[發明專利]一種球軸承油膜厚度測量裝置

有效

• 申請號: 201710794113.7
• 申請日: 2017-09-06
• 公開（公告）號: CN107449380B
• 公開（公告）日: 2019-11-08
• 發明（設計）人: 閆柯;劉譯勵;朱永生;張進華;洪軍
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01B17/02
• 分類號: G01B17/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

一種球軸承油膜厚度測量裝置，包含主軸系統、微型超聲波傳感器與噴嘴支撐系統、滾動體自旋角度調整系統以及加載與壓力檢測系統；采用內圈開環形槽的形式放置微型超聲波傳感器，對內圈不同位置處的油膜厚度進行測量。另一方面，改變內圈與滾球表面粗糙度，或在內圈外表面增加凹坑、條紋型、網格狀等各種形式織構，使用不同材料組合的內圈與滾球，模擬軸承的滾動體不同的接觸狀態與自旋狀態下，研究接觸區表面質量、滾動體自旋狀態以及滾球與內圈材料對油膜形成效果的影響，本實驗裝置為滾球與滾道在不同材料、不同表面質量、不同接觸與自旋狀態下油膜厚度測量提供了一種新思路，實驗結果對滾動軸承接觸表面的改進與設計具有一定的指導意義。

技術領域

本發明屬于滾動軸承潤滑技術領域，特別涉及一種球軸承油膜厚度測量裝置。

背景技術

滾動軸承有多種潤滑方式，如噴油潤滑、油氣潤滑等，其共同特點是通過在滾動體和軸承內外圈等組件之間形成一定厚度的潤滑油膜，減小接觸區摩擦發熱，保證軸承良好的運行狀態。若潤滑不良導致難以油膜或者油膜破裂，軸承內部摩擦磨損加劇，生熱量急劇增加，大大影響軸承服役性能及使用壽命。因此，服役條件下軸承接觸區油膜特性的監測技術至關重要。由于軸承內部空間狹小，難以對油膜厚度進行直接測量。滾動軸承內圈材料、內圈表面形貌與織構、滾球材料和表面粗糙度以及球與內圈的相對運動和接觸狀態等會對潤滑油流動、快速進入內圈溝道、接觸區成膜特性產生一定的影響，因此很有必要開展軸承油膜在線監測裝置及方法的研究。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種球軸承油膜厚度測量裝置和方法，為滾球與滾道在不同材料、不同表面形貌與織構、不同接觸與自旋狀態下油膜厚度測量提供了一種新思路，實驗結果對滾動軸承接觸表面的改進與設計具有一定的指導意義。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

一種球軸承油膜厚度測量裝置，包含主軸系統、微型超聲波傳感器與噴嘴支撐系統、滾動體自旋角度調整系統以及加載與壓力檢測系統；

所述的主軸系統包括主軸15，主軸15與伺服電機20通過梅花彈性聯軸器19相連，主軸15通過左側軸承座1的內軸承和右側軸承座16的內軸承支撐，右側軸承座16的內軸承通過軸承座端蓋17定位，主軸15上的開槽內圈5通過左側軸套4定位，左側軸套4使用軸用鎖緊螺母2定位；

所述的微型超聲波傳感器與噴嘴支撐系統包括按需要布置于開槽內圈5槽中的微型超聲波傳感器6，微型超聲波傳感器6通過連桿固定，連桿插入傳感器支座3上的孔中，傳感器支座3上固定噴嘴支架9，噴嘴支架9中插有噴嘴，傳感器支座3與主軸15是相互分離的；

所述的滾動體自旋角度調整系統包括與開槽內圈5接觸的連桿滾動體13，連桿滾動體13的另一端連接滑塊14，滑塊14在圓弧導軌8上運動；

所述的加載與壓力檢測系統包括設置在圓弧滑軌8上的加載裝置10，加載裝置10通過加載滾輪12與連桿滾動體13的本體接觸，加載滾輪12上方設置有壓力傳感器11。

所述開槽內圈5外表面具有不同粗糙度與織構特征的環形槽結構，內圈外側表面為標準軸承內圈宏觀尺寸。

本發明的軸承開槽內圈5為一組經過機械加工與表面特殊處理的不同材料的、具有不同表面粗糙度與不同表面織構的軸承內圈，所開的槽用于放置用于測量油膜厚度的微型超聲波傳感器，經過表面特殊處理的軸承內圈的外表面宏觀尺寸依照標準軸承加工，為深溝球軸承內圈或角接觸球軸承內圈等的標準尺寸，內圈上的連桿滾動體13為相應尺寸的滾球。

其次微型超聲波傳感器置于開槽內圈的槽內，使微型超聲波傳感器及配線始終處于靜止狀態，進而可在模擬軸承實際運轉條件下開展油膜厚度的測量，提高了裝置穩定性與可靠性，極大地降低了裝置的復雜性，微型超聲波傳感器測頭有三個，實際實驗臺測頭數目依據實驗需要選取。