本发明属于滚动轴承测试实验领域，具体涉及滚动轴承高温工况模拟及运动测试试验装置与性能测试方法。
背景技术：
1、滚动轴承部分安装在舵机等摆动条件，且处于高温环境，其非圆周摆动运动特点与传统的周期性旋转运动轴承存在较大的差异，容易导致承载、摆动区域的局部磨损、温度、疲劳等故障，直接影响的轴承的使用性能。因此开展模拟真实非圆周摆动、高温工况的试验具有重要的意义。
2、目前，许冬冬等研制高温环境下轴承润滑油脂动态模拟试验的方法及装置（cn101419220a），通过试验箱内部布置电热丝对于箱体进行加热操作，并使用加载弹簧进行径向与轴向加载，实现了对于高温状态下轴承内部润滑变化的实验。王建等（脂润滑密封轴承高温高速试验机）中对于试验轴承外衬套进行加热操作，从而实现对于径向与轴向载荷的模拟，实现了高速、高温、联合载荷下轴承试验。魏来等（转子-轴承系统动态特性与轴承磨损演化研究）通过实验数据与系统动力学模型联合分析，实现了对于不同时期转子系统内部的各部位磨损差异的实验与分析。liu weidon（mechanism analysis of deviaionsourcingand propagation for mechanical assembly）设计出一种关于实验轴承装配位置差异对于磨损影响的特殊实验装置，通过在相同外载荷作用下改变不同实验方案中测试轴承装配位置的差异，来获取内外圈不同装配位置对于实验轴承内部磨损的影响情况。
3、现有的试验机多数是针对旋转周期性试验，无法实现非圆周期性摆动模拟，更不能实现摆动后得内外圈的调整，因此一种专门的高温滚动轴承非圆周摆动试验装置。
技术实现思路
1、本发明旨在解决现有技术的上述不足，提出可调往复驱动转化非圆周摆动装置、高温加热及隔热装置的试验装置，实现在轴承非圆周角度可调整往复摆动、以及高温环境模拟，进一步设计轴承外圈、内圈的周向位置可调装置，实现在非圆周摆动装置条件下的轴承局部承载区域磨损后的周向位置角度的调整。
2、为了达到上述目的，本发明采取以下方案：高温滚动轴承非圆周摆动试验装置，包括摆动驱动装置、主轴支撑装置、高温试验装置和加载装置；所述摆动驱动装置中齿条和摆动齿轮所产生的摆动驱动力由联轴器传递到主轴支撑装置的主轴上，驱动主轴往复旋转，被试轴承装配在主轴上随主轴同步旋转，所述高温试验装置装配于主轴上，通过加热主轴实现对于被试轴承的环境温度控制，所述加载装置包括轴向加载装置和径向加载装置，所述轴向加载装置为被试轴承提供轴向载荷，所述径向加载装置为被试轴承提供径向载荷。
3、进一步地，高温滚动轴承非圆周摆动试验装置还包括用于测量被试轴承所加载的轴向载荷、径向载荷、被试轴承内圈温度和外圈温度以及被试轴承的转矩和偏转角度的传感测试装置，试验进行中的数据通过传感测试装置进行测试与记录。
4、所述传感测试装置具体包括转矩传感器、轴向压力传感器、外圈温度传感器、径向压力传感器、内圈温度传感器。
5、进一步地，所述摆动驱动装置、主轴支撑装置、高温试验装置、加载装置和传感测试装置设置于固定底台上。
6、进一步地，所述固定底台包括底台、支架和水平调节螺栓，所述支架支撑在底台下方，所述底台上表面为水平面，摆动驱动装置、主轴支撑装置、高温试验装置、加载装置和传感测试装置设置于底台上，所述支架在四角处设置水平调节螺栓，对试验装置的水平度进行调节。
7、进一步地，所述摆动驱动装置还包括直线导轨、导轨支座、齿轮轴、第一承载座和第二承载座；所述直线导轨固定在导轨支座上，所述齿条连接在直线导轨上沿直线导轨进行位移，齿条与摆动齿轮啮合，齿轮轴固定装配在所述摆动齿轮内，齿轮轴的两端分别通过第一承载座和第二承载座支撑；齿条直线位移带动摆动齿轮和齿轮轴往复旋转，齿轮轴将扭矩传递到所述主轴上。
8、进一步地，所述摆动驱动装置还包括保护外壳，所述保护外壳罩于所述摆动齿轮、第一承载座和第二承载座上方；所述齿轮轴通过锁紧螺母与所述摆动齿轮固定连接；所述齿轮轴通过联轴器与传感测试装置的转矩传感器连接，转矩传感器通过联轴器与主轴连接，通过转矩传感器对摆动驱动装置所产生的转矩与偏转角度进行测量与记录。
9、进一步地，所述主轴支撑装置包括支撑轴承座、主轴端盖、调整卡盘、轴向加载压杆和所述主轴；所述主轴远离摆动驱动装置的一端固定有主轴端盖；所述被试轴承外部装配有支撑轴承座，被试轴承内圈与主轴过盈配合并同步旋转，被试轴承外圈与支撑轴承座过盈配合，所述支撑轴承座通过卡齿结构与调整卡盘连接，所述轴向加载压杆连接在调整卡盘远离支撑轴承座一侧的中心上，调整卡盘随轴向加载压杆沿主轴轴心进行旋转，所述轴向加载装置与轴向加载压杆连接为调整卡盘提供轴向载荷，调整卡盘接收来自于轴向加载压杆的载荷与转矩，通过卡齿结构传递至支撑轴承座，并进一步传递至被试轴承，对被试轴承进行轴向载荷施加与外圈位置调整。
10、进一步地，所述轴向加载装置包括轴向液压缸、轴向液压缸底座，所述轴向液压缸底座固定设置，轴向液压缸装配于轴向液压缸底座上，轴向液压缸的活塞杆通过活节轴承连接器连接轴向加载压杆，轴向液压缸的活塞杆、轴向加载压杆和主轴的轴心重合；所述轴向液压缸的活塞杆与轴向加载压杆之间设置有轴向压力传感器，所述轴向压力传感器为传感测试装置中用于被试轴承轴向载荷测量的设备。
11、进一步地，所述高温试验装置包括高频加热装置、承载模块、陪试模块和试验箱体，所述高频加热装置设置于主轴上并为主轴加热，所述承载模块包括承载轴承和承载轴承座，所述承载轴承装配在主轴上，承载轴承外部安装有承载轴承座；所述陪试模块包括陪试轴承和陪试轴承座，所述陪试轴承装配在主轴上，陪试轴承外部安装有陪试轴承座，所述承载模块、陪试模块、被试轴承和设置在被试轴承外部的支撑轴承座封闭在试验箱体内，所述高频加热装置设置于试验箱体外，高频加热装置对主轴进行加热，并通过热传导对陪试模块、承载模块和被试轴承的内外圈进行加热。
12、进一步地，所述承载轴承、陪试轴承的安装方式与被试轴承相同，承载轴承的内圈与主轴过盈配合，承载轴承的外圈与承载轴承座过盈配合；陪试轴承的内圈与主轴过盈配合，陪试轴承的外圈与陪试轴承座过盈配合。
13、进一步地，所述试验箱体由圆柱状的支撑箱体和两侧的轴承盖组成，所述试验箱体内设置调整垫块，调整垫块位于承载轴承座、陪试轴承座、支撑轴承座的下方进行支撑，所述被试轴承内圈与承载轴承内圈之间通过隔套限位。
14、基于上述技术方案，所述隔套为被试轴承内圈提供轴向的压紧力，使被试轴承内圈与主轴端盖压紧配合连接，在主轴端盖轴向压紧力和与主轴过盈配合的作用下，保证被试轴承内圈与主轴同步旋转。
15、进一步地，所述承载轴承为双列滚子轴承，内圈分体设置，两个内圈之间通过隔套限位。被试轴承、承载轴承和陪试轴承依次设置在主轴上，试验箱体的第一轴承盖的止口抵靠在陪试轴承座的端面上，试验箱体的第二轴承盖的止口抵靠在调整卡盘的侧表面上，第二轴承盖的止口与调整卡盘之间设置o型密封圈，o型密封圈嵌入第二轴承盖的止口内；所述陪试轴承和被试轴承的尺寸规格相同。
16、进一步地，所述主轴连接摆动驱动装置的一端设置隔热水套。所述隔热水套通过供给循环水的方式隔绝高频加热装置向摆动驱动装置和转矩传感器的热传递。
17、进一步地，所述试验箱体内设置有外圈温度传感器，外圈温度传感器具有两个温度探头，分别对陪试轴承与被试轴承的外圈温度进行测量；所述试验箱体外设置有内圈温度传感器，所述内圈温度传感器为红外温度传感器，通过内圈温度传感器测量被试轴承和陪试轴承的内圈温度；所述外圈温度传感器和内圈温度传感器为传感测试装置中用于被试轴承和陪试轴承的内外圈温度测量的设备。
18、进一步地，外圈温度传感器的第一个温度探头穿过调整垫块与支撑轴承座，与被试轴承的外圈接触测量，外圈温度传感器的第二个温度探头穿过调整垫块与陪试轴承座，与陪试轴承的外圈接触测量。
19、进一步地，所述径向加载装置包括径向压杆、径向液压缸和径向液压缸底座，所述径向液压缸底座固定设置，径向液压缸装配于径向液压缸底座上，径向液压缸的活塞杆连接径向压杆，径向压杆穿过试验箱体沿径向抵持在承载轴承座上；所述径向液压缸的活塞杆与径向压杆之间设置有径向压力传感器，所述径向压力传感器为传感测试装置中用于被试轴承径向载荷的测量的设备。
20、采用上述高温滚动轴承非圆周摆动试验装置的试验方法，包括常温下滚动轴承性能测试、高温下滚动轴承性能测试、非圆周运动下内外套引起非均匀磨损调整实验；
21、常温下滚动轴承性能测试的测量参数为主轴转动的角度θ与转矩m、径向与轴向的加载载荷fx，fy、实验过程中的温度变化τ，同时通过相机来观测测试轴承内外圈滚道的磨损程度，所述测试轴承为被试轴承和陪试轴承；
22、测试方法：将测试轴承正确安装，记录下初始内外圈轴向位置，通过设定主轴转动角度θ与径向与轴向的加载载荷fx，fy两个变量来模拟环境工况，记录测试轴承温升t情况，一个试验时间段后关闭摆动驱动装置，转动调整轴向压杆来使得内外圈位置差异，并重复实验步骤，多个实验方案后拆下测试轴承并观测轴承内部磨损差异；
23、高温下滚动轴承性能测试的测量参数为主轴转动的角度θ与转矩m、径向与轴向的加载载荷fx，fy、内外圈温度τ1与t2，同时通过相机来观测测试轴承内外圈滚道的磨损程度，所述测试轴承为被试轴承和陪试轴承；
24、测试方法：将测试轴承正确安装，记录下初始内外圈轴向位置并设定好环境温度通过加热装置进行加热，内外圈温度τ1与t2达到设定试验温度时停止加热并保温。轴承通过设定主轴转动角度θ、径向与轴向的加载载荷fx，fy两个变量来模拟环境工况，试验过程中记录测试轴承内外圈温度变化，一个试验时间段后关闭摆动驱动装置，转动调整轴向压杆使得内外圈位置差异，并重复实验步骤，多个实验方案后拆下测试轴承并观测轴承内部磨损差异；
25、非圆周运动下内外套引起非均匀磨损调整实验的测试方法：将测试轴承正确安装，设定好不同试验时间段的主轴转动角度θ、径向与轴向的加载载荷fx，fy及其他环境变量，随后按照试验方案对于不同时间段被试轴承内外圈位置进行调节，从而达到非均匀磨损试验的目的；具体外圈调节方式为转动轴向加载压杆，从而间接对于被试轴承外圈周向调整，内圈调节方式为停机状态下转动主轴，从而对于被试轴承内圈周向调整。
26、本发明的有益效果为：本发明的试验装置能够实现对被试轴承在非圆周摆动的条件下的状态进行模拟，依次对被试轴承的性能进行试验，保证了试验效果的真实性和准确性。
1.高温滚动轴承非圆周摆动试验装置，其特征在于：包括摆动驱动装置、主轴支撑装置、高温试验装置和加载装置；所述摆动驱动装置中齿条和摆动齿轮所产生的摆动驱动力由联轴器传递到主轴支撑装置的主轴上，驱动主轴往复旋转，被试轴承装配在主轴上随主轴同步旋转，所述高温试验装置装配于主轴上，通过加热主轴实现对于被试轴承的环境温度控制，所述加载装置包括轴向加载装置和径向加载装置，所述轴向加载装置为被试轴承提供轴向载荷，所述径向加载装置为被试轴承提供径向载荷。
2.根据权利要求1所述的高温滚动轴承非圆周摆动试验装置，其特征在于：还包括用于测量被试轴承所加载的轴向载荷、径向载荷、被试轴承内圈温度和外圈温度以及被试轴承的转矩和偏转角度的传感测试装置，试验进行中的数据通过传感测试装置进行测试与记录；所述摆动驱动装置、主轴支撑装置、高温试验装置、加载装置和传感测试装置设置于固定底台上。
3.根据权利要求1所述的高温滚动轴承非圆周摆动试验装置，其特征在于：所述摆动驱动装置还包括直线导轨、导轨支座、齿轮轴、第一承载座和第二承载座；所述直线导轨固定在导轨支座上，所述齿条连接在直线导轨上沿直线导轨进行位移，齿条与摆动齿轮啮合，齿轮轴固定装配在所述摆动齿轮内，齿轮轴通过第一承载座和第二承载座支撑；齿条直线位移带动摆动齿轮和齿轮轴往复旋转，齿轮轴将扭矩传递到所述主轴上。
4.根据权利要求3所述的高温滚动轴承非圆周摆动试验装置，其特征在于：所述摆动驱动装置还包括保护外壳，所述保护外壳罩于所述摆动齿轮、第一承载座和第二承载座上方；所述齿轮轴通过锁紧螺母与所述摆动齿轮固定连接；所述齿轮轴通过联轴器与传感测试装置的转矩传感器连接，转矩传感器通过联轴器与主轴连接，通过转矩传感器对摆动驱动装置所产生的转矩与偏转角度进行测量与记录。
5.根据权利要求1所述的高温滚动轴承非圆周摆动试验装置，其特征在于：所述主轴支撑装置包括支撑轴承座、主轴端盖、调整卡盘、轴向加载压杆和所述主轴；所述主轴远离摆动驱动装置的一端固定有主轴端盖；所述被试轴承外部装配有支撑轴承座，被试轴承内圈与主轴过盈配合并同步旋转，被试轴承外圈与支撑轴承座过盈配合，所述支撑轴承座通过卡齿结构与调整卡盘连接，所述轴向加载压杆连接在调整卡盘远离支撑轴承座一侧的中心上，调整卡盘随轴向加载压杆沿主轴轴心进行旋转，所述轴向加载装置与轴向加载压杆连接为调整卡盘提供轴向载荷，调整卡盘接收来自于轴向加载压杆的载荷与转矩，通过卡齿结构传递至支撑轴承座，并进一步传递至被试轴承，对被试轴承进行轴向载荷施加与外圈位置调整。
6.根据权利要求5所述的高温滚动轴承非圆周摆动试验装置，其特征在于：所述轴向加载装置包括轴向液压缸、轴向液压缸底座，所述轴向液压缸底座固定设置，轴向液压缸装配于轴向液压缸底座上，轴向液压缸的活塞杆通过活节轴承连接器连接轴向加载压杆，轴向液压缸的活塞杆、轴向加载压杆和主轴的轴心重合；所述轴向液压缸的活塞杆与轴向加载压杆之间设置有轴向压力传感器，所述轴向压力传感器为传感测试装置中用于被试轴承轴向载荷测量的设备。
7.根据权利要求1所述的高温滚动轴承非圆周摆动试验装置，其特征在于：所述高温试验装置包括高频加热装置、承载模块、陪试模块和试验箱体，所述高频加热装置设置于主轴上并为主轴加热，所述承载模块包括承载轴承和承载轴承座，所述承载轴承装配在主轴上，承载轴承外部安装有承载轴承座；所述陪试模块包括陪试轴承和陪试轴承座，所述陪试轴承装配在主轴上，陪试轴承外部安装有陪试轴承座，所述承载轴承、陪试轴承的安装方式与被试轴承相同，承载轴承的内圈与主轴过盈配合，承载轴承的外圈与承载轴承座过盈配合；陪试轴承的内圈与主轴过盈配合，陪试轴承的外圈与陪试轴承座过盈配合；所述承载模块、陪试模块、被试轴承和设置在被试轴承外部的支撑轴承座封闭在试验箱体内，所述高频加热装置设置于试验箱体外，高频加热装置对主轴进行加热，并通过热传导对陪试模块、承载模块和被试轴承的内外圈进行加热。
8.根据权利要求7所述的高温滚动轴承非圆周摆动试验装置，其特征在于：所述试验箱体由圆柱状的支撑箱体和两侧的轴承盖组成，所述试验箱体内设置调整垫块，调整垫块位于承载轴承座、陪试轴承座、支撑轴承座的下方进行支撑，所述被试轴承内圈与承载轴承内圈之间通过隔套限位；所述主轴连接摆动驱动装置的一端设置隔热水套；所述试验箱体内设置有外圈温度传感器，外圈温度传感器具有两个温度探头，分别对陪试轴承与被试轴承的外圈温度进行测量；所述试验箱体外设置有内圈温度传感器，所述内圈温度传感器为红外温度传感器，通过内圈温度传感器测量被试轴承和陪试轴承的内圈温度；所述外圈温度传感器和内圈温度传感器为传感测试装置中用于被试轴承和陪试轴承的内外圈温度测量的设备。
9.根据权利要求7所述的高温滚动轴承非圆周摆动试验装置，其特征在于：所述径向加载装置包括径向压杆、径向液压缸和径向液压缸底座，所述径向液压缸底座固定设置，径向液压缸装配于径向液压缸底座上，径向液压缸的活塞杆连接径向压杆，径向压杆穿过试验箱体沿径向抵持在承载轴承座上；所述径向液压缸的活塞杆与径向压杆之间设置有径向压力传感器，所述径向压力传感器为传感测试装置中用于被试轴承径向载荷的测量的设备。
10.采用如权利要求1-9中任意一项所述的高温滚动轴承非圆周摆动试验装置的性能测试方法，其特征在于：包括常温下滚动轴承性能测试、高温下滚动轴承性能测试、非圆周运动下内外套引起非均匀磨损调整实验；
