[實用新型]一種軸承內部載荷分布的測量裝置

有效

• 申請號: 201620077679.9
• 申請日: 2016-01-27
• 公開（公告）號: CN205374037U
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 胡雪松;蔡安民;王小虎;王婷
• 申請（專利權）人: 國電聯合動力技術有限公司
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04;G01M7/08;G01B11/16
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所 11303
• 代理人: 馬麗蓮

技術領域

本實用新型涉及軸承領域，特別是涉及一種軸承內部載荷分布的測量裝置。

背景技術

在風力發電機組，特別是大兆瓦級風力發電機組主軸承和齒輪箱軸承的內部，滾動體在內圈與外圈滾動的同時承受載荷。正確了解滾動體承受的載荷情況有助于提高包括軸承座等邊結構的可靠性。與此同時，滾動體一邊在外圈與內圈滾道上滾動，一邊承受載荷，所以軸承各零件反復受載荷沖擊，達到滾動疲勞壽命。因此，滾動體載荷對軸承壽命產生影響，要能準確的計算軸承的使用壽命，必須也要了解軸承內部滾動體的載荷分布。

載荷分布的理論方面以軸承承受載荷狀態下外圈及內圈不變形且軸承座也不變形為前提條件。但實際情況是由于結構尺寸的制約、輕量化及維修要求，軸承座難以達到保證其不變形的厚度，其變形對軸承的影響不能忽視。此外，軸承的形狀以及加載的方法不同，變形量也各不相同。因為軸承座的變形也影響外圈的變形，所以實際的軸承內部載荷分布與理論有很大差異。總體來說，當軸承外圈有變形時，軸承的實際受載區會比理論小，滾動體的最大接觸應力會比理論的大。

傳統的軸承載荷分布測量方法有兩種，分別是軌跡法和光彈性法：

軌跡法是將滾動體壓緊到軸承的滾道面生成的化學保護膜上，拆除滾動體后隨著接觸部位保護膜的剝落，能夠觀察到接觸痕跡，也就是滾動體的軌跡。根據其大小可以求出滾動體載荷，但要注意軸承在組裝、拆除時容易損傷保護膜，此外，軌跡的讀取容易產生誤差。

光彈性法是在用透明的高分子材料制作的軸承模型上施加載荷，采用偏光照射，根據看到的明暗干涉條紋求出滾動體載荷，因為該測量方法需要使用模型，所以要與實物正確對應。

上述兩種方法都不是直接測定滾動體載荷，另外，這兩種方法都是軸承在靜止狀態下測定，所以不能了解軸承旋轉時整體的連續載荷分布情況。因此，一種實際測量軸承旋轉時內部載荷分布的裝置是準確計算軸承壽命的必要條件。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種軸承內部載荷分布的測量裝置，能夠直接測量軸承連續轉動的滾動體上的應變變化情況，了解軸承旋轉時整體的連續載荷分布情況，具有測量精確度高的優點。

為解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案：

一種軸承內部載荷分布的測量裝置，包括軸承、光纖傳感器、主軸、軸承座、保持架轉速傳感器、中央處理器、主軸驅動電機、應變分析器；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纖維與應變分析器連接；所述保持架轉速傳感器安裝在軸承的保持架上，所述保持架轉速傳感器與中央處理器、應變分析器依次連接；所述主軸驅動電機分別與中央處理器和主軸連接。

進一步地，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。

進一步地，還包括公轉用夾具、自轉用旋轉接頭、公轉用旋轉接頭、公轉用夾具驅動電機；所述公轉用夾具與軸承同軸安裝，自轉用旋轉接頭和公轉用旋轉接頭安裝在公轉用夾具上；公轉用夾具驅動電機分別與中央處理器及公轉用夾具連接；所述光纖傳感器的光導纖維，依次穿過自轉用旋轉接頭和公轉用旋轉接頭后與應變分析器連接，所述自轉用旋轉接頭由軸承的滾動體帶動同步旋轉，所述自轉用旋轉接頭和公轉用旋轉接頭用于將轉動輸入的光導纖維轉化為靜止輸出的光導纖維。

進一步地，還包括連接管，所述連接管的一端連接軸承的滾動體且與所述孔洞連通，連接管的另一端連接自轉用旋轉接頭；通過所述連接管，使自轉用旋轉接頭與軸承的滾動體同步旋轉。

進一步地，所述連接管為橡膠軟管。

進一步地，所述光纖傳感器通過固態膠固定在所述孔洞內。

本實用新型所涉及的軸承內部載荷分布的測量裝置能夠測量軸承連續轉動的滾動體上的應變變化情況，能夠觀測包括軸承承載區范圍的滾動體載荷分布，是離散分布中不能明顯顯示的應變分布，這為新軸承的設計提供了實驗數據，為軸承的計算提供了實際情況(軸承周邊結構的剛度、軸承的實際變形)的修正系數的參考，為軸承在使用過程中提供了更準確的可靠性的參考；尤其適用于對軸承要求較高的領域。

附圖說明

上述僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手段，以下結合附圖與具體實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明。

圖1是軸承結構示意圖；

圖2是安裝有光纖維傳感器的滾動體結構示意圖；

圖3是本實用新型的測量裝置的整體結構示意圖；

圖4是測量方法中載荷施加示意圖；