【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于轴承的测量领域，特别是涉及一种轴向动刚度测量装置、径向动刚度测量装置及测量系统。
技术介绍
1、刚度反映了结构抵抗变形的能力，其中，静刚度指的是外部稳定载荷对机构作用时结构抵抗静态位移变化的能力；动刚度指的是动态动载荷对机构作用时结构抵抗动态位移变化的能力。
2、动刚度是衡量轴承动态特性的重要指标，为了测量轴承的轴向动刚度，授权公告号为cn109855868b，授权公告日为2021.01.2的中国专利技术专利公开了一种轴承轴向动刚度动态测试设备，该测试设备包括机架、安装在机架上并用于与轴承外圈固定连接的轴承座（相当于轴承固定结构）和用于与轴承内圈固定连接的定心芯轴（相当于驱动结构，下称驱动结构），驱动结构的下端与能够平动和转动的旋转转子（相当于平动止转离合头）止转配合，且旋转转子的平动和转动间没有任何联动关系，以使旋转转子带动驱动结构平动和转动，且驱动结构的平动和转动间没有任何联动关系。该测试设备还包括用于检测内圈位移的位移传感器和用于检测驱动结构对内圈的轴向力的力传感器。
3、在测量轴承轴向动刚度时，仅需使驱动结构带动内圈转动，并使驱动结构对内圈施加设定的轴向载荷；之后，单独调整驱动结构的转速（即单独调整内圈的转速），再单独调整轴向载荷的大小，从而得出不同转速和不同载荷时内圈的轴向位移，并绘出相应的曲线以得出轴承的轴向动刚度。
4、但是，在实际工况中，轴承所受的力一般为激振力，而在上述测量装置中，驱动结构对内圈施加的力不是激振力，不符合实际工况。
5、为了测量轴承的
6、但是，在上述测试装置中，压电作动器对外圈施加的力不是激振力，不符合实际工况。
7、为了利用激振力测量轴承的动刚度，授权公告号为cn113607416b，授权公告日为2023.05.30的中国专利技术专利公开了一种滚动轴承三维动刚度试验装置，在该试验装置中，利用主轴带动待测轴承的内圈转动，同时，在主轴上固定套装有偏心激振盘，在主轴转动的时候，偏心激振盘对主轴施加径向激振力，主轴对内圈施加径向激振力，从而利用激振力检测轴承的动刚度。
8、但是，在上述试验装置中，一方面，偏心激振盘只能对轴承施加径向激振力，而不能对轴承施加轴向激振力；另一方面，在主轴转一圈时，偏心激振盘施加一次激振力，同时，在主轴转速越快时，偏心激振盘质量较大处所受的离心力也越大，故偏心激振盘对主轴施加的激振力也越大，综上所述，激振力的频率和大小与主轴的转速直接相关，无法在不改变主轴转速时单独调节激振力的大小或频率，无法准确地测出轴承的动刚度与转速、激振力大小和激振力频率的关系。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种轴向动刚度测量装置，以解决现有装置不能对轴承施加可单独调节频率及大小的激振力，导致无法准确测出轴承轴向动刚度与转速、激振力大小和激振力频率的关系的技术问题。
2、本专利技术的目的还在于提供一种径向动刚度测量装置，以解决现有装置不能对轴承施加可单独调节频率及大小的激振力，导致无法准确测出轴承径向动刚度与转速、激振力大小和激振力频率的关系的技术问题。
3、本专利技术的目的还在于提供一种测量系统，以同时解决上述两个技术问题。
4、本专利技术轴向动刚度测量装置的技术方案是：
5、轴向动刚度测量装置包括机架、用于检测待测轴承的内圈与外圈间相对轴向位移的轴向位移传感器、驱动结构、安装在机架上的轴承固定结构和能够平动与转动的平动止转离合头，平动止转离合头的平动和转动间没有任何联动关系，平动止转离合头在平移至设定工位时与驱动结构传动连接，以带动驱动结构转动，驱动结构用于与内圈和外圈中的其中一个固定连接，轴承固定结构用于与内圈和外圈中的另外一个固定连接，轴承固定结构与机架间具有可沿平动止转离合头的平动方向形变的弹性件，机架上还设有轴向激振结构，轴向激振结构用于对轴承固定结构施加设定频率和大小的轴向激振力。
6、更进一步地，所述轴承固定结构包括用于与外圈固定连接的固定轴承座，驱动结构包括用于与内圈固定连接的轴向芯轴，固定轴承座远离弹性件的一侧设有用于供轴向芯轴穿入的穿孔，固定轴承座靠近弹性件一侧的内壁上设有用于在固定轴承座受到轴向激振力时避让轴承内圈和轴向芯轴的避让孔。
7、更进一步地，所述避让孔为盲孔，在避让孔的孔底壁上设有安装槽，轴向位移传感器安装在安装槽内并用于检测轴向芯轴与固定轴承座间的相对位移。
8、更进一步地，轴向激振结构包括安装在机架上的轴向激振发生器，轴向激振发生器的输出轴上转动装配有轴向加载头，轴向激振发生器能够驱动轴向加载头沿轴向运动，轴向加载头的轴线用于与轴承固定结构的转动轴线重合，且轴向加载头用于撞击轴承固定结构的一端具有撞击球头。
9、更进一步地，平动止转离合头与驱动结构沿轴向止挡配合，以使平动止转离合头对驱动结构施加轴向力；或者，平动止转离合头与驱动结构可拆卸固定连接。
10、本专利技术轴向动刚度测量装置的有益效果为：本专利技术为改进型专利技术创造。将轴向激振结构设置在机架上，从而使激振力的大小和频率与轴承的转速分离，能够研究激振力大小、激振力频率、转速和内、外圈轴向相对位移之间的关系，从而更好地测量轴承的轴向动刚度与转速、激振力大小和激振力频率的关系。
11、在测量轴向动刚度的过程中，首先，将驱动结构和轴承固定结构分别与内圈和外圈固定连接，并使平动止转离合头平动至与驱动结构传动连接；之后，平动止转离合头带动驱动结构转动，以使内圈和外圈之间发生相对转动；最后，使轴向激振发生器对轴承固定结构施加轴向激振力，并不断改变平动止转离合头的转速、激振力大小和激振力频率来进行多次试验，同时记录每次试验中轴向位移传感器的位移数据，之后，根据平动止转离合头的转速、激振力大小、激振力频率和位移数据绘制图像，以准确地测出轴承的轴向动刚度与转速、激振力大小和激振力频率的关系。
12、本专利技术径向动刚度测量装置的技术方案是：
13、径向动刚度测量装置包括机架、用于检测待测轴承的内圈与外圈间相对径向位移的径向位移传感器、驱动结构、安装在机架上的轴承固定结构和能够平动与转动的平动止转离合头，平动止转离合头的平动和转动间没有任何联动关系，平动止转离合头在平移至设定工位时与驱动结构传动连接，以带动驱动结构转动，机架上还设有径向激振结构；
14、驱动结构用于与外圈固定连接，轴承固定结构用于与内圈固定连接，驱动结构与平动止转离合头间设有柔性联轴器，径向激振结构用于对驱动结构施加设定频率和大小的径向激振力，径向位移传感器用于测量驱动结构在激振力下的径向位移，或者，驱动结构用于与内圈固定连接，轴承固定结构用于与外圈固定连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.轴向动刚度测量装置，包括机架、用于检测待测轴承的内圈与外圈间相对轴向位移的轴向位移传感器、驱动结构、安装在机架上的轴承固定结构和能够平动与转动的平动止转离合头，平动止转离合头的平动和转动间没有任何联动关系，平动止转离合头在平移至设定工位时与驱动结构传动连接，以带动驱动结构转动，其特征在于，驱动结构用于与内圈和外圈中的其中一个固定连接，轴承固定结构用于与内圈和外圈中的另外一个固定连接，轴承固定结构与机架间具有可沿平动止转离合头的平动方向形变的弹性件，机架上还设有轴向激振结构，轴向激振结构用于对轴承固定结构施加设定频率和大小的轴向激振力。
2.如权利要求1所述的轴向动刚度测量装置，其特征在于，所述轴承固定结构包括用于与外圈固定连接的固定轴承座，驱动结构包括用于与内圈固定连接的轴向芯轴，固定轴承座远离弹性件的一侧设有用于供轴向芯轴穿入的穿孔，固定轴承座靠近弹性件一侧的内壁上设有用于在固定轴承座受到轴向激振力时避让轴承内圈和轴向芯轴的避让孔。
3.如权利要求2所述的轴向动刚度测量装置，其特征在于，所述避让孔为盲孔，在避让孔的孔底壁上设有安装槽，轴向位移传感器安
4.如权利要求1-3中任意一项所述的轴向动刚度测量装置，其特征在于，轴向激振结构包括安装在机架上的轴向激振发生器，轴向激振发生器的输出轴上转动装配有轴向加载头，轴向激振发生器能够驱动轴向加载头沿轴向运动，轴向加载头的轴线用于与轴承固定结构的转动轴线重合，且轴向加载头用于撞击轴承固定结构的一端具有撞击球头。
5.如权利要求1-3中任意一项所述的轴向动刚度测量装置，其特征在于，平动止转离合头与驱动结构沿轴向止挡配合，以使平动止转离合头对驱动结构施加轴向力；或者，平动止转离合头与驱动结构可拆卸固定连接。
6.径向动刚度测量装置，包括机架、用于检测待测轴承的内圈与外圈间相对径向位移的径向位移传感器、驱动结构、安装在机架上的轴承固定结构和能够平动与转动的平动止转离合头，平动止转离合头的平动和转动间没有任何联动关系，平动止转离合头在平移至设定工位时与驱动结构传动连接，以带动驱动结构转动，其特征在于，机架上还设有径向激振结构；驱动结构用于与外圈固定连接，轴承固定结构用于与内圈固定连接，驱动结构与平动止转离合头间设有柔性联轴器，径向激振结构用于对驱动结构施加设定频率和大小的径向激振力，径向位移传感器用于测量驱动结构在激振力下的径向位移，或者，驱动结构用于与内圈固定连接，轴承固定结构用于与外圈固定连接，轴承固定结构和机架间设有能够沿径向发生形变的弹性件，径向激振结构用于对轴承固定结构施加设定频率和大小的径向激振力，径向位移传感器用于测量轴承固定结构在激振力下的径向位移。
7.如权利要求6所述的径向动刚度测量装置，其特征在于，径向激振结构包括安装在机架上的径向激振发生器，径向激振发生器的输出轴上安装有用于撞击驱动结构或轴承固定结构的撞击滚轮，撞击滚轮的转动轴线与驱动结构的转动轴线平行。
8.如权利要求6或7所述的径向动刚度测量装置，其特征在于，机架上还安装有径向加载结构，径向加载结构用于对与外圈固定连接的驱动结构或轴承固定结构施加设定径向静态载荷，径向加载结构包括用于施加径向静态载荷的加载滚轮，加载滚轮的转动轴线与驱动结构的转动轴线平行。
9.测量系统，其特征在于，包括如权利要求1-5中任意一项所述的轴向动刚度测量装置和如权利要求6-8中任意一项所述的径向动刚度测量装置，所述轴向动刚度测量装置和径向动刚度测量装置共用一个平动止转离合头。
10.如权利要求9所述的测量系统，其特征在于，机架上还设有恒温箱，驱动结构和轴承固定结构均位于恒温箱内。
...【技术特征摘要】
1.轴向动刚度测量装置，包括机架、用于检测待测轴承的内圈与外圈间相对轴向位移的轴向位移传感器、驱动结构、安装在机架上的轴承固定结构和能够平动与转动的平动止转离合头，平动止转离合头的平动和转动间没有任何联动关系，平动止转离合头在平移至设定工位时与驱动结构传动连接，以带动驱动结构转动，其特征在于，驱动结构用于与内圈和外圈中的其中一个固定连接，轴承固定结构用于与内圈和外圈中的另外一个固定连接，轴承固定结构与机架间具有可沿平动止转离合头的平动方向形变的弹性件，机架上还设有轴向激振结构，轴向激振结构用于对轴承固定结构施加设定频率和大小的轴向激振力。
2.如权利要求1所述的轴向动刚度测量装置，其特征在于，所述轴承固定结构包括用于与外圈固定连接的固定轴承座，驱动结构包括用于与内圈固定连接的轴向芯轴，固定轴承座远离弹性件的一侧设有用于供轴向芯轴穿入的穿孔，固定轴承座靠近弹性件一侧的内壁上设有用于在固定轴承座受到轴向激振力时避让轴承内圈和轴向芯轴的避让孔。
3.如权利要求2所述的轴向动刚度测量装置，其特征在于，所述避让孔为盲孔，在避让孔的孔底壁上设有安装槽，轴向位移传感器安装在安装槽内并用于检测轴向芯轴与固定轴承座间的相对位移。
4.如权利要求1-3中任意一项所述的轴向动刚度测量装置，其特征在于，轴向激振结构包括安装在机架上的轴向激振发生器，轴向激振发生器的输出轴上转动装配有轴向加载头，轴向激振发生器能够驱动轴向加载头沿轴向运动，轴向加载头的轴线用于与轴承固定结构的转动轴线重合，且轴向加载头用于撞击轴承固定结构的一端具有撞击球头。
5.如权利要求1-3中任意一项所述的轴向动刚度测量装置，其特征在于，平动止转离合头与驱动结构沿轴向止挡配合，以使平动止转离合头对驱动结构施加轴向力；或者，平动止转离合头与驱动结构可拆卸固定连接。
6....
【专利技术属性】
技术研发人员：邱明，程昱博，董艳方，杨传猛，杜辉，殷勇，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：
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