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专利名称 | 一种滚动轴承打滑研究实验台 |
申请号 | CN201910570239.5 | 申请日期 | 2019-06-27 |
法律状态 | 授权 | 申报国家 | 中国 |
公开/公告日 | 2019-08-23 | 公开/公告号 | CN110160788A |
优先权 | 暂无 | 优先权号 | 暂无 |
主分类号 | G01M13/04 | IPC分类号 | G;0;1;M;1;3;/;0;4查看分类表>
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申请人 | 中广核核电运营有限公司;中国广核集团有限公司;中国广核电力股份有限公司 | 申请人地址 | 广东省深圳市福田区莲花街道福中社区深南中路中广核大厦北楼6层
变更
专利地址、主体等相关变化,请及时变更,防止失效 |
权利人 | 中广核核电运营有限公司,中国广核集团有限公司,中国广核电力股份有限公司 | 当前权利人 | 中广核核电运营有限公司,中国广核集团有限公司,中国广核电力股份有限公司 |
发明人 | 章勇;朱健;刘星;招锦健 |
代理机构 | 深圳市瑞方达知识产权事务所(普通合伙) | 代理人 | 张亚菊;郭方伟 |
摘要
本发明涉及一种滚动轴承打滑研究实验台,包括:试验台主体,包括主轴、依次套设在所述主轴上的加载轴承和试验轴承;驱动系统,用于驱动所述主轴旋转;加载系统,用于在所述加载轴承上加载预定量的径向载荷;润滑系统,用于为所述试验轴承提供预定温度的润滑油;以及数据采集系统,用于采集以下参数:试验轴承保持架转速、试验轴承内圈转速、加载轴承加载力、油位高度、油液温度、试验轴承温度和主轴振动位移,以供分析研究各参数与轴承打滑率的变化关系,可模拟滚动轴承的高速、高温以及振动的极端工况,为滚动轴承打滑试验提供条件,并在实际作业中,提高上充泵运行可靠性,减少维修成本以及人力成本。
1.一种滚动轴承打滑研究实验台,其特征在于,包括:
试验台主体,包括主轴、依次套设在所述主轴上的加载轴承和试验轴承;
驱动系统,用于驱动所述主轴旋转;
加载系统,用于在所述加载轴承上加载预定量的径向载荷;所述加载系统包括千斤顶、
测力计、龙门架以及与所述测力计连接的显示计;
所述测力计为S型测力计,其底部设置有与所述加载轴承外周尺寸相匹配的半圆弧支
撑座;
所述千斤顶为手摇式千斤顶;
其中,所述手摇式千斤顶的上端与所述龙门架的横梁通过螺栓可拆卸连接,其下端与
所述S型测力计连接,所述半圆弧支撑座抵触所述加载轴承外周,通过调节所述手摇式千斤
顶对所述加载轴承施加预定量的径向载荷,并在所述显示计上实时显示载荷大小;
润滑系统,用于为所述试验轴承提供预定温度的润滑油;以及
数据采集系统,用于采集以下参数:试验轴承保持架转速、试验轴承内圈转速、加载轴
承加载力、油位高度、油液温度、试验轴承温度和主轴振动位移,以供分析研究各参数与轴
承打滑率的变化关系;
所述试验轴承安装于一试验轴承座中;
所述试验轴承座为对开式结构,包括上轴承座、下轴承座;
其中,所述上轴承座与所述下轴承座对接面相对设置有定位槽,用于保证轴向及周向
定位准确;
所述试验轴承座还包括轴承端盖及玻璃盖;
其中,所述上轴承座与所述下轴承座对接后,通过所述轴承端盖配合锁紧件固定;
所述玻璃盖在所述试验轴承座上与所述轴承端盖相对一端设置、用于观察所述试验轴
承润滑情况;
所述数据采集系统包括设置在所述玻璃盖上、且与所述试验轴承上部的保持架端面正
对、用于测量所述试验轴承保持架转速的光纤传感器;
设置在与所述试验轴承连接的主轴上、用于测量所述试验轴承内圈转速的光电式转速
传感器。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承打滑研究实验台,其特征在于,所述驱动系统包括电
机以及与联轴器;
其中,所述电机通过所述联轴器所述主轴连接、用于驱动所述主轴旋转。
3.根据权利要求2所述的滚动轴承打滑研究实验台,其特征在于,所述试验台主体还包
括支撑轴承,用于保证轴系系统的刚度;
其中,所述支撑轴承安装于一支撑轴承座中,并位于所述联轴器和加载轴承之间。
4.根据权利要求3所述的滚动轴承打滑研究实验台,其特征在于,所述电机为交流伺服
电机;
所述联轴器为弹性联轴器;
所述驱动系统还包括
与所述交流伺服电机连接、用于控制所述交流伺服电机工作频率使得所述主轴达到预
设转速的变频器。
5.根据权利要求4所述的滚动轴承打滑研究实验台,其特征在于,
所述润滑系统包括油杯,以及与所述油杯连接、用于控制润滑油流量以及液压的比例
溢流阀;
所述上轴承座上开设供所述油杯安装的油杯安装槽;
所述下轴承座设置有供润滑油容置的油腔,且所述下轴承座一侧设置有用于油液排放
及油位控制的出油孔;
其中,所述油杯安装在所述油杯安装槽中,并与所述油腔连通,以便所述油杯中的润滑
油通过所述油杯安装槽进入到所述油腔中。
6.根据权利要求5所述的滚动轴承打滑研究实验台,其特征在于,所述润滑系统包括在
所述下轴承座与所述出油孔相对的一侧设置、并伸入所述油腔中的加热装置。
7.根据权利要求6所述的滚动轴承打滑研究实验台,其特征在于,所述加热装置为螺纹
电加热管;
所述润滑系统还包括与所述螺纹电加热管连接、用于控制润滑油达到预设油温的油温
机。
8.根据权利要求7所述的滚动轴承打滑研究实验台,其特征在于,所述数据采集系统包
括
设置在所述上轴承座顶部、用于测量油液高度的液位传感器;
设置在所述下轴承座与所述螺纹电加热管同一侧、用于测量油液温度的第一温度传感
器;
设置在所述试验轴承外圈上、用于测量所述试验轴承温度的第二温度传感器;
设置在所述试验轴承座上、用于测量所述主轴振动位移的振动传感器。
9.根据权利要求8所述的滚动轴承打滑研究实验台,其特征在于,所述电机、所述试验
轴承座、所述支撑轴承座、所述龙门架通过固定件可拆卸安装在一工作台上。
一种滚动轴承打滑研究实验台\n技术领域\n[0001] 本发明涉及核电技术领域,尤其涉及一种滚动轴承打滑研究实验台。\n背景技术\n[0002] RHM100.205‑12型上充泵(宁德、防城港和红沿河电厂均使用该类型)普遍存在上\n充泵驱动端轴承振动不稳定现象,多次出现振动高报警。维修部门依据上充泵生产制造厂\n家意见对多台上充泵进行全面解体检查与零部件更换,仍未解决该问题,临时采取定期更\n换驱动端轴承的措施,增加检修成本的同时引入过度维修的风险(卡涩、咬死)。\n[0003] 根据超过15台上充泵全面解体检查的检修经验与理论摸索,分析判断轴承打滑导\n致振动波动,后根据轴承打滑理论在近期检修中采取措施对故障现象有所控制。\n[0004] 该发明能够对上充泵轴承进行打滑试验研究,以确定故障影响因素,制定优化改\n进方案,提高上充泵运行可靠性水平、减少故障维修活动。\n发明内容\n[0005] 本发明要解决的技术问题在于,提供一种滚动轴承打滑研究实验台。\n[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种滚动轴承打滑研究实验\n台,包括:\n[0007] 试验台主体,包括主轴、依次套设在所述主轴上的加载轴承和试验轴承;\n[0008] 驱动系统,用于驱动所述主轴旋转;\n[0009] 加载系统,用于在所述加载轴承上加载预定量的径向载荷;\n[0010] 润滑系统,用于为所述试验轴承提供预定温度的润滑油;以及\n[0011] 数据采集系统,用于采集以下参数:试验轴承保持架转速、试验轴承内圈转速、加\n载轴承加载力、油位高度、油液温度、试验轴承温度和主轴振动位移,以供分析研究各参数\n与轴承打滑率的变化关系。\n[0012] 优选地,所述驱动系统包括电机以及与联轴器;\n[0013] 其中,所述电机通过所述联轴器所述主轴连接、用于驱动所述主轴旋转。\n[0014] 优选地,所述试验台主体还包括支撑轴承,用于保证轴系系统的刚度;\n[0015] 其中,所述支撑轴承安装于一支撑轴承座中,并位于所述联轴器和加载轴承之间。\n[0016] 优选地,所述电机为交流伺服电机;\n[0017] 所述联轴器为弹性联轴器;\n[0018] 所述驱动系统还包括\n[0019] 与所述交流伺服电机连接、用于控制所述交流伺服电机工作频率使得所述主轴达\n到预设转速的变频器。\n[0020] 优选地,所述加载系统包括千斤顶、测力计、龙门架以及与所述测力计连接的显示\n计;\n[0021] 所述测力计为S型测力计,其底部设置有与所述加载轴承外周尺寸相匹配的半圆\n弧支撑座;\n[0022] 所述千斤顶为手摇式千斤顶;\n[0023] 其中,所述手摇式千斤顶的上端与所述龙门架的横梁通过螺栓可拆卸连接,其下\n端与所述S型测力计连接,所述半圆弧支撑座抵触所述加载轴承外周,通过调节所述手摇式\n千斤顶对所述加载轴承施加预定量的径向载荷,并在所述显示计上实时显示载荷大小。\n[0024] 优选地,所述试验轴承安装于一试验轴承座中;\n[0025] 所述试验轴承座为对开式结构,包括上轴承座、下轴承座;\n[0026] 其中,所述上轴承座与所述下轴承座对接面相对设置有定位槽,用于保证轴向及\n周向定位准确。\n[0027] 优选地,所述试验轴承座还包括轴承端盖及玻璃盖;\n[0028] 其中,所述上轴承座与所述下轴承座对接后,通过所述轴承端盖配合锁紧件固定;\n[0029] 所述玻璃盖在所述试验轴承座上与所述轴承端盖相对一端设置、用于观察所述试\n验轴承润滑情况。\n[0030] 优选地,所述润滑系统包括油杯,以及与所述油杯连接、用于控制润滑油流量以及\n液压的比例溢流阀;\n[0031] 所述上轴承座上开设供所述油杯安装的油杯安装槽;\n[0032] 所述下轴承座设置有供润滑油容置的油腔,且所述下轴承座一侧设置有用于油液\n排放及油位控制的出油孔;\n[0033] 其中,所述油杯安装在所述油杯安装槽中,并与所述油腔连通,以便所述油杯中的\n润滑油通过所述油杯安装槽进入到所述油腔中。\n[0034] 优选地,所述润滑系统包括在所述下轴承座与所述出油孔相对的一侧设置、并伸\n入所述油腔中的加热装置。\n[0035] 优选地,所述加热装置为螺纹电加热管;\n[0036] 所述润滑系统还包括与所述螺纹电加热管连接、用于控制润滑油达到预设油温的\n油温机。\n[0037] 优选地,所述数据采集系统包括\n[0038] 设置在所述上轴承座顶部、用于测量油液高度的液位传感器;\n[0039] 设置在所述下轴承座与所述螺纹电加热管同一侧、用于测量油液温度的第一温度\n传感器;\n[0040] 设置在所述玻璃盖上、且与所述试验轴承上部的保持架端面正对、用于测量所述\n试验轴承保持架转速的光纤传感器;\n[0041] 设置在与所述试验轴承连接的主轴上、用于测量所述试验轴承内圈转速的光电式\n转速传感器;\n[0042] 设置在所述试验轴承外圈上、用于测量所述试验轴承温度的第二温度传感器;\n[0043] 设置在所述试验轴承座上、用于测量所述主轴振动位移的振动传感器。\n[0044] 优选地,所述电机、所述试验轴承座、所述支撑轴承座、所述龙门架通过固定件可\n拆卸安装在一工作台上。\n[0045] 实施本发明具有以下有益效果:本发明的试验轴承打滑研究实验台,可模拟滚动\n轴承的高速、高温以及振动的极端工况,为滚动轴承打滑试验提供条件,并在实际作业中,\n提高上充泵运行可靠性,减少维修成本以及人力成本。\n附图说明\n[0046] 下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:\n[0047] 图1是本发明的滚动轴承打滑研究实验台的结构示意图;\n[0048] 图2是本发明直接加载轴系的结构示意图;\n[0049] 图3是本发明间接加载轴系的结构示意图;\n[0050] 图4是本发明滚动轴承打滑研究实验台的轴系结构示意图;\n[0051] 图5是本发明滚动轴承打滑研究实验台的轴系受力示意图;\n[0052] 图6是本发明加载系统的结构示意图;\n[0053] 图7是本发明试验轴承座的结构示意图;\n[0054] 图8是本发明试验轴承座的结构剖面示意图;\n[0055] 图9是本发明试验轴承保持架转速的测量示意图。\n具体实施方式\n[0056] 为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解,现对照附图详细说明\n本发明的具体实施方式。以下描述中,需要理解的是,“前”、“后”、“上”、“下”、“左”、“右”、\n“纵”、“横”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”等指示的方位或位置关系为\n基于附图所示的方位或位置关系、以特定的方位构造和操作,仅是为了便于描述本技术方\n案,而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位,因此不能理解为对本发明的限制。\n[0057] 还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、\n“设置”等术语应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以\n是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两\n个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。当一个元件被称为在另一元件“上”或“下”\n时,该元件能够“直接地”或“间接地”位于另一元件之上,或者也可能存在一个或更多个居\n间元件。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅是为了便于描述本技术方案,而不能理解为指示\n或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量,由此,限定有“第一”、“第二”、\n“第三”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。对于本领域的普通技术\n人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。\n[0058] 以下描述中,为了说明而不是为了限定,提出了诸如特定系统结构、技术之类的具\n体细节,以便透彻理解本发明实施例。然而,本领域的技术人员应当清楚,在没有这些具体\n细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中,省略对众所周知的系统、装置、电\n路以及方法的详细说明,以免不必要的细节妨碍本发明的描述。\n[0059] 如图1所示,是本发明的滚动轴承打滑研究实验台,包括:试验台主体,包括主轴5、\n依次套设在主轴5上的加载轴承9和试验轴承10;驱动系统,用于驱动主轴5旋转;加载系统,\n用于在加载轴承9上加载预定量的径向载荷;润滑系统,用于为试验轴承10提供预定温度的\n润滑油;以及数据采集系统,用于采集以下参数:试验轴承10保持架转速、试验轴承10内圈\n转速、加载轴承9加载力、油位高度、油液温度、试验轴承10温度和主轴5振动位移,以供分析\n研究各参数与轴承打滑率的变化关系。\n[0060] 在本实施例中,搭设该实验轴承打滑研究试验台,并操作试验台进行相关研究,试\n验台应满足以下条件:\n[0061] a.满足内径d=60mm,外径D=130mm,宽度B=31mm的滚子轴承安装尺寸要求;\n[0062] b.轴承运转速度能够达到4657rpm;\n[0063] c.能够施加不同载荷且能够调节润滑油温度(30到75摄氏度)与液位;\n[0064] d.能够研究轴承打滑率与载荷等参数的变化关系。\n[0065] 进一步的,试验轴承10参数为:内径60mm,外径130mm,宽度:31mm,基本额定动载\n荷:142KN,基本额定静载荷:155KN,最大工作转速:5600r/min。\n[0066] 在本实施例中,驱动系统包括电机2以及与联轴器3;其中,电机2通过联轴器3与主\n轴5连接、用于驱动主轴5旋转。\n[0067] 试验台主体还包括支撑轴承4,用于保证轴系系统的刚度;\n[0068] 其中,支撑轴承4安装于一支撑轴承4座中,并位于联轴器3和加载轴承9之间。\n[0069] 进一步的,电机2为交流伺服电机;联轴器3为弹性联轴器,具体的,为了保证驱动\n系统和主轴5良好对中性,选用弹性联轴器。\n[0070] 驱动系统还包括与交流伺服电机2连接、用于控制交流伺服电机工作频率使得主\n轴5达到预设转速的变频器。\n[0071] 在本实施例中,该主轴5选用材料为45钢。\n[0072] 如图2‑3所示,为结合载荷模拟要求,可选的轴系布置,其中,如图2所示,轴系结构\n为悬臂式,径向载荷直接作用在试验轴承10外圈上,该方式能够准确控制加载力的大小,但\n要求试验轴承10的试验轴承座8中轴承外圈受力点,增大了试验轴承座8设计的复杂性;图3\n所示,为间接加载,在主轴5的中间布置加载轴承9,加载力作用在加载轴承9上,通过主轴5\n传递到试验轴承10处,其整体结构简单。\n[0073] 如图4所示,由于,NU312圆柱滚子轴承为RHM100.205‑12型上充泵驱动端轴承,轴\n系零部件重力通过轴作用于轴承,因此轴承所受的径向力为间接力。综合以上分析,本试验\n台最终选用间接加载结构布局。\n[0074] 进一步的,在本实施例中,试验台的负载为试验轴承10,试验过程中它会受到径向\n载荷。在试验台运行过程中,功率消耗主要是克服支撑轴承4和试验轴承10在旋转过程中受\n到的摩擦力矩。\n[0075] 通常,轴承的摩擦力矩计算公式为:\n[0076]\n[0077] 式中:Tf—摩擦力矩(N·mm);μ—摩擦因数;d—轴承内径(mm);F—径向载荷(N),\n将试验台主轴5按简支梁处理,进行受力分析,如图5所示。\n[0078] F2L1=FR(L1‑L2) (2)\n[0079] F1+F2=FR (3)\n[0080] 试验轴承10承受径向载荷F2=4000N,两支撑轴承4距离为L1=400mm,L2=200mm,\n代入公式,求支撑轴承4座反力Fr1=4000N,FR=8000N。\n[0081] 查询机械设计手册:滚动轴承摩擦因数一般为0.001~0.005,取μ=0.005。试验台\n支撑轴承4内径d1=d2=60mm。代入式(1)得到支撑轴承4的摩擦力矩Tf1=Tf2=600N·mm。试\n验台总的摩擦力矩为Tf=Tf1+Tf2+Tf3=2400N·mm。\n[0082] 在本实施例中,试验台的负载为试验轴承10承受作用力(本试验台主要考虑径向\n载荷)。在试验台系统运行过程中,功率消耗主要是克服支承轴承和试验轴承10在旋转过程\n中受到的摩擦阻力,从而计算电机2负载。电机2的功率,按照机械设备负载需要的功率来选\n择,保证电机2工作在额定负载条件下。实际选型时,电机2的额定功率应稍大于按负载计算\n的功率。功率(kw)和扭矩(N·mm)具有如下的关系:\n[0083]\n[0084] 试验台输出轴最高转速n=6000r·min‑1,轴系受到的总摩擦力矩Tf=2400N·mm,\n代入式(4)得试验台的负载功率为P1=1.51Kw。根据机械设计手册,查询电动机容量安全系\n数可得k=1.3,则电动机驱动功率为P2=1.3×1.51=1.963Kw。故电动机驱动功率选为P=\n2.2Kw。\n[0085] 在本实施例中,试验台常用的电机2根据电动机工作电源的不同,可分为直流电机\n和交流电机。本试验台需要负载变化时转速保持恒定,故电动机选择交流伺服电机。电机2\n‑1\n规格参数为:型号:CTB‑42P2ZGA15‑60H5J,功率:2.2Kw,恒功率最高转速:6000r·min ,电\n压:400V级。变频器功率为2.2KW,型号为BKSC‑42P2GH5BP‑F1。\n[0086] 在本实施例中,试验台需要测试不同载荷作用下试验轴承10发生打滑蹭伤的情\n况,因此要求试验台能够根据要求调节并显示载荷大小。目前常见的加载方法有机械加载、\n电加载和液压加载,这三种方法均可以完成对试验轴承10的加载要求。\n[0087] 其中,机械加载,优点为:加载方式结构简单,便于控制加载载荷的方向;缺点为:\n加载时难以实现连续线性加载。\n[0088] 液压记载,优点为:操控方便,运动惯性小,反应速度快,加载无级可调。缺点为:液\n压加载系统的性能易受工作温度影响,系统复杂,且工作时有噪声。\n[0089] 电加载,优点为:通常由电磁铁和电动机等装置来完成。电加载方式具备良好的静\n加载特性;缺点为:加载装置体积较大,加载时受到电机2散热条件的限制,不宜长时间使\n用。\n[0090] 由于,本试验台要求对试验轴承10施加最大径向载荷为4000N,该载荷连续可调且\n具有较好的稳定性。根据试验台的这些特点和要求,对比上述三种加载方式,最终确定采用\n机械加载的方式对试验轴承10实施加载。\n[0091] 如图6所示,在本实施例中,加载系统包括千斤顶6、测力计61、龙门架62以及与测\n力计连接的显示计63。\n[0092] 进一步的,测力计61为S型测力计,其底部设置有与加载轴承9外周尺寸相匹配的\n半圆弧支撑座;千斤顶6为手摇式千斤顶。\n[0093] 其中,手摇式千斤顶的上端与龙门架62的横梁通过螺栓可拆卸连接,其下端与S型\n测力计连接,半圆弧支撑座抵触加载轴承9外周,通过调节手摇式千斤顶对加载轴承9施加\n预定量的径向载荷,并在显示计上实时显示载荷大小。\n[0094] 可以理解的,手摇式千斤顶通过螺栓固定在龙门架62上,龙门架62的横梁与立柱\n也是采用螺栓连接,便于拆卸。手摇式千斤顶下端装有S型测力计,用于加载力测量,其数值\n大小通过测力计63显示。测力计63下侧设计有半圆弧支撑座,保证加载力平稳作用于加载\n轴承9外圈。\n[0095] 在本实施例中,径向载荷要求为400N,因此,选用1T千斤顶,具体参数为:产品型\n号:ST‑103D,产品标重:1吨,最低高度:105mm,最高高度:340mm,产品尺寸:380*77*105mm。\n[0096] 进一步的,S型测力计规格参数为:型号:SH‑5000,最大负荷值:5000N,精度:±\n1%,传感器结构:S型高精度传感器(外置式)。\n[0097] 如图7‑8所示,在本实施例中,试验轴承10安装于一试验轴承座8中;试验轴承座8\n为对开式结构,包括上轴承座、下轴承座;其中,上轴承座与下轴承座对接面相对设置有定\n位槽,用于保证轴向及周向定位准确。\n[0098] 进一步的,试验轴承座8还包括轴承端盖81及玻璃盖89;\n[0099] 其中,上轴承座与下轴承座对接后,通过轴承端盖81配合锁紧件固定;\n[0100] 玻璃盖89在试验轴承座8上与轴承端盖81相对一端设置、用于观察试验轴承10润\n滑情况,起到视窗的作用,在本实施例中,该玻璃盖89为有机玻璃盖,可以理解的,在一些实\n施例中,也可以采用其他材质,只要满足观察要求即可。\n[0101] 该试验轴承座8在轴承端盖81一侧采用迷宫密封84来保证试验轴承座8的密封性。\n[0102] 进一步的,润滑系统包括油杯7,以及与油杯7连接、用于控制润滑油流量以及液压\n的比例溢流阀;上轴承座上开设供油杯7安装的油杯安装槽。\n[0103] 下轴承座设置有供润滑油容置的油腔,且下轴承座一侧设置有用于油液排放及油\n位控制的出油孔88;其中,油杯7安装在油杯安装槽中,并与油腔通过进油孔85连通,以便油\n杯7中的润滑油通过油杯安装槽进入到油腔中。\n[0104] 进一步的,润滑系统包括在下轴承座与出油孔88相对的一侧设置、并伸入油腔中\n的加热装置。\n[0105] 在本实施例中,该加热装置为螺纹电加热管82;\n[0106] 润滑系统还包括与螺纹电加热管82连接、用于控制润滑油达到预设油温的油温\n机。\n[0107] 在本实施例中,试验轴承10(滚动轴承)常用的油润滑方式有四种:油雾润滑、油气\n润滑、喷油润滑和油浸润滑。由于试验台需要研究润滑油的油位对滚动轴承打滑的影响,故\n选用油浸润滑。滚动轴承的润滑加油标准为油位在轴承最下部滚动体1/3~1/2,不得浸没\n滚动体上缘。\n[0108] 本实施例中,采用的润滑油与RHM100.205‑12型上充泵驱动端轴承(NU312ECP/\nNU312ECJ圆柱滚子轴承)使用的润滑油保持一致,不同粘度同样参照工业现场。\n[0109] 其中,采用的螺纹电加热管82规格参数为温控范围:10~99℃,管径:8mm。\n[0110] 在本实施例中,数据采集系统包括设置在上轴承座顶部、用于测量油液高度的液\n位传感器86。在本实施例中,在上轴承座顶部开设有圆孔,用于安装液位传感器86,以测量\n油位高度,优选地,该液位传感器86可以采用浮球液位传感器,其主要技术指标为型号:\nUQK‑10,测量范围:0~100mm,测量精度:0.1%(±1mm)以及工作温度:‑20~85℃。\n[0111] 设置在下轴承座与螺纹电加热管82同一侧、用于测量油液温度的第一温度传感器\n83。在本实施例中,试验台润滑油的温度需控制在30~75℃,故需要设计润滑油油温控制系\n统。油腔内安装有螺纹电加热管82及第一温度传感器83。\n[0112] 试验时,通过控制模块控制电加热管将润滑油加热到相应的温度,一般由前述的\n油温机进行控制,加热的油温均可以通过对应的温度控制显示计和第一温度传感器83进行\n读取。在本实施例中,该第一温度传感器83与后续的第二温度传感器型号一致,在一些实施\n例中,也可以采用不同型号的温度传感器,这里不做具体限定。\n[0113] 在一些实施例中,也可以不使用油温机以及比例溢流阀等,仅需通过螺纹电加热\n管82对润滑油进行加热即可,以简洁整个试验台装置。\n[0114] 还包括,设置在试验轴承10外圈上、用于测量试验轴承10温度的第二温度传感器。\n[0115] 研究不同油温下的轴承打滑特性,需要监测试验轴承座8中的润滑油温度以及试\n验轴承10的温度。试验轴承10温度的测量需要通过温度传感器来完成。常用的温度传感器\n有热电偶、热电阻和热敏电阻等。\n[0116] 本试验台选用WZPT‑31型铂热电阻进行试验轴承10的温度测量。受轴承的限制,对\n轴承滚动体和内圈的测量比较困难,所以将第二温度传感器贴在试验轴承10的外圈上。\n[0117] 热电阻输出的信号是电阻值,需要通过温度变送器将其变送为4~20mA电流信号。\n[0118] 选用SBWZ‑PA(0.300)型温度变送器,主要技术指标为信号:SBWZ‑PA(0‑300),输出\n信号:Pt100,温度量程范围:0~300℃,输出信号:4~20Ma,测量精度:±0.2%F·S。\n[0119] 还包括,设置在试验轴承座8上、用于测量主轴5振动位移的振动传感器。\n[0120] 振动信号是诊断轴承故障的有效的传感信息,试验轴承座8上设计预置振动传感\n器测点,便于后续开展打滑与振动信息的关联研究,可以是在试验轴承座8上设置,也可以\n是在试验轴承10上设置,可以理解的,其具体位置以及数量可以根据实际需求进行选择,这\n里并不做具体的限定。优选地,该振动传感器可以是振动加速度传感器,在一些实施例中,\n也可以采用位移传感器。其中,该振动加速度传感器选用型号AC230,其主要技术指标为:灵\n敏度:100mV/g,频响:5~10000Hz。\n[0121] 在本实施例中,试验通过计算试验轴承10的滑差率评估轴承打滑情况,因此需要\n采集试验轴承10的内圈转速和保持架转速信息。试验轴承10内圈热套在输入轴上,内圈转\n速即为主轴5转速。外圈保持静止,保持架随滚动体沿内外圈滚道绕主轴5旋转。\n[0122] 其中,包括设置在玻璃盖89上、且与试验轴承10上部的保持架端面正对、用于测量\n试验轴承10保持架转速的光纤传感器87。以及设置在与试验轴承10连接的主轴5上、用于测\n量试验轴承10内圈转速的光电式转速传感器。\n[0123] 进一步的,如图9所示,试验台采用光纤传感器87测量试验轴承10保持架的转速。\n光纤传感器87由光导纤维和半导体光电器件组成。该类传感器重量轻、耐腐蚀、耐高温、灵\n敏度高、适应性强等优势,可以满足保持架恶劣的环境要求。在试验轴承10保持架的表面腐\n蚀出测量点,作为区分试验轴承10保持架表面的反光点。经过处理后的试验轴承10保持架\n结构和材料几乎不受影响,其动平衡特性保持不变。安装光纤传感器87时,将传感头正对试\n验轴承10的保持架端面,间距在2~4mm范围内。该光纤传感器87规格参数如下表所示:型\n号:PRC6Y10SG,光电大小:2mm,测量距离:0~20mm。\n[0124] 为了得到试验轴承10内圈转速,选择光电式转速传感器作为测速工具。当主轴5以\n一角速度旋转时,会生成一个脉冲信号,由频压转换电路将脉冲信号转变成电压信号,最终\n输送至计算机,完成内圈转速的测量。在测量过程中,只要检测出单位时间内产生的脉冲数\n目,即可确定输入轴的转速。光电式转速传感器规格参数如下表所示,型号:eddyNCDT,极限\n频率:25KHz,分辨率:0.005%,线性度:0.1(%F.S.)。\n[0125] 优选地,所述电机2、所述试验轴承座8、所述支撑轴承4座、所述龙门架62通过固定\n件可拆卸安装在一工作台上。进一步的,该工作台为T型槽结构。\n[0126] 本发明的试验轴承打滑研究实验台,可模拟滚动轴承的高速、高温以及振动的极\n端工况,为滚动轴承打滑试验提供条件,并在实际作业中,提高上充泵运行可靠性,减少维\n修成本以及人力成本。\n[0127] 可以理解的,以上实施例仅表达了本发明的优选实施方式,其描述较为具体和详\n细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制;应当指出的是,对于本领域的普通技\n术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,可以对上述技术特点进行自由组合,还可以做\n出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围;因此,凡跟本发明权利要求范围所做的\n等同变换与修饰,均应属于本发明权利要求的涵盖范围。
法律信息
- 2021-07-02
- 2019-09-17
实质审查的生效
IPC(主分类): G01M 13/04
专利申请号: 201910570239.5
申请日: 2019.06.27
- 2019-08-23
引用专利(该专利引用了哪些专利)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有引用任何外部专利数据! |
被引用专利(该专利被哪些专利引用)
序号 | 公开(公告)号 | 公开(公告)日 | 申请日 | 专利名称 | 申请人 | 该专利没有被任何外部专利所引用! |