CN203337382U - 一种轴承精度性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轴承精度性能测试装置，包括主轴和电机，电机安装在第一机架上，主轴通过套设在其外面的主轴壳体固定在第二机架上；主轴的后端与电机的输出轴固定连接；主轴的前端，主轴壳体的内部设置有被测轴承；在主轴壳体上，主轴壳体与被测轴承相配合的面上开设有用于安装加速度传感器和温度传感器的径向通孔；主轴前端伸出主轴壳体的部分安装有用来测量主轴前端径向跳动的位移传感器。本实用新型将主轴和电机分别固定于两个机架上，减少伺服电机的振动对主轴的影响；主轴的后端采用一对角接触球轴承支撑，提高主轴的旋转精度和刚度，并安装有定压预紧装置，能够按照试验要求更改所用弹簧的种类和数量，实现对被测轴承的定压预紧。

Description

一种轴承精度性能测试装置

技术领域

本实用新型属于轴承测试领域，具体涉及一种轴承精度性能测试装置。

背景技术

滚动轴承是机械设备中应用非常广泛的重要基础件之一，尤其是在高速高精度的制造母机上，滚动轴承的精度保持性以及对温度、加速度、主轴跳动等参数的控制等将直接影响加工工件的质量。因此，在轴承出厂前，对同一批次的轴承抽样进行长时间的运转试验，测量轴承的回转精度以及检测轴承的精度保持性，并在不同的预紧、不同的润滑方式、不同转速和不同载荷的条件下监测轴承各个工作参数是十分必要的。目前广泛应用的轴承精度性能测试试验机结构复杂，且与轴承的实际工作条件有较大偏差，测量的物理量偏少且精度不高，通用性差，在实际中的应用价值较小。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种轴承精度性能测试装置，该测试装置可以在不同转速、不同预紧和不同载荷的条件下对被测轴承外圈的温度、振动加速度以及回转精度等参数进行测试及监控，分析测量数据，检测轴承在精度方面的性能，并对轴承几何参数的确定以及润滑、预紧等参数的选择进行指导。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：包括主轴和电机，电机安装在第一机架上，主轴通过套设在其外面的主轴壳体固定在第二机架上；主轴的后端与电机的输出轴固定连接；在主轴的前端，主轴壳体的内部设置有被测轴承；在主轴壳体上，主轴壳体与被测轴承相配合的面上开设有用于安装加速度传感器和温度传感器的径向通孔；主轴前端伸出主轴壳体的部分安装有用来测量主轴前端径向跳动的位移传感器。

上述的主轴后端套装有使被测轴承定压预紧的预紧装置。

上述的预紧装置包括一对角接触球轴承，角接触球轴承上套装有轴承座；，轴承座与主轴壳体之间的还设置有直线轴承；轴承座的前端面上固定有预紧弹簧，预紧弹簧的另一端通过止推板与主轴壳体固定连接。

上述的主轴壳体上开设有四个周向均匀分布的径向通孔，其中三个用来安装温度传感器，一个用来安装加速度传感器；所述温度传感器和加速度传感器直接与被测轴承的外圈固定连接。

上述的温度传感器安装在中间具有孔的中空螺栓内，通过中孔螺栓将温度传感器固定在主轴壳体上；温度传感器和中空螺栓之间安装有压紧弹簧，压紧弹簧的一端固定在温度传感器下方的弹簧止位点上，另一端固定在中空螺栓的下端；温度传感器的上端连接有输出信号线。

上述的主轴包括主轴芯轴，主轴芯轴的前端加工有用于安装偏心芯轴的螺纹孔；主轴芯轴的后端与电机的输出轴固定连接。

上述主轴的后端通过柔性联轴器与电机的输出轴固定连接。

上述的主轴芯轴前端的螺纹孔内安装有用于给主轴径向施加定量载荷的偏心芯轴。

上述的主轴前端伸出主轴壳体的部分，在圆周方向上相隔180度对称安装有两只位移传感器。

上述的电机为伺服电机。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型一种轴承精度性能测试装置，将主轴和电机分别固定于两个机架上，减少伺服电机的振动对主轴的影响，提高主轴的旋转精度和刚度，降低了伺服电机对被测轴承运转的干扰。

进一步的，本实用新型主轴的后端安装有预紧装置，能够按照试验要求更改所用弹簧的种类和数量，实现对被测轴承的定压预紧。

进一步的，本实用新型的主轴通过柔性联轴器与伺服电机的输出轴相连并驱动主轴旋转，最大限度的减少伺服电机的振动对主轴的影响，保证传感器测量数据的可靠性。

进一步的，本实用新型的主轴后端采用一对精密的角接触球轴承支撑，可以提高主轴的旋转精度和刚度，并且进一步降低伺服电机对被测轴承运转的干扰。

进一步的，本实用新型采用具有径向弹簧压紧机构的温度传感器，避免由于振动导致所述温度传感器与被测轴承外圈分离影响测量的准确性，在有外界振动的条件下也能保证温度传感器与被测轴承的外圈紧密接触，提高温度测量精度。

进一步的，本实用新型的主轴前端在圆周方向上相隔180度对称安装有两只对称布置测量芯轴径向位移的精密位移传感器，用两点法处理所采位移数据，可以实时分离得到主轴的形状误差和轴承的回转误差,进行长时间的运行试验，记录主轴轴承回转误差的变化，可以检测被测轴承的精度保持性。

进一步的，本实用新型的主轴上安装有偏心芯轴，可以根据所需加载力的大小和作用位置确定偏心质量的大小及位置，实现对主轴轴承径向的定量加载。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型温度传感器的结构示意图。

其中，1为被测轴承；2为加速度传感器；3为主轴壳体；4为预紧弹簧；5为轴承座；6为角接触球轴承；7为柔性联轴器；8为伺服电机；9为直线轴承；10为主轴芯轴；11为偏心芯轴；12为温度传感器；121为弹簧止位点；122为压紧弹簧；123为锁紧螺母；124为输出信号线；125为中空螺栓；13为止推板。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作作进一步详细的介绍：

参见图1，本实用新型包括主轴和伺服电机8，伺服电机8安装在第一机架上，主轴通过套设在其外面的主轴壳体3固定在第二机架上；主轴包括主轴芯轴10，主轴芯轴10的前端加工有用于安装偏心芯轴11的螺纹孔，主轴芯轴10前端的螺纹孔内安装有用于给主轴径向施加定量载荷的偏心芯轴11；主轴芯轴10的后端通过柔性联轴器7与伺服电机8的输出轴固定连接，伺服电机8驱动主轴旋转，主轴和伺服电机分别固定在两个不同的机架上且采用柔性联轴器传动，实现主轴与伺服电机之间的柔性连接，最大限度的减少伺服电机的振动对主轴的影响，保证传感器测量数据的可靠性；主轴通过主轴壳体3固定在机架上；主轴的后端与伺服电机8的输出轴固定连接；在主轴的前端，主轴壳体3的内部设置有被测轴承1，主轴后端套装有使被测轴承1定压预紧的预紧装置；预紧装置包括一对角接触球轴承6，角接触球轴承6上套装有轴承座5，预紧装置能够按照试验要求实现对被测轴承的定压预紧，后端采用一对精密角接触球轴承支撑，可以提高主轴的旋转精度和刚度，进一步降低伺服电机对被测轴承的影响；轴承座5与主轴壳体3之间的还设置有直线轴承9；轴承座5的前端面上固定有预紧弹簧4，预紧弹簧4的另一端通过止推板13与主轴壳体3固定连接；在主轴壳体3上，主轴壳体3与被测轴承1相配合的面上开设有四个周向均匀分布的径向通孔，其中三个用来安装温度传感器12，一个用来安装加速度传感器2；所述温度传感器12和加速度传感器2直接与被测轴承的外圈固定连接；其中，温度传感器12安装在中间具有孔的中空螺栓125内，通过中孔螺栓125将温度传感器12固定在主轴壳体3上；温度传感器和中空螺栓125之间安装有压紧弹簧122，压紧弹簧122的一端固定在温度传感器12下方的弹簧止位点121上，另一端固定在中空螺栓125的下端；温度传感器12的上端连接有输出信号线124，将中空螺栓125拧入主轴壳体3的螺纹孔内一定深度，并用锁紧螺母123紧固，就会压紧弹簧，弹簧便会压紧温度传感器，迫使其与被测轴承外圈保持紧密接触，避免由于振动导致所述温度传感器与被测轴承外圈分离影响测量的准确性；加速度传感器2和温度传感器12通过主轴壳体3上的通孔，直接与被测轴承1的外圈固定连接，确保加速度信号和温度信号的可信性；主轴前端伸出主轴壳体3的部分，在圆周方向上相隔180度对称安装有两个用来测量主轴前端径向跳动的位移传感器S1、S2；用来测量主轴前端径向位移，用两点法处理位移数据，可以实时分离得到主轴的形状误差和轴承的回转误差，进行长时间的运行试验，记录主轴轴承回转误差的变化，可以检测在一定试验条件下被测轴承的精度保持性。

本实用新型还配有油雾润滑系统，可以根据试验要求，分别采用脂润滑或油雾润滑方式对被测轴承进行润滑。

本实用新型的工作过程是这样的：

试验前，根据被测轴承要求的径向载荷和所需的预紧力，加工相应的偏心芯轴并确定所用预紧弹簧的种类和数量，按要求对被测轴承进行润滑即可让伺服电机以一定转速拖动主轴旋转并开始采集传感器数据。

用两点法处理主轴前端精密位移传感器的数据，可以得到主轴的形状误差和主轴轴承实时的回转误差，进行长时间试验，记录主轴轴承回转误差的变化，可以检测被测轴承的精度保持性，为轴承几何参数的确定，润滑方式及预紧力的选择提供参考。测量轴承外圈的温度并与室温作对比，可以得到不同工况条件下轴承的温升，分析轴承外圈的加速度信号，可以对轴承早期精度失效进行分析。

本实用新型提供的新型轴承精度性能测试装置具有以下优点：

（1）本实用新型提供的试验装置中，驱动伺服电机与主轴分别固定于两个不同的机架且用柔性联轴器进行传动，最大限度的减少伺服电机对主轴运转的干扰，提高测试数据的可靠性。

（2）本实用新型提供的试验装置中，主轴后端采用定压预紧装置，能够按照试验要求，通过更改所用弹簧的种类或数量，改变被测轴承的预紧力，实现对被测轴承的定压预紧。

（3）本实用新型提供的试验装置中，主轴后端采用一对精密角接触球轴承支撑，可以提高主轴的旋转精度和刚度，进一步降低伺服电机对被测轴承的影响。

（4）本实用新型提供的试验装置中，在主轴壳体与被测轴承配合处，沿圆周方向加工有四个均布的径向通孔，其中三个安装温度传感器，一个安装加速度传感器，分别测试轴承外圈的温度和加速度信号。

（5）本实用新型提供的试验装置中，采用具有径向压紧结构的温度传感器，在有外界振动的条件下也能保证温度传感器与被测轴承的外圈紧密接触，提高温度测量精度。

（6）本实用新型提供的试验装置中，主轴前端装有两只对称布置测量芯轴径向位移的精密位移传感器，用两点法处理所采位移数据，可以实时分离得到主轴的形状误差和轴承的回转误差,进行长时间的运行试验，记录主轴轴承回转误差的变化，可以检测被测轴承的精度保持性。

（7）本实用新型提供的试验装置中，所述芯轴上加工有用来安装偏心芯轴的螺纹孔，根据试验要求，加工不同的偏心芯轴，实现对主轴径向定量的加载。

（8）本实用新型提供的试验装置中，可以分别选择油雾润滑和脂润滑来润滑被测轴承，满足不同的试验需求。

本实用新型提供的新型轴承精度性能测试装置采用以下主要部件：

1.测试角接触球轴承：ZYSB7008C，轴承内径40mm，轴研科技。

2.支撑角接触球轴承：ZYSB7007C，轴承内径35mm，轴研科技。

3.驱动伺服电机：HF-SP352，日本三菱。

4.伺服驱动器：MR-J3-350A，日本三菱。

5.特殊结构铠装铂热电阻温度传感器：WZPK-191CT，西安中汉自动化仪表有限公司。

6.精密位移传感器：探头：米铱电容式传感器（CS05）

前置器：米铱DL6500集成前置放大器，德国米铱。

7.加速度传感器：B&K4518-003，丹麦B&K。

8.温度数据采集系统：横河MA100数据采集系统，上海横河国际贸易有限公司。

9.加速度、位移数据采集系统：B&K3053-B-120，丹麦B&K。

以上所述仅为本实用新型的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本实用新型说明书而对本实用新型技术方案采取的任何等效的变换，均为本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种轴承精度性能测试装置，其特征在于：包括主轴和电机，电机安装在第一机架上，主轴通过套设在其外面的主轴壳体（3）固定在第二机架上；主轴的后端与电机的输出轴固定连接；在主轴的前端，主轴壳体（3）的内部设置有被测轴承（1）；在主轴壳体（3）上，主轴壳体（3）与被测轴承（1）相配合的面上开设有用于安装加速度传感器（2）和温度传感器（12）的径向通孔；主轴前端伸出主轴壳体（3）的部分安装有用来测量主轴前端径向跳动的位移传感器。

2.如权利要求1所述的轴承精度性能测试装置，其特征在于：所述的主轴后端套装有使被测轴承（1）定压预紧的预紧装置。

3.如权利要求2所述的轴承精度性能测试装置，其特征在于：所述的预紧装置包括一对角接触球轴承（6），角接触球轴承（6）上套装有轴承座（5），轴承座（5）与主轴壳体（3）之间的还设置有直线轴承（9）；轴承座（5）的前端面上固定有预紧弹簧（4），预紧弹簧（4）的另一端通过止推板（13）与主轴壳体（3）固定连接。

4.如权利要求1所述的轴承精度性能测试装置，其特征在于：所述的主轴壳体（3）上开设有四个周向均匀分布的径向通孔，其中三个用来安装温度传感器（12），一个用来安装加速度传感器（2）；所述温度传感器（12）和加速度传感器（2）直接与被测轴承的外圈固定连接。

5.如权利要求4所述的轴承精度性能测试装置，其特征在于：所述的温度传感器（12）安装在中间具有孔的中空螺栓（125）内，通过中孔螺栓（125）将温度传感器（12）固定在主轴壳体（3）上；温度传感器和中空螺栓（125）之间安装有压紧弹簧（122），压紧弹簧（122）的一端固定在温度传感器（12）下方的弹簧止位点（121）上，另一端固定在中空螺栓（125）的下端；温度传感器（12）的上端连接有输出信号线（124）。

6.如权利要求1所述的轴承精度性能测试装置，其特征在于：所述的主轴包括主轴芯轴（10），主轴芯轴（10）的前端加工有用于安装偏心芯轴（11）的螺纹孔；主轴芯轴（10）的后端与电机的输出轴固定连接。

7.如权利要求1或6所述的轴承精度性能测试装置，其特征在于：所述主轴的后端通过柔性联轴器（7）与电机的输出轴固定连接。

8.如权利要求6所述的轴承精度性能测试装置，其特征在于：所述的主轴芯轴（10）前端的螺纹孔内安装有用于给主轴径向施加定量载荷的偏心芯轴（11）。

9.如权利要求1所述的轴承精度性能测试装置，其特征在于：所述的主轴前端伸出主轴壳体（3）的部分，在圆周方向上相隔180度对称安装有两只位移传感器（S1、S2）。

10.如权利要求1所述的轴承精度性能测试装置，其特征在于：所述的电机为伺服电机（8）。

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