卓繼志，嚴(yán)春聲，李興林

(1.杭州軸承試驗(yàn)研究中心有限公司，杭州 310022；2.杭州市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督檢測院，杭州 310019)

ABLT ( Accelerated Bearing Life Tester)滾動軸承壽命及可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)機(jī)在持續(xù)消化吸收和改進(jìn)各種軸承壽命試驗(yàn)機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā),采用自動化控制技術(shù), 具有操作方便、使用可靠、精度高、勞動強(qiáng)度低等特點(diǎn)，基本能滿足大多數(shù)軸承壽命及可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)的需要[1-3]。下文針對ABLT試驗(yàn)機(jī)軸向和徑向載荷校準(zhǔn)進(jìn)行探討，以便用戶更深入地了解試驗(yàn)機(jī)性能，從而更好地開展軸承壽命及可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)。

1 工作原理

ABLT試驗(yàn)機(jī)加載機(jī)構(gòu)主要由軸向液壓缸、徑向液壓缸和液壓泵站及其相應(yīng)元件組成，軸向和徑向液壓缸的中心位置在一個(gè)平面上,且相互垂直安裝，與試驗(yàn)腔體組成一個(gè)整體[4]，如圖1所示，此結(jié)構(gòu)方便試驗(yàn)單元的裝卸。ABLT試驗(yàn)機(jī)液壓加載系統(tǒng)原理如圖2所示。

圖1 ABLT試驗(yàn)機(jī)加載機(jī)構(gòu)

1—液壓源；2—蓄能器；3—電接點(diǎn)壓力表；4—截止閥；5—調(diào)壓閥；6—壓力變送器；7—換向閥；8—壓力表

2 校準(zhǔn)原理

ABLT試驗(yàn)機(jī)載荷校準(zhǔn)方法依據(jù)JJF 1134—2005《專用工作測力機(jī)校準(zhǔn)規(guī)范》，載荷適用范圍符合GB/T 24607—2009《滾動軸承 壽命與可靠性試驗(yàn)及評定》。標(biāo)準(zhǔn)測力計(jì)規(guī)格為100 kN，準(zhǔn)確度為0.3級，其標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果的測量不確定度Ur為0.45%，分布因子k為2。試驗(yàn)載荷誤差控制在±2%內(nèi)[5]。

ABLT試驗(yàn)機(jī)載荷校準(zhǔn)裝置如圖3所示，標(biāo)準(zhǔn)測力計(jì)的中心高必須保證與液壓缸的中心一致。試驗(yàn)機(jī)在試驗(yàn)過程中所顯示的載荷值是經(jīng)液壓油路上的壓力變送器所測的壓力值與活塞面積計(jì)量所得，即工控機(jī)程序所顯示的實(shí)測值；校準(zhǔn)時(shí)所選用的標(biāo)準(zhǔn)測力計(jì)經(jīng)加載后數(shù)顯儀所顯示的數(shù)值作為校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)值。程序上顯示的實(shí)測值經(jīng)系統(tǒng)換算得到，存在一定誤差，而標(biāo)準(zhǔn)測力計(jì)所測得的載荷即為試驗(yàn)時(shí)活塞實(shí)際作用于軸承上的載荷，所以可通過設(shè)定一個(gè)載荷系數(shù)a來消除誤差，從而達(dá)到校準(zhǔn)的目的，將試驗(yàn)載荷誤差控制在±2%內(nèi)。計(jì)算公式為：誤差=|標(biāo)準(zhǔn)值-實(shí)測值|/標(biāo)準(zhǔn)值。

3 校準(zhǔn)方法與步驟

3.1 外觀檢查

外觀檢查是計(jì)量校準(zhǔn)所必需的, 包括檢查系統(tǒng)中各部分儀表和傳感器的完好性與可靠性。在確定無影響計(jì)量性能的磨損及缺陷, 且各部分功能、型號、機(jī)號、生產(chǎn)廠家和計(jì)量特性等標(biāo)識完整的情況下, 方可進(jìn)行技術(shù)性能校準(zhǔn)。

3.2 通電檢查

通電前應(yīng)認(rèn)真檢查連接電纜及各設(shè)備控制鍵的調(diào)節(jié)設(shè)置是否正確。仔細(xì)觀察系統(tǒng)各部分的工作狀態(tài), 確認(rèn)指示正確后方可進(jìn)行下一步工作。

3.3 系統(tǒng)校準(zhǔn)

對系統(tǒng)進(jìn)行綜合校準(zhǔn), 以確定系統(tǒng)整體性能符合要求。根據(jù)試驗(yàn)載荷量程選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)測力計(jì), 并安裝固定在系統(tǒng)中。根據(jù)計(jì)量校準(zhǔn)重復(fù)性的要求, 在測量范圍內(nèi)選取4個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn), 加入相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)載荷值, 記錄標(biāo)準(zhǔn)載荷傳感器的輸出值與系統(tǒng)實(shí)測的反饋載荷值，即實(shí)測值。單向載荷重復(fù)進(jìn)行4次, 記入表中并進(jìn)行比較, 確認(rèn)符合技術(shù)指標(biāo)要求。

4 校準(zhǔn)數(shù)據(jù)

經(jīng)校準(zhǔn)確立了ABLT試驗(yàn)機(jī)徑向載荷系數(shù)a和軸向載荷系數(shù)b，見表1。ABLT試驗(yàn)機(jī)載荷測量結(jié)果見表2。

表1 ABLT試驗(yàn)機(jī)載荷系數(shù)

表2 ABLT試驗(yàn)機(jī)載荷測量結(jié)果

5 原因分析與討論

引起的誤差包括系統(tǒng)誤差和隨機(jī)誤差，系統(tǒng)誤差在測量過程中不變或按一定規(guī)律變化，也可能有規(guī)律地重復(fù)，可用計(jì)算或試驗(yàn)方法求得，即能進(jìn)行預(yù)測，并可修正或調(diào)整使其減少，載荷系數(shù)a和b主要將系統(tǒng)誤差調(diào)整至最低。引入載荷系數(shù)的原因有：(1)液壓缸與活塞間的阻力影響測量值；(2)系統(tǒng)油壓的泄漏；(3)液壓缸徑和活塞直徑的加工誤差；(4)調(diào)壓閥的閥孔和閥芯的加工精度。

在同一條件下對某一物理量進(jìn)行多次測量時(shí)，結(jié)果有差異，且差異和符號以不可預(yù)定的方式變化，這種誤差稱為偶然誤差或隨機(jī)誤差。在對每臺試驗(yàn)機(jī)載荷進(jìn)行標(biāo)定時(shí)，每次測量的數(shù)據(jù)均有差異且無規(guī)則，但若測量次數(shù)足夠多，就會發(fā)現(xiàn)其在一定條件下具有一定的規(guī)律性。

由表1可知，5臺試驗(yàn)機(jī)的徑向載荷存在的臺差較小，幾乎可認(rèn)為一樣，而軸向載荷則存在較大臺差。

由表2可知，這些讀數(shù)存在一定的偶然性，但能滿足各試驗(yàn)載荷誤差必須控制在±2%內(nèi)的要求。

6 結(jié)束語

從標(biāo)定過程和結(jié)果看，ABLT試驗(yàn)機(jī)滿足GB/T 24607—2009對試驗(yàn)載荷的要求。此外，還可通過進(jìn)一步控制液壓缸徑和活塞直徑的加工尺寸來降低試驗(yàn)機(jī)間的臺差。提高調(diào)壓閥的閥孔和閥芯的加工精度可使試驗(yàn)機(jī)的加載更穩(wěn)定，更好地使用ABLT。