ЦКБ—72型轴承试验机改造

王立慧，闫 众

（中航工业哈尔滨轴承有限公司 研发中心，黑龙江 哈尔滨 150036）

1 前言

ЦКБ-72轴承寿命试验机是50年代我厂从前苏联进口的轴承寿命试验机，用于试验小尺寸的向心球轴承和向心推力轴承的使用寿命。由于该试验机的设计年限太久，加之轴承制造技术的进步科技含量的提高，轴承新产品对轴承试验要求的逐步提高，所以ЦКБ-72型轴承寿命试验机已经不能满足现代轴承新产品开发和设计的需要以及不同客户的使用要求，我们在原机床的基础上对该试验机进行了改造。

2 改造的主要项目

该试验机的改造包括三个部分：机械动力部分、液压加载部分、温度控制部分。另外在原试验机的基础上新增设了电气控制柜和数据采集计算机系统。改造前和改造后试验机的外观图如图1和图2所示。

图1 改造前型轴承试验机外观图

2.1 机械动力部分

图2 改造后试验机外观图

由于原试验机的传动装置是由J41-2电机，通过三角皮带驱动变速箱带动试验头旋转。试验轴承转速调节是用更换皮带轮的方法来实现的，所以该试验机只有3 200r/min、4 000r/min、16 000r/min等8档转速，使轴承试验在转速方面受到限制。我们将原来试验机的电机和皮带轮换掉，用变频电机和变频器来调整试验机的转速，通过改变变频器的频率动态调整变频电机转速，被试验轴承所需要的运动和动力由变频电机提供，变频电机通过减速器、联轴器、试验主轴将电机的旋转运动传递给试验轴承，实现了被试验轴承在原有转速范围内的无级变速。变频器安装在电气控制柜里，通过调整控制按钮来改变频率。在联轴器和主轴连接处安装扭矩传感器测量实时扭矩值，并以此计算、显示摩擦力和摩擦系数。同时在减速器输出轴上安装转速传感器，实时测量轴承的转动速度。改造后试验机可以满足调速范围内任意转速的轴承试验要求，调整方便，参数值准确可靠。改造后轴承试验机传动系统示意图如图3 所示。

图3 传动系统图

2.2 液压加载部分

原试验机的加压装置共有两套（径向加压及轴向加压），是通过机械加载的方式（即人工手柄旋转螺旋副使活塞在油缸内移动）来完成试验轴承的径向和轴向加压任务的。这种加压装置精度较差，人为误差影响较大。我们去掉原来的整套加压装置，更换了液压油泵、加压油缸、远程调压阀、两位四通换向阀，增设了压力传感器同时并联数码压力表和油管等加压装置。给被试验轴承加载的时候，首先启动油泵电机，油管中充满液压油，闭合电磁阀开关，根据被试验轴承的加载要求，调节远程调压阀，压力表和显示仪表将显示压力数值，这样就完成了被试验轴承的加载任务。

2.3 试验温度控制

改造前被试验轴承只能在实验室环境温度条件下进行试验，改造后我们在润滑油箱内加了一个加热装置，来对润滑油进行加热，在试验过程中按照试验要求加热后的润滑油通过喷溅润滑喷淋到试验轴承上，使试验轴承在要求的温度范围内进行试验，同时我们将试验器头进行改造，在其内部加了一个温度传感器，综合考虑热电偶测温范围广，测温精度高，响应时间较快，有较好的稳定性和复现性，采用PT100热电偶与XMT606智能仪表相连接，直接在液晶显示窗口上显示被试验轴承的温度值。

2.4 电气控制柜和数据采集计算机系统

为了控制调整需要和数据处理的需要在原来试验机的基础上加设了电器控制柜和数据采集计算机系统。

整个系统的控制部分全部安装于控制柜中，包括变频电机的控制、液压系统压力调节、冷却润滑油泵的调节、试验温度的调节控制和数据采集和显示控制等。传感器与计算机的连接如图4所示。

图4 传感器与计算机的连接

试验过程中扭矩、压力、温度等传感器将对应的各物理参数信号转化为电信号，信号经过放大、整流滤波处理后进行A/D转换，实现了检测系统对测量对象的识别，在控制柜的控制面板上可以实时的显示，并根据通信协议通过RS-485接口输出。输出信号由编制的软件程序经串行端口发出读取指令，将数字量送入计算机进行相应的数据分析处理，计算机将对试验过程中试验数据进行实时的分析、处理、记录和动态显示。对测试过程智能控制，并实现多参数实时测量、测试数据库保存等功能，实现接触疲劳试验机的计算机在线测试控制。

3 结束语

改造后ЦКБ—72型轴承试验机不仅能够实现一般的寿命轴承试验，同时能够实现特殊性能的轴承试验，如温度、载荷、转速等条件要求比较苛刻的轴承试验，能够实现被试验轴承的无级变速，满足了试验轴承不同转动速度的要求，能够自动测量试验轴承的外圈温度，由手动加载转换成自动控制加载，同时进行温度、速度、扭矩、压力的自动采集和计算机数据实时采集和简单的数据处理。