14K轴承试验机的改进设计

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 150025）

14K轴承试验机的改进设计

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 150025）

针对14K轴承试验机性能老化、不能满足轴承各项性能指标试验要求的现状，改进设计了该试验机的机械传动形式、驱动方法、润滑设计和加载方式，使试验机主轴转速达到每分钟几万转，并实现了试验机的自动控制和信号的自动采集，满足了轴承试验要求。

轴承试验机；疲劳寿命； 喷射润滑；加载试验

1　前言

14K轴承试验机是老式的低转速、通过累计工作小时做轴承疲劳寿命试验的半自动轴承试验机，见图1。

14K轴承试验机的主要技术指标：最大轴向载荷700N（手动加载），最大径向载荷1 000N（手动加载），电机功率11kW，电机转速3 000r/ min，润滑油流量15l/min，回油方式采用自流回油。被试轴承的温度检测采用水银温度计，由试验人员观测记录。

轴承的种类很多，使用状态不同，所需要的性能指标也不相同。随着高科技的不断发展，对各类轴承的各项性能指标都要有严格的考核试验，因此，14K轴承试验机目前已经不能满足轴承的各项性能指标的试验要求。

2　原14K轴承试验机存在的缺陷

（1）14K轴承试验机不具备高速运转的功能。运转速度是定值不能做变速试验。

（2）14K轴承试验机的润滑方式不具备喷射润滑的功能。

（3）14K轴承试验机不具备调控润滑油温度的功能，也无法记录润滑油的温升状态。

（4）对于被试轴承的温度变化，14K轴承试验机不具备自动采集、自动报警、自动停机的功能。

（5）对于被试轴承的轴向加载、径向加载，14K轴承试验机均采用手动加载，不具备自动变载的功能，加载的力量也小。

（6）14K轴承试验机工作台接漏油油池较小，当自流回油经常出现回油不畅通时，造成油液溢出工作台流淌满地的现象，污染现场工作环境，且油污不易被清洁。

图 1 14K轴承试验机

3　新型轴承试验机的性能

为了确定轴承在某种特殊环境下的运转性能及轴承疲劳寿命，需要进行大量的试验研究工作，有的国家试验时数多达20×104h以上，并可通过各种性能试验，如断油试验、高低温试验、超极限转速试验，采取变速动力单元、控温润滑、试验加载单元（轴向、径向）、计算机控制数据采集等方法，以确保轴承的质量稳定性和可靠性。通过大量充分的试验，积累了丰富的试验数据和设计经验。

3.1高速运转性能试验

新型轴承试验机使被试轴承的转速能够实现超过极限转速0.6倍的高速寿命试验。

3.2喷射润滑试验

轴承高速旋转时，滚动体和保持架也以相当高的速度旋转，使周围空气形成气流，用一般润滑方式很难将润滑油输送到轴承中去。新型轴承试验机用油泵将高压油经喷嘴喷射到轴承中，然后油流回油槽，同时对轴承起润滑和冷却作用。

3.3轴承性能寿命试验

为了确定轴承的某项性能寿命而做的试验称为性能寿命试验，性能寿命是指轴承在一定工作条件下，某项性能指标丧失前的累计工作小时数或转数，例如摩擦力矩性能寿命试验、密封性能寿命试验等。

3.4轴承疲劳寿命试验

为了确定轴承的疲劳寿命而做的试验称为疲劳寿命试验，轴承的疲劳寿命是指轴承内部的工作表面出现疲劳剥落前，正常工作的累计小时数或转数。

3.5轴承极限性能试验

试验时，如果被试轴承的转速等于极限转速，称其为极限转速试验。在极限转速试验时，所加的载荷较小，一般为额定载荷的0.1倍。

3.6轴承工作环境试验

为了确定轴承在某种特殊环境下的运转性能或寿命而做的试验称为工作环境试验。比如在高温、低温、真空、腐蚀介质等环境下所作的试验等。

4　原14K轴承试验机改造

4.1实现高速运转性能试验

改进设计14K轴承试验机的机械传动形式及驱动方法。原有的传动方式是由电机皮带轮通过皮带带动被试轴承主轴的皮带轮使其转动。这种传动形式不可能使被试轴承主轴实现每分钟几万转的工作性能，为此，将14K轴承试验机的主轴箱体重新设计，见图2。

图2　重新设计的14K轴承试验机主轴箱体

选用电主轴直接驱动被试轴承主轴，该设计方案的思想是直驱式驱动，采用软带连接被试验轴承主轴，实现高速运转。

4.2实现喷射润滑

新设计润滑油液压站，增加温度传感器、加热器、回油冷却器，选用高压油泵注入润滑油，再选用一台油泵将回流油吸回润滑油箱，加速润滑油的循环流动，既能使被试验轴承能得到良好的润滑又能带走被试验轴承的热量。用温度传感器发讯号控制润滑油的加热或冷却，保证被试验轴承所需要的润滑油温度。

4.3实现被试轴承温度的自动采集

使用热电偶温度传感器替代玻璃管温度计，改变原试验机人工记录的工作方式，实现被试轴承温度的自动采集、自动记录并能监测随着转速及时间的变化形成的变化曲线。

4.4实现被试轴承的自动加载

新设计被试轴承径向加载、轴向加载液压站，使用压力传感器来控制加载的变化，实现自动加载。同时通过压力传感器的信号确定变载的数值。

4.5实现整机自动控制、自动采集功能

新设计的试验机具备整机自动控制、自动采集各项数据、存储、对比、输出的功能。

4.6增大接漏油油池的容积，避免油液溢出

新设计的14K轴承试验机的工作台增大了接漏油油池的容积，同时增加了一个回油箱、一套回油系统，用油泵将油池内油吸回油箱，避免漏油油液溢出工作台的现象出现。

5　结束语

经过二年的使用，改造后的14K轴承试验机达到了改进设计的要求，实现了高速运转、喷射润滑、被试轴承温度的自动采集、被试轴承自动加载、整机自动控制、信号自动采集，同时改变了操作工人的工作条件，脱离了在油泥状态下工作的环境，为企业节约资金改造旧试验机开辟了一条新的路径。

（编辑：钟 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.

闫 众（1987-），男，工程师.