王立慧，閆 眾

（中航工業(yè)哈爾濱軸承有限公司 研發(fā)中心，黑龍江 哈爾濱 150036）

1 前言

ЦКБ-72軸承壽命試驗(yàn)機(jī)是50年代我廠從前蘇聯(lián)進(jìn)口的軸承壽命試驗(yàn)機(jī)，用于試驗(yàn)小尺寸的向心球軸承和向心推力軸承的使用壽命。由于該試驗(yàn)機(jī)的設(shè)計(jì)年限太久，加之軸承制造技術(shù)的進(jìn)步科技含量的提高，軸承新產(chǎn)品對(duì)軸承試驗(yàn)要求的逐步提高，所以ЦКБ-72型軸承壽命試驗(yàn)機(jī)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代軸承新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)的需要以及不同客戶的使用要求，我們?cè)谠瓩C(jī)床的基礎(chǔ)上對(duì)該試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行了改造。

2 改造的主要項(xiàng)目

該試驗(yàn)機(jī)的改造包括三個(gè)部分：機(jī)械動(dòng)力部分、液壓加載部分、溫度控制部分。另外在原試驗(yàn)機(jī)的基礎(chǔ)上新增設(shè)了電氣控制柜和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。改造前和改造后試驗(yàn)機(jī)的外觀圖如圖1和圖2所示。

圖1 改造前型軸承試驗(yàn)機(jī)外觀圖

2.1 機(jī)械動(dòng)力部分

圖2 改造后試驗(yàn)機(jī)外觀圖

由于原試驗(yàn)機(jī)的傳動(dòng)裝置是由J41-2電機(jī)，通過(guò)三角皮帶驅(qū)動(dòng)變速箱帶動(dòng)試驗(yàn)頭旋轉(zhuǎn)。試驗(yàn)軸承轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)是用更換皮帶輪的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，所以該試驗(yàn)機(jī)只有3 200r/min、4 000r/min、16 000r/min等8檔轉(zhuǎn)速，使軸承試驗(yàn)在轉(zhuǎn)速方面受到限制。我們將原來(lái)試驗(yàn)機(jī)的電機(jī)和皮帶輪換掉，用變頻電機(jī)和變頻器來(lái)調(diào)整試驗(yàn)機(jī)的轉(zhuǎn)速，通過(guò)改變變頻器的頻率動(dòng)態(tài)調(diào)整變頻電機(jī)轉(zhuǎn)速，被試驗(yàn)軸承所需要的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力由變頻電機(jī)提供，變頻電機(jī)通過(guò)減速器、聯(lián)軸器、試驗(yàn)主軸將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給試驗(yàn)軸承，實(shí)現(xiàn)了被試驗(yàn)軸承在原有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)變速。變頻器安裝在電氣控制柜里，通過(guò)調(diào)整控制按鈕來(lái)改變頻率。在聯(lián)軸器和主軸連接處安裝扭矩傳感器測(cè)量實(shí)時(shí)扭矩值，并以此計(jì)算、顯示摩擦力和摩擦系數(shù)。同時(shí)在減速器輸出軸上安裝轉(zhuǎn)速傳感器，實(shí)時(shí)測(cè)量軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。改造后試驗(yàn)機(jī)可以滿足調(diào)速范圍內(nèi)任意轉(zhuǎn)速的軸承試驗(yàn)要求，調(diào)整方便，參數(shù)值準(zhǔn)確可靠。改造后軸承試驗(yàn)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)示意圖如圖3 所示。

圖3 傳動(dòng)系統(tǒng)圖

2.2 液壓加載部分

原試驗(yàn)機(jī)的加壓裝置共有兩套（徑向加壓及軸向加壓），是通過(guò)機(jī)械加載的方式（即人工手柄旋轉(zhuǎn)螺旋副使活塞在油缸內(nèi)移動(dòng)）來(lái)完成試驗(yàn)軸承的徑向和軸向加壓任務(wù)的。這種加壓裝置精度較差，人為誤差影響較大。我們?nèi)サ粼瓉?lái)的整套加壓裝置，更換了液壓油泵、加壓油缸、遠(yuǎn)程調(diào)壓閥、兩位四通換向閥，增設(shè)了壓力傳感器同時(shí)并聯(lián)數(shù)碼壓力表和油管等加壓裝置。給被試驗(yàn)軸承加載的時(shí)候，首先啟動(dòng)油泵電機(jī)，油管中充滿液壓油，閉合電磁閥開(kāi)關(guān)，根據(jù)被試驗(yàn)軸承的加載要求，調(diào)節(jié)遠(yuǎn)程調(diào)壓閥，壓力表和顯示儀表將顯示壓力數(shù)值，這樣就完成了被試驗(yàn)軸承的加載任務(wù)。

2.3 試驗(yàn)溫度控制

改造前被試驗(yàn)軸承只能在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度條件下進(jìn)行試驗(yàn)，改造后我們?cè)跐?rùn)滑油箱內(nèi)加了一個(gè)加熱裝置，來(lái)對(duì)潤(rùn)滑油進(jìn)行加熱，在試驗(yàn)過(guò)程中按照試驗(yàn)要求加熱后的潤(rùn)滑油通過(guò)噴濺潤(rùn)滑噴淋到試驗(yàn)軸承上，使試驗(yàn)軸承在要求的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)我們將試驗(yàn)器頭進(jìn)行改造，在其內(nèi)部加了一個(gè)溫度傳感器，綜合考慮熱電偶測(cè)溫范圍廣，測(cè)溫精度高，響應(yīng)時(shí)間較快，有較好的穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性，采用PT100熱電偶與XMT606智能儀表相連接，直接在液晶顯示窗口上顯示被試驗(yàn)軸承的溫度值。

2.4 電氣控制柜和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

為了控制調(diào)整需要和數(shù)據(jù)處理的需要在原來(lái)試驗(yàn)機(jī)的基礎(chǔ)上加設(shè)了電器控制柜和數(shù)據(jù)采集計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

整個(gè)系統(tǒng)的控制部分全部安裝于控制柜中，包括變頻電機(jī)的控制、液壓系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)、冷卻潤(rùn)滑油泵的調(diào)節(jié)、試驗(yàn)溫度的調(diào)節(jié)控制和數(shù)據(jù)采集和顯示控制等。傳感器與計(jì)算機(jī)的連接如圖4所示。

圖4 傳感器與計(jì)算機(jī)的連接

試驗(yàn)過(guò)程中扭矩、壓力、溫度等傳感器將對(duì)應(yīng)的各物理參數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過(guò)放大、整流濾波處理后進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)了檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)測(cè)量對(duì)象的識(shí)別，在控制柜的控制面板上可以實(shí)時(shí)的顯示，并根據(jù)通信協(xié)議通過(guò)RS-485接口輸出。輸出信號(hào)由編制的軟件程序經(jīng)串行端口發(fā)出讀取指令，將數(shù)字量送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)分析處理，計(jì)算機(jī)將對(duì)試驗(yàn)過(guò)程中試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的分析、處理、記錄和動(dòng)態(tài)顯示。對(duì)測(cè)試過(guò)程智能控制，并實(shí)現(xiàn)多參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量、測(cè)試數(shù)據(jù)庫(kù)保存等功能，實(shí)現(xiàn)接觸疲勞試驗(yàn)機(jī)的計(jì)算機(jī)在線測(cè)試控制。

3 結(jié)束語(yǔ)

改造后ЦКБ—72型軸承試驗(yàn)機(jī)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)一般的壽命軸承試驗(yàn)，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)特殊性能的軸承試驗(yàn)，如溫度、載荷、轉(zhuǎn)速等條件要求比較苛刻的軸承試驗(yàn)，能夠?qū)崿F(xiàn)被試驗(yàn)軸承的無(wú)級(jí)變速，滿足了試驗(yàn)軸承不同轉(zhuǎn)動(dòng)速度的要求，能夠自動(dòng)測(cè)量試驗(yàn)軸承的外圈溫度，由手動(dòng)加載轉(zhuǎn)換成自動(dòng)控制加載，同時(shí)進(jìn)行溫度、速度、扭矩、壓力的自動(dòng)采集和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集和簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)處理。