一种回转轴承加载试验设备的制作方法

1.本实用新型涉及轴承检测领域，特别是涉及一种回转轴承加载试验设备。

背景技术：

2.全断面隧道掘进机主轴承是刀盘驱动系统的关键部件，承担着掘进机运转过程的主要载荷，工作所处工况十分恶劣，其性能优劣对隧道施工有着非常重要的影响，若掘进过程中主轴承出现故障，进行现场维修或更换将是极为困难，甚至不可行，将会带来巨大的安全风险以及不可预估的经济损失。
3.在轴承进行工程化应用前，需通过试验平台进行工业性试验，保证其性能满足装机及工程应用的需求，验证可靠性。目前针对全断面隧道掘进机主轴承的试验装置相对较少还处于摸索阶段。无法实现两套同规格主驱动轴承的独立加载施加相同的载荷，试验过程中不易通过监测状态量的对比分析来快速判断测试轴承的性能优劣，且无法模拟主驱动轴承在大埋深高围压和长距离掘进强烈温升环境的使用性能，难以对未来深埋深长隧道施工环境下的掘进机主轴承性能进行可靠性验证。
4.因此，如何提供一种能够同时开展两套轴承对比试验的回转轴承加载试验设备是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种回转轴承加载试验设备，通过设置有两个环形加载框架及配套的多个加载装置，能够同时开展两套轴承的对比研究，并模拟隧道掘进的实际工况。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种回转轴承加载试验设备，包括轴线水平且同轴布置的两个环形加载框架，两个所述环形加载框架之间设置有第一加载装置，每个所述环形加载框架上均安装有第二加载装置、第三加载装置、第四加载装置、驱动系统和温度模拟装置，两个轴承分别安装于所述环形加载框架内，所述第一加载装置用于向轴承外圈的内侧端面施加轴向载荷，所述第二加载装置用于向轴承外圈的外侧端面施加轴向载荷，所述第三加载装置用于向轴承外圈的外周面施加径向载荷，所述第四加载装置用于向轴承下方施加倾覆力矩，所述驱动系统用于驱动轴承内圈相对于外圈转动，所述温度模拟装置用于加热轴承，还包括连接各装置的控制系统，用于控制各装置的工作并测量轴承的数据参数。
7.优选地，所述第一加载装置包括多个轴向延伸的第一油缸，所述第一油缸的两端分别铰接两个所述环形加载框架的内侧端面，多个所述第一油缸沿周向依次均匀排布。
8.优选地，所述第二加载装置包括多个轴向延伸的第二油缸，所述第二油缸的一端连接所述环形加载框架，所述第二油缸的另一端与轴承外圈的外侧端面相抵，多个所述第二油缸沿周向依次均匀排布。
9.优选地，所述第三加载装置包括多个径向延伸的第三油缸，所述第三油缸的一端
铰接所述环形加载框架，所述第三油缸的另一端与轴承外圈的外周面相抵，多个所述第三油缸沿周向依次均匀排布。
10.优选地，包括内外并列布置的两排所述第三油缸，所述环形加载框架内周设置有安装槽，所述第三油缸设置于所述安装槽内。
11.优选地，所述第四加载装置包括多个竖直的第四油缸，所述第四油缸的下端固定，所述第四油缸的上端铰接所述环形加载框架的下端面，多个所述第四油缸分别设置于所述环形加载框架下端面的四角。
12.优选地，所述环形加载框架的下端面中部设置开口向下的凹槽，所述凹槽内安装有支撑座，所述支撑座和所述凹槽之间设置有弹性垫块。
13.优选地，驱动系统包括相互连接的变频电机和减速机构，所述减速机构的输送轴通过齿轮啮合轴承内圈的内齿，所述变频电机连接有扭矩转速测量仪，多个所述驱动系统沿周向依次均匀排布于所述环形加载框架外侧端面。
14.优选地，所述温度模拟装置包括安装于所述环形加载框架内周面加热槽内的加热装置。
15.优选地，两个所述环形加载框架之间设置法兰，所述法兰两端分别连接两个轴承内圈。
16.本实用新型提供一种回转轴承加载试验设备，包括轴线水平且同轴布置的两个环形加载框架，两个环形加载框架之间设置有第一加载装置，每个环形加载框架上均安装有第二加载装置、第三加载装置、第四加载装置、驱动系统和温度模拟装置，两个轴承分别安装于环形加载框架内，第一加载装置用于向轴承外圈的内侧端面施加轴向载荷，第二加载装置用于向轴承外圈的外侧端面施加轴向载荷，第三加载装置用于向轴承外圈的外周面施加径向载荷，第四加载装置用于向轴承下方施加倾覆力矩，驱动系统用于驱动轴承内圈相对于外圈转动，温度模拟装置用于加热轴承，还包括连接各装置的控制系统，用于控制各装置的工作并测量轴承的数据参数。
17.工作过程中，两个轴承分别为待测轴承和对标轴承，分别安装在两个环形加载框架内，通过多个加载装置施加不同方向的载荷，温度模拟装置加热轴承，并通过控制系统获取参数数据，较为真实地模拟隧道掘进机在开挖不良地质、深埋和深长隧道中轴承所承受的综合载荷、高围压和强烈温升环境，试验结果能够准确地反应轴承实际使用时的性能，能够同时开展两套同规格轴承相同工况或不同工况的对比研究，试验过程中就能进行评估分析，实现待测轴承故障的早识别和早诊断，节省了试验周期和成本。
附图说明
18.图1为本实用新型所提供的回转轴承加载试验设备的一种具体实施方式的主视示意图；
19.图2为本实用新型所提供的回转轴承加载试验设备的一种具体实施方式的侧视剖面图。
20.其中，第一油缸1、第二油缸2、第三油缸3、第四油缸4、环形加载框架5、支撑座6、弹性垫块7、变频电机8、减速机构9、扭矩转速测量仪10、加热装置11、法兰12、待测轴承13、对标轴承14。
具体实施方式
21.本实用新型的核心是提供一种回转轴承加载试验设备，通过设置有两个环形加载框架及配套的多个加载装置，能够同时开展两套轴承的对比研究，并模拟隧道掘进的实际工况。
22.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
23.请参考图1和图2，图1为本实用新型所提供的回转轴承加载试验设备的一种具体实施方式的主视示意图；图2为本实用新型所提供的回转轴承加载试验设备的一种具体实施方式的侧视剖面图。
24.本实用新型具体实施方式提供一种回转轴承加载试验设备，包括相对设置的两个环形加载框架5，两个环形加载框架5的轴线均水平且同轴布置，即两个环形加载框架5所在平面竖直设置。具体地，环形加载框架5外边缘上部为半圆形，环形加载框架5外边缘下部位矩形，在环形加载框架5内部设置圆孔，工作时轴承放入圆孔内。两个环形加载框架5相对的两个端面为内侧，相背的两个端面为外侧，同时两个轴承放入环形加载框架5后，两个轴承相对的两个端面为内侧，相背的两个端面为外侧。
25.进一步地，两个环形加载框架5之间设置有第一加载装置，每个环形加载框架5上均安装有第二加载装置、第三加载装置、第四加载装置、驱动系统和温度模拟装置，两个轴承分别安装于环形加载框架5内，第一加载装置用于向轴承外圈的内侧端面施加轴向载荷，第二加载装置用于向轴承外圈的外侧端面施加轴向载荷，第三加载装置用于向轴承外圈的外周面施加径向载荷，第四加载装置用于向轴承下方施加倾覆力矩，驱动系统用于驱动轴承内圈相对于外圈转动，温度模拟装置用于加热轴承，还包括连接各装置的控制系统，用于控制各装置的工作并测量轴承的数据参数。
26.工作过程中，两个轴承分别为待测轴承13和对标轴承14，分别安装在两个环形加载框架5内，通过多个加载装置施加不同方向的载荷，温度模拟装置加热轴承，并通过控制系统获取参数数据，较为真实地模拟隧道掘进机在开挖不良地质、深埋和深长隧道中轴承所承受的综合载荷、高围压和强烈温升环境，试验结果能够准确地反应轴承实际使用时的性能，能够同时开展两套同规格轴承相同工况或不同工况的对比研究，试验过程中就能进行评估分析，实现待测轴承故障的早识别和早诊断，节省了试验周期和成本。
27.在本实用新型具体实施方式提供的回转轴承加载试验设备中，各加载装置可以采用液压驱动，当然也可采用气压驱动，或电机配合相应的传动机构驱动，均在本实用新型的保护范围之内。当采用液压驱动时，第一加载装置包括多个轴向延伸的第一油缸1，在两个环形加载框架5的内侧端面上对应设置多个铰接座，使各第一油缸1的两端分别铰接两个环形加载框架5的内侧端面，同时通过设定各铰接座的位置，使多个第一油缸1沿周向依次均匀排布。同时环形加载框架5内侧端设置有环形挡板，环形挡板与轴承外圈的内侧端相抵，试验过程中，第一油缸1伸出产生轴向推力，通过环形挡板传递到待测轴承13和对标轴承14，对两个轴承外圈施加向外的轴向推力。
28.进一步地，第二加载装置包括多个轴向延伸的第二油缸2，第二油缸2设置在轴承外侧，第二油缸2的一端连接环形加载框架5，第二油缸2的另一端与轴承外圈的外侧端面相抵，多个第二油缸2沿周向依次均匀排布，试验过程中，第二油缸2伸出产生轴向力，直接作
用在轴承外圈的外侧端面，从而实现对轴承外圈施加向内的轴向推力。
29.第三加载装置包括多个径向延伸的第三油缸3，第三油缸3的一端铰接环形加载框架5，第三油缸3的另一端与轴承外圈的外周面相抵，在两个环形加载框架5的内周面上对应设置多个铰接座，使各第三油缸3的一端铰接两个环形加载框架5，同时通过设定各铰接座的位置，使多个第三油缸3沿周向依次均匀排布。试验过程中，第三油缸3伸出产生径向力，直接作用在轴承外圈的外周面，实现对轴承径向载荷的施加和深埋隧道高围压的模拟。
30.具体地，根据模拟的需要，包括内外并列布置的两排第三油缸3，即可以在轴向方向上设置多排第三油缸3，适应不同厚度的轴承，为了保证第三油缸3的稳定连接，在环形加载框架5内周设置有安装槽，第三油缸3设置于安装槽内。
31.第四加载装置包括多个竖直的第四油缸4，第四油缸4的下端固定在地面上，第四油缸4的上端铰接环形加载框架5的下端面，可以在环形加载框架5的下端面四角处设置避让槽，避让槽顶部设置铰接座，多个第四油缸4分别设置于环形加载框架5下端面的四角，与铰接座连接。试验过程中，通过调节第四油缸4的伸缩量，顶起待测轴承13和对标轴承14，实现对轴承倾覆力矩的施加。也可根据情况调整各油缸的数量及布置方式，均在本实用新型的保护范围之内。
32.优选地，环形加载框架5的下端面中部设置开口向下的凹槽，凹槽内安装有支撑座6，支撑座6和凹槽之间设置有弹性垫块7，与支撑座6呈楔形间隙配合，对环形加载框架5齐到限位支撑作用，且支撑座6下端与底面固定。
33.在本实用新型具体实施方式提供的回转轴承加载试验设备中，驱动系统包括相互连接的变频电机8和减速机构9，变频电机8位置固定，变频电机8连接减速机构9，减速机构9的输送轴通过齿轮啮合轴承内圈的内齿，同时，变频电机8连接有扭矩转速测量仪10，用于实时监测变频电机8的扭矩和转速。多个驱动系统沿周向依次均匀排布于环形加载框架5外侧端面，多个驱动系统可以通过驱动箱连接，驱动箱连接环形加载框架5。
34.进一步地，温度模拟装置包括加热装置11，在环形加载框架5内周面设置加热槽，加热装置11安装于加热槽内，加热槽可以与安装槽为同一槽体，简化结构，也可分别设置，将油缸和加热装置分开，保证系统安全性。具体地，加热装置11可以为加热电阻丝或加热炉等装置，通过调整加热装置11，进行深长隧道环境下轴承所处温度环境的模拟，用于研究因轴承温度条件改变对轴承性能影响分析。
35.通过控制系统对驱动系统的扭矩、转速和转向控制，同时对所述第一加载装置、第二加载装置、第三加载装置、第四加载装置的载荷力以及温度模拟装置的温度进行精确控制，实现对待测轴承13和对标轴承14在相同工况或不同工况下的综合环境模拟，并通过各类传感器直接测量并实时记录输出实验数据。
36.在上述各具体实施方式提供的回转轴承加载试验设备的基础上，两个环形加载框架5之间设置法兰12，法兰12两端分别连接两个轴承内圈，实现同步转动消除摩擦旋转副。
37.以上对本实用新型所提供的回转轴承加载试验设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。

技术特征：

1.一种回转轴承加载试验设备，其特征在于，包括轴线水平且同轴布置的两个环形加载框架(5)，两个所述环形加载框架(5)之间设置有第一加载装置，每个所述环形加载框架(5)上均安装有第二加载装置、第三加载装置、第四加载装置、驱动系统和温度模拟装置，两个轴承分别安装于所述环形加载框架(5)内，所述第一加载装置用于向轴承外圈的内侧端面施加轴向载荷，所述第二加载装置用于向轴承外圈的外侧端面施加轴向载荷，所述第三加载装置用于向轴承外圈的外周面施加径向载荷，所述第四加载装置用于向轴承下方施加倾覆力矩，所述驱动系统用于驱动轴承内圈相对于外圈转动，所述温度模拟装置用于加热轴承，还包括连接各装置的控制系统，用于控制各装置的工作并测量轴承的数据参数。2.根据权利要求1所述的回转轴承加载试验设备，其特征在于，所述第一加载装置包括多个轴向延伸的第一油缸(1)，所述第一油缸(1)的两端分别铰接两个所述环形加载框架(5)的内侧端面，多个所述第一油缸(1)沿周向依次均匀排布。3.根据权利要求2所述的回转轴承加载试验设备，其特征在于，所述第二加载装置包括多个轴向延伸的第二油缸(2)，所述第二油缸(2)的一端连接所述环形加载框架(5)，所述第二油缸(2)的另一端与轴承外圈的外侧端面相抵，多个所述第二油缸(2)沿周向依次均匀排布。4.根据权利要求3所述的回转轴承加载试验设备，其特征在于，所述第三加载装置包括多个径向延伸的第三油缸(3)，所述第三油缸(3)的一端铰接所述环形加载框架(5)，所述第三油缸(3)的另一端与轴承外圈的外周面相抵，多个所述第三油缸(3)沿周向依次均匀排布。5.根据权利要求4所述的回转轴承加载试验设备，其特征在于，包括内外并列布置的两排所述第三油缸(3)，所述环形加载框架(5)内周设置有安装槽，所述第三油缸(3)设置于所述安装槽内。6.根据权利要求5所述的回转轴承加载试验设备，其特征在于，所述第四加载装置包括多个竖直的第四油缸(4)，所述第四油缸(4)的下端固定，所述第四油缸(4)的上端铰接所述环形加载框架(5)的下端面，多个所述第四油缸(4)分别设置于所述环形加载框架(5)下端面的四角。7.根据权利要求6所述的回转轴承加载试验设备，其特征在于，所述环形加载框架(5)的下端面中部设置开口向下的凹槽，所述凹槽内安装有支撑座(6)，所述支撑座(6)和所述凹槽之间设置有弹性垫块(7)。8.根据权利要求1所述的回转轴承加载试验设备，其特征在于，驱动系统包括相互连接的变频电机(8)和减速机构(9)，所述减速机构(9)的输送轴通过齿轮啮合轴承内圈的内齿，所述变频电机(8)连接有扭矩转速测量仪(10)，多个所述驱动系统沿周向依次均匀排布于所述环形加载框架(5)外侧端面。9.根据权利要求1所述的回转轴承加载试验设备，其特征在于，所述温度模拟装置包括安装于所述环形加载框架(5)内周面加热槽内的加热装置(11)。10.根据权利要求1至9任意一项所述的回转轴承加载试验设备，其特征在于，两个所述环形加载框架(5)之间设置法兰(12)，所述法兰(12)两端分别连接两个轴承内圈。

技术总结

本实用新型公开一种回转轴承加载试验设备，包括两个环形加载框架，两个环形加载框架之间设置有第一加载装置，每个环形加载框架上均安装有第二加载装置、第三加载装置、第四加载装置、驱动系统和温度模拟装置，两个轴承分别安装于环形加载框架内，驱动系统用于驱动轴承内圈相对于外圈转动，温度模拟装置用于加热轴承，还包括连接各装置的控制系统，用于控制各装置的工作并测量轴承的数据参数。能够同时开展两套同规格轴承相同工况或不同工况的对比研究，试验过程中就能进行评估分析，实现待测轴承故障的早识别和早诊断，节省了试验周期和成本。和成本。和成本。