[發明專利]一種滾動軸承潤滑介質分布觀測試驗臺

有效

• 申請號: 201910972051.3
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110715804B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 梁鶴;王文中;張宇;趙自強
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04;G01B11/06
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 郭德忠;仇蕾安

本發明公開了一種滾動軸承潤滑介質分布觀測試驗臺，屬于軸承潤滑技術領域，包括：支撐臺、傳動主軸、驅動組件、觀測組件、徑向加載組件、軸向加載組件及圖像采集單元；傳動主軸的一端與驅動組件連接，驅動組件用于驅動傳動主軸轉動；傳動主軸的另一端位于觀測組件內，所述觀測組件的內圈、保持架、鋼球及玻璃外圈組成的整體用于模擬滾動軸承；徑向加載組件用于給模擬的滾動軸承提供徑向加載力，軸向加載組件用于給模擬的滾動軸承提供軸向加載力；圖像采集單元用于采集鋼球與玻璃外圈之間的潤滑油膜厚度圖像；該試驗臺采用內圈?保持架?鋼球?玻璃外圈接觸的形式模擬滾動軸承，能夠非接觸式測量出鋼球與玻璃外圈在不同工況下的潤滑油膜厚度。

技術領域

本發明屬于軸承潤滑技術領域，具體涉及一種滾動軸承潤滑介質分布觀測試驗臺。

背景技術

軸承是機械中重要的回轉支撐部件，軸承的性能直接影響設備的性能與壽命，而潤滑對于軸承的性能和壽命特別是高速軸承的性能和壽命至關重要。隨著機械行業的高速化發展的趨勢，研究高速下軸承的潤滑性能成為一個亟待解決的問題。20世紀70年代，在彈性流體動壓潤滑理論的基礎上，Hamrock和Dowson給出了等溫點接觸全膜彈流的完全數值解，并提出了膜厚計算公式。Cameron等在1963年用光干涉法測量了鋼球和玻璃圓盤點接觸下的潤滑油膜厚度。光干涉法能夠在測量潤滑油膜厚度的同時，得到接觸區域的油膜形狀，更利于研究接觸表面間發生的潤滑現象。現有的光干涉實驗設備大多是球盤實驗臺，實驗時離心力作用與軸承內實際的離心力方向不同。國內少有的球環實驗臺避免了上述的問題，但是由于構成接觸副的構件只有一個鋼球，且鋼球或通過連接驅動軸主動旋轉，或通過軸承座托舉，限制了鋼球運動的自由度，運動比較簡單，只能繞某一個軸轉動，與真實的軸承中構件眾多，多自由度運動的復雜清況還有一定的差距，無法觀測多個鋼球和保持架等原件及其復雜運動對于潤滑的影響，以及不同方向載荷對于軸承內部潤滑的影響。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種滾動軸承潤滑介質分布觀測試驗臺，該試驗臺采用內圈-保持架-鋼球-玻璃外圈接觸的形式模擬滾動軸承，能夠非接觸式測量出鋼球與玻璃外圈在不同工況下的潤滑油膜厚度，能夠得到運轉過程中整個接觸區域的膜厚變化狀況，且能夠觀測得到運轉過程中接觸區外部的潤滑油油層分布與流動狀況，更加準確的模擬實際軸承的潤滑油分布情況。

本發明是通過下述技術方案實現的：

一種滾動軸承潤滑介質分布觀測試驗臺，包括：支撐臺、傳動主軸、支撐組件、驅動組件、觀測組件、徑向加載組件、軸向加載組件及圖像采集單元；

所述傳動主軸通過支撐組件支撐在支撐臺上；所述傳動主軸的一端與驅動組件連接，驅動組件用于驅動傳動主軸轉動；所述傳動主軸的另一端位于觀測組件內，所述觀測組件包括：箱體、滑軌、端蓋、錐軸套、內圈、保持架、鋼球及玻璃外圈；

所述箱體兩端開口，其頂部加工有用于采集圖像的窗口，底部安裝有與滑軌滑動配合的滑塊；所述滑軌固定在支撐臺上；兩個端蓋分別固定在箱體的兩端，所述傳動主軸穿過其一端的端蓋后，位于箱體內；

所述內圈通過錐軸套同軸固定在傳動主軸伸入箱體內一端的外圓周面，且內圈外圓周面上加工有沿其周向分布的圓形凹槽，用于安裝鋼球；玻璃外圈固定在箱體內，并與內圈同軸；玻璃外圈和內圈之間形成環形空間，兩個以上鋼球沿周向安裝在所述環形空間內，且每個鋼球的一側均位于內圈的圓形凹槽內，另一側均抵觸在玻璃外圈的內圓周面；保持架用于對鋼球進行周向限位；內圈、保持架、鋼球及玻璃外圈組成的整體用于模擬滾動軸承，且鋼球和玻璃外圈之間設有潤滑油；

所述徑向加載組件用于給模擬的滾動軸承提供徑向加載力，所述軸向加載組件用于給模擬的滾動軸承提供軸向加載力；所述圖像采集單元用于采集鋼球與玻璃外圈之間的潤滑油膜厚度圖像。

進一步的，所述徑向加載組件安裝在支撐組件和觀測組件之間，包括：步進電機、絲杠、T型螺母、環形力傳感器、加載彈簧、加載頭、軸承導向套、深溝球軸承及豎直導向組件；