滚动轴承保持架多物理场动态参数测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于滚动轴承测试试验技术领域，具体涉及滚动轴承保持架多物理场动态参数测试装置。该装置包括滚动轴承保持架动态参数测试装置、传感器测试系统、驱动装置、径向加载装置、轴向加载装置、轴承箱，实现滚动轴承保持架在一定复合载荷和转速下的实验测试；滚动轴承保持架动态参数测试装置，包括光纤光栅传感器、光纤光栅信号传输装置、测试与补偿环、电涡流传感器、待测轴承。本发明专利技术实现结构空间受限条件下的滚动轴承保持架应变、温度多测点分布式同步测试，用于研究多自由度、多点应变和温度间的关联关系；采用光纤光栅传感具有一线多点和灵敏度高、体积小优点，采用光滑环和特殊传输支架实现传感器信号传输，减小对保持架测试结果的影响。

Multi-Physical Field Dynamic Parameter Testing Device for Rolling Bearing Cage

The invention belongs to the technical field of rolling bearing testing and testing, and specifically relates to a multi-physical field dynamic parameter testing device for rolling bearing cage. The device includes dynamic parameters testing device, sensor testing system, driving device, radial loading device, axial loading device and bearing box to realize the experimental testing of rolling bearing cage under certain combined load and rotational speed; dynamic parameters testing device of rolling bearing cage, including fiber Bragg grating sensor, fiber Bragg grating signal transmission device, measurement Trial and compensation rings, eddy current sensors, bearings to be tested. The invention realizes the distributed synchronous test of strain and temperature of rolling bearing cage under the condition of limited structure space, and is used to study the relationship between multi-degree of freedom, multi-point strain and temperature; the fiber grating sensor has the advantages of one-line, multi-point, high sensitivity and small volume, and the smooth ring and special transmission bracket are used to realize sensor signal transmission, so as to reduce the measurement of cage. The influence of test results.

【技术实现步骤摘要】
滚动轴承保持架多物理场动态参数测试装置
本专利技术属于滚动轴承测试试验
，具体涉及滚动轴承保持架多物理场动态参数测试装置。
技术介绍
滚动轴承是重大装备的重要基础零部件，其性能与寿命直接影响装备的工作性能、可靠性和安全性。滚动轴承通常由外圈、内圈、钢球和保持架四个部分构成。保持架是其核心零件，起到圆周方向均匀隔开钢球，引导钢球轮流承受载荷作用。在轴承运行过程中，保持架存在空间运动、接触受力、摩擦生热；而且其运动、应力应变、温度特性相互影响、相互耦合，且随着转速、载荷、润滑以及保持架结构而发生变化，关联关系极其复杂，而获得轴承保持架应变场(多点应变)、温度场(多点温度)和运动(多自由度)等多物理场参数，弄清动态应变、运动特性以及温度之间的内在关联关系，对于改善保持架受力、温升乃至提高轴承寿命起着至关重要的作用。国内外学者高度重视轴承保持架测试试验研究，以获得保持架真实原位数据，集中在运动、应变、温度等方面。运动方面主要采用电涡流传感器(角接触球轴承保持架动态性能试验装置(201210336882.X)、一种测试滚动轴承保持架涡动的磁阻传感器(201420538645.6))和激光位移传感器(一种基于误差分离技术的轴承保持架运动轨迹测试方法(201510429931.8)和配对轴承差动保持架动态特性试验装置(201710040221.5))。保持架应变测试方面则多是采用应变片并结合电滑环传输信号，温度方面采用热电偶或红外传感器测试。由于保持架结构空间限制以及转速与内外圈的差异，使保持架测试传感器布置及旋转态信号传输存在很大难度，导致现有保持架温度测试多为单点、应变采用多应变传感器(SKF、TIMKEN)进行多点测试，但需要多通道电滑环传输，导致其体积和质量大，增加保持架附加质量。实际过程中，保持架除了与多个滚动体接触外，还与引导套圈存在摩擦与接触，保持架与各个滚动体、引导套圈处的应变、温度均存在着差异，单一温度和应变测试不能反映保持架特性。因此，目前滚动轴承保持架测试方法多是单独运动、应变或温度等参数的单独测试，不能实现保持架多物理场参数的同步测试，难以获得多自由度运动、多点应变和温度的同步数据，导致复杂运动条件下的保持架运动、应变、温度间关联关系不明确，因此迫切一种能够实现轴承保持架多自由度运动、多测点应变和温度多物理场动态参数同步测试方法和实验装置。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中上述不足，提出一种滚动轴承保持架多物理场动态参数测试装置，实现滚动轴承保持架多自由度运动、多测点应变和温度的多物理场参数测试，提出保持架结构受限条件下传感器布置和旋转态传输附加质量补偿方式，避免附加传输装置的影响，保证保持架参数测试精度。为了达到上述目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种滚动轴承保持架多物理场动态参数测试装置，包括滚动轴承保持架动态参数测试装置1、传感器测试系统、驱动装置3、径向加载装置4、轴向加载装置5和轴承箱6，实现滚动轴承保持架在一定复合载荷和转速下的实验测试；所述滚动轴承保持架动态参数测试装置1，包括光纤光栅传感器11、光纤光栅信号传输装置12、测试与补偿环13、电涡流传感器14和待测轴承15；所述待测轴承15为滚动轴承；所述光纤光栅传感器11布置在待测轴承15保持架的兜孔周围和引导面上，用于测量应变和温度信息，包括应变测点111、温度测点112和光纤信号线一113；在兜孔周围的测点中，保持架表面不粘贴的光纤光栅传感器11作为温度测点112，用于测量兜孔温度，其余的光纤光栅传感器11通过粘贴方式贴附在兜孔周围，作为应变测点111；保持架引导面上采用同样的布置方式，光纤光栅传感器11在保持架引导面上，构成多个应变测点111和温度测点112，测点位置避开与保持架套圈接触区域，避免接触、摩擦导致传感器失效或光纤断裂；所述光纤信号线一113用于连接应变测点111和温度测点112，实现信号的传输；所述光纤光栅信号传输装置12用于实现旋转态下保持架信号的传输，包括光纤信号线二121、传输支架122和光滑环123；所述光纤信号线二121和光纤信号线一113为一根线；所述传输支架122用于固定光纤信号线二121和安装光滑环123，使其随着保持架旋转；所述传输支架122为3D打印超轻材料，设有偶数对称式独立连接架1222；所述连接架1222为爪型结构，其前端面为连接端面1221，采用粘贴方式与保持架侧面固定连接；多个连接架1222另一端由一圆轴1223汇聚；所述的圆轴1223设有中孔1224，用于光滑环123旋转端的安装，并采用顶丝或过盈配合固定；所述中孔1224内部采用粘贴方式固定光纤信号线二121；所述光滑环123包括旋转端和静止端，用于待测轴承15保持架旋转态信号与静止采集器信号传输；所述测试与补偿环13为钢制材料，一方面用于补偿光纤光栅传输装置增加保持架附加质量，减小与真实工作状态差异导致的测试误差，另一方面用于与保持架相连，测试保持架运动，使电涡流传感器14产生电磁感应信号；测试与补偿环13由两个内径不同的圆环一131和圆环二132构成，圆环一131内径与保持架直径相配合，圆环一131端面采用粘贴方式与保持架侧面固定连接，圆环二132内径小于圆环一131内径；通过圆环一131和圆环二132组合补偿光纤光栅信号传输装置12的附加质量和转动惯量，即mb＝mg，Ib＝Ig式中，mb和Ib为测试与补偿环13的附加质量和转动惯量；mg和Ig为光纤光栅信号传输装置12的附加质量和转动惯量；所述电涡流传感器14用于测试保持架运动参数，包括径向电涡流传感器141和轴向电涡流传感器142；所述径向电涡流传感器141和轴向电涡流传感器142均为多个；所述径向电涡流传感器141布置于测试与补偿环13圆周上，与待测轴承15回转中心垂直；所述轴向电涡流传感器142布置于测试与补偿环13端面，与待测轴承15回转中心平行；所述传感器测试系统用于采集保持架运动、应变及温度信号，包括电涡流传感器14、光纤光栅传感器11、采集器21和计算机22；保持架运动参数通过电涡流传感器14直接输入到采集器21中，保持架温度、应变信号采用光纤光栅传感器11测试并通过光滑环123输入到采集器21中，计算机22用于显示和存贮采集器21采集的信号；所述滚动轴承保持架动态参数测试装置1左端与驱动装置3连接，置于轴承箱6内，所述驱动装置3用于驱动待测轴承15旋转；所述径向加载装置4安装在滚动轴承保持架动态参数测试装置1上方，用于给待测轴承15施加径向载荷，包括径向加载螺栓41和径向力传感器42，径向加载螺栓41从轴承箱6上端穿入，与径向力传感器42螺纹连接；所述轴向加载装置5安装在滚动轴承保持架动态参数测试装置1右侧，用于给待测轴承15施加轴向载荷，包括轴向加载螺栓51和轴向力传感器52，轴向加载螺栓51从轴承箱6右侧穿入，与轴向力传感器52螺纹连接；所述径向加载螺栓41、轴向加载螺栓51用于施加载荷，径向力传感器42、轴向力传感器52用于测量力的大小；所述轴承箱6内设有轴承座61、轴承端盖62、轴向加载端盖63和光滑环夹持杆64；所述轴承座61设有圆孔611、螺纹孔一612和凹槽613；所述圆孔611用于安装待测轴承15；所述螺纹孔一612与径本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滚动轴承保持架多物理场动态参数测试装置，其特征在于，所述的滚动轴承保持架多物理场动态参数测试装置包括滚动轴承保持架动态参数测试装置(1)、传感器测试系统、驱动装置(3)、径向加载装置(4)、轴向加载装置(5)和轴承箱(6)，实现滚动轴承保持架在一定复合载荷和转速下的实验测试；所述滚动轴承保持架动态参数测试装置(1)，包括光纤光栅传感器(11)、光纤光栅信号传输装置(12)、测试与补偿环(13)、电涡流传感器(14)和待测轴承(15)；所述待测轴承(15)为滚动轴承；所述光纤光栅传感器(11)布置在待测轴承(15)保持架的兜孔周围和引导面上，用于测量应变和温度信息，包括应变测点(111)、温度测点(112)和光纤信号线一(113)；在兜孔周围的测点中，保持架表面不粘贴的光纤光栅传感器(11)作为温度测点(112)，用于测量兜孔温度，其余的光纤光栅传感器(11)通过粘贴方式贴附在兜孔周围，作为应变测点(111)；保持架引导面上采用同样的布置方式，光纤光栅传感器(11)在保持架引导面上，构成多个应变测点(111)和温度测点(112)，测点位置避开与保持架套圈接触区域，避免接触、摩擦导致传感器失效或光纤断裂；所述光纤信号线一(113)用于连接应变测点(111)和温度测点(112)，实现信号的传输；所述光纤光栅信号传输装置(12)用于实现旋转态下保持架信号的传输，包括光纤信号线二(121)、传输支架(122)和光滑环(123)；所述光纤信号线二(121)和光纤信号线一(113)为一根线；所述传输支架(122)用于固定光纤信号线二(121)和安装光滑环(123)，使其随着保持架旋转；所述传输支架(122)为3D打印超轻材料，设有偶数对称式独立连接架(1222)；所述连接架(1222)为爪型结构，其前端面为连接端面(1221)，采用粘贴方式与保持架侧面固定连接；多个连接架(1222)另一端由一圆轴(1223)汇聚；所述的圆轴(1223)设有中孔(1224)，用于光滑环(123)旋转端的安装，并采用顶丝或过盈配合固定；所述中孔(1224)内部采用粘贴方式固定光纤信号线二(121)；所述光滑环(123)包括旋转端和静止端，用于待测轴承(15)保持架旋转态信号与静止采集器信号传输；所述测试与补偿环(13)使电涡流传感器(14)产生电磁感应信号，由两个内径不同的圆环一(131)和圆环二(132)构成，圆环一(131)内径与保持架直径相配合，圆环一(131)端面采用粘贴方式与保持架侧面固定连接，圆环二(132)内径小于圆环一(131)内径；通过圆环一(131)和圆环二(132)组合补偿光纤光栅信号传输装置(12)的附加质量和转动惯量，即mb＝mg，Ib＝Ig式中，mb和Ib为测试与补偿环(13)的附加质量和转动惯量；mg和Ig为光纤光栅信号传输装置(12)的附加质量和转动惯量；所述电涡流传感器(14)用于测试保持架运动参数，包括径向电涡流传感器(141)和轴向电涡流传感器(142)；所述径向电涡流传感器(141)和轴向电涡流传感器(142)均为多个；所述径向电涡流传感器(141)布置于测试与补偿环(13)圆周上，与待测轴承(15)回转中心垂直；所述轴向电涡流传感器(142)布置于测试与补偿环(13)端面，与待测轴承(15)回转中心平行；所述传感器测试系统用于采集保持架运动、应变及温度信号，包括电涡流传感器(14)、光纤光栅传感器(11)、采集器(21)和计算机(22)；保持架运动参数通过电涡流传感器(14)直接输入到采集器(21)中，保持架温度、应变信号采用光纤光栅传感器(11)测试并通过光滑环(123)输入到采集器(21)中，计算机(22)用于显示和存贮采集器(21)采集的信号；所述滚动轴承保持架动态参数测试装置(1)左端与驱动装置(3)连接，置于轴承箱(6)内，所述驱动装置(3)用于驱动待测轴承(15)旋转；所述径向加载装置(4)安装在滚动轴承保持架动态参数测试装置(1)上方，用于给待测轴承(15)施加径向载荷，包括径向加载螺栓(41)和径向力传感器(42)，径向加载螺栓(41)从轴承箱(6)上端穿入，与径向力传感器(42)螺纹连接；所述轴向加载装置(5)安装在滚动轴承保持架动态参数测试装置(1)右侧，用于给待测轴承(15)施加轴向载荷，包括轴向加载螺栓(51)和轴向力传感器(52)，轴向加载螺栓(51)从轴承箱(6)右侧穿入，与轴向力传感器(52)螺纹连接；所述径向加载螺栓(41)、轴向加载螺栓(51)用于施加载荷，径向力传感器(42)、轴向力传感器(52)用于测量力的大小；所述轴承箱(6)内设有轴承座(61)、轴承端盖(62)、轴向加载端盖(63)和光滑环夹持杆(64)；所述轴承座(61)设有圆孔(611)、螺纹孔一(612)和凹槽(...

【技术特征摘要】
1.一种滚动轴承保持架多物理场动态参数测试装置，其特征在于，所述的滚动轴承保持架多物理场动态参数测试装置包括滚动轴承保持架动态参数测试装置(1)、传感器测试系统、驱动装置(3)、径向加载装置(4)、轴向加载装置(5)和轴承箱(6)，实现滚动轴承保持架在一定复合载荷和转速下的实验测试；所述滚动轴承保持架动态参数测试装置(1)，包括光纤光栅传感器(11)、光纤光栅信号传输装置(12)、测试与补偿环(13)、电涡流传感器(14)和待测轴承(15)；所述待测轴承(15)为滚动轴承；所述光纤光栅传感器(11)布置在待测轴承(15)保持架的兜孔周围和引导面上，用于测量应变和温度信息，包括应变测点(111)、温度测点(112)和光纤信号线一(113)；在兜孔周围的测点中，保持架表面不粘贴的光纤光栅传感器(11)作为温度测点(112)，用于测量兜孔温度，其余的光纤光栅传感器(11)通过粘贴方式贴附在兜孔周围，作为应变测点(111)；保持架引导面上采用同样的布置方式，光纤光栅传感器(11)在保持架引导面上，构成多个应变测点(111)和温度测点(112)，测点位置避开与保持架套圈接触区域，避免接触、摩擦导致传感器失效或光纤断裂；所述光纤信号线一(113)用于连接应变测点(111)和温度测点(112)，实现信号的传输；所述光纤光栅信号传输装置(12)用于实现旋转态下保持架信号的传输，包括光纤信号线二(121)、传输支架(122)和光滑环(123)；所述光纤信号线二(121)和光纤信号线一(113)为一根线；所述传输支架(122)用于固定光纤信号线二(121)和安装光滑环(123)，使其随着保持架旋转；所述传输支架(122)为3D打印超轻材料，设有偶数对称式独立连接架(1222)；所述连接架(1222)为爪型结构，其前端面为连接端面(1221)，采用粘贴方式与保持架侧面固定连接；多个连接架(1222)另一端由一圆轴(1223)汇聚；所述的圆轴(1223)设有中孔(1224)，用于光滑环(123)旋转端的安装，并采用顶丝或过盈配合固定；所述中孔(1224)内部采用粘贴方式固定光纤信号线二(121)；所述光滑环(123)包括旋转端和静止端，用于待测轴承(15)保持架旋转态信号与静止采集器信号传输；所述测试与补偿环(13)使电涡流传感器(14)产生电磁感应信号，由两个内径不同的圆环一(131)和圆环二(132)构成，圆环一(131)内径与保持架直径相配合，圆环一(131)端面采用粘贴方式与保持架侧面固定连接，圆环二(132)内径小于圆环一(131)内径；通过圆环一(131)和圆环二(132)组合补偿光纤光栅信号传输装置(12)的附加质量和转动惯量，即mb＝mg，Ib＝Ig式中，mb和Ib为测试与补偿环(13)的附加质量和转动惯量；mg和Ig为光纤光栅信号传输装置(12)的附加质量和转动惯量；所述电涡流传感器(14)用于测试保持架运动参数，包括径向电涡流传感器(141)和轴向电涡流传感器(142)；所述径向电涡流传感器(141)和轴向电涡流传感器(142)均为多个；所述径向电涡流传感器(141)布置于测试与补偿环(13)圆周上，与待测轴承(15)回转中心垂直；所述轴向电涡流传感器(142)布置于测试与补偿环(13)端面，与待测轴承(15)回转中心平行；所述传感器测试系统用于采集保持架运动、应变及温度信号，包括电涡流传感器(14)、光纤光栅传感器(11...

【专利技术属性】
技术研发人员：温保岗，张旭，韩清凯，郭玉飞，陶学恒，庞桂兵，
申请(专利权)人：大连工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21