72K轴承寿命试验机改造

张文秋，陈永琛，冷贵海

（1. 哈尔滨轴承集团公司 技术中心，黑龙江 哈尔滨150036；2. 哈尔滨轴承集团公司 动能供应公司，黑龙江 哈尔滨150036）

72K轴承寿命试验机改造

张文秋1，陈永琛2，冷贵海2

（1. 哈尔滨轴承集团公司 技术中心，黑龙江 哈尔滨150036；2. 哈尔滨轴承集团公司 动能供应公司，黑龙江 哈尔滨150036）

对72K轴承寿命试验机进行了机械、电气部分的改造，采用了触摸屏、伺服电机、直驱机械传动装置等先进技术,实现了轴向与径向自动加载，满足了用户试验要求。

轴承寿命试验机；机座；主轴；伺服电机；触摸屏

1 前言

某球轴承是出口产品，用户所要求的寿命试验技术的循环动作为：顺时针转4.2圈，逆时针4.2圈，为一次循环，一分钟50次，总循环次数200000次，约2.8天。我厂及行业上均没有这种试验机，因此，决定对72K型轴承寿命试验机进行改造。

2 原轴承试验机技术参数

原轴承试验机见图 1 所示。72K轴承寿命试验机正反转最大旋转角度为180°，1.2s循环一次，1min50次。该试验机的正反转换向靠曲柄连杆机构与齿轮齿条机械实现,旋转角度靠电气上的变频器控制电机的转速来实现，电机以一个方向转动。当最大频率为60Hz时，旋转角为180°；当频率从60Hz往下调时，转旋角度从180°逐渐变小。

图1 原72K轴承试验机

3 轴承试验机改造

3.1 机械改造

如果改造的设备借鉴这台试验机的换向的机械结构和电气控制原理，实现用户试验要求在电气上是可靠的、有保证的，然而用户要求的转动角度的精确性、工作轴换相的频繁性，在机械上是很难实现的。

对72K轴承寿命试验机进行了新型的机械设计。设计新的工件轴和工装，利用原机床的床身设计伺服电机支架座、设计新的液压加载系统、轴套连接部件等。改造后的72K轴承寿命试验机见图 2 所示。

图2 改造后的72K轴承寿命试验机

图3 电气原理图

3.2 电气改造

设计新的电气控制部分：采用了触摸屏、伺服电机等先进技术,使72K轴承寿命试验机实现自动轴向及径向加载；确定采用伺服系统控制来实现旋转工件轴的正反转换向和旋转角度调整，确保该球轴承产品的试验要求。下面对该试验机电气工作原理进行说明。

3.2.1 改造前工作原理

72K型轴承寿命试验机改造前，在电气上采用三相异步电动机直接起停控制试验机轴的运转，采用玻璃管温度计测量温度，试验数据采集靠人工计时完成。总体上，存在技术落后、性能单一、操作不便等缺陷。

3.2.2 改造后工作原理

电气上采用三菱PLC、三菱伺服电机、触摸屏、热电偶等先进技术重新进行设计、制柜、调试等工作，电气工作原理见图 3，能够实现电气循环动作：顺时针旋转L圈，逆时针旋转N圈，为一次循环，一分钟50次，总循环次数：M次。（L，N小于等于10 ，M小于等于500 000）。L、N、M可以根据试验要求任意设置，故障时报警，总循环次数自动显示在触摸屏上，见图 4 所示。温度采用热电偶检测，数字表自动显示，技术先进，操作方便。

首先合上断路器QF0、QF1、QF2。然后按控制电源开关SB1,KM交流接触器得电并自锁。触摸屏基础画面见图 2。如果无故障，显现触摸屏基础画面1。触摸《参数设定》触摸键，出现一个数字键盘，输入密码******，如果正确，才能进入触摸屏基础画面2，进行必要的参数设定，触摸《返回》触摸键，又回到触摸屏基础画面1，把试验的循环总数填入《计数输入》中。各个参数设定好后，触摸《试验启动》触摸键，PLC可编程控制器按着动作要求控制伺服驱动器，再由伺服驱动器驱动伺服电机SM转动，并且触摸屏《计数显示》自动显示当前的计数个数。电热偶温度传感器测量的温度在数字温度表中自动显示。当循环总数达到《计数输入》值时伺服电机自动停止，完成试验。如果要终止试验，触摸《复位》触摸键 。紧急时，按控制面板紧急按钮SB2。

3.2.3 参数设定

以CJ-25A球轴承用户所要求的寿命试验为例，主要对该机参数设定方法进行说明。

（1）伺服系统设定10 000个脉冲转 1 圈。因为正向旋转4.2圈，所以L等于4.2;又因为设定10000个脉冲转1圈，所以正转脉冲数42 000。

（2）同样道理，反转脉冲数－42 000。

（3）1转的时间周期T=60s/50次/8.4r=1/7 s/r。脉冲频率f=1/T×10000 /r=70000/s。

70 000/s脉冲频率是理论计算值。因为伺服电机正反转换向时有停留时间，所以脉冲频率实际值应大于理论计算值。

（4）计数输入即是总循环次数：M次。

除了急停按钮其他操作都在触摸屏上进行。

急停按钮：只有在紧急情况下或发生故障时使用。

3.2.4 触摸屏的使用方法

第一屏为基础画面 1 所示的触摸屏。

图4 触摸屏基础画面

参数设定：被按下后，出现数字小键盘，输入密码******，正确后，才能进入第二屏基础画面2所示的触摸屏的参数设定。输入密码错误或不知道密码，则不能进入第二屏基础画面 2 所示的参数设定。

计数输入：总循环次数200 000次。

计数显示：显示当前的循环次数。

复位：每次试验启动前或停止都要按复位触摸键。

试验启动：试验开始启动。

第二屏为基础画面 2 所示的触摸屏。

正转脉冲数：正向旋转4.2圈，即42 000。

反转脉冲数：反向旋转4.2圈，即－42 000。

脉冲频率f：f脉冲频率实际值应大于理论计算值70 000。

该机脉冲频率f通过反复调试，才能确定，才能满足用户要求。

返回：按该键返回到第一屏 为基础画面 1所示的触摸屏。

各个参数设定好后，先按复位，再按试验启动，试验开始，一切正常情况下，总循环次数达到200 000次，试验自动停止。

如需要停止时，按复位触摸键。

如紧急情况下或发生故障时，按急停按扭。

4 结束语

经过改造设计，该试验机运行稳定，安全可靠，成功完成了某球轴承寿命试验，各项技术指标达到了用户的预定要求，为该球轴承成功出口提供了设备保障。该机的研制成功，填补了国内轴承行业空白。

（编辑：钟 媛）

Improvement on 72K bearing service life tester

Zhang Wenqiu1, Chen Yongchen2, Leng Guihai2
(1.Technical Center,Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China; 2.Kinetic Energy Accommodation Company, Harbin Bearing Group Corporation,Harbin 150036,China)

The mechanical and electric system of 72K bearing service life tester were improved by making full use of advanced technology of touch screen, servo motor and direct current driven mechanical device, so that both axial and radial loading automatically was realized. The customer’s requirements on experiments were also met.

bearing service life tester; machine seat; shaft; servo motor; touch screen

TH133.33

B

1672-4852（2014）01-0027-03

2013-09-04.

张文秋（1957-），男，工程师.