[發(fā)明專利]一種軸承內(nèi)部載荷分布的測量方法及測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610053746.8
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN105547699B
• 公開（公告）日: 2017-11-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 褚景春;胡雪松;蔡安民;王小虎;王婷
• 申請（專利權(quán)）人: 國電聯(lián)合動力技術(shù)有限公司
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04;G01M7/08;G01B11/16
• 代理公司: 北京方韜法業(yè)專利代理事務(wù)所11303
• 代理人: 馬麗蓮

1.一種軸承內(nèi)部載荷分布的測量方法，其特征在于，測量軸承在旋轉(zhuǎn)且受載的情況下的內(nèi)部載荷分布；

在軸承的滾動體上安裝一個光纖傳感器，通過光纖傳感器采集滾動體在受載后的形變信息，并通過光纖傳感器的光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)給應(yīng)變分析器；

在軸承的保持架上安裝保持架轉(zhuǎn)速傳感器，應(yīng)變分析器將保持架轉(zhuǎn)速信息處理成滾動體的位置信息，并結(jié)合滾動體的形變信息確定載荷分布情況。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承內(nèi)部載荷分布的測量方法，其特征在于，在滾動體軸心開設(shè)一個孔洞，所述光纖傳感器固定在所述孔洞內(nèi)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軸承內(nèi)部載荷分布的測量方法，其特征在于，所述光導(dǎo)纖維經(jīng)過中間傳遞部件與應(yīng)變分析器連接，所述中間傳遞部件用于將轉(zhuǎn)動輸入的光導(dǎo)纖維轉(zhuǎn)化為靜止輸出的光導(dǎo)纖維。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承內(nèi)部載荷分布的測量方法，其特征在于，所述方法基于下述部件：軸承、光纖傳感器、自轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭、連接管、公轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭、公轉(zhuǎn)用夾具、保持架轉(zhuǎn)速傳感器、中央處理器、主軸驅(qū)動電機、公轉(zhuǎn)夾具驅(qū)動電機、應(yīng)變分析器、主軸、軸承座；

所述方法具體包括安裝步驟A和實施步驟B，其中：

安裝步驟A包括：

將一個光纖傳感器固定在軸承的滾動體軸心開設(shè)的孔洞中；

將安裝有光纖傳感器的軸承安裝到主軸上，將軸承座安裝到軸承上，將連接管的一端與安裝有光纖傳感器的滾動體的孔洞粘接，使?jié)L動體自轉(zhuǎn)的同時能夠驅(qū)動連接管同步自轉(zhuǎn)，將連接管的另一端與自轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭的一端連接，自轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭另一端與公轉(zhuǎn)用夾具固定連接，將光纖傳感器的光導(dǎo)纖維穿過連接管和自轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭；

將公轉(zhuǎn)用夾具與軸承同軸安裝，將公轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭安裝在公轉(zhuǎn)用夾具上，從自轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭出來的光導(dǎo)纖維穿過公轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭后與應(yīng)變分析器連接；公轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭與自轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭均能將轉(zhuǎn)動輸入的光導(dǎo)纖維轉(zhuǎn)化為靜止輸出的光導(dǎo)纖維；

在軸承的保持架上安裝保持架轉(zhuǎn)速傳感器，將保持架轉(zhuǎn)速傳感器與中央處理器連接，將中央處理器分別與主軸驅(qū)動電機、公轉(zhuǎn)用夾具驅(qū)動電機、應(yīng)變分析器連接；

實施步驟B包括：

在軸承座上施加一定的載荷F，載荷F經(jīng)過軸承座的傳導(dǎo)，最終作用在軸承的外圈上，進(jìn)而作用在軸承的滾動體上；

通過中央處理器對主軸驅(qū)動電機發(fā)出動作指令，使主軸驅(qū)動電機驅(qū)動主軸旋轉(zhuǎn)，帶動軸承旋轉(zhuǎn)；

軸承旋轉(zhuǎn)的同時，保持架轉(zhuǎn)速傳感器將保持架的轉(zhuǎn)速信息傳遞給中央處理器，中央處理器根據(jù)得到的保持架轉(zhuǎn)速信息對公轉(zhuǎn)夾具驅(qū)動電機發(fā)出同樣轉(zhuǎn)速的動作指令，實現(xiàn)公轉(zhuǎn)用夾具與軸承的滾動體同步公轉(zhuǎn)；

軸承的滾動體在受載后的形變信息通過設(shè)置在滾動體的孔洞內(nèi)的光纖傳感器采集得到，并且通過光導(dǎo)纖維傳導(dǎo)到應(yīng)變分析器中；

應(yīng)變分析器將中央處理器傳遞的保持架轉(zhuǎn)速信息處理成軸承的滾動體的絕對位置信息，同時將此時測量的滾動體的形變信息記錄下來，生成載荷分布信息。

5.一種軸承內(nèi)部載荷分布的測量裝置，其特征在于，包括軸承、光纖傳感器、主軸、軸承座、保持架轉(zhuǎn)速傳感器、中央處理器、主軸驅(qū)動電機、應(yīng)變分析器；

所述軸承安裝在主軸上，軸承座安裝在軸承上；

所述光纖傳感器固定在軸承的滾動體上，所述光纖傳感器的光導(dǎo)纖維與應(yīng)變分析器連接；

所述保持架轉(zhuǎn)速傳感器安裝在軸承的保持架上，所述保持架轉(zhuǎn)速傳感器與中央處理器、應(yīng)變分析器依次連接；

所述主軸驅(qū)動電機分別與中央處理器和主軸連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸承內(nèi)部載荷分布的測量裝置，其特征在于，所述軸承的滾動體的軸心開有孔洞，所述光纖傳感器固定在所述孔洞內(nèi)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸承內(nèi)部載荷分布的測量裝置，其特征在于，還包括公轉(zhuǎn)用夾具、自轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭、公轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭、公轉(zhuǎn)用夾具驅(qū)動電機；

所述公轉(zhuǎn)用夾具與軸承同軸安裝，自轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭和公轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭安裝在公轉(zhuǎn)用夾具上；公轉(zhuǎn)用夾具驅(qū)動電機分別與中央處理器及公轉(zhuǎn)用夾具連接；

所述光纖傳感器的光導(dǎo)纖維，依次穿過自轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭和公轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭后與應(yīng)變分析器連接，所述自轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭由軸承的滾動體帶動同步旋轉(zhuǎn)，所述自轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭和公轉(zhuǎn)用旋轉(zhuǎn)接頭用于將轉(zhuǎn)動輸入的光導(dǎo)纖維轉(zhuǎn)化為靜止輸出的光導(dǎo)纖維。