[發明專利]一種脂潤滑滾動軸承膜厚測量裝置及其測試方法

有效

• 申請號: 201611172193.4
• 申請日: 2016-12-17
• 公開（公告）號: CN106610260B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 岑輝;白丹
• 申請（專利權）人: 許昌學院
• 主分類號: G01B7/06
• 分類號: G01B7/06
• 代理公司: 深圳眾邦專利代理有限公司 44545
• 代理人: 羅郁明

本發明公開了一種脂潤滑滾動軸承膜厚測試裝置及其測試方法，包括一個密封的滾動軸承，一對分別接在軸承內外圈的電極，以及接在電極另外一端的電壓測試器。電極之間加載的是多頻率的變化的電壓。通過測量在同一測試條件下（軸承轉動速度、溫度、濕度等）加注潤滑油脂和不加注潤滑油脂時的電極之間的電壓變化，可以得出由潤滑油脂所引起的電壓變化，并將此電壓變化值在與電壓測試器相連的示波器中顯示出來，從而得出電容變化值，最終得出膜厚值；同時可以通過測試加注滾動軸承在不同轉動速度、載荷以及潤滑條件下的電壓變化值，得出膜厚變化值。

技術領域

本發明屬于滾動軸承試驗技術，具體涉及一種基于電容測試法的用于脂潤滑滾動軸承脂膜厚度測試裝置及方法。

技術背景

滾動軸承是應用極為廣泛的一種重要機械基礎零件。現代工業的發展對滾動軸承的工作性能提出了更高的要求，高轉速、長壽命的軸承越來越受到使用者青睞。據不完全統計，當今工業界使用的滾動軸承中，90％以上的潤滑系統都是采用油脂潤滑。但由于油脂的使用壽命并不長，在使用一段時間之后(特別是使用在滾動軸承中時)，需要再次注入油脂。對于密封軸承來說，油脂的有限壽命會導致滾動體與軸承內外圈之間進入乏油狀態下的彈流潤滑，使摩擦副之間嚴重缺少有效潤滑介質；同時，摩擦副之間的潤滑狀態由全膜潤滑狀態轉至非全膜潤滑狀態(混合和邊界潤滑狀態)；進而摩擦副之間會出現粗暴的相互摩擦，引起接觸應力的急劇上升，導致軸承壽命的急劇下降。因此，監控軸承的潤滑情況特別是脂膜厚度具有重要意義，但目前針對滾動軸承這種極薄厚度的脂膜厚度的準確獲取缺乏有效的技術支持。

發明內容

本發明目的在于提供一種簡便可行的用于滾動軸承的脂膜厚度測試裝置及方法，結合電容測量技術，能夠用于檢測并獲取實際工況中滾動軸承膜厚的信息。

為了達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種脂潤滑滾動軸承膜厚測試裝置，包括一個密封的滾動軸承，一對電極與滾動軸承內外圈相連接，與這對電極相連的是一臺電壓測試器，與電壓測試器相連的示波器會將電壓測試器測量值顯示出來；其特征在于，在滾動軸承軸向兩側附有兩塊密封板，該密封板可以保證在滾動軸承轉動過程中軸承內外圈與滾動體之間有充足的油脂；與軸承內外圈相連接的一對電極會將軸承內部因潤滑情況的改變而形成的電壓變化傳導至電壓測試器；電壓測試器將這種電壓變化經過分析后傳導至示波器；示波器在經過分析后將電壓變化轉化為電容變化，并最終將電容變化轉化為膜厚值顯示出來。

上述方案中，滾動軸承軸向有兩塊材料為透明聚四氟乙烯的密封板對其進行密封，在軸承內外圈接有一對電極，使滾動軸承內外圈之間形成了一個電容。

與電極相連接的電壓測試器，由與其相連的示波器加載一個恒定頻率的電壓，然后測量的值是被測電容與被測電容和參照電容和值之間的比值。

一種采用前述裝置實現滾動軸承脂膜厚度的測試方法，包括下述步驟：

(1)將受試軸承內外圈體表面測點位置加工圓槽，將電極用香蕉插頭連接起來，并把香蕉插頭嵌入圓槽并用環氧樹脂封裝，然后將受試軸承用聚四氟乙烯密封板進行密封，并安裝在實驗臺架上；

(2)選擇參考電容C_r，受試軸承在不加注潤滑介質時，當輸出電壓為5V時，參考電容等于受試軸承本身的電容。電壓測試器上設有三種參考電容值供選擇，分別為：100pF，1nF和10nF，從100pF至10nF進行調試，輸出電壓最接近5V時為受試軸承的參考電容。

(3)對受試軸承加注潤滑油脂，并開始在設定轉速下測試輸出電壓V_m，輸出電壓值由電壓測試器傳導至示波器顯示并記錄下來，以便后期進行數值分析。然后可根據公式V_m＝V_max×C_r÷(C_r+C_m)可計算出被測脂膜厚度所對應的電容C_m；