一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置及其测试方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置及其测试方法，所述装置包括外框架、内框架、轴承箱、测试轴承、磁耦合、支撑轴承、热电偶、弹性悬架系统、空气弹簧、连接电缆、电容补偿箱、数据采集箱；测量受试轴承内外圈之间的电容变化，经数据采集箱进行处理后以输出电压传输至PC机，PC机经过数据处理后将输出电压转换成润滑膜厚值并进行存储；本发明专利技术所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置在利用电容法测量滚动轴承润滑膜厚的同时，降低了制造成本，适用于无损检测各类滚动轴承的实时润滑情况。

【技术实现步骤摘要】
一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置及其测试方法
本专利技术公开了一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置及其测试方法，属于轴承润滑状态监测的

技术介绍
滚动轴承是装备与制造业中除了螺母和螺栓以外使用最为广泛的基础零部件，在高端装备中起到举足轻重的作用。我国经过近40年的高速工业发展，各行各业对滚动轴承的需求也在不断提升。然而，滚动轴承的质量水平已成为制约我国在高速铁路、高精密机床、风力发电机以及飞机发动机领域进行完全自主制造的堡垒。据不完全统计，世界上有超过一半的轴承失效源自于润滑问题。产生润滑问题的主要原因是润滑膜被破坏，导致其不能将轴承滚动体与内外圈之间完全分开，即摩擦副材料之间发生了直接接触并产生剧烈刮擦，致使摩擦副材料产生剧烈磨损，最终导致轴承失效。因此，为提高滚动轴承的安全性和服役寿命，监控滚动轴承的实时润滑膜厚具有重要价值。但由于滚动轴承的复杂结构以及动态运行状态，因此，滚动轴承中润滑油膜厚度的测量，是对滚动轴承运行状态进行诊断的关键技术，也是检测难度最大的参数。近年来，随着我国科学技术的发展，国内对于摩擦副接触区域的润滑膜厚测量技术研究也越来越重视，相关的研究以及测量装备有很多，如中国专利授权公告号为CN103196381A，名称为：“基于光干涉的新型弹流润滑膜厚测量方法”，该测量方法的缺点为：光干涉法要求其中一种接触材料须具有较好的透光性，因此无法在滚动轴承中进行工业应用。又如中国专利授权公告号为CN103335616A，名称为：“一种滑动轴承全域润滑膜厚分布的检测方法”，其中利用超声波法对润滑膜厚进行了测量，尽管其穿透能力弥补了光干涉法的不足，但由于远离和实际应用上的困难，目前超声波法尚未在弹流膜厚测试中得到广泛应用。滚动轴承中弹流润滑油膜厚度值一般处于微米级别，采用直接测量方式比较困难，电容测试法是一种比较成熟的技术，是一种公认的有效检测滚动轴承润滑油膜厚度的方法。电容测试法的原理是通过测量两物体之间的电容值来判断油膜厚度，是一种定量测量油膜厚度的简便方法。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置及其测试方法，结合电容测量技术，能够用于检测并获取实际工况中滚动轴承润滑油膜厚度的信息。为了达到以上目的，本专利技术是采取如下技术方案予以实现的：一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置，包括外框架、支承轴承、主轴、永磁铁、直流电机、测试轴承、轴承箱、卡盘、热电偶、弹性悬架系统、折叠板簧、内框架、空气弹簧、直线轴承、支架、步进电机、电容补偿箱、连接电缆、数据采集箱、PC机；测量受试轴承内外圈之间的电容变化，经数据采集箱进行处理后以输出电压传输至PC机，PC机经过数据处理后将输出电压转换成润滑膜厚值并进行存储；所述支承轴承装在所述外框架的内侧，所述支承轴承内圈与主轴外径适配；所述主轴外端装有永磁铁，所述主轴内端的外径与所述测试轴承的内圈配合；所述主轴外端的永磁铁与直流电机的主轴端部的另一永磁铁配合，将直流电机输出功率至主轴；所述直流电机与PC机连接，通过PC机控制测试轴承内圈的转速；所述测试轴承装载在所述轴承箱中，且其侧面与卡盘配合；所述轴承箱中装有热电偶，对测试轴承外圈的温度进行测量；所述弹性悬架系统与所述卡盘的另一侧配合，并通过折叠板簧与内框架连接；所述内框架通过一对空气弹簧与外框架连接；所述直线轴承在支架的支承下将步进电机的转轴连接；所述电容补偿箱通过连接电缆测试轴承内外圈连接，所述数据采集箱与电容补偿箱连接；所述PC机分别与数据采集箱、热电偶、直流电机及步进电机连接，将数据采集箱输出的电压值和热电偶记录的温度值进行实时同步存储，对直流电机进行控制对测试轴承施加不同转速，并对步进电机进行控制对测试轴承加载不同的轴向和径向载荷。优选的，所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置中，所述外框架包括外形大小一致的前矩形架与后矩形架，所述前矩形架与后矩形架通过上下两对相互交叉的圆柱形肋条连接，所述前矩形架与后矩形架的左右两侧的侧壁中部分别设置一矩形肋条；所述前矩形架的对角处设有两根相互交叉的矩形斜肋条，所述前矩形架的左右边框中心处设有一根矩形横肋条；所述矩形斜肋条与矩形横肋条在前矩形架中心处断开，形成中心环，所述支承轴承装在所述中心环内，所述主轴穿设在所述支承轴承内，所述主轴的尾部与所述测试轴承连接；所述后矩形架与所述前矩形架的结构相同。优选的，所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置中，所述轴承箱设于所述内框架内，所述轴承箱包括一小半圆卡条与大半圆卡条，所述小半圆卡条与大半圆卡条宽度一致并由四个螺栓进行连接，以在径向上对测试轴承进行固定。优选的，所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置中，所述卡盘设置于所述轴承箱内，所述测试轴承固定在所述卡盘内；所述轴承箱的大半圆卡条下侧开有两个圆孔，分别为热电偶安装孔及连接电缆接口，所述热电偶安装在所述热电偶安装孔对测试轴承外圈温度进行测量并传输至PC机进行储存；通过连接电缆接口以便将测试轴承外圈连接至电容补偿箱。优选的，所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置中，所述轴承箱通过弹性悬架系统安装于所述内框架内，所述内框架由前部环形架和尾部环形架经三对互呈30度角交叉的圆柱杆连接形成；所述前部环形架的侧边均设置一平口，在平口处安装空气弹簧，所述前部环形架上的空气弹簧与外框架边框中心处的矩形肋条连接，在所述尾部环形架上也设置一空气弹簧，所述尾部环形架的上的空气弹簧与后矩形架中心处的圆形座连接。优选的，所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置中，所述弹性悬架系统安装于所述内框架内，所述弹性悬架系统包括底座、顶部环形座及连接圆柱,所述底座上设置三片相同的折叠板簧，所述底座通过三个折叠板簧与所述内框架的前部环形架连接，所述连接圆柱固定在所述底座上，所述顶部环形座固定在所述连接圆柱上。优选的，所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置中，所述弹性悬架系统的顶部环形座与所述轴承箱内的卡盘连接，所述底座与所述尾部环形架的上的空气弹簧连接，所述底座上对称设置两个板簧，通过两个板簧分别与外框架左右两侧的侧壁中部设置的矩形肋条连接。优选的，所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置中，所述外框架的侧边设置有两组动力组，一组动力组设置于所述测试轴承的径向方向，为径向动力组；另一组动力组设置于所述测试轴承的轴向方向，为轴向动力组，两组动力组的结构相同。优选的，所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置中，所述动力组包括直线轴承、支架及步进电机，所述直线轴承与步进电机均安装在所述支架上，所述直线轴承的一端与所述步进电机连接，所述直线轴承的另一端外框架连接。一种滚动轴承润滑膜厚的测试方法，采用上述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置实现，包括以下步骤：(1)测试轴承装载：在主轴尾部装载已加注润滑剂的测试轴承，并将测试轴承装入轴承箱中；(2)对系统进行校准调试：在装载测试轴承的情况下，调节电容补偿箱上的可选补偿电容值，直至PC机所显示的电压值等于零；(3)进行滚动轴承测试：驱动步进电机加载测量载荷，然后驱动直流电机对测试轴承施加测量转速，数据采集箱将测量所得电容值转换成输出电压值传输至PC机并进行实时储存，PC机同步储存热电偶记录的测试轴承外圈实时温度、直流电机驱动的测试轴承实时转速以及步进电机加载的实时载荷；(4)建立输出电压与润滑膜厚的数学关系：将已本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置，其特征在于，包括外框架、支承轴承、主轴、永磁铁、直流电机、测试轴承、轴承箱、卡盘、热电偶、弹性悬架系统、折叠板簧、内框架、空气弹簧、直线轴承、支架、步进电机、电容补偿箱、连接电缆、数据采集箱、PC机；测量受试轴承内外圈之间的电容变化，经数据采集箱进行处理后以输出电压传输至PC机，PC机经过数据处理后将输出电压转换成润滑膜厚值并进行存储；所述支承轴承装在所述外框架的内侧，所述支承轴承内圈与主轴外径适配；所述主轴外端装有永磁铁，所述主轴内端的外径与所述测试轴承的内圈配合；所述主轴外端的永磁铁与直流电机的主轴端部的另一永磁铁配合，将直流电机输出功率至主轴；所述直流电机与PC机连接，通过PC机控制测试轴承内圈的转速；所述测试轴承装载在所述轴承箱中，且其侧面与卡盘配合；所述轴承箱中装有热电偶，对测试轴承外圈的温度进行测量；所述弹性悬架系统与所述卡盘的另一侧配合，并通过折叠板簧与内框架连接；所述内框架通过一对空气弹簧与外框架连接；所述直线轴承在支架的支承下将步进电机的转轴连接；所述电容补偿箱通过连接电缆测试轴承内外圈连接，所述数据采集箱与电容补偿箱连接；所述PC机分别与数据采集箱、热电偶、直流电机及步进电机连接，将数据采集箱输出的电压值和热电偶记录的温度值进行实时同步存储，对直流电机进行控制对测试轴承施加不同转速，并对步进电机进行控制对测试轴承加载不同的轴向和径向载荷。...

【技术特征摘要】
1.一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置，其特征在于，包括外框架、支承轴承、主轴、永磁铁、直流电机、测试轴承、轴承箱、卡盘、热电偶、弹性悬架系统、折叠板簧、内框架、空气弹簧、直线轴承、支架、步进电机、电容补偿箱、连接电缆、数据采集箱、PC机；测量受试轴承内外圈之间的电容变化，经数据采集箱进行处理后以输出电压传输至PC机，PC机经过数据处理后将输出电压转换成润滑膜厚值并进行存储；所述支承轴承装在所述外框架的内侧，所述支承轴承内圈与主轴外径适配；所述主轴外端装有永磁铁，所述主轴内端的外径与所述测试轴承的内圈配合；所述主轴外端的永磁铁与直流电机的主轴端部的另一永磁铁配合，将直流电机输出功率至主轴；所述直流电机与PC机连接，通过PC机控制测试轴承内圈的转速；所述测试轴承装载在所述轴承箱中，且其侧面与卡盘配合；所述轴承箱中装有热电偶，对测试轴承外圈的温度进行测量；所述弹性悬架系统与所述卡盘的另一侧配合，并通过折叠板簧与内框架连接；所述内框架通过一对空气弹簧与外框架连接；所述直线轴承在支架的支承下将步进电机的转轴连接；所述电容补偿箱通过连接电缆测试轴承内外圈连接，所述数据采集箱与电容补偿箱连接；所述PC机分别与数据采集箱、热电偶、直流电机及步进电机连接，将数据采集箱输出的电压值和热电偶记录的温度值进行实时同步存储，对直流电机进行控制对测试轴承施加不同转速，并对步进电机进行控制对测试轴承加载不同的轴向和径向载荷。2.根据权利要求1所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置，其特征在于，所述外框架包括外形大小一致的前矩形架与后矩形架，所述前矩形架与后矩形架通过上下两对相互交叉的圆柱形肋条连接，所述前矩形架与后矩形架的左右两侧的侧壁中部分别设置一矩形肋条；所述前矩形架的对角处设有两根相互交叉的矩形斜肋条，所述前矩形架的左右边框中心处设有一根矩形横肋条；所述矩形斜肋条与矩形横肋条在前矩形架中心处断开，形成中心环，所述支承轴承装在所述中心环内，所述主轴穿设在所述支承轴承内，所述主轴的尾部与所述测试轴承连接；所述后矩形架与所述前矩形架的结构相同。3.根据权利要求2所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置，其特征在于，所述轴承箱设于所述内框架内，所述轴承箱包括一小半圆卡条与大半圆卡条，所述小半圆卡条与大半圆卡条宽度一致并由四个螺栓进行连接，以在径向上对测试轴承进行固定。4.根据权利要求3所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置，其特征在于，所述卡盘设置于所述轴承箱内，所述测试轴承固定在所述卡盘内；所述轴承箱的大半圆卡条下侧开有两个圆孔，分别为热电偶安装孔及连接电缆接口，所述热电偶安装在所述热电偶安装孔对测试轴承外圈温度进行测量并传输至PC机进行储存；通过连接电缆接口以便将测试轴承外圈连接至电...

【专利技术属性】
技术研发人员：岑辉，白丹，郭瑞瑞，赵乐斌，董永强，
申请(专利权)人：许昌学院，
类型：发明
国别省市：河南,41