脂润滑密封轴承高温高速试验机（洛阳轴研科技股份有限公司，河南洛阳471039）摘要：为模拟高温、高速脂润滑密封轴承的特殊工况，研制一种密封轴承高温高速试验机，介绍了试验的工作原理及主体结构，并通过试验验证了试验机的性能及可靠性。关键词：密封轴承、高温高速、试验机、验证试验中图分类号:文献标志码：文章编号：脂润滑密封轴承被广泛应用于各种家用电器、机械设备、汽车、摩托车、航空和航天、武器装备等领域，特别是在航空和航天、武器装备等系统中的脂润滑密封轴承一般都要承受高速、高温、重载等恶劣工况，其轴承的润滑状态、旋转精度、极限工作能力和可靠性水平直接影响配套主机的工作性能[1]。为了分析掌握并不断提高特殊工况下脂润滑密封轴承的设计水平和产品质量，为密封轴承的配套装机以及轴承产品的设计和理论分析提供真实有效的数据参考。本文介绍了一种脂润滑密封轴承高温高速试验机的主体设计以及脂润滑密封轴承代表型号7003AC-2RZ的装机试验情况。1、试验机主要技术参数1、试验轴承类型：深沟球轴承、角接触球轴承；2、试验轴承内径：φ8mm～φ25mm；3、试验轴承数量：2～4套；4、试验机转速：3000～60000r/min稳态误差≤±0.5％FS；5、试验径向载荷：0.1～10kN稳态误差≤±1％FS；6、试验轴向载荷：0.1～5kN稳态误差≤±1％FS；7、试验加热温度：室温～300℃；8、试验测控方式：计算机自动控制/现场手动控制、自动监测记录；9、试验测试参数：转速、主机电流、温度、振动、径向载荷、轴向载荷；2、试验机组成该试验机由试验主体部件、电主轴驱动系统、液压加载系统、冷却系统、电气控制与软件系统等组成。试验轴承安装在试验主体部件的试验头工装内，电主轴通过尼龙绳联轴器与试验轴系相连，变频调速；液压加载系统通过加载组件给试验轴承施加径向、轴向载荷；冷却系统为加载轴承及电主轴提供循环水冷却；电气控制与软件系统实现对试验机的控制以及试验数据的实时显示和采集。试验机工作原理如图1所示。图1试验机工作原理图13、试验机主体结构3.1试验主体设计试验主体是试验机的核心部分,主要由试验头组件、轴向加载组件、径向加载组件、上盖与底座组成。主体壳体为剖分式不锈钢件，分为上盖与底座两部分，便于拆装；轴向加载组件、径向加载组件为薄膜式油缸结构，分别在液压力的作用下通过加载活塞向试验轴承施加轴向载荷、径向载荷；试验头组件安装在主体底座内，上面由上盖通过螺钉压紧固定。壳体上盖上安装温度传感器6只（4只测试轴承温度、2只测试加热器温度）、振动传感器2只（测试试验轴承振动）；主轴后端安装速度传感器1只（测试主轴转速）。1-底座；2-轴向加载组件；3-试验头组件；4-径向加载组件；5-上盖；6-联轴器；7-电主轴；8-振动传感器；9-温度传感器。图2试验主体结构图3.2试验头结构设计试验头的结构型式直接影响轴承试验的可靠性和试验机的工作特征。本试验机的试验头采用简支梁结构，轴系受力状态较好，易于实现高转速。下图3为7003AC-2RZ试验头的结构，两套试验轴承7003AC-2RZ位于试验主轴两端、中间为加载轴承，考虑到与试验轴承转速、承载的匹配加载轴承同样选用两套7003AC-2RZ。两套试验轴承7003AC-2RZ面对面安装，两套加载轴承7003AC-2RZ背对背弹簧定压预紧安装。左衬套、右衬套内各有6只200W的电加热器环抱着试验轴承实现高温加热（加热结构见图4），每边6只加热器串联外加220V电源总加热功率可达1.2kW。加热温度由温度传感器测试并反馈到温控系统，由温控仪进行加热控制从而达到试验加热自动闭环控制的目的（加热温度闭环控制原理见图5）。中间径向加载套内部开有水槽可通循环水对加载轴承进行冷却，降低温升保证可靠性。考虑到高温工作条件，试验主轴材料采用38CrMoAlA氮化处理，衬套、隔套等零件采用线膨胀系数较小的9Cr18不锈钢材料加工。1-左衬套；2-轴向加载套；3-锁紧螺母；4-试验轴承；5-加热器；6-隔套；7-试验主轴；8-径向加载套；9-弹簧；10-加载轴承；11-拆卸环；12-联轴器法兰；13-右衬套。图37003AC-2RZ试验头结构图2图4试验头加热结构图图5加热温度闭环控制系统框图3.3试验主轴的校核试验主轴是整个旋转轴系的关...