一种轴承内部载荷分布的测量装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种轴承内部载荷分布的测量装置，包括轴承、光纤传感器、主轴、轴承座、保持架转速传感器、中央处理器、主轴驱动电机、应变分析器；所述轴承安装在主轴上，轴承座安装在轴承上；所述光纤传感器固定在轴承的滚动体上，所述光纤传感器的光导纤维与应变分析器连接；所述保持架转速传感器安装在轴承的保持架上，所述保持架转速传感器与中央处理器、应变分析器依次连接；所述主轴驱动电机分别与中央处理器和主轴连接。本实用新型专利技术能够直接测量轴承连续转动的滚动体上的应变变化情况，了解轴承旋转时整体的连续载荷分布情况，具有测量精确度高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及轴承领域，特别是涉及一种轴承内部载荷分布的测量装置。
技术介绍
在风力发电机组，特别是大兆瓦级风力发电机组主轴承和齿轮箱轴承的内部，滚动体在内圈与外圈滚动的同时承受载荷。正确了解滚动体承受的载荷情况有助于提高包括轴承座等边结构的可靠性。与此同时，滚动体一边在外圈与内圈滚道上滚动，一边承受载荷，所以轴承各零件反复受载荷冲击，达到滚动疲劳寿命。因此，滚动体载荷对轴承寿命产生影响，要能准确的计算轴承的使用寿命，必须也要了解轴承内部滚动体的载荷分布。载荷分布的理论方面以轴承承受载荷状态下外圈及内圈不变形且轴承座也不变形为前提条件。但实际情况是由于结构尺寸的制约、轻量化及维修要求，轴承座难以达到保证其不变形的厚度，其变形对轴承的影响不能忽视。此外，轴承的形状以及加载的方法不同，变形量也各不相同。因为轴承座的变形也影响外圈的变形，所以实际的轴承内部载荷分布与理论有很大差异。总体来说，当轴承外圈有变形时，轴承的实际受载区会比理论小，滚动体的最大接触应力会比理论的大。传统的轴承载荷分布测量方法有两种，分别是轨迹法和光弹性法：轨迹法是将滚动体压紧到轴承的滚道面生成的化学保护膜上，拆除滚动体后随着接触部位保护膜的剥落，能够观察到接触痕迹，也就是滚动体的轨迹。根据其大小可以求出滚动体载荷，但要注意轴承在组装、拆除时容易损伤保护膜，此外，轨迹的读取容易产生误差。光弹性法是在用透明的高分子材料制作的轴承模型上施加载荷，采用偏光照射，根据看到的明暗干涉条纹求出滚动体载荷，因为该测量方法需要使用模型，所以要与实物正确对应。上述两种方法都不是直接测定滚动体载荷，另外，这两种方法都是轴承在静止状态下测定，所以不能了解轴承旋转时整体的连续载荷分布情况。因此，一种实际测量轴承旋转时内部载荷分布的装置是准确计算轴承寿命的必要条件。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种轴承内部载荷分布的测量装置，能够直接测量轴承连续转动的滚动体上的应变变化情况，了解轴承旋转时整体的连续载荷分布情况，具有测量精确度高的优点。为解决上述技术问题，本技术采用如下技术方案：一种轴承内部载荷分布的测量装置，包括轴承、光纤传感器、主轴、轴承座、保持架转速传感器、中央处理器、主轴驱动电机、应变分析器；所述轴承安装在主轴上，轴承座安装在轴承上；所述光纤传感器固定在轴承的滚动体上，所述光纤传感器的光导纤维与应变分析器连接；所述保持架转速传感器安装在轴承的保持架上，所述保持架转速传感器与中央处理器、应变分析器依次连接；所述主轴驱动电机分别与中央处理器和主轴连接。进一步地，所述轴承的滚动体的轴心开有孔洞，所述光纤传感器固定在所述孔洞内。进一步地，还包括公转用夹具、自转用旋转接头、公转用旋转接头、公转用夹具驱动电机；所述公转用夹具与轴承同轴安装，自转用旋转接头和公转用旋转接头安装在公转用夹具上；公转用夹具驱动电机分别与中央处理器及公转用夹具连接；所述光纤传感器的光导纤维，依次穿过自转用旋转接头和公转用旋转接头后与应变分析器连接，所述自转用旋转接头由轴承的滚动体带动同步旋转，所述自转用旋转接头和公转用旋转接头用于将转动输入的光导纤维转化为静止输出的光导纤维。进一步地，还包括连接管，所述连接管的一端连接轴承的滚动体且与所述孔洞连通，连接管的另一端连接自转用旋转接头；通过所述连接管，使自转用旋转接头与轴承的滚动体同步旋转。进一步地，所述连接管为橡胶软管。进一步地，所述光纤传感器通过固态胶固定在所述孔洞内。本技术所涉及的轴承内部载荷分布的测量装置能够测量轴承连续转动的滚动体上的应变变化情况，能够观测包括轴承承载区范围的滚动体载荷分布，是离散分布中不能明显显示的应变分布，这为新轴承的设计提供了实验数据，为轴承的计算提供了实际情况(轴承周边结构的刚度、轴承的实际变形)的修正系数的参考，为轴承在使用过程中提供了更准确的可靠性的参考；尤其适用于对轴承要求较高的领域。附图说明上述仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。图1是轴承结构示意图；图2是安装有光纤维传感器的滚动体结构示意图；图3是本技术的测量装置的整体结构示意图；图4是测量方法中载荷施加示意图；图5是滚动体在载荷作用下的应变图。具体实施方式配合图1-3所示，本技术的轴承内部载荷分布测量装置，包括轴承1、光纤传感器2、主轴12、轴承座13、保持架转速传感器7、中央处理器8、主轴驱动电机9、应变分析器11；轴承1安装在主轴上12，轴承座13安装在轴承1上；光纤传感器2固定在轴承1的滚动体1-1上，光纤传感器2的光导纤维2-1与应变分析器11连接；保持架转速传感器7安装在轴承1的保持架1-2上，保持架转速传感器7与中央处理器8、应变分析器11依次连接；主轴驱动电机9分别与中央处理器8和主轴12连接。该测量装置主要是测量轴承在旋转且受载的情况下的内部载荷分布；在轴承的滚动体上安装一个光纤传感器，通过光纤传感器采集滚动体在受载后的形变信息，并通过光纤传感器的光导纤维传导给应变分析器；在轴承的保持架上安装保持架转速传感器，应变分析器将保持架转速信息处理成滚动体的位置信息，并结合滚动体的形变信息确定载荷分布情况。本技术通过在轴承旋转且受载的情况下，在轴承的滚动体安装一个光纤传感器，通过滚动体自转及公转，能够全方位测量轴承内部360°的载荷分布情况，测量效果更好，而且还能够根据需要时时改变某一条件(例如载荷大小、转速高低等)完成对比试验，更有利于研发需要。上述滚动体1-1的轴心开有孔洞，光纤传感器2通过固态胶2-1固定在孔洞内。上述测量装置还包括公转用夹具6、自转用旋转接头3、公转用旋转接头5、公转用夹具驱动电机10；公转用夹具6与轴承1同轴安装，自转用旋转接头3和公转用旋转接头5安装在公转用夹具6上，公转用夹具驱动电机10分别与中央处理器8及公转用夹具6连接；光纤传感器2的光导纤维2-1，依次穿过自转用旋转接头3和公转用旋转接头5后与应变分析器11连接，自转用旋转接头3由滚动体1-1带动同步旋转，自转用旋转接头3和公转用旋转接头5用于将转动输入的光导纤维2-1转化为静止输出的光导纤维2-1。上述测量装置还包括橡胶软管4，橡胶软管4的一端本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轴承内部载荷分布的测量装置，其特征在于，包括轴承、光纤传感器、主轴、轴承座、保持架转速传感器、中央处理器、主轴驱动电机、应变分析器；所述轴承安装在主轴上，轴承座安装在轴承上；所述光纤传感器固定在轴承的滚动体上，所述光纤传感器的光导纤维与应变分析器连接；所述保持架转速传感器安装在轴承的保持架上，所述保持架转速传感器与中央处理器、应变分析器依次连接；所述主轴驱动电机分别与中央处理器和主轴连接。

【技术特征摘要】
1.一种轴承内部载荷分布的测量装置，其特征在于，包括轴承、光纤
传感器、主轴、轴承座、保持架转速传感器、中央处理器、主轴驱动电机、
应变分析器；
所述轴承安装在主轴上，轴承座安装在轴承上；
所述光纤传感器固定在轴承的滚动体上，所述光纤传感器的光导纤维
与应变分析器连接；
所述保持架转速传感器安装在轴承的保持架上，所述保持架转速传感
器与中央处理器、应变分析器依次连接；
所述主轴驱动电机分别与中央处理器和主轴连接。
2.根据权利要求1所述的轴承内部载荷分布的测量装置，其特征在于，
所述轴承的滚动体的轴心开有孔洞，所述光纤传感器固定在所述孔洞内。
3.根据权利要求2所述的轴承内部载荷分布的测量装置，其特征在于，
还包括公转用夹具、自转用旋转接头、公转用旋转接头、公转用夹具驱动
电机；
所述公转用夹具与轴承同轴安装，自转用旋转接头和公转用旋转...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡雪松，蔡安民，王小虎，王婷，
申请(专利权)人：国电联合动力技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11