偏心輪機(jī)構(gòu)在汽車(chē)軸承試驗(yàn)機(jī)上的應(yīng)用

鄒立平，胡衛(wèi)平，滕飛，黎軍士，李來(lái)芳

(瓦房店軸承集團(tuán)有限公司，遼寧 瓦房店 116300)

隨著汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，帶動(dòng)了汽車(chē)軸承的發(fā)展，對(duì)汽車(chē)軸承的性能和壽命試驗(yàn)也提出了越來(lái)越高的要求[1-2]。汽車(chē)前懸掛支柱軸承試驗(yàn)機(jī)應(yīng)運(yùn)而生，其要求在規(guī)定載荷、擺角和擺頻條件下對(duì)軸承進(jìn)行性能和疲勞壽命的測(cè)試。其中，軸向載荷利用杠桿原理通過(guò)增減砝碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，擺動(dòng)及擺頻功能則通過(guò)閉式偏心輪機(jī)構(gòu)和變速減速機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

1 閉式偏心輪機(jī)構(gòu)

1.1 結(jié)構(gòu)組成

汽車(chē)前懸掛軸承試驗(yàn)機(jī)采用的閉式偏心輪機(jī)構(gòu)如圖1所示，主要由變速減速機(jī)(擺動(dòng)軸下端，圖中未示出)、偏心輪、撥叉座板、直線(xiàn)軸承、導(dǎo)桿、滾輪、搖桿和搖桿座等組成。偏心輪機(jī)構(gòu)是試驗(yàn)機(jī)的一個(gè)重要組成部分，主要實(shí)現(xiàn)軸承在試驗(yàn)過(guò)程中的擺動(dòng)功能。

1—砝碼座；2—杠桿；3 —導(dǎo)向桿支承；4—直線(xiàn)軸承；5—擺動(dòng)軸；6—偏心輪；7—導(dǎo)桿；8—撥叉座板；9—滾輪；10—搖桿；11—試驗(yàn)主軸；12—搖桿座；13—機(jī)體

軸向加載通過(guò)在砝碼座上放置一定數(shù)量的砝碼，依靠杠桿的另一端作用在主軸下端實(shí)現(xiàn)，試驗(yàn)軸向載荷為5 kN。徑向加載通過(guò)軸向加載作用在被試軸承組件中的斜座產(chǎn)生的分力來(lái)實(shí)現(xiàn)，載荷大小與斜座的斜角有關(guān)，最大擺角為±35°。軸承轉(zhuǎn)速為89 r/min，由此可計(jì)算出擺頻，以便于調(diào)定變速減速機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速。撥叉座板兩端耳槽帶動(dòng)2個(gè)試驗(yàn)主軸，對(duì)汽車(chē)前懸掛軸承進(jìn)行對(duì)比性試驗(yàn)。

1.2 工作原理

如圖1所示,試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，由變速減速機(jī)驅(qū)動(dòng)偏心輪旋轉(zhuǎn)。當(dāng)按圖示位置順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，偏心輪的D點(diǎn)旋轉(zhuǎn)到C點(diǎn)正下方時(shí)，處于升程階段，同時(shí)作用于撥叉座板的下接觸面，帶動(dòng)撥叉座板向下移動(dòng)，撥叉座板上的2個(gè)開(kāi)口耳槽帶動(dòng)搖桿、搖桿座、試驗(yàn)主軸逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)；偏心輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，處于降程階段，同時(shí)作用于撥叉座板的上接觸面并帶動(dòng)撥叉座板向上移動(dòng)，連續(xù)旋轉(zhuǎn)將使主軸系統(tǒng)連同被試軸承按照一定的規(guī)律不停地進(jìn)行擺動(dòng)，從而滿(mǎn)足試驗(yàn)功能要求。

2 擺角幾何關(guān)系和注意要點(diǎn)

2.1 擺角與偏心量的關(guān)系

由圖1可知，擺角可通過(guò)改變偏心輪的偏心量實(shí)現(xiàn)，偏心量越大，擺角越大，反之，擺角就越小。當(dāng)擺動(dòng)軸中心與偏心輪中心重合時(shí)，偏心輪機(jī)構(gòu)將不產(chǎn)生擺動(dòng)。圖1中，△OEG的邊長(zhǎng)EG即為偏心輪一個(gè)單擺程對(duì)應(yīng)的直線(xiàn)距離(2L)，則EF即為偏心量(F為EG的中點(diǎn))。因此，由試驗(yàn)要求給定的擺角α，利用三角關(guān)系即可計(jì)算出偏心量為

L=EF=OE×sin(α/2)。

2.2 注意要點(diǎn)

試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于偏心輪搖桿結(jié)構(gòu)，擺角不能太大，否則會(huì)造成運(yùn)行不暢，甚至出現(xiàn)機(jī)械系統(tǒng)零部件的過(guò)快損壞。對(duì)于偏心輪齒輪齒條結(jié)構(gòu)，雖然理論上齒輪齒條可任意延長(zhǎng)行程，但過(guò)大的擺角會(huì)帶來(lái)偏心輪結(jié)構(gòu)的龐大，甚至?xí)霈F(xiàn)死角，以致出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。因此，該偏心輪機(jī)構(gòu)適合最大擺角為±40°以?xún)?nèi)的場(chǎng)合應(yīng)用。

3 結(jié)束語(yǔ)

閉式偏心輪機(jī)構(gòu)應(yīng)用于汽車(chē)軸承試驗(yàn)機(jī)上，實(shí)現(xiàn)了擺角和擺頻的功能，不僅結(jié)構(gòu)緊湊，而且在試驗(yàn)過(guò)程中可隨時(shí)對(duì)擺頻進(jìn)行控制。擺角通過(guò)改變偏心輪的偏心量實(shí)現(xiàn)，擺頻通過(guò)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的變速機(jī)來(lái)調(diào)節(jié)，方便、快捷、自如。