滚动轴承刚度测试装置设计+文献综述(2)
1.4滚动轴承刚度
研究轴承的动刚度本质上是研究滚动体与内外圈接触面的刚度，即接触刚度。按照弹簧阻尼等效理论知可以将滚动体与轴承内外圈的接触类型等效为一个弹簧和一个阻尼构成的接触单元。在轴承等效模型处理时，将接触单元分解为轴向和径向两个方向进行参数识别，以角接触球轴承径向为例简化结果如图1.1.3所示。
图1.1.3 角接触球轴承简化模型
为提高滚动轴承的质量，降低振动和噪声，滚动轴承的刚度测试问题已经引起了人们的广泛关注，滚动轴承的刚度测试问题与其设计制造到投入使用都有着密切的联系，因此掌握滚动轴承刚度测试装置的设计方法对从事相关职业的技术人员是非常重要的，通过本课题，学生对相关知识的掌握，技术的运用都会得到显著地提高。
如图2.1为一滚动轴承试验机。其中横向的轴用来安装和固定一对滚动轴承，两边对称分布的轴承套用来支承和固定轴承。轴承的左端和上端有两个扳手，用来进行轴向和径向的静载荷加载。测试轴承上装有传感器，与下面的箱体相连，将测出来的数据传递给计算机或者是相关的分析装置。
图2.1滚动轴承测试装置
2. 试验台整体设计
2.1 试验台主体
试验台主体结构包括加载装置、安装固定装置和测量装置。其中安装固定装置是试验台的核心，也是我们主要设计的部分。其结构的优劣决定测试方法的合理性，轴系的精度决定了试验台的精度，进而确定试验数据的准确度。
2.2试验台设计要求
2.2.1被测轴承尺寸：
（1滚动轴承孔径：20mm—100mm；轴承外径40mm-150mm。
（2）预紧力0—50N，轴承内径与轴，轴承外径与轴承座均为过盈配合。
（3）轴承规格及其他数据见产品图。
2.2.2测试条件及要求
（1）装置能够满足滚动轴承静态及动态刚度测试的试验要求。
（2）滚动轴承转速0—4000r/min，无级变速；预紧力无级可调。
（3）击振器采用悬挂式，与试验台本体无刚性连接。
（4）磁吸方式压电传感器测量位移。
2.2.3测试对象
（1）静态及动态载荷下轴承径向刚度。
（2）静态及动态载荷下轴承轴向刚度。
2.3试验台总体图
通过查阅资料，参考其他研究者的设计，我们设计出满足设计要求的滚动轴承试验台，其总体装配图如图2.3.1。
图2.3.1 试验台
一对滚动轴承通过一特制的主轴固定在试验台上。轴的两端装有专门设计的轴承盖，轴承盖通过四个螺柱固定在特制的轴座上，轴座内部打有两个对称的阶梯孔，孔的内圈与轴承的外圈过盈配合，轴座分别用四个螺栓固定在底座上。通过轴肩、轴座内孔和轴承盖，限制了轴承X、Y方向的自由度。同时也限制了轴X、Y方向的自由度，防止轴左右窜动，并将其牢牢的固定在了底座上。
轴的正面及右端面开有一个直径为10mm,螺距为1.5mm,深15mm的螺纹孔，用来连接悬臂式击振器，从而实现轴承动态载荷的加载。因为击振器采用悬臂式，所以与试验台没有刚性连接。
经过研究，我决定在轴的上方及左端面上施加静载荷。如图2.3.1所示。试验台底座左端固定了一个方形的支架。支架上钻了一个直径20mm,螺距为1.5mm的螺纹孔，底面用两个螺柱固定在底座上。一个螺纹杆穿过支架上的螺纹孔，将静载荷施加到轴的左端面上。轴的左端面上用四个螺柱固定了一个圆盘，圆盘中间有个螺纹孔，与螺纹杆的底端相配合，实现螺纹杆的支撑和平衡，方便轴向力的加载。轴的正上方也是一个螺纹杆。该螺纹杆穿过与轴座相连的一块方形板中间的螺纹孔，通过螺纹杆底端的螺纹与轴上径向的螺纹孔相配合，实现轴向载荷的加载。两个螺纹杆的上端为圆柱形，可以通过扳手等施加扭矩。