一種法蘭軸承試驗(yàn)機(jī)的研制

畢倡源 蔣東霖 邵麗穎 岳文斌 王營(yíng) 宋捷

摘 要：為了提高人們對(duì)法蘭軸承領(lǐng)域的認(rèn)知度、準(zhǔn)確的測(cè)量法蘭軸承的工作性能和使用壽命，基于對(duì)《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》和《液壓與氣壓傳動(dòng)》教材內(nèi)容的理解，以及對(duì)脹形技術(shù)的應(yīng)用，因此設(shè)計(jì)這種具有針對(duì)性法蘭軸承試驗(yàn)機(jī)來(lái)解決現(xiàn)有試驗(yàn)機(jī)還不能準(zhǔn)確地測(cè)量出在不同大小徑向力作用下法蘭軸承工作壽命的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：法蘭軸承；試驗(yàn)機(jī)；脹形；工作壽命

1 設(shè)計(jì)背景

隨著德國(guó)工業(yè)4.0戰(zhàn)略的提出，中國(guó)的機(jī)械產(chǎn)業(yè)未來(lái)將會(huì)受到更大的沖擊，所以必須有效地提高機(jī)械各領(lǐng)域的生產(chǎn)效率。在一些要求高精度快速移動(dòng)的機(jī)械高端領(lǐng)域如機(jī)械傳動(dòng)領(lǐng)域、工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域、檢測(cè)儀器領(lǐng)域、減速和變速裝置領(lǐng)域都開(kāi)始應(yīng)用法蘭軸承。據(jù)調(diào)查，以往的試驗(yàn)機(jī)不能很準(zhǔn)確地測(cè)試出法蘭軸承在不同大小徑向力作用下的工作壽命，而這種法蘭軸承試驗(yàn)機(jī)是有針對(duì)性的試驗(yàn)設(shè)備能夠彌補(bǔ)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，解決現(xiàn)有技術(shù)存在的弊端，很好的服務(wù)于機(jī)械領(lǐng)域。

2 總體設(shè)計(jì)方案

如圖所示，圖1為研制的法蘭軸承試驗(yàn)機(jī)的三維模型圖，法蘭軸承試驗(yàn)機(jī)最主要的執(zhí)行部件是液壓伺服油缸部分（圖2），液壓伺服油缸通過(guò)傳動(dòng)鏈部件與法蘭軸承相連接，隨著活塞桿的進(jìn)、出，帶動(dòng)法蘭軸承在內(nèi)脹分割光杠上左右往復(fù)的移動(dòng)，根據(jù)聲音傳感器和載荷傳感器上采集的數(shù)據(jù)分析、計(jì)算法蘭軸承的工作性能及使用壽命。

3 結(jié)構(gòu)原理分析

如圖3所示，左支架和右支架通過(guò)螺釘和梯形與主機(jī)座實(shí)現(xiàn)加緊連接，當(dāng)松開(kāi)螺釘和梯形塊之后，左支架和右支架就可以分別在主機(jī)座上左右移動(dòng)，再松開(kāi)蘭軸承試樣與法蘭軸承連接板之間的連接螺釘，就可以實(shí)現(xiàn)換法蘭軸承試樣，或者更換切割光杠及內(nèi)部相關(guān)部件的工作。

如圖3中A部分放大剖視圖所示，當(dāng)用手順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手輪，通過(guò)壓力螺桿和光桿右套之間的螺旋傳動(dòng)作用，推動(dòng)右壓塊向左移動(dòng)，超彈芯棒將在右壓塊和左壓塊的軸向擠壓作用下，產(chǎn)生徑向的膨脹變形，從而產(chǎn)生一定軸向長(zhǎng)度范圍內(nèi)的均勻的徑向力，進(jìn)而在徑向上從內(nèi)向外推動(dòng)和與之接觸的內(nèi)脹套，而內(nèi)脹套通過(guò)接觸再次把所受的徑向力從內(nèi)向外擠與其緊密接觸的切割光桿，這樣切割光桿就將這個(gè)徑向力遞給了與之外表面接觸的法蘭軸承試樣，法蘭軸承試樣就在一定大小的徑向力作用下往復(fù)的左右移動(dòng)。如圖3中B-B局部剖視圖所示，切割光桿和內(nèi)脹套都是被切成兩半的管狀零件。徑向力的大小是通過(guò)壓力傳感器測(cè)得的軸向壓力后，通過(guò)彈性力學(xué)原理計(jì)算獲得。

在設(shè)定好徑向力后，在控制系統(tǒng)的控制下，通過(guò)液壓油路和電液伺服閥使伺服作動(dòng)器進(jìn)行左右的周期性的往返直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)法蘭軸承試樣在切割光桿上左右移動(dòng)，直至試驗(yàn)結(jié)束，其中如圖3中主視圖所示，聲音傳感器和載荷傳感器起到記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和向控制系統(tǒng)時(shí)時(shí)反饋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，控制系統(tǒng)接收實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，以判定實(shí)驗(yàn)是否結(jié)束，即法蘭軸承試樣是否失效。

4 結(jié)束語(yǔ)

這種法蘭軸承試驗(yàn)機(jī)能較為準(zhǔn)確地計(jì)算出軸承的使用壽命，有助于提高機(jī)器的使用效率，它還具有結(jié)構(gòu)新穎、操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)。這種法蘭軸承試樣機(jī)所施加的徑向力分布均勻，而且徑向力的范圍很廣，可以保證試驗(yàn)環(huán)境與真實(shí)工作環(huán)境一致。該設(shè)備一定會(huì)得到市場(chǎng)的認(rèn)可，為法蘭軸承的研發(fā)和生產(chǎn)做貢獻(xiàn)。

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基金項(xiàng)目：

吉林省省級(jí)大創(chuàng)項(xiàng)目（吉教高字〔2015〕17號(hào)）。

作者簡(jiǎn)介：

畢倡源（1991-），男，吉林長(zhǎng)嶺人，長(zhǎng)春師范大學(xué)工程學(xué)院，主要研究方向?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)。

通訊作者：蔣東霖（1979-），男，吉林長(zhǎng)春人，長(zhǎng)春師范大學(xué)工程學(xué)院，副教授/高級(jí)工程師，主要研究方向?yàn)楝F(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方法及理論。

注：項(xiàng)目研究過(guò)程中成功申請(qǐng)國(guó)家專利一項(xiàng)，專利名稱：“一種法蘭軸承試驗(yàn)機(jī)”，專利號(hào)：ZL201520156493.8。