14K軸承試驗機的改進設計

閆 眾

（中航工業哈爾濱軸承有限公司 研發中心，黑龍江 哈爾濱 150025）

14K軸承試驗機的改進設計

閆 眾

（中航工業哈爾濱軸承有限公司 研發中心，黑龍江 哈爾濱 150025）

針對14K軸承試驗機性能老化、不能滿足軸承各項性能指標試驗要求的現狀，改進設計了該試驗機的機械傳動形式、驅動方法、潤滑設計和加載方式，使試驗機主軸轉速達到每分鐘幾萬轉，并實現了試驗機的自動控制和信號的自動采集，滿足了軸承試驗要求。

軸承試驗機；疲勞壽命； 噴射潤滑；加載試驗

1　前言

14K軸承試驗機是老式的低轉速、通過累計工作小時做軸承疲勞壽命試驗的半自動軸承試驗機，見圖1。

14K軸承試驗機的主要技術指標：最大軸向載荷700N（手動加載），最大徑向載荷1 000N（手動加載），電機功率11kW，電機轉速3 000r/ min，潤滑油流量15l/min，回油方式采用自流回油。被試軸承的溫度檢測采用水銀溫度計，由試驗人員觀測記錄。

軸承的種類很多，使用狀態不同，所需要的性能指標也不相同。隨著高科技的不斷發展，對各類軸承的各項性能指標都要有嚴格的考核試驗，因此，14K軸承試驗機目前已經不能滿足軸承的各項性能指標的試驗要求。

2　原14K軸承試驗機存在的缺陷

（1）14K軸承試驗機不具備高速運轉的功能。運轉速度是定值不能做變速試驗。

（2）14K軸承試驗機的潤滑方式不具備噴射潤滑的功能。

（3）14K軸承試驗機不具備調控潤滑油溫度的功能，也無法記錄潤滑油的溫升狀態。

（4）對于被試軸承的溫度變化，14K軸承試驗機不具備自動采集、自動報警、自動停機的功能。

（5）對于被試軸承的軸向加載、徑向加載，14K軸承試驗機均采用手動加載，不具備自動變載的功能，加載的力量也小。

（6）14K軸承試驗機工作臺接漏油油池較小，當自流回油經常出現回油不暢通時，造成油液溢出工作臺流淌滿地的現象，污染現場工作環境，且油污不易被清潔。

圖 1 14K軸承試驗機

3　新型軸承試驗機的性能

為了確定軸承在某種特殊環境下的運轉性能及軸承疲勞壽命，需要進行大量的試驗研究工作，有的國家試驗時數多達20×104h以上，并可通過各種性能試驗，如斷油試驗、高低溫試驗、超極限轉速試驗，采取變速動力單元、控溫潤滑、試驗加載單元（軸向、徑向）、計算機控制數據采集等方法，以確保軸承的質量穩定性和可靠性。通過大量充分的試驗，積累了豐富的試驗數據和設計經驗。

3.1高速運轉性能試驗

新型軸承試驗機使被試軸承的轉速能夠實現超過極限轉速0.6倍的高速壽命試驗。

3.2噴射潤滑試驗

軸承高速旋轉時，滾動體和保持架也以相當高的速度旋轉，使周圍空氣形成氣流，用一般潤滑方式很難將潤滑油輸送到軸承中去。新型軸承試驗機用油泵將高壓油經噴嘴噴射到軸承中，然后油流回油槽，同時對軸承起潤滑和冷卻作用。

3.3軸承性能壽命試驗

為了確定軸承的某項性能壽命而做的試驗稱為性能壽命試驗，性能壽命是指軸承在一定工作條件下，某項性能指標喪失前的累計工作小時數或轉數，例如摩擦力矩性能壽命試驗、密封性能壽命試驗等。

3.4軸承疲勞壽命試驗

為了確定軸承的疲勞壽命而做的試驗稱為疲勞壽命試驗，軸承的疲勞壽命是指軸承內部的工作表面出現疲勞剝落前，正常工作的累計小時數或轉數。

3.5軸承極限性能試驗

試驗時，如果被試軸承的轉速等于極限轉速，稱其為極限轉速試驗。在極限轉速試驗時，所加的載荷較小，一般為額定載荷的0.1倍。

3.6軸承工作環境試驗

為了確定軸承在某種特殊環境下的運轉性能或壽命而做的試驗稱為工作環境試驗。比如在高溫、低溫、真空、腐蝕介質等環境下所作的試驗等。

4　原14K軸承試驗機改造

4.1實現高速運轉性能試驗

改進設計14K軸承試驗機的機械傳動形式及驅動方法。原有的傳動方式是由電機皮帶輪通過皮帶帶動被試軸承主軸的皮帶輪使其轉動。這種傳動形式不可能使被試軸承主軸實現每分鐘幾萬轉的工作性能，為此，將14K軸承試驗機的主軸箱體重新設計，見圖2。

圖2　重新設計的14K軸承試驗機主軸箱體

選用電主軸直接驅動被試軸承主軸，該設計方案的思想是直驅式驅動，采用軟帶連接被試驗軸承主軸，實現高速運轉。

4.2實現噴射潤滑

新設計潤滑油液壓站，增加溫度傳感器、加熱器、回油冷卻器，選用高壓油泵注入潤滑油，再選用一臺油泵將回流油吸回潤滑油箱，加速潤滑油的循環流動，既能使被試驗軸承能得到良好的潤滑又能帶走被試驗軸承的熱量。用溫度傳感器發訊號控制潤滑油的加熱或冷卻，保證被試驗軸承所需要的潤滑油溫度。

4.3實現被試軸承溫度的自動采集

使用熱電偶溫度傳感器替代玻璃管溫度計，改變原試驗機人工記錄的工作方式，實現被試軸承溫度的自動采集、自動記錄并能監測隨著轉速及時間的變化形成的變化曲線。

4.4實現被試軸承的自動加載

新設計被試軸承徑向加載、軸向加載液壓站，使用壓力傳感器來控制加載的變化，實現自動加載。同時通過壓力傳感器的信號確定變載的數值。

4.5實現整機自動控制、自動采集功能

新設計的試驗機具備整機自動控制、自動采集各項數據、存儲、對比、輸出的功能。

4.6增大接漏油油池的容積，避免油液溢出

新設計的14K軸承試驗機的工作臺增大了接漏油油池的容積，同時增加了一個回油箱、一套回油系統，用油泵將油池內油吸回油箱，避免漏油油液溢出工作臺的現象出現。

5　結束語

經過二年的使用，改造后的14K軸承試驗機達到了改進設計的要求，實現了高速運轉、噴射潤滑、被試軸承溫度的自動采集、被試軸承自動加載、整機自動控制、信號自動采集，同時改變了操作工人的工作條件，脫離了在油泥狀態下工作的環境，為企業節約資金改造舊試驗機開辟了一條新的路徑。

（編輯：鐘 媛）

Improvement design of 14K bearing test machine

Yan Zhong

（Bearing R&D Center，AVIC Harbin Bearing Co.，Ltd.，Harbin 150025，China）

In view of the status that the 14K bearing test machine performance becomes aging and cannot meet the bearing test requirements of each performance index， the design of the mechanical drive form in the test machine， driving method， lubrication design and the way of loading were improved to make test machine spindle speed reach tens of thousands of revolutions per minute， and realize automatic control of test machine and automatic acquisition of signal，and meet the requirements of bearing test.

bearing test machine； fatigue life； splash lubrication； load test

TH133.33

B

1672-4852（2016）01-0019-03

2016-02-18.

閆 眾（1987-），男，工程師.