新型轴承性能试验机测控系统设计

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1、新型轴承性能试验机测控系统设计（洛阳轴研科技股份有限公司，河南洛阳471039）摘要：为了验证轴承寿命及严苛工况下的性能，研制了新型轴承性能试验机，介绍了试验机技术参数和结构，及工作原理，并通过轴承试验进行了验证。关键词：汽车零部件轴承；高温高速试验；升降速试验；疲劳寿命试验ThemeasurementandcontrolsystemdesignofnewbearingperformancetestingmachineYangXiao,QuQing-chun,WangJian,LiBan-hu(Luoyan

2、gBearingResearchInstituteCo.Ltd,Luoyang471039,Henan)Abstract:Inordertoverifytheperformanceofbearinglifeandtheperformanceofbearinginharshconditions,wedevelopedthenewbearingperformancetestingmachine.Weintroducethetechnicalparameters,structureandoperatingprin

3、cipleofthetestingmachine.Weverifyitbybearingstest.Keywords:automotivebearings;hightemperatureandhighspeedtest;accelerationanddecelerationtest;fatiguelifetest近年来，汽车工业发展迅速，汽车零部件轴承行业随之发展，由于大部分汽车零部件轴承厂商面向国外客户，因此对轴承的性能和寿命试验要求越来越高。性能试验的种类越来越多，要求模拟更多的工况，为满足新的试验要求

4、，研制开发了新型的轴承性能试验机，用于轴承的疲劳寿命试验或性能试验。1.主要技术参数试验轴承类型包括深沟球轴承、角接触球轴承、短圆柱滚子轴承。试验轴承内径范围φ8mm-φ35mm。试验润滑方式包括油润滑和脂润滑2种。试验头组件装有加热棒，可对试验轴承进行加热，加热温度最高可达200℃，加热速度快，温度控制精度为±3℃。电主轴转速最高达36000r/min，功率最高18KW，转速稳态误差≤±1％FS，充分满足试验轴承转速要求。试验径向载荷最高10KN，轴向载荷最高5KN，稳态误差≤±1％FS。2．主要结构设计

5、该试验机主要由轴承试验头工装、试验主体部件、传动系统、加载系统、润滑系统、冷却系统、电气控制系统、计算机等部分组成。试验机采用工业计算机自动控制，可自动采样与存储数据。试验参数（转速、载荷、加热温度、升降速时间等）可在指标范围内任意设置，测试参数窗口显示，试验数据存储；能按报警参数自动报警并停机，用户可自行编谱进行试验。系统可监控试验机的转速、载荷、温度、振动、主机电流、试验时间、循环次数等参数。试验机试验轴同时可试验2套轴承。可以做参考对比，提高试验效率。试验轴由电主轴进行传动，通过智能矢量变频器控制电主

6、轴在额定转速范围内运转。本试验机采用液压加载方式，通过比例液压阀调节油压控制径向、轴向活塞作用在轴承上的载荷。同时在试验头组件上装有加热棒，可对试验轴承进行加热，模拟工况。试验机原理图如图1所示。图1试验机原理图工控机信号采集原理图如图2所示。图2工控机信号采集原理图2.1试验主体结构试验主体结构如图3所示。试验主体是试验机的核心部件,主要由试验头组件、轴向加载组件、径向加载组件、上盖与底座、电主轴、联轴器、传感器等组成。试验头组件采用桥式结构，一次装4套轴承，主体壳体为剖分件，便于拆装；电主轴通过弹性联轴

7、节与试验轴连接，为试验轴提供试验所需的转速；轴向加载组件、径向加载组件分别对试验轴承施加轴向、径向载荷；壳体压盖上安装温度传感器6只（4只测轴承外圈、2只测加热器）、振动传感器1只（测主机振动），电主轴后端轴伸端装有联轴器，与旋转编码器连接（测试电主轴转速）。主体结构原理图如图3所示。图3主体结构原理图2.1.1电主轴驱动系统该系统由变频器，电主轴，旋转编码器组成。系统采用智能矢量变频器，与旋转编码器连接，工控机通过通讯的方式向变频器发送转速指令，旋转编码器向变频器进行转速反馈，形成闭环控制。旋转编码器采用

8、国外优质品牌，精度高。电主轴额定转速为36000r/min，功率最高18KW，完全满足试验轴承转速要求。变频器采用高性能矢量变频器，通讯方式为RS485串行通讯，通讯速率高，满足高精度的控制要求。控制原理图如图4所示。图4转速控制原理图变频器选用了附加的刹车制动模块，在电主轴减速停机时吸收回生的能量，使试验机具备进行升降速性能试验的条件。本试验机在试验轴承加载荷的条件下，能够进行升降12000r/min范围的升降