[发明专利]一种滚动轴承轴向和径向综合动刚度测量装置

说明书

本发明公开了一种滚动轴承轴向和径向综合动刚度测量装置，涉及机械加工制造领域，能够实现不同类别滚动轴承动刚度的测量，测量精准，并且实现简单。本发明包括：电主轴、传动轴、测试轴承、轴向测试装置、径向测试装置。电主轴和传动轴连接，传动轴上安装测试轴承。轴向测试装置测试轴承内外圈的轴向相对位移，径向测试装置测试轴承内外圈的径向相对位移。然后采集传感器的加载模拟量和变形模拟量，解决了轴承内外圈相对位移不能精确测量的难题。

技术领域

本发明涉及机械加工制造技术领域，尤其涉及一种滚动轴承轴向和径向综合动刚度测量装置。

背景技术

刚度是衡量轴承动态特性的重要指标之一。轴承刚度包括静载荷下抵抗变形能力的静刚度和动载荷下抵抗变形能力的动刚度。目前被广泛采用的刚度测量方法是静刚度测量方法，但是静刚度无法真实反映轴承在高速运转时抵抗变形的能力，只有动刚度才能科学反映轴承的动态承载特性。并且，已有的轴承刚度测量装置对弹流润滑因素的影响研究涉及较少。目前工程上采用的动刚度测量方法由于存在各种各样的局限，很难推广使用。

目前已有的轴向动刚度测量方法有：

1.轴向力通过套筒来传递，套筒的一端是轴向加载装置，另一端顶在滚动轴承的外圈上，通过测量套筒的轴向绝对位移来代替轴承内外圈的轴向相对位移，进而实现轴向刚度的求解。该方法的不足之处在于忽略了轴和套筒的轴向压缩量，此方法只能粗略测量轴向刚度。

目前已有的径向动刚度测量方法有：

1.径向力通过轴承座来传递，轴承座受力可沿轴承座支架上下微动，将轴承座的径向绝对位移代替轴承内外圈的径向相对位移，进而实现径向刚度的求解。此方法的不足：轴在此处为悬臂梁结构，受力会有一定的径向位移，导致测量结果有误差。

2.径向力通过轴承座来传递，轴承座受力可沿轴承座支架上下微动并且轴承座上面安装有加速度传感器和探针，加速度传感器用来测量轴承座的加速度，探针用来测量轴的径向位移，由于在此系统中轴承座的加速度、轴承内外圈的相对加速度以及轴的加速度构成闭环，所以通过轴的质量可以求出轴和内圈之间的作用力，最后结合测得的径向位移可实现径向刚度的求解。此方法的不足：轴是有约束的，仅用轴的质量和加速度不能等价于轴与内圈之间的作用力；位移传感器测量的轴的位移不能等价于轴承内外圈的相对位移。

3.径向力通过带有偏心质量盘的轴来传递，当轴高速旋转时，偏心质量盘产生的离心力作用在轴承内圈上。此方法的不足：偏心盘和轴承之间有一定的距离，轴和轴承之间的作用力难以确定，且当主轴高速旋转时，装置不稳定，运转时间过久也会影响轴的精度，不具有重复使用性和可维护性。

因此，现有技术中缺乏一种滚动轴承径向和轴向综合动刚度的试验装置,能够精确测量滚动轴的径向和轴向刚度。

发明内容

本发明提供一种滚动轴承径向和轴向综合动刚度的试验装置，能够实现不同类别滚动轴承动刚度的测量，测量精准，并且实现简单。

一种滚动轴承轴向和径向综合动刚度测量装置，包括：电主轴、传动轴、测试轴承、轴向测试装置、径向测试装置。

电主轴和传动轴连接，传动轴上安装测试轴承。其中电主轴=借助变频器可轻易实现主轴速度的调节，试验装置结构简单、易实现、适应性强，同时亦可与其它装置如激振器配合使用完成滚动轴承的其它一些动态特性如阻尼的测试试验。

轴向测试装置包括：套筒、轴向气液增压器、轴向力传感器、轴向位移传感器。

轴向气液增压器通过套筒对测试轴承施加轴向力，安装于套筒中心通孔内的轴向位移传感器检测测试轴承的轴向位移。测试轴承和轴向气液增压器之间安装轴向力传感器，轴向力传感器测试所述轴向力的大小。

径向测试装置包括：径向力传感器、试验轴承座、径向位移传感器、径向气液增压器。