三阶梯套轴向限位固定，且第三阶梯套位于试验轴承靠近外圈转子轴的一侧；所述环下润滑套的内壁为阶梯套结构，在环下润滑套靠近外圈转子轴的端壁上开设有一个与阶梯套结构连通的注油孔，还开设有一个与注油孔关于环下润滑套轴线对称的平衡孔，平衡孔的大小与注油孔相等但不与阶梯套结构连通。\n[0010] 所述内圈转子轴为中空轴，在内圈转子轴上还固定套设有径向加载轴承，径向加载轴承为圆柱滚子轴承，其内圈通过轴肩和第二阶梯套轴向限位，且第二阶梯套设置在径向加载轴承远离试验轴承的一侧，径向加载轴承外圈固定连接有径向加载轴承座，径向加载轴承座承受径向载荷并依次通过径向加载轴承和内圈转子轴向试验轴承施加径向载荷；\n在径向加载轴承的侧方还设置有径向加载轴承配油盘，径向加载轴承配油盘与径向加载轴承座固定连接。\n[0011] 所述外圈转子轴为中空轴，试验端呈圆筒状且内径大于轴身的外径，试验端和轴身之间的过渡段呈锥形筒状，过渡段与轴身的连接处为轴肩结构，在该轴肩处套设有陪试轴承，陪试轴承内圈的另一侧通过第四阶梯套轴向限位，陪试轴承的外圈固定在陪试轴承座上，在陪试轴承靠近外圈转子轴浮动端的一侧还设置有陪试轴承配油盘，陪试轴承配油盘通过若干个沿圆周方向均匀分布的螺钉与陪试轴承座固定连接。\n[0012] 所述轴向加载轴承为角接触轴承，其内圈通过轴肩和第一阶梯套轴向限位，其外圈固定连接有浮动轴承座，在轴向加载轴承靠近试验轴承的一侧，设置有供油气管路支座，在供油气管路支座上设置有轴向加载轴承配油盘，轴向加载轴承配油盘的油气出口朝向轴向加载轴承的保持架设置，轴向加载轴承用的润滑油气从供油气管路支座的入口进入，经过供油气管路支座内部的油道送入轴向加载轴承配油盘中并从喷嘴喷向轴向加载轴承。\n[0013] 所述浮动轴承座远离试验轴承的一侧填设有承压环，所述轴向加载装置作用在承压环上，在承压环的另一侧还设置有力传感器用于测量轴向加载机构施加的载荷。\n[0014] 所述供油气管路支座上还设置有若干个导向销，导向销贯穿供油气管路支座且一端固定在浮动轴承座中，完成浮动轴承座与供油气管路支座的导向安装，且导向销与供油气管路支座之间间隙配合；在供油气管路支座靠近试验轴承的一侧还固定连接有轴向加载装置压环。\n[0015] 有益效果：\n[0016] 1、本发明采用双侧轴向加载的方式，载荷可调范围大，可以灵活选择单向加载或者双向加载的方式，满足不同试验的要求，还能够提高装置的可靠性；\n[0017] 2、采用双转子结构，能够对试验轴承进行内外圈单向同速转动试验、单向异速转动试验、双向同速转动试验或者双向异速转动试验，试验方式灵活，适用范围广；\n[0018] 3、通过转子轴传递轴向载荷，避免使用单独的传动机构，降低了装置的复杂度，还能够避免传动机构直接与试验轴承接触而对试验轴承产生影响；\n[0019] 4、径向加载环节中通过缓冲垫传递载荷，能够减小加载过程中的摩擦以及内圈转子轴的振动；\n[0020] 5、各个陪试轴承均采用油气润滑的方式，润滑效果好，在高速旋转的情况下依然能够满足润滑的需求，而且使用的润滑油量非常小；\n[0021] 6、试验轴承通过环下润滑套和阶梯套组成的过渡套设置在内圈转子轴上，针对不同内径的轴承，只需要更换相应的过渡套即可进行试验，无需更换转子轴，大幅度降低了试验成本。\n附图说明\n[0022] 图1是整体结构示意图；\n[0023] 图2是轴向加载轴承及轴向加载轴承座局部放大示意图；\n[0024] 图3是试验轴承、径向加载轴承和陪试轴承局部放大示意图。\n[0025] 附图标记：1、内圈转子轴，2、第一阶梯套，3、隔套，4、浮动轴承座，5、轴向加载轴承配油盘，6、直线轴承，7、供油气管路支座，8、轴向加载装置压环，9、导向销，10、第二阶梯套，\n11、径向加载轴承配油盘，12、径向加载轴承座，13、环下润滑套，14、第三阶梯套，15、润滑油气道，16、外圈转子轴，17、陪试轴承第一压环，18、陪试轴承座，19、陪试轴承第二压环，20、传感器支架，21、缓冲垫，22、陪试轴承配油盘，23、第四阶梯套，24、径向加载轴承，25、试验轴承，26、陪试轴承，27、振动传感器，28、温度传感器，29、轴向加载轴承，30、承压环，31、回收油道。\n具体实施方式\n[0026] 下面根据附图具体说明本发明的实施方式。\n[0027] 如图1至图3所示，一种角接触轴承双转子试验机轴系结构，设置在轴承试验机上，包括内圈转子轴1和外圈转子轴16，试验轴承25的内圈固定套设在内圈转子轴1的试验端上，外圈与外圈转子轴16的试验端固定连接，内圈转子轴1和外圈转子轴16不与试验轴承25相连的一端为浮动端。所述内圈转子轴1和外圈转子轴16的浮动端各固定套设有一个轴向加载轴承29，轴向加载轴承29的外圈固定连接有浮动轴承座4，浮动轴承座4用于支撑转子轴和承受轴承试验过程中的轴向载荷，浮动轴承座4依次通过轴向加载轴承29、内圈转子轴\n1和外圈转子轴16向试验轴承25传递轴向载荷。采用双侧双向轴向加载，载荷可调范围大，可以灵活选择单向加载或者双向加载的方式，适应多种试验轴承的试验加载要求。\n[0028] 所述内圈转子轴1的试验端固定套设有环下润滑套13，所述试验轴承25套设在环下润滑套13上，其内圈通过第三阶梯套14轴向限位，外圈通过若干个沿圆周方向均匀设置的螺钉与外圈转子轴16固定连接。作为优选，所述环下润滑套13的外壁设置有套肩，试验轴承25的内圈通过套肩和第三阶梯套14轴向限位固定，且第三阶梯套14位于试验轴承25靠近外圈转子轴16的一侧；所述环下润滑套13的内壁为阶梯套结构，在环下润滑套13靠近外圈转子轴16的端壁上开设有一个与阶梯套结构连通的注油孔，还开设有一个与注油孔关于环下润滑套13轴线对称的平衡孔，平衡孔的大小与注油孔相等但不与阶梯套结构连通。环下润滑套13的内部开设有多个相互独立的润滑油气道15，且润滑油气道15在环下润滑套13的圆周方向上均匀分布，使进入试验轴承25的润滑油气分布均匀，提高润滑效果。同时，支座多种外径不等的环下润滑套13，更换试验轴承25的时候，只需要根据其内径选取响应外径的环下润滑套13即可，无需更换转轴，因此可以节约试验成本。\n[0029] 所述内圈转子轴1为中空轴，在内圈转子轴1上还固定套设有径向加载轴承24，径向加载轴承24为圆柱滚子轴承，其内圈通过轴肩和第二阶梯套10轴向限位，且第二阶梯套\n10设置在径向加载轴承24远离试验轴承25的一侧，径向加载轴承24外圈固定连接有径向加载轴承座12，径向加载轴承座12承受径向载荷并依次通过径向加载轴承24和内圈转子轴1向试验轴承25施加径向载荷；在径向加载轴承24的侧方还设置有径向加载轴承配油盘11，径向加载轴承配油盘11与径向加载轴承座12固定连接，连接方式为采用10个沿圆周方向设置的螺钉进行连接。径向加载轴承配油盘11为轴承提供油气润滑，在其远离试验轴承25的一端开设有多个进油气孔，每个进油气孔连通一个设置在配油盘内部的油气道，在油气道末端连接一个朝向径向加载轴承24外圈滚道的喷嘴。作为一种优选方案，油气道的数量为4个，几乎涵盖了所有试验工况对陪试轴承润滑的要求。\n[0030] 所述外圈转子轴16为中空轴，试验端呈圆筒状且内径大于轴身的外径，试验端和轴身之间的过渡段呈锥形筒状，过渡段与轴身的连接处为轴肩结构，在该轴肩处套设有陪试轴承26，陪试轴承26内圈的另一侧通过第四阶梯套23轴向限位，陪试轴承26的外圈固定在陪试轴承座18上，在陪试轴承26靠近外圈转子轴16浮动端的一侧还设置有陪试轴承配油盘22，陪试轴承配油盘22通过若干个沿圆周方向均匀分布的螺钉与陪试轴承座18固定连接。\n[0031] 为了能够将使用过的润滑油及时回收，防止进入内圈转子轴1和外圈转子轴16的中空轴心对高速旋转的轴系造成伤害，选择在外圈转子轴16的试验端贯通设置多条回收油道31，使进入到试验轴承25与外圈转子轴16过渡段之间的润滑油可以在离心力作用下沿回收油道31排出。回收油道31为6个设置方向平行于过渡段侧壁且在圆周方向上均匀分布的直径3毫米孔。\n[0032] 所述轴向加载轴承29为角接触轴承，其内圈通过轴肩和第一阶梯套2轴向限位，其外圈固定连接有浮动轴承座4，在轴向加载轴承29靠近试验轴承25的一侧，设置有供油气管路支座7，在供油气管路支座7上设置有轴向加载轴承配油盘5，轴向加载轴承配油盘5的油气喷嘴端朝向轴向加载轴承29设置，轴向加载轴承29用的润滑油气从供油气管路支座7的右侧进入，经过供油气管路支座7内部的油气道送入轴向加载轴承配油盘5中并从喷嘴喷向轴向加载轴承29。所述浮动轴承座4远离试验轴承25的一侧设有承压环30，所述轴向加载装置作用在承压环30上，在承压环30的另一侧还设置有力传感器用于测量轴向加载机构施加的载荷。所述供油气管路支座7上还设置有若干个导向销9，导向销9贯穿供油气管路支座7且一端固定在浮动轴承座4中，完成浮动轴承座4与供油气管路支座7的导向安装，而且导向销9与供油气管路支座7间隙配合，与浮动轴承座4之间的固定方式为螺纹固定。在供油气管路支座7靠近试验轴承25的一侧还固定连接有轴向加载装置压环8。\n[0033] 提供轴向载荷的加载机构设置在浮动轴承座4的外侧，加载方式可以选择弹簧加载、液压加载或混合加载，对于低转速的试验，可以选择弹簧加载，对于高转速的试验，可以选择弹簧预加载与液压随动加载的方式。为了使载荷在圆周方向上分布均匀，不会因为载荷不均匀造成轴系振动增大，各种加载装置均沿承压环30的受力面均匀分布。为了能够实时监控试验运行状态，在轴向加载装置压环8上设置传感器支架20，传感器支架20与供油气管路支座7通过螺钉固定连接。在传感器支架20上设置振动传感器27。除此之外，还在轴向加载轴承29与浮动轴承座5的连接处设置温度传感器28，通过这两个传感器实时监测内圈转子轴1浮动端和轴向加载轴承29的工作状态，保证试验平稳顺利进行。采用双向加载的情况下，试验轴承25的内圈和外圈分别通过内圈转子轴1和外圈转子轴16承受轴向载荷；采用单向加载的情况下，只有一侧的加载机构输出载荷，因为另一侧是固定不动的，根据力的相对作用，实际上也会对试验轴承25的内圈和外圈同时施加载荷。采用双向加载的情况下，如果遇到一侧加载机构失灵的情况，另一侧的加载机构仍然可以保持运作，可以避免试验轴承25和轴向加载轴承29突然失去轴向载荷损坏。\n[0034] 所述的第一阶梯套2、第二阶梯套10、第三阶梯套14和第四阶梯套23的侧壁上均沿径向开设有与阶梯结构连通的注油孔，通过从注油孔向阶梯结构注油来进行拆卸和安装。