一种法兰轴承试验机的研制

毕倡源 蒋东霖 邵丽颖 岳文斌 王营 宋捷

摘 要：為了提高人们对法兰轴承领域的认知度、准确的测量法兰轴承的工作性能和使用寿命，基于对《机械设计》、《机械制造技术基础》和《液压与气压传动》教材内容的理解，以及对胀形技术的应用，因此设计这种具有针对性法兰轴承试验机来解决现有试验机还不能准确地测量出在不同大小径向力作用下法兰轴承工作寿命的问题。

关键词：法兰轴承；试验机；胀形；工作寿命

1 设计背景

随着德国工业4.0战略的提出，中国的机械产业未来将会受到更大的冲击，所以必须有效地提高机械各领域的生产效率。在一些要求高精度快速移动的机械高端领域如机械传动领域、工业机器人领域、检测仪器领域、减速和变速装置领域都开始应用法兰轴承。据调查，以往的试验机不能很准确地测试出法兰轴承在不同大小径向力作用下的工作寿命，而这种法兰轴承试验机是有针对性的试验设备能够弥补现有技术的缺陷，解决现有技术存在的弊端，很好的服务于机械领域。

2 总体设计方案

如图所示，图1为研制的法兰轴承试验机的三维模型图，法兰轴承试验机最主要的执行部件是液压伺服油缸部分（图2），液压伺服油缸通过传动链部件与法兰轴承相连接，随着活塞杆的进、出，带动法兰轴承在内胀分割光杠上左右往复的移动，根据声音传感器和载荷传感器上采集的数据分析、计算法兰轴承的工作性能及使用寿命。

3 结构原理分析

如图3所示，左支架和右支架通过螺钉和梯形与主机座实现加紧连接，当松开螺钉和梯形块之后，左支架和右支架就可以分别在主机座上左右移动，再松开兰轴承试样与法兰轴承连接板之间的连接螺钉，就可以实现换法兰轴承试样，或者更换切割光杠及内部相关部件的工作。

如图3中A部分放大剖视图所示，当用手顺时针旋转手轮，通过压力螺杆和光杆右套之间的螺旋传动作用，推动右压块向左移动，超弹芯棒将在右压块和左压块的轴向挤压作用下，产生径向的膨胀变形，从而产生一定轴向长度范围内的均匀的径向力，进而在径向上从内向外推动和与之接触的内胀套，而内胀套通过接触再次把所受的径向力从内向外挤与其紧密接触的切割光杆，这样切割光杆就将这个径向力递给了与之外表面接触的法兰轴承试样，法兰轴承试样就在一定大小的径向力作用下往复的左右移动。如图3中B-B局部剖视图所示，切割光杆和内胀套都是被切成两半的管状零件。径向力的大小是通过压力传感器测得的轴向压力后，通过弹性力学原理计算获得。

在设定好径向力后，在控制系统的控制下，通过液压油路和电液伺服阀使伺服作动器进行左右的周期性的往返直线运动，进而带动法兰轴承试样在切割光杆上左右移动，直至试验结束，其中如图3中主视图所示，声音传感器和载荷传感器起到记录实验数据和向控制系统时时反馈实验数据，控制系统接收实验数据，对实验数据进行处理分析，以判定实验是否结束，即法兰轴承试样是否失效。

4 结束语

这种法兰轴承试验机能较为准确地计算出轴承的使用寿命，有助于提高机器的使用效率，它还具有结构新颖、操作简便的优点。这种法兰轴承试样机所施加的径向力分布均匀，而且径向力的范围很广，可以保证试验环境与真实工作环境一致。该设备一定会得到市场的认可，为法兰轴承的研发和生产做贡献。

参考文献：

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[4]康献民，杜春英，康华州.滚针轴承与噪声分析及试验[J].轴承，2013（8）：38-42.

基金项目：

吉林省省级大创项目（吉教高字〔2015〕17号）。

作者简介：

毕倡源（1991-），男，吉林长岭人，长春师范大学工程学院，主要研究方向为机械设计。

通讯作者：蒋东霖（1979-），男，吉林长春人，长春师范大学工程学院，副教授/高级工程师，主要研究方向为现代机械设计方法及理论。

注：项目研究过程中成功申请国家专利一项，专利名称：“一种法兰轴承试验机”，专利号：ZL201520156493.8。