ABLT-6型外圈旋转轴承寿命强化试验机的研制

发布时间：2015-12-23
曹茂来，刘新春，李兴林，张燕辽，李建平
（杭州轴承试验研究中心，杭州　310022）
　　摘　要：为研究在实际使用过程中外圈旋转轴承的寿命及可靠性，开发了ABLT-6型试验机，介绍了试验机的主体结构、加载系统及监控系统的主要功能。
　　关键词：滚动轴承；外圈旋转；试验机；寿命
　　叉车门架轴承及汽车发电机轴承使用的工况均为外圈旋转，因其使用工况特殊，对轴承的寿命及可靠性的要求相当高。目前，随着外圈旋转轴承的需求及应用范围不断扩大，其产品质量的要求也愈来愈严格。为此，专门设计了外圈旋转轴承寿命强化试验机ABLT-6，以研究实际使用过程中外圈旋转轴承的寿命及可靠性。
　　1　试验机的主要技术参数
　　根据外圈旋转轴承的实际使用工况，确定试验机参数设计。
　　试验轴承内径为∮25-60mm；外径为∮50-160mm；转速为50-1500r/rnin（无级可调）；Z大径向载荷为60kN，误差≤±2％；测控方式为计算机自动监测，自动报警停机和自动记录；测量参数为轴承转速、振动及内圈温度。
　　2　试验机主体结构及特点
　　ABLT-6型试验机的主体结构如图1所示，每次Z多可试验4套轴承。试验轴承与传动轮之间为线接触，传动轮旋转靠摩擦带动试验轴承外圈旋转。由于作用在传动轮上左右方向的力可相互抵消，因此实际试验过程中作用在传动轴支承轴承上的径向力很小，故其使用寿命较长，传动轴的刚性也较好。
　　为保证试验轴承与传动轮之间线接触状况良好，在安装试验轴承的支架和导轨处设有试验轴承轴心线水平微调机构，以保证试验轴承轴心线与传动轮轴心线平行，试验时及时调整可避免因接触偏载而使轴承寿命及试验数据的真实性产生较大的影响。具体结构如图2所示，调整时先把试验轴承与滚轮轻微接触，通过摩擦痕迹来调整导轨中心点，与轴承安装架留有1mm间隙，当接触良好时同时拧紧用于防转的防转螺钉和锁紧螺母。在试验过程中有时会有轴承外圈局部剧烈磨损和滚轮剧烈磨损的情况发生，为此对外圈较薄、载荷较大的轴承需要在其外圈加一个固定套以防止外圈受较大径向力发生变形，继而影响试验，滚轮的材料也应选一些高强度的合金钢，经热处理后表面硬度与轴承外圈相当。
　　传动轴通过传动带轮输入扭矩，主电动机变速装置通过同步带使扭矩传人传动轴。传动带轮内孔孔径上下一致以便拓展变速范围。传动比为2.5：1时适用于高速；传动比为1：2.5时适用于低速。主电动机采用交流变频电动机，通过变频来实现无级调速。
　　在滑动导轨上各装有一支振动传感器YD-1，在试验轴承试验轴内部安装一支温度传感器Pt100，分别监测轴承的振动和温度。
　　3　加载系统
　　本ABLT-6试验机加载系统采用减压稳压加载原理，如图3所示。液压加载系统由泵站、过滤器、蓄能器、电接点压力表、截止阀、加载阀、电磁换向阀、压力表、加载油缸等元件组成。加载油缸安装在油缸安装板上，通过滑动导轨中的滑体向试验轴承传递加载力。在试验中加载力为恒定力，根据试验要求而定，误差可控制在±2％以内。加载力的大小可通过作用在加载阀上力的大小来调节，数值显示在与加载油缸并联的压力表上。电接点压力表和蓄能器联合作用给加载阀补充阀前系统压力。此系统的特点是：加载稳定，液压系统能耗小、避免了因油泵长期工作而给压力油带来温升、氧化等不利因素，使之使用寿命大大延长。
　　4　监控系统
　　监控系统可对试验轴承的振动、温度进行监控并实现越界停机的功能。即传感器将测得的轴承振动和温度信号传递给信号放大器，经过工控机处理后显示在显示器上，当轴承发生失效或试验机发生异常时，监控器将失效信息传递给电脑，电脑自动关闭运转的试验机并保存之前的监测数据。ABLT-6试验机监控系统原理如图4所示。
　　5　试验结果
　　用ABLT-6试验机对某型号轴承进行比对试验来判别结果是否在预想之中。试验条件如下：（外圈）转速1000r/min，径向载荷Fr=18.36kN，轴向载荷Fa=0，Cr=38.2kN，轴承本身内部脂润滑。L10=150h，采用定时截尾的方法（T=196h）。
　　试验结果如表1所示，结果表明，该试验机得出的试验数据有效，与实际相符，故可采用。
　　6　结束语
　　ABLT-6试验机试验方式与实际工况较为接近，在试验过程中有时会有轴承外圈局部剧烈磨损和滚轮剧烈磨损的情况发生，为此对一些外圈较薄的轴承需要在其外圈加一个固定套以防止外圈受较大径向力发生变形，继而影响试验，滚轮的材料也应选一些高强度的合金钢。通过试验研究，可发现轴承的薄弱环节，有助于改进加工技术或设计参数，从而提高轴承的寿命性能及可靠性。
　　另外，若在ABLT-6试验机中增加一个供油系统，则可改进为带油润滑的外圈旋转试验机。此时所有试验部件应处于相对密闭、清洁的状态。加载系统若增加压力控制闭环系统则可实现变载荷加载，从而可以进行变载、变速的模拟试验。通过将ABLT-6试验机进行积木式拓展，可更好地实现轴承模拟性能试验研究。
来源：《轴承》2009年1期