偏心輪機構在汽車軸承試驗機上的應用

鄒立平，胡衛平，滕飛，黎軍士，李來芳

(瓦房店軸承集團有限公司，遼寧 瓦房店 116300)

隨著汽車行業的快速發展，帶動了汽車軸承的發展，對汽車軸承的性能和壽命試驗也提出了越來越高的要求[1-2]。汽車前懸掛支柱軸承試驗機應運而生，其要求在規定載荷、擺角和擺頻條件下對軸承進行性能和疲勞壽命的測試。其中，軸向載荷利用杠桿原理通過增減砝碼來實現，擺動及擺頻功能則通過閉式偏心輪機構和變速減速機來實現。

1 閉式偏心輪機構

1.1 結構組成

汽車前懸掛軸承試驗機采用的閉式偏心輪機構如圖1所示，主要由變速減速機(擺動軸下端，圖中未示出)、偏心輪、撥叉座板、直線軸承、導桿、滾輪、搖桿和搖桿座等組成。偏心輪機構是試驗機的一個重要組成部分，主要實現軸承在試驗過程中的擺動功能。

1—砝碼座；2—杠桿；3 —導向桿支承；4—直線軸承；5—擺動軸；6—偏心輪；7—導桿；8—撥叉座板；9—滾輪；10—搖桿；11—試驗主軸；12—搖桿座；13—機體

軸向加載通過在砝碼座上放置一定數量的砝碼，依靠杠桿的另一端作用在主軸下端實現，試驗軸向載荷為5 kN。徑向加載通過軸向加載作用在被試軸承組件中的斜座產生的分力來實現，載荷大小與斜座的斜角有關，最大擺角為±35°。軸承轉速為89 r/min，由此可計算出擺頻，以便于調定變速減速機的輸出轉速。撥叉座板兩端耳槽帶動2個試驗主軸，對汽車前懸掛軸承進行對比性試驗。

1.2 工作原理

如圖1所示,試驗開始時，由變速減速機驅動偏心輪旋轉。當按圖示位置順時針旋轉，偏心輪的D點旋轉到C點正下方時，處于升程階段，同時作用于撥叉座板的下接觸面，帶動撥叉座板向下移動，撥叉座板上的2個開口耳槽帶動搖桿、搖桿座、試驗主軸逆時針方向旋轉；偏心輪繼續旋轉，處于降程階段，同時作用于撥叉座板的上接觸面并帶動撥叉座板向上移動，連續旋轉將使主軸系統連同被試軸承按照一定的規律不停地進行擺動，從而滿足試驗功能要求。

2 擺角幾何關系和注意要點

2.1 擺角與偏心量的關系

由圖1可知，擺角可通過改變偏心輪的偏心量實現，偏心量越大，擺角越大，反之，擺角就越小。當擺動軸中心與偏心輪中心重合時，偏心輪機構將不產生擺動。圖1中，△OEG的邊長EG即為偏心輪一個單擺程對應的直線距離(2L)，則EF即為偏心量(F為EG的中點)。因此，由試驗要求給定的擺角α，利用三角關系即可計算出偏心量為

L=EF=OE×sin(α/2)。

2.2 注意要點

試驗發現，對于偏心輪搖桿結構，擺角不能太大，否則會造成運行不暢，甚至出現機械系統零部件的過快損壞。對于偏心輪齒輪齒條結構，雖然理論上齒輪齒條可任意延長行程，但過大的擺角會帶來偏心輪結構的龐大，甚至會出現死角，以致出現卡死現象。因此，該偏心輪機構適合最大擺角為±40°以內的場合應用。

3 結束語

閉式偏心輪機構應用于汽車軸承試驗機上，實現了擺角和擺頻的功能，不僅結構緊湊，而且在試驗過程中可隨時對擺頻進行控制。擺角通過改變偏心輪的偏心量實現，擺頻通過驅動系統的變速機來調節，方便、快捷、自如。