CN102192718A - 确定球轴承接触角的方法 - Google Patents

Abstract

为了确定轴承(10)的接触角(αk)，一个环(13)旋转，而另一个环(11)保持静止。检测了旋转环(13)的转数以及在相同周期上由球(15)，因此也是由保持架(16)实现的转数。球的转速通过光学检测装置(D)检测，该光学检测装置(D)通过轴承(10)在外环(11)和内环(13)之间的间隙中投射射线(L)，由此射线(L)被球(15)和/或保持架(16)直接截取。接触角采用下面的参数确定：旋转环(13)的转数、球(15)或保持架(16)的转数、球的直径(Dw)以及层心直径(Dd)。

Description

确定球轴承接触角的方法

技术领域

本发明涉及确定球轴承接触角的方法。

背景技术

US-5 423 218-A公开了一种通过施加在轴承外环上的拾取传感器根据径向振动测量接触角的方法。轴承的内环旋转，而外环保持静止，并且承受轴向负荷。拾取传感器检测的信号通过放大器传输到频率转换器。该频率转换器通过计算决定内环的旋转频率和球通过次数的频率，并且由这些频率的计算而算出接触角。

根据日本实用新型JP-52 143 955-U所述的传统方法，接触角通过检测两个参数实现：内环的旋转和球保持架的旋转(其对应于球关于轴承的旋转中心轴的旋转)。不透明部分的屏蔽物固定在保持架上，并且外环保持静止。通过使内环旋转，屏蔽物的不透明部分截取光电管的光束，提供为保持架的旋转检测。

上述的传统方法不是非常精确，并且具有实践意义上的限制。具体地讲，对于尺寸非常小的轴承，外环的内径和内环的外径之间的间隔很小，为了检测保持架的旋转，对于带有不透明部分的屏蔽物在保持架上施加支撑是有问题的。如果轴承的环装凸缘或者如果轴承已经装配在限定的设备/机器中，则屏蔽物的配合更加难于进行。球与容放球的保持架的座之间的运动不允许精确地确定球的旋转角。此外，配合到保持架的屏蔽物增加了该保持架的惯性质量；也就是，它能够导致球沿着轨道滑动，并且负面地影响接触角测量的精确性。

发明内容

本发明的主要目标是获得接触角的精确测量，避免上述现有技术的限制。本发明的另一个目标是提出简化的测量方法，其自身有助于很好地实现自动化。

这些和其它目标和优点将通过下面的描述更加清晰易懂，根据本发明通过所附权利要求限定的方法予以实现。概言之，本发明提出通过检测球保持架的旋转(或者球的旋转)来确定接触角，球保持架的旋转(或者球的旋转)借助于光学检测装置检测，该光学检测装置通过轴承在外环和内环之间的间隙中投射射线。因此，所述射线被球和/或保持架直接挡住，而不在轴承的外部施加物体。特别精确的测量通过采用激光射线获得，也就是相干校准的光束和具有高度一致性的均匀光密度的激光射线。

附图说明

现在，以非限定示例的方式，描述根据本发明优选实施例的方法。参考如下附图，其中：

图1示意性地示出了轴承的轴向截面，该轴承与适当的光学检测装置和推动器组件一起装配在旋转轴上，用于执行本发明的方法；

图2是球轴承的轴向截面图；

图3是图1的光学检测装置和推动器组件的透视图；以及

图4是光学检测装置的透视图。

具体实施方式

首先参考图2，全部以10指代的是希望确定接触角αk的轴承。轴承包括其内侧壁上具有外部滚道12的外环11、在其外侧壁上具有内部滚道14的内环13以及径向地设置在外环11和内环13之间以便沿着外部滚道12和内部滚道14滚动的多个滚动球15。球15由传统设计的保持架16在圆周上彼此隔开。在轴承10中，通过每个球与外部滚道12和内部滚道14接触点的线r相对于通过第一球中心和第二球中心的平面p倾斜角度αk(称为“接触角”)，第二球位于与第一球径向相对的位置。

轴承10首先设置在插入内环13的旋转轴A上。推动器组件B给外环11施加恒定的轴向负荷C，例如50N的量级上。

光学检测装置D设定为通过轴承在外环和内环之间的环形间隔或间隙中投射射线。在优选实施例中，光学检测装置在基本上平行于轴承的旋转轴x的方向上投射激光射线L，从而，当心轴A使内环13旋转时，射线L被运动中的球15和/或保持架16阻挡。

在附图所示的特定实施例中，光学检测装置D具有激光发射器和设置在轴承相对侧上的接收器。图4示出了支撑S，该支撑S旨在设置为横跨待试验的轴承；激光发射器(未示出)容放在支撑的第一分支E中，而接收器(未示出)容放在第二分支R中，第二分支R与第一分支E由其中设置有轴承的空闲空间分隔。在选择性实施例(未示出)中，发射器和接收器设置在相对于轴承的同侧上，而反射元件提供在相反侧，给接收器传送由发射器发射的射线。

为了测量接触角αk，内环13设置为由心轴A旋转，心轴A上设置用于检测内环13旋转的编码器(未示出)，以便得出内部轴承环所实现的转数。作为选择，旋转环的旋转检测可以通过在轴承环上直接装配编码器执行。

优选地，心轴以恒定的角速度旋转，例如借助于无刷电动机。光学装置D检测球的运动，并且使得在输出U上产生表示球关于旋转轴x的旋转的信号。该信号输出到计算球旋转角的处理器，其对应于保持架的角度偏移。处理器计算出上述的角度值，建立它们与球直径和层心直径(pitchdiameter)(即通过球中心的初始圆周的直径)之间的关系，并且通过下面的公式计算接触角αk的值：

$\cos \mathrm{\αK}=\frac{\mathrm{Dd}}{\mathrm{Dw}}.(1-\frac{\mathrm{\Δ\γ}+1440}{1800})$

其中

αk ＝接触角；

Dd  ＝层心直径；

Dw  ＝球的直径；

Δγ＝内环10个完整圈后，相同保持架在执行4圈后该保持架的角偏移；

1440＝表示保持架的4次完整旋转(360°＝1次旋转，于是360°x4＝1440°)；

1800＝表示保持架10的5次完整旋转(360°＝1次旋转，于是360°x5＝1800°).

上面的公式是指该方法的示范性实施例，其中它选择为检测内环10个完整圈后保持架的角偏移。本发明不限于该示例的值。

更具体地讲，值Δγ(这里称为保持架的″角偏移″)被如下检测。在内环13旋转10圈(回转)的周期中，处理器对球的经过进行计数，所述球阻挡由光学装置D所发射的射线。由保持架实现的圈数或者回转数与球关于旋转中心轴x的旋转圈数一致。该数量计算为用轴承球的数量(例如8个球)去除光学装置D截取的经过次数。假设内环完成10圈后，处理器已经计数了37次球经过，则这对应于略大于保持架的4¹/₂圈(37次经过＝4圈x8次经过+5次经过)。处理器将确定Δγ的角度对应于超过4圈的5次经过。

显然，本发明相对于现有技术上提供很多优点。没有部件要装配到保持架并且因此直接检测球或它们的保持架的运动，使得该技术也可应用于尺寸很小的轴承，与环的几何形状(配备或者不配备凸缘)无关。测量非常精确在于它不受球和保持架之间间隙的负面束缚。测量非常精确还因为没有东西装配在保持架上来检测其旋转，并且因此没有保持架的惯性质量上的变化。

另一个有利方面涉及没有元件装配在轴承上，所述有利方面在于该技术特别借助自动化处理设备的使用而执行其自身，从而在心轴上施加轴承并且在执行测量后使它们返回到生产线中。

本发明的原理保持相同，具体的结构和实施例可以相对于所描述和图解进行广泛变化，因此没有脱离本发明的范围。例如，这将应用于产生射线的光学装置类型的选择。存在阻挡球的射线选择，但是能够考虑不同的方案，其中射线阻挡保持架。还应当理解的是，根据本发明的方案不必要求轴向力施加给外环。作为所描述和图解的选择，本发明也可以应用于推动器组件作用在内环上而外环关于轴x旋转的情况。

Claims (8)

1.一种决定轴承(10)的接触角(αk)的方法，该轴承(10)包括外环(11)、内环(13)、由保持架(16)在圆周上隔开且在该外环和内环之间径向设置的多个轴承球(15)，该方法包括如下步骤：

-使内环或外环当中的一个环(13)关于该轴承的中心轴(x)旋转，而保持外环或内环的另一个环(11)静止；

-决定球(15)的转数，从而决定保持架(16)关于该中心轴(x)的转数；

-决定使该环(13)关于所述轴旋转的转数；

-采用下面的参数决定该接触角：该旋转环(13)的转数、该球(15)的转数以及保持架(16)的转数、该球的直径(Dw)、层心直径(Dd)，

其特征在于该保持架的旋转或者该球的旋转由光学检测装置(D)检测，该光学检测装置(D)通过该轴承(10)在该外环(11)和该内环(13)之间的间隙中投射射线(L)，由此该射线(L)直接被该球(15)和/或该保持架(16)阻挡。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于该射线(L)是激光射线。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于该射线(L)投射在基本上平行于该轴承的该中心轴(x)的方向上。

4.根据前述权利要求任何一项所述的方法，其特征在于该光学检测装置(D)包括发射器和接收器，设置在相对于该轴承的相对侧。

5.根据权利要求1至3任何一项所述的方法，其特征在于该光学检测装置(D)包括设置在该轴承的同侧上的发射器和接收器以及设置在该轴承的相对侧的反射装置。

6.根据前述权利要求任何一项所述的方法，其特征在于恒定的轴向负荷(C)施加给保持静止的所述环(11)。

7.根据前述权利要求任何一项所述的方法，其特征在于使该内环(13)旋转，而该外环(11)保持静止。

8.根据前述权利要求任何一项所述的方法，其特征在于该环(13)以恒定的角速度旋转。

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