雙列角接觸軸承壽命試驗加載裝置的設(shè)計

胡冰潔，丁國華，劉文勝，汪曙俊，鄭利紅

(1.河南柴油機(jī)重工有限責(zé)任公司，河南 洛陽 471003；2.洛陽LYC軸承有限公司，河南 洛陽 471003)

1 原加載方式存在的問題

目前，軸承壽命試驗機(jī)常用的加載方式有2種：一種是單純施加徑向載荷的加載方式(圖1)，僅適用于承受純徑向載荷類滾動軸承，如圓柱滾子軸承的試驗；另一種是可以同時施加徑向和單向軸向載荷(圖2)，適用于角接觸類滾動軸承，如圓錐滾子軸承的試驗。

1—試驗軸；2—襯套；3，4，6，7—試驗軸承；5—加載體

1—試驗軸；2—襯套；3,7—試驗軸承；4,6—載荷軸承;5—加載體;8—軸向加載裝置

上述2種加載方式都不能滿足雙列角接觸軸承試驗需要的徑向加載、2個軸向方向的加載和施加力矩載荷的要求，為此，需要設(shè)計一種能夠滿足雙列角接觸軸承試驗要求的加載裝置。

2 雙向加載裝置的設(shè)計

新設(shè)計的雙向加載裝置結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。加載原理：試驗主體采用懸臂式結(jié)構(gòu),即將試驗主體懸掛在驅(qū)動系統(tǒng)的輸出主軸上。試驗軸承外圈通過旋轉(zhuǎn)連接凸緣與驅(qū)動系統(tǒng)輸出軸連接,內(nèi)圈與偏心加載桿固定，并連接在平行于試驗軸承扭距加載油缸的輸出活塞桿上，使試驗軸承承受一個變化的傾覆力矩。另外，在試驗軸承內(nèi)圈軸心上施加一個方向與大小交變的軸向力，以模擬軸承實(shí)際載荷狀態(tài)。

1—試驗軸;2—連接盤;3—軸承座;4—試驗軸承；5—工裝壓蓋；6—加載臂;7,9,12—壓力傳感器;8—壓力加載油缸;10—軸向加載油缸；11—拉力加載油缸;13—1#支承;14—2#支承

3 試驗

3.1 試驗軸承

試驗軸承為某型雙列角接觸球軸承(圖4)。該類雙列角接觸球軸承能承受以較大徑向載荷為主的徑向、軸向載荷以及力矩載荷，具有更好的剛性，可以限制軸沿2個方向的軸向位移(主要用于限制軸和外殼的雙向軸向位移)。與成對安裝的單列角接觸球軸承相比，該軸承的優(yōu)點(diǎn)是安裝方便，自帶密封裝置可以簡化主機(jī)的密封結(jié)構(gòu)，降低維護(hù)成本。

1—外圈；2—內(nèi)圈；3—鋼球；4—第2內(nèi)圈；5—保持架；6—密封圈

該類軸承一般由制造廠家選配組合后提交用戶，安裝后有預(yù)壓過盈，套圈和鋼球處于軸向預(yù)加載荷狀態(tài)，故可以提高整套軸承的剛度和旋轉(zhuǎn)精度。

3.2 試驗條件

依據(jù)主機(jī)用戶提出的要求，正式試驗前應(yīng)進(jìn)行2 h磨合試驗，磨合試驗的載荷、轉(zhuǎn)速及運(yùn)轉(zhuǎn)時間要求見表1。完成磨合試驗后，直接進(jìn)入300 h耐久性試驗，耐久性試驗的載荷、轉(zhuǎn)速及運(yùn)轉(zhuǎn)時間要求見表2，每個試驗循環(huán)為5 h，累計試驗300 h，要求試驗軸承溫度不超過80 ℃。

表1 磨合試驗的載荷譜

表2 耐久性試驗的載荷譜

3.3 試驗數(shù)據(jù)

試驗軸承依據(jù)試驗載荷譜經(jīng)過300 h耐久性試驗后，電腦記錄的數(shù)據(jù)見表3(表中g(shù)為重力加速度)。

表3 試驗數(shù)據(jù)

4 結(jié)束語

通過試驗數(shù)據(jù)可以看出，試驗軸承最高溫度為38.7 ℃。經(jīng)實(shí)際試驗驗證表明，此加載方式完全能滿足雙列角接觸軸承試驗的加載要求，拓寬了軸承壽命試驗的類型。