CN102589883A - 轴承温度、动态扭矩检测试验方法及试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轴承制造质量检测技术，具体公开一种轴承温度、动态扭矩检测的试验方法及试验装置。该方法包括：对被检测轴承施加一预定方向的预紧力，并带动其转动；检测被检测轴承转动时的温度、动态扭矩；当轴承温度检测数据在预定时间内达到设定温度值，和/或轴承动态扭矩检测数据在预定时间内达到设定扭矩值时，判定被检测轴承损坏。该装置包括轴承预紧及拖动机构，轴承温度、扭矩检测单元，轴承损坏判定单元，通过对被检测轴承施加一预定方向的预紧力并带动被检测轴承转动，可以实时地检测轴承转动时的温度、动态扭矩，据此判定被检测轴承是否损坏。本发明适用于检测轴承制造质量，通过试验分析、改进轴承生产工艺，可以明显缩短轴承研发时间周期。

Description

轴承温度、动态扭矩检测试验方法及试验装置

技术领域

本发明涉及轴承制造质量检测技术，尤其涉及一种轴承温度、动态扭矩检测试验方法及试验装置。

背景技术

目前，轴承制造质量检测主要是检测轴承的几何尺寸以及轴承的材质检验，轴承的疲劳使用寿命无法在短时间内进行检测，一般地只能通过实际装车使用，并根据轴承的损坏情况分析其质量状况及分析质量问题产生原因。因轴承的使用至损坏或出现异常的时间周期较长，由此造成对轴承特别是新开发轴承产品的开发时间周期、质量改进时间周期较长，由此影响轴承的开发及投产时间。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种轴承温度、动态扭矩检测架试验方法及试验装置，可以快速地检测轴承的疲劳使用寿命及检测轴承的制造质量，加快对轴承的制造质量改进，缩短轴承的研发时间周期及减少开发成本。

为解决以上技术问题，本发明提供的轴承温度、动态扭矩检测试验方法，包括：

对被检测轴承施加一预定方向的预紧力，并带动被检测轴承转动；

检测被检测轴承转动时的温度、动态扭矩，获取轴承温度检测数据、轴承动态扭矩检测数据；

当轴承温度检测数据在预定时间内达到设定温度值，和/或轴承动态扭矩检测数据在预定时间内达到设定扭矩值时，判定被检测轴承损坏。

较优地，根据被检测轴承的转速-时间、温度-时间及扭矩-时间关系，判定被检测轴承的损坏程度。

相应地，本发明还提供一种轴承温度、动态扭矩检测试验装置，包括：

一轴承预紧及拖动机构，用于对被检测轴承施加一预定方向的预紧力，并带动被检测轴承转动；

一轴承温度、扭矩检测单元，用于检测被检测轴承转动时的温度、动态扭矩，获取轴承温度检测数据、轴承动态扭矩检测数据；

一轴承损坏判定单元，用于当轴承温度检测数据在预定时间内达到设定温度值，和/或轴承动态扭矩检测数据在预定时间内达到设定扭矩值时，判定被检测轴承损坏。

较优地，所述轴承预紧拖动机构包括：一液压油缸，用于对被检测轴承施加轴向的预紧力；一变频电机，通过一动力传动链带动被检测轴承转动。

较优地，轴承温度、扭矩检测单元包括：温度传感器，与被检测轴承的内圈接触，用于检测被检测轴承转动时的温度；动态扭矩传感器，设置于所述动力传动链中，用于检测被检测轴承转动时的动态扭矩。

较优地，所述动力传动链依次包括一减速机、一星型联轴器、一动态扭矩传感器、一扭力限制型联轴器、一端盖联接及一轮毂；被检测轴承安装于所述轮毂的内孔中，当所述变频电机转动时，被检测轴承在所述轮毂带动下转动。

较优地，被检测轴承套装于一锥形的专用轴头上，所述专用轴头的法兰面与一支承座的右侧固定连接；所述液压油缸的法兰面与所述支承座的左侧固定连接，且所述液压油缸通过一联接套与轴向穿越所述专用轴头内的一拉杆连接；所述拉杆外露于所述专用轴头右侧的一端安装一螺栓及一垫圈，用于当所述液压油缸伸缩时，通过所述垫圈带动所述轮毂及被检测轴承向左移动。

较优地，所述专用轴头的锥面左端套装有油封环，当所述油封环的内锥面与所述专用轴头的锥面接触压紧时，使所述液压油缸通过所述拉杆及所述垫圈向被检测轴承传递沿拉杆方向的拉力。

较优地，被检测轴承的内圈安装于所述专用轴头上，其中：被检测轴承的内圈与所述专用轴头的外圆之间为间隙配合或过渡配合；被检测轴承的外圈与所述轮毂的内孔之间为过盈配合。

较优地，所述液压油缸的进油口设置有压力传感器，用于检测并输出液压油缸的压力信号，用以通过控制系统调节液压油缸的压力，最终调节被检测轴承的轴向预紧力。

与现有技术相比，本发明轴承温度、动态扭矩检测试验方法及试验装置通过对被检测轴承施加一预定方向的预紧力并带动被检测轴承转动，可以实时地检测轴承转动时的温度、动态扭矩，并据此判定被检测轴承是否损坏，这样就能快速地检测轴承的疲劳使用寿命及检测轴承的制造质量，通过试验分析、改进轴承生产工艺，加快对轴承的制造质量改进，缩短轴承的研发时间周期及减少开发成本。

附图说明

图1为本发明轴承温度、动态扭矩检测试验方法的流程图；

图2为本发明轴承温度、动态扭矩检测试验装置的示意图；

图3为图2所示装置的液压系统原理图；

图4为图2所示装置的控制系统原理图；

图5为图4所示装置测试数据报表；

图6为图5所示报表中轴承温度1与运行时间的关系曲线；

图7为图5所示报表中轴承温度2与运行时间的关系曲线；

图8为图5所示报表中扭矩与运行时间的关系曲线。

图1～图8中，有关附图标记为：

1、工作台；2、液压油缸；3、支承座；4、专用轴头；5、联接套；6、拉杆；7、轮毂；8、圆锥滚子轴承；9、圆锥滚子轴承；10、垫圈；11、六角螺栓；12、端盖联接；13、星型联轴器；14；动态扭矩传感器；15；扭力限制型联轴器；16；带减速机的变频电机；17；温度传感器；18；温度传感器；19；油封环；20；油箱；21；吸油过滤器；22；柱塞泵；23；回油过滤器；24；溢流阀；25；压力表；26；减压阀；27；电磁换向阀；28；保压阀；29；液压油缸；30；压力传感器；31；压力表；32；储能器。

具体实施方式

本发明的核心思想是，对被检测轴承施加一预定方向的预紧力并带动被检测轴承转动，实时地检测轴承转动时的温度、动态扭矩，用以据此判定被检测轴承是否损坏。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

参见图1，表示本发明轴承温度、动态扭矩检测试验方法的流程图。该试验方法主要包括以下步骤：

S101、对被检测轴承施加一预定方向的预紧力，并带动被检测轴承转动。可采用多种轴承预紧拖动结构，例如：通过液压油缸对轴承施加设定的预紧力；通过电机带动轴承转动。

S102、检测被检测轴承转动时的温度、动态扭矩，获取轴承温度检测数据、轴承动态扭矩检测数据。本实施例中，可简单地通过温度传感器检测被检测轴承转动时的温度，通过动态扭矩传感器检测被检测轴承转动时的动态扭矩，获得被检测轴承的转速、温度、扭矩等与时间的关系。测出这些数据后，根据被检测轴承的转速-时间、温度-时间及扭矩-时间关系，就可以判定被检测轴承的损坏程度。

S103、判断轴承温度检测数据在预定时间内达到设定温度值或轴承动态扭矩检测数据在预定时间内达到设定扭矩值条件是否满足，若是，进入步骤S104；若否，返回步骤S102。一般地，可以设定温度、扭矩、时间中的一个条件或任意组合作为试验停机的结束的条件。本实施例中，在测定被检测轴承转动时的温度、动态扭矩后，当轴承温度检测数据在预定时间内达到设定温度值，或轴承动态扭矩检测数据在预定时间内达到设定扭矩值时，结束检测停机。

S104、判定被检测轴承损坏。当然也可以进一步确定损坏程度，并将轴承的温度、扭矩、液压油缸的拉力、电机的转速等通过一套控制系统全自动完成轴承样品测试、数据记录、测试报表生产等功能，以便进行后续的分析，从而改进轴承生产工艺，提高轴承质量。

为了实现上述试验要求，在硬件设备上考虑采用以下方案：通过液压油缸给被检测轴承(以下简称轴承)施加一个预定轴向(或径向)的预紧力；通过带减速机的变频电机通过星型联轴器、动态扭矩传感器、扭力限制型联轴器、端盖联接带动轮毂转动，从而带动轴承转动；液压油缸拉紧轴承的进油口设有压力传感器，用来检测液压压力，从而控制液压油缸对轴承的拉力，即对轴承的预紧力；通过变频器控制电机的转速，给电机一个设定的转速；通过动态扭矩传感器检测轴承转动时产生的扭矩；通过温度传感器检测轴承的动态温度；当温度在设定时间内达到设定的温度，或扭矩达到设定的扭矩时，可以判定轴承的损坏程度。

以下针对实现该试验方法的试验装置的具体结构、工作原理及试验过程进行说明。

参见图2，表示本发明轴承温度、动态扭矩检测试验装置(或称试验台架)一较优实施例的示意图。该实施例提供一种轴承温度、动态扭矩检测试验装置，可以同时检测两个圆锥滚子轴承8、9。该装置包括工作台架，设置于工作台架上的轴承预紧及拖动机构，轴承温度、扭矩检测单元，轴承损坏判定单元等部分组成，其中：工作台架由工作台1及支承座3组成；轴承预紧及拖动机构由液压油缸2、专用轴头4、联接套5、拉杆6、轮毂7、垫圈10、六角螺栓11、端盖联接12、星型联轴器13、扭力限制型联轴器15、带减速机的变频电机16等组成；轴承温度、扭矩检测单元由温度传感器17、温度传感器18、动态扭矩传感器14等组成；轴承损坏判定单元包括控制器(如PLC可编程控制器)，以便在轴承温度检测数据在预定时间内达到设定温度值，和/或轴承动态扭矩检测数据在预定时间内达到设定扭矩值时，判定被检测轴承损坏。以下对本实施例的轴承温度、动态扭矩检测试验装置进一步进行描述。

支承座3固定在工作台1的工装台面上，支承座3的左侧与液压油缸2的法兰面固定连接，支承座3的右侧与专用轴头4的法兰面固定连接；设置有两个圆锥滚子轴承8、9的轮毂7放置在专用轴头4上，具体是在该轮毂7内孔中设置这两个被检测的圆锥滚子轴承8、9，其中轮毂7内孔与两个被检验的轴承8、9的外圈为过盈配合，两个轴承8、9的内圈内孔与专用轴头4的外圆均为间隙或过渡配合；液压油缸2通过联接套5与穿越所述专用轴头4内的拉杆6连接，该拉杆6外露于所述专用轴头4右侧的一端安装六角螺栓11及垫圈10；油封环19放置在专用轴头4的锥面上，当所述油封环19的内锥面与所述专用轴头4的锥面接触压紧时，可使液压油缸2通过所述拉杆6及所述垫圈10向被检测轴承传递沿拉杆方向的拉力；该液压油缸2还与液压站(图2未示出)连接，预紧时液压站提供的液压油给液压油缸2提供拉力，从而带动拉杆6往左移动，并进一步通过安装于拉杆6右端的垫圈10对两个圆锥滚子轴承8、9施加一个轴向拉力，由此带动轴承8、9，轮毂7及油封环19往左移动，直至油封环19的内锥面与专用轴头4的锥面接触压紧。这样，通过液压油缸2及拉杆6传递的拉力，可给两个圆锥滚子轴承8、9施加一个沿拉杆方向一个轴向拉力，即给轴承8、9施加一个预紧力；而轴承所受预紧力的大小可以通过调节液压系统的减压阀来调节，及调节液压管路输出至液压油缸2的压力来实现。

如图2所示，工作台1的右边放置有一个带减速机的变频电机16，它与工作台1的工装台面固定连接；该带减速机的变频电机16的输出轴通过星型联轴器13与动态扭矩传感器14连接，该动态扭矩传感器14则通过扭力限制型联轴器15与端盖联接12连接，而端盖联接12与轮毂7通过螺纹连接，由此形成依次包括减速机、星型联轴器13、动态扭矩传感器14、扭力限制型联轴器15、端盖联接12及轮毂7的动力传动链。由于轴承8、9安装于轮毂7的内孔中，故当变频电机16转动时，轴承8、9可在轮毂7带动下转动。

图2中，专用轴头4上与两个轴承8、9的内圈连接处设置有两个温度传感器17、18，它们分别与两个轴承8、9的内圈接触，由此可以检测被检测轴承转动时的温度；同时，动态扭矩传感器14则设置于变频电机16的动力传动链中，用于检测被检测轴承转动时的动态扭矩。

参见图3，表示该试验装置的液压系统原理图。该试验装置可采用常规的液压传动方式，图3所示液压系统由油箱20、吸油过滤器21、柱塞泵22、回油过滤器23、溢流阀24、压力表25、减压阀26、电磁换向阀27、保压阀28、液压油缸29(对应图2中所示的液压油缸2)、压力传感器30、压力表31及储能器32等部件构成，通过调节液压管路中的液压油的方向及流量大小，调整液压系统的管路中的压力，最终调节轴承8、9的预紧力大小(图3中，箭头方向表示液压油缸拉紧轴承的方向)。

参见图4，表示该试验装置的控制系统原理图。包括含PLC控制器及变频器的控制柜，其中：变频器控制变频电机的工作频率，以便输出预定电机转速；PLC控制器接收采集的轴承温度(包括轴承温度1、轴承温度2)及扭矩数据，用以判定被检测轴承是否损坏，这些数据可通过通信总线传递至电脑进行分析，通过打印机可打印有关数据或曲线，以便进行进一步的分析。

上述轴承温度、动态扭矩检测试验装置的试验过程是这样实现的：通过液压油缸2给轴承8、9施加一个设定的预紧力，变频电机16通过其自带的减速机、星型联轴器13、动态扭矩传感器14、扭力限制型联轴器15、端盖联接12带动轮毂7转动，从而带动轴承8、9转动；液压油缸2拉紧轴承8、9的进油口设有压力传感器，用来检测液压压力，从而监控液压油缸对轴承的拉力，即对轴承的轴向预紧力；通过变频器控制变频电机的转速，给变频电机16一个设定的转速；通过动态扭矩传感器14检测轴承8、9转动时产生的扭矩；通过两个温度传感器17、18检测两个轴承8、9的动态温度；可以设定温度、扭矩、时间等任意一个条件或任意组合作为试验停机结束的条件，例如当温度达到设定的温度，或扭矩达到设定的扭矩时，可以判定轴承的损坏程度。其中轴承的温度、扭矩、液压油缸的拉力、电机的转速等可以通过一套控制系统全自动地完成轴承样品测试、数据记录、测试报表生产等功能(具体测试结果请参考图5～图8所示数据报表、曲线)。

顺便指出的是，以上实施例以两个圆锥滚子轴承为例进行了说明，显然对于其它类型的轴承也可以采用上述试验装置。此外，对于其它数量的轴承而言，此时简单地增加/减少温度传感器即可，不再赘述。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轴承温度、动态扭矩检测试验方法，其特征在于，包括：

对被检测轴承施加一预定方向的预紧力，并带动被检测轴承转动；

检测被检测轴承转动时的温度、动态扭矩，获取轴承温度检测数据、轴承动态扭矩检测数据；

当轴承温度检测数据在预定时间内达到设定温度值，和/或轴承动态扭矩检测数据在预定时间内达到设定扭矩值时，判定被检测轴承损坏。

2.如权利要求1所述的轴承温度、动态扭矩检测试验方法，其特征在于，根据被检测轴承的转速-时间、温度-时间及扭矩-时间关系，判定被检测轴承的损坏程度。

3.一种轴承温度、动态扭矩检测试验装置，其特征在于，包括：

一轴承预紧及拖动机构，用于对被检测轴承施加一预定方向的预紧力，并带动被检测轴承转动；

一轴承温度、扭矩检测单元，用于检测被检测轴承转动时的温度、动态扭矩，获取轴承温度检测数据、轴承动态扭矩检测数据；

一轴承损坏判定单元，用于当轴承温度检测数据在预定时间内达到设定温度值，和/或轴承动态扭矩检测数据在预定时间内达到设定扭矩值时，判定被检测轴承损坏。

4.如权利要求3所述的轴承温度、动态扭矩检测试验装置，其特征在于，所述轴承预紧拖动机构包括：一液压油缸，用于对被检测轴承施加轴向的预紧力；一变频电机，通过一动力传动链带动被检测轴承转动。

5.如权利要求4所述的轴承温度、动态扭矩检测试验装置，其特征在于，轴承温度、扭矩检测单元包括：温度传感器，与被检测轴承的内圈接触，用于检测被检测轴承转动时的温度；动态扭矩传感器，设置于所述动力传动链中，用于检测被检测轴承转动时的动态扭矩。

6.如权利要求5所述的轴承温度、动态扭矩检测试验装置，其特征在于，所述动力传动链依次包括一减速机、一星型联轴器、一动态扭矩传感器、一扭力限制型联轴器、一端盖联接及一轮毂；被检测轴承安装于所述轮毂的内孔中，当所述变频电机转动时，被检测轴承在所述轮毂带动下转动。

7.如权利要求6所述的轴承温度、动态扭矩检测试验装置，其特征在于，被检测轴承套装于一锥形的专用轴头上，所述专用轴头的法兰面与一支承座的右侧固定连接；所述液压油缸的法兰面与所述支承座的左侧固定连接，且所述液压油缸通过一联接套与轴向穿越所述专用轴头内的一拉杆连接；所述拉杆外露于所述专用轴头右侧的一端安装一螺栓及一垫圈，用于当所述液压油缸伸缩时，通过所述垫圈带动所述轮毂及被检测轴承向左移动。

8.如权利要求7所述的轴承温度、动态扭矩检测试验装置，其特征在于，所述专用轴头的锥面左端套装有油封环，当所述油封环的内锥面与所述专用轴头的锥面接触压紧时，使所述液压油缸通过所述拉杆及所述垫圈向被检测轴承传递沿拉杆方向的拉力。

9.如权利要求7所述的轴承温度、动态扭矩检测试验装置，其特征在于，被检测轴承的内圈安装于所述专用轴头上，其中：被检测轴承的内圈与所述专用轴头的外圆之间为间隙配合或过渡配合；被检测轴承的外圈与所述轮毂的内孔之间为过盈配合。

10.如权利要求4～9任一项所述的轴承温度、动态扭矩检测试验装置，其特征在于，所述液压油缸的进油口设置有压力传感器，用于检测并输出液压油缸的压力信号，用以通过控制系统调节液压油缸的压力，最终调节被检测轴承的轴向预紧力。

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