72K軸承壽命試驗機改造

張文秋，陳永琛，冷貴海

（1. 哈爾濱軸承集團公司 技術中心，黑龍江 哈爾濱150036；2. 哈爾濱軸承集團公司 動能供應公司，黑龍江 哈爾濱150036）

72K軸承壽命試驗機改造

張文秋1，陳永琛2，冷貴海2

（1. 哈爾濱軸承集團公司 技術中心，黑龍江 哈爾濱150036；2. 哈爾濱軸承集團公司 動能供應公司，黑龍江 哈爾濱150036）

對72K軸承壽命試驗機進行了機械、電氣部分的改造，采用了觸摸屏、伺服電機、直驅機械傳動裝置等先進技術,實現了軸向與徑向自動加載，滿足了用戶試驗要求。

軸承壽命試驗機；機座；主軸；伺服電機；觸摸屏

1 前言

某球軸承是出口產品，用戶所要求的壽命試驗技術的循環動作為：順時針轉4.2圈，逆時針4.2圈，為一次循環，一分鐘50次，總循環次數200000次，約2.8天。我廠及行業上均沒有這種試驗機，因此，決定對72K型軸承壽命試驗機進行改造。

2 原軸承試驗機技術參數

原軸承試驗機見圖 1 所示。72K軸承壽命試驗機正反轉最大旋轉角度為180°，1.2s循環一次，1min50次。該試驗機的正反轉換向靠曲柄連桿機構與齒輪齒條機械實現,旋轉角度靠電氣上的變頻器控制電機的轉速來實現，電機以一個方向轉動。當最大頻率為60Hz時，旋轉角為180°；當頻率從60Hz往下調時，轉旋角度從180°逐漸變小。

圖1 原72K軸承試驗機

3 軸承試驗機改造

3.1 機械改造

如果改造的設備借鑒這臺試驗機的換向的機械結構和電氣控制原理，實現用戶試驗要求在電氣上是可靠的、有保證的，然而用戶要求的轉動角度的精確性、工作軸換相的頻繁性，在機械上是很難實現的。

對72K軸承壽命試驗機進行了新型的機械設計。設計新的工件軸和工裝，利用原機床的床身設計伺服電機支架座、設計新的液壓加載系統、軸套連接部件等。改造后的72K軸承壽命試驗機見圖 2 所示。

圖2 改造后的72K軸承壽命試驗機

圖3 電氣原理圖

3.2 電氣改造

設計新的電氣控制部分：采用了觸摸屏、伺服電機等先進技術,使72K軸承壽命試驗機實現自動軸向及徑向加載；確定采用伺服系統控制來實現旋轉工件軸的正反轉換向和旋轉角度調整，確保該球軸承產品的試驗要求。下面對該試驗機電氣工作原理進行說明。

3.2.1 改造前工作原理

72K型軸承壽命試驗機改造前，在電氣上采用三相異步電動機直接起停控制試驗機軸的運轉，采用玻璃管溫度計測量溫度，試驗數據采集靠人工計時完成。總體上，存在技術落后、性能單一、操作不便等缺陷。

3.2.2 改造后工作原理

電氣上采用三菱PLC、三菱伺服電機、觸摸屏、熱電偶等先進技術重新進行設計、制柜、調試等工作，電氣工作原理見圖 3，能夠實現電氣循環動作：順時針旋轉L圈，逆時針旋轉N圈，為一次循環，一分鐘50次，總循環次數：M次。（L，N小于等于10 ，M小于等于500 000）。L、N、M可以根據試驗要求任意設置，故障時報警，總循環次數自動顯示在觸摸屏上，見圖 4 所示。溫度采用熱電偶檢測，數字表自動顯示，技術先進，操作方便。

首先合上斷路器QF0、QF1、QF2。然后按控制電源開關SB1,KM交流接觸器得電并自鎖。觸摸屏基礎畫面見圖 2。如果無故障，顯現觸摸屏基礎畫面1。觸摸《參數設定》觸摸鍵，出現一個數字鍵盤，輸入密碼******，如果正確，才能進入觸摸屏基礎畫面2，進行必要的參數設定，觸摸《返回》觸摸鍵，又回到觸摸屏基礎畫面1，把試驗的循環總數填入《計數輸入》中。各個參數設定好后，觸摸《試驗啟動》觸摸鍵，PLC可編程控制器按著動作要求控制伺服驅動器，再由伺服驅動器驅動伺服電機SM轉動，并且觸摸屏《計數顯示》自動顯示當前的計數個數。電熱偶溫度傳感器測量的溫度在數字溫度表中自動顯示。當循環總數達到《計數輸入》值時伺服電機自動停止，完成試驗。如果要終止試驗，觸摸《復位》觸摸鍵 。緊急時，按控制面板緊急按鈕SB2。

3.2.3 參數設定

以CJ-25A球軸承用戶所要求的壽命試驗為例，主要對該機參數設定方法進行說明。

（1）伺服系統設定10 000個脈沖轉 1 圈。因為正向旋轉4.2圈，所以L等于4.2;又因為設定10000個脈沖轉1圈，所以正轉脈沖數42 000。

（2）同樣道理，反轉脈沖數－42 000。

（3）1轉的時間周期T=60s/50次/8.4r=1/7 s/r。脈沖頻率f=1/T×10000 /r=70000/s。

70 000/s脈沖頻率是理論計算值。因為伺服電機正反轉換向時有停留時間，所以脈沖頻率實際值應大于理論計算值。

（4）計數輸入即是總循環次數：M次。

除了急停按鈕其他操作都在觸摸屏上進行。

急停按鈕：只有在緊急情況下或發生故障時使用。

3.2.4 觸摸屏的使用方法

第一屏為基礎畫面 1 所示的觸摸屏。

圖4 觸摸屏基礎畫面

參數設定：被按下后，出現數字小鍵盤，輸入密碼******，正確后，才能進入第二屏基礎畫面2所示的觸摸屏的參數設定。輸入密碼錯誤或不知道密碼，則不能進入第二屏基礎畫面 2 所示的參數設定。

計數輸入：總循環次數200 000次。

計數顯示：顯示當前的循環次數。

復位：每次試驗啟動前或停止都要按復位觸摸鍵。

試驗啟動：試驗開始啟動。

第二屏為基礎畫面 2 所示的觸摸屏。

正轉脈沖數：正向旋轉4.2圈，即42 000。

反轉脈沖數：反向旋轉4.2圈，即－42 000。

脈沖頻率f：f脈沖頻率實際值應大于理論計算值70 000。

該機脈沖頻率f通過反復調試，才能確定，才能滿足用戶要求。

返回：按該鍵返回到第一屏 為基礎畫面 1所示的觸摸屏。

各個參數設定好后，先按復位，再按試驗啟動，試驗開始，一切正常情況下，總循環次數達到200 000次，試驗自動停止。

如需要停止時，按復位觸摸鍵。

如緊急情況下或發生故障時，按急停按扭。

4 結束語

經過改造設計，該試驗機運行穩定，安全可靠，成功完成了某球軸承壽命試驗，各項技術指標達到了用戶的預定要求，為該球軸承成功出口提供了設備保障。該機的研制成功，填補了國內軸承行業空白。

（編輯：鐘 媛）

Improvement on 72K bearing service life tester

Zhang Wenqiu1, Chen Yongchen2, Leng Guihai2
(1.Technical Center,Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China; 2.Kinetic Energy Accommodation Company, Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China)

The mechanical and electric system of 72K bearing service life tester were improved by making full use of advanced technology of touch screen, servo motor and direct current driven mechanical device, so that both axial and radial loading automatically was realized. The customer’s requirements on experiments were also met.

bearing service life tester; machine seat; shaft; servo motor; touch screen

TH133.33

B

1672-4852（2014）01-0027-03

2013-09-04.

張文秋（1957-），男，工程師.