CN102679120A

CN102679120A - 一种滚动轴承环间喷射润滑方法和装置

Info

Publication number: CN102679120A
Application number: CN2012100008748A
Authority: CN
Inventors: 刘红彬; 李伦; 薛玉君; 李济顺; 李阁强
Original assignee: Henan University of Science and Technology
Current assignee: Henan University of Science and Technology
Priority date: 2012-01-04
Filing date: 2012-01-04
Publication date: 2012-09-19
Anticipated expiration: 2032-01-04
Also published as: CN102679120B

Abstract

本发明涉及一种滚动轴承环间喷射润滑方法和装置，滚动轴承环间喷射润滑方法包括以下步骤：1）在滚动轴承的轴向一侧转动设置喷嘴，喷嘴的转动轴线与滚动轴承的转动轴线垂直且使喷嘴的喷口朝滚动轴承内圈和保持架之间；2）在喷嘴上连接油泵并设定喷嘴的喷油压力及喷射速度；3）在喷嘴上传动连接用于驱动喷嘴摆动以调节润滑油入射角度的驱动装置，通过转速传感器监测滚动轴承的转速并将滚动轴承的转速信号传递至一控制器，在控制器内预设润滑油入射角度与滚动轴承DN的比例系数，控制器根据转速传感器的信号及润滑油入射角度与滚动轴承DN的比例系数来控制驱动装置驱动喷嘴摆动至对应的润滑油入射角度；可控制对滚动轴承内的喷油量。

Description

一种滚动轴承环间喷射润滑方法和装置

技术领域

本发明涉及滚动轴承喷射润滑技术领域，尤其是一种滚动轴承环间喷射润滑方法和装置。

背景技术

为保证滚动轴承安全可靠运转，在滚动轴承工作时为尽量减少摩擦和磨损，避免滚动轴承表面形成点蚀而失效，必须对滚动轴承进行润滑。滚动轴承的润滑方式可分为脂润滑和油润滑两种。与脂润滑相比，在高温、高速条件下工作条件下，油润滑受温度变化影响小，油的粘度保证在工作温度下不丧失其最低粘度，使滚道与滚动体接触表面间形成足够厚度的润滑油膜。为了充分发挥滚动轴承的功能，必须根据使用条件和目的，采用适宜的润滑方式。目前主要的油润滑方式有：油浴润滑、滴油润滑、循环油润滑、喷射润滑、油气润滑等。

当滚动轴承在低-中载荷高速运转时，滚动体和保持架也以相当高的转速旋转而使滚动轴承周围形成空气涡流。为确保有足够量的润滑油供给高速运转的滚动轴承，必须从滚动轴承一端用高压喷射的方法将润滑油喷至滚动轴承内并对滚动轴承实施润滑，润滑后油液再由另一端重新流入油箱，采用此种方法可以有效地对高速滚动轴承进行润滑。目前的喷油润滑仅要求高压喷嘴的位置位于内圈和保持架中心之间，润滑油的喷射速度应不低于15 m/s，喷嘴喷出的润滑油入射角度，即喷嘴的喷射流方向相对保持架端面的夹角为90°，此种方法仅能保证润滑油能够注入滚动轴承腔内，但注入滚动轴承腔内润滑油的量很难控制。

随着科学技术和现代工业的快速发展，机械装备的运转速度越来越高，对转动支撑部件-滚动轴承使用转速的要求也变得越来越高。高速滚动轴承润滑作为一种特殊条件下的润滑技术，随着工程技术的不断发展，使得滚动轴承的DN 值，即滚动轴承转速和滚动体组节圆直径乘积不断提高以及润滑条件更为苛刻，主要体现在高速转动的保持架表层形成高压气流墙阻碍喷射润滑流穿透进入滚动轴承腔内，滚动轴承的DN 值越大，阻碍润滑入射流的气流墙压力越大，滚动轴承腔内润滑油的供应量就越难控制控制。合理解决高速滚动轴承的供油量，仅靠传统的滚动轴承喷射方式很难避免高速滚动轴承裕油和乏油状态的出现。显然，仅要求喷射润滑高压喷嘴的位置位于内圈和保持架中心之间，和润滑油的喷射速度是难以保证进入滚动轴承腔内润滑油的多少，因此不能很好地解决滚动轴承沟道润滑油膜出现裕油和乏油状态的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚动轴承环间喷射润滑方法，以解决目前在对滚动轴承进行喷射润滑的过程中难以控制对滚动轴承内的喷油量的问题。

本发明的目的还在于提供一种滚动轴承环间喷射润滑装置。

为了解决上述问题，本发明的滚动轴承环间喷射润滑方法采用以下技术方案：一种滚动轴承环间喷射润滑方法包括以下步骤： 1）在滚动轴承的轴向一侧设置转动喷嘴，使所述喷嘴的转动轴线与滚动轴承的转动轴线垂直并使喷嘴的喷口朝向滚动轴承的内圈和保持架之间；2）在所述喷嘴上连接油泵并设定喷嘴喷射润滑油的喷油压力及喷射速度v，其中v的单位为m/s；3）在所述喷嘴上传动连接用于驱动喷嘴绕转动轴线摆动以调节润滑油入射角度α的驱动装置，通过转速传感器监测滚动轴承的转速并将滚动轴承的转速信号传递至一控制器，控制器根据转速传感器测得的轴承转速来计算滚动轴承的DN，在所述控制器内预设润滑油入射角度与滚动轴承DN的比例系数k，k的取值范围为0.15~0.6，所述控制器根据所述转速传感器的信号及k来控制所述驱动装置驱动喷嘴摆动至对应的润滑油入射角度α，α=（1-k2.7）×90°，其中k=1-1.2×105×v/DN。

步骤1）中所述喷嘴的喷口在滚动轴承的同一半径上距滚动轴承内圈的距离为距滚动轴承保持架的距离的1/4。

步骤2）中所述的喷油压力为0.7~1.2 MPa，所述喷射速度为15m/s。

步骤3）中所述的润滑油入射角度与滚动轴承DN的比例系数为0.3。

步骤3）中所述的驱动装置包括液压伸缩缸及顶装于喷嘴上的弹性装置，所述液压伸缩缸通过其与喷嘴铰接的伸缩臂驱动喷嘴摆动并通过其伸缩臂对喷嘴的顶压力与所述弹性装置对喷嘴的弹力的平衡调节润滑油入射角度。

本发明的滚动轴承环间喷射润滑装置采用以下技术方案：一种滚动轴承环间喷射润滑装置，包括用于在使用时以与对应滚动轴承的轴线垂直的直线为转动轴线转动设置于滚动轴承轴向一侧的喷嘴及用于监测对应滚动轴承的转速的转速传感器，所述喷嘴具有在使用时向滚动轴承的内圈和保持架之间喷射润滑油的喷口，喷嘴传动连接有用于驱动其绕转动轴线摆动以调节润滑油入射角度的驱动装置，所述转速传感器连接有用于根据转速传感器的信号控制所述驱动装置的控制器。

所述喷嘴通过一与其转动配合的基轴连接有喷嘴底座，所述基轴的轴线与喷嘴在使用时的转动轴线共线，基轴与所述的喷嘴底座螺纹配合。

所述驱动装置包括设于所述喷嘴和喷嘴底座之间的扭簧及传动连接于喷嘴上的液压伸缩缸，所述扭簧套设于所述基轴上，驱动装置通过所述液压伸缩缸受控连接于所述的控制器。

所述液压伸缩缸连接有油泵，所述油泵与液压伸缩缸之间设有压力传感器、第一换向阀及用于控制对液压伸缩缸的供油压力的第一比例溢流阀，所述压力传感器、控制器及第一比例溢流阀形成闭环控制回路。

所述喷嘴与所述的液压伸缩缸并联连接于所述的油泵上，所述的喷嘴与油泵之间设有用于监测喷嘴的供油压力及流速的压力流速传感器、第二换向阀及用于控制喷嘴的供油压力的第二比例溢流阀，所述压力流速传感器、控制器及第一比例溢流阀形成闭环控制回路。

由于本发明的滚动轴承环间喷射润滑方法中将所述喷嘴转动设于滚动轴承的轴向一侧，并在喷嘴上传动连接有所述驱动装置，在滚动轴承上设有所述转速传感器，通过所述转速传感器连接有所述的控制器，从而可根据所述转速传感器的信号，即滚动轴承工作时的转速通过驱动装置来调节喷嘴的位置，进而调节从喷嘴喷出的润滑油的进入滚动轴承时的入射角度，使喷嘴喷射出的润滑液对滚动轴承保持架转动形成的高速气流墙有相对较好的穿透量，大大减弱了滚动轴承的保持架转动形成的高速气流墙对润滑油进入滚动轴承时的影响，从而可方便的控制对滚动轴承内的喷油量，使滚动轴承腔内得到充分的润滑油供应，进而使滚动轴承处于最佳的润滑状态，保持滚动轴承良好的运转状态，增加其使用的可靠性和寿命。

附图说明

图1是本发明的滚动轴承环间喷射润滑方法的实施例1的工作原理图；

图2是本发明的滚动轴承环间喷射润滑装置的实施例1的结构原理图。

具体实施方式

本发明的滚动轴承环间喷射润滑方法的实施例1，如图1所示，包括以下步骤：1）在滚动轴承11的轴向一侧设置转动喷嘴12，使所述喷嘴12的转动轴线与滚动轴承11的转动轴线垂直并使喷嘴12的喷口朝向滚动轴承11的内圈和保持架之间。本实施例中，该步骤是这样完成的，滚动轴承11工作时外圈转动，因此在滚动轴承11的内圈的轴向一侧设置与滚动轴承11内圈对应的陪侍套圈13，陪侍套圈13相对于滚动轴承11的内圈静止，喷嘴12通过设于陪侍套圈13上的一基轴14转动设置于滚动轴承11的轴向一侧处，具体地说，即陪侍套圈13上固定设有喷嘴底座15，基轴14螺纹装配于喷嘴底座15上，基轴14的轴线与滚动轴承11的轴线垂直并形成喷嘴12的转动轴线，喷嘴12转动装配于基轴14上并沿基轴14的轴向与基轴14防窜动配合，由于基轴14是螺纹装配于喷嘴底座15上，因此可方便的调节喷嘴12的高度，即喷嘴12在滚动轴承11径向上的位置，本实施例中，可通过手动旋动基轴14来调节喷嘴12在滚动轴承11径向上的位置，使喷嘴12的喷口在滚动轴承11的同一半径上距滚动轴承11内圈的距离为距滚动轴承保持架的距离的1/4，确定喷嘴12的初始位置，初始位置下，喷嘴12的喷口的轴线与滚动轴承11的轴线平行，至此，步骤1）完成。 2）在所述喷嘴12上连接油泵16并设定喷嘴12的喷油压力及喷射速度v。本实施例中，该步骤是这样实现的：首先将所述的喷嘴12与油泵16连接并在油泵16与喷嘴12之间依次设置第一比例溢流阀17、第一换向阀18及压力流速传感器19，将压力流速传感器19和第一比例溢流阀17连接于一控制器20，使得三者之间形成闭环控制回路，依次来保证喷嘴12的喷油压力及喷射速度的稳定，本实施例中，所述的喷油压力为0.9MPa，所述喷射速度v为15m/s。 3）在所述喷嘴12上传动连接用于驱动喷嘴12绕转动轴线摆动以调节润滑油入射角度α的驱动装置，通过转速传感器21监测滚动轴承11的转速并将滚动轴承11的转速信号传递至所述控制器20，控制器根据所述转速传感器测得的轴承转速信号计算滚动轴承的DN，DN=轴承转速×滚动轴承滚动体组节圆直径，其中滚动轴承的转速单位为（r/min），滚动轴承滚动体组节圆直径单位为(mm)，在所述控制器20内预设润滑油入射角度α与滚动轴承DN的比例系数k，所述控制器20根据所述转速传感器21的信号及润滑油入射角度与滚动轴承DN的比例系数k来控所述驱动装置调节喷嘴12的摆动方向及角度α，从而将使得喷嘴喷出的润滑油以对应的润滑油入射角度喷入滚动轴承，入射角α=（1-k^2.7）×90°，其中k=1-1.2×10⁵×v/DN，k的有效范围为0.15~0.6。驱动装置包括液压伸缩缸22和扭簧23构成，液压伸缩缸22具有缸套及与缸套伸缩配合的伸缩臂，伸缩臂的悬伸端铰接于喷嘴12上，液压伸缩缸22并联于喷嘴12与油泵16连接，油泵16与液压伸缩缸22之间设有第二比例溢流阀26、压力传感器24及第二换向阀25与控制器20一起形成闭环控制回路，从而控制油泵16对液压伸缩缸22的供油压力；扭簧23套设于基轴14上，其扭动力矩作用于喷嘴底座15和喷嘴12之间，通过扭簧23对喷嘴12的扭力与伸缩液压缸22对喷嘴12的顶压力的平衡可设定喷嘴12的位置，进而确定喷嘴12喷出的润滑油相对于滚动轴承11的入射角度；由于在本实施例中滚动轴承11工作时是外圈转动，因此转速传感器21用于测量滚动轴承外圈的转速，转速传感器21采集信号后传递至控制器20，在控制器20内预设润滑油入射角度与滚动轴承DN的比例系数，控制器20根据转速传感器21的信号及润滑油入射角度与滚动轴承DN的比例系数经过换算后确定合适的润滑油入射角度，而后控制第二比例溢流阀26及第二换向阀25给液压伸缩缸22一定的供油压力即可调整喷嘴12的喷射角度及润滑油入射角度，从而完成对滚动轴承内的供油量的合理控制，本实施例中，所述的润滑油入射角度与滚动轴承DN的比例系数为0.3。

在滚动轴承环间喷射润滑方法的其它实施例中，当滚动轴承在工作时是外圈固定、内圈转动时，滚动轴承环间喷射润滑方法的实施例1中所述的陪侍套圈应固定设于滚动轴承外圈的轴向一侧，滚动轴承工作时，所述陪侍套圈与滚动轴承外圈相对静止，所述转速传感器应测量滚动轴承内圈的转速；所述驱动装置还可以采用丝母丝杠进给机构及对应的伺服电机。

滚动轴承环间喷射润滑装置的实施例1，如图2所示，包括喷嘴51，喷嘴51用于在工作时通过对应的陪侍套圈52转动设置于对应滚动轴承53的轴向一侧，喷嘴51在设于滚动轴承53的轴向一侧时，其转动轴线与滚动轴承53的轴线垂直，喷嘴51具有喷口，喷口用于在工作时朝向滚动轴承53的内圈和保持架之间喷射润滑油，喷嘴51通过一基轴54转动装配于一喷嘴底座55上，具体地说，即喷嘴51的尾部设有一基轴54，基轴54的轴线在该润滑装置工作时与喷嘴51的转动轴线共线，喷嘴51转动套设于基轴54上并在基轴54的轴向上与基轴54防窜动配合，基轴54的下端通过螺纹装配于喷嘴底座55上，喷嘴底座55与基轴54螺纹配合可在润滑装置工作时方便地调节喷嘴51在滚动轴承53径向上的位置，喷嘴51传动连接有驱动装置，驱动装置用于驱动喷嘴51绕其工作时的转动轴线摆动以调节喷口中心线与滚动轴承53对应端面的角度，从而调节润滑油的入射角度，驱动装置包括液压伸缩缸56及扭簧57，液压伸缩缸56包括用于在使用时被固定的缸套及伸缩装配于缸套上的伸缩臂，所述伸缩臂的悬伸端与喷嘴51铰接，液压伸缩缸56连接有油泵58，油泵58与液压伸缩缸56之间设有第一比例溢流阀59、压力传感器60及第一换向阀61，第一比例溢流阀59受控连接有控制器63，压力传感器60、第一比例溢流阀59与控制器63共同构成一闭环控制回路，用于控制油泵58对液压伸缩缸56的供油压力；扭簧57套设于基轴54上，扭簧57的扭矩施加于喷嘴51和喷嘴底座55之间，扭簧57对喷嘴51的施力位置与液压伸缩缸56对喷嘴51的施力位置相同，润滑装置在工作时，通过扭簧57对喷嘴51施加的扭矩与液压伸缩缸56对喷嘴51施加的顶压力的平衡来控制喷嘴51的工作位置，确定喷嘴51的喷口的中心线与对应的滚动轴承的端面之间的位置，从而确定润滑油的入射角度；控制器63连接有转速传感器64，转速传感器64用于监测滚动轴承53的工作转速（当滚动轴承内圈固定，外圈转动时为外圈转速；当滚动轴承外圈固定，内圈转动时为内圈转速）信号并将该信号传递至控制器63，工作时，可在控制器63内预先输入润滑油入射角度与滚动轴承DN的比例系数，控制器63则可根据滚动轴承53的转速信号及该比例系数来调节油泵58对液压伸缩缸56的供油压力，从而调节喷嘴51的润滑油入射角度；喷嘴51并联于液压伸缩缸56与油泵58连接，油泵58与喷嘴51之间依次设有第二比例溢流阀65、第二换向阀66及压力流速传感器67，其中第二比例溢流阀65、压力流速传感器67与控制器63一起形成闭环控制回路，用于控制喷嘴51的供油压力及流速。

在滚动轴承环间喷射润滑装置的其它实施例中，滚动轴承环间喷射润滑装置的实施例1中所述的驱动装置还可以采用丝母丝杠进给机构及对应的伺服电机。

Claims

1.一种滚动轴承环间喷射润滑方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）在滚动轴承的轴向一侧设置转动喷嘴，使所述喷嘴的转动轴线与滚动轴承的转动轴线垂直并使喷嘴的喷口朝向滚动轴承的内圈和保持架之间；

2）在所述喷嘴上连接油泵并设定喷嘴喷射润滑油的喷油压力及喷射速度v，其中v的单位为m/s；

3）在所述喷嘴上传动连接用于驱动喷嘴绕转动轴线摆动以调节润滑油入射角度α的驱动装置，通过转速传感器监测滚动轴承的转速并将滚动轴承的转速信号传递至一控制器，控制器根据转速传感器测得的轴承转速来计算滚动轴承的DN，在所述控制器内预设润滑油入射角度与滚动轴承DN的比例系数k，k的取值范围为0.15~0.6，所述控制器根据所述转速传感器的信号及k来控制所述驱动装置驱动喷嘴摆动至对应的润滑油入射角度α，α=（1-k^2.7）×90°，其中k=1-1.2×10⁵×v/DN。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承环间喷射润滑方法，其特征在于，步骤1）中所述喷嘴的喷口在滚动轴承的同一半径上距滚动轴承内圈的距离为距滚动轴承保持架的距离的1/4。

3.根据权利要求1所述的滚动轴承环间喷射润滑方法，其特征在于，步骤2）中所述的喷油压力为0.7~1.2 MPa，所述喷射速度为15m/s。

4.根据权利要求3所述的滚动轴承环间喷射润滑方法，其特征在于，步骤3）中所述的润滑油入射角度与滚动轴承DN的比例系数为0.3。

5.根据权利要求1所述的滚动轴承环间喷射润滑方法，其特征在于，步骤3）中所述的驱动装置包括液压伸缩缸及顶装于喷嘴上的弹性装置，所述液压伸缩缸通过其与喷嘴铰接的伸缩臂驱动喷嘴摆动并通过其伸缩臂对喷嘴的顶压力与所述弹性装置对喷嘴的弹力的平衡调节润滑油入射角度。

6.一种滚动轴承环间喷射润滑装置，其特征在于，包括用于在使用时以与对应滚动轴承的轴线垂直的直线为转动轴线转动设置于滚动轴承轴向一侧的喷嘴及用于监测对应滚动轴承的转速的转速传感器，所述喷嘴具有在使用时向滚动轴承的内圈和保持架之间喷射润滑油的喷口，喷嘴传动连接有用于驱动其绕转动轴线摆动以调节润滑油入射角度的驱动装置，所述转速传感器连接有用于根据转速传感器的信号控制所述驱动装置的控制器。

7.根据权利要求6所述的滚动轴承环间喷射润滑装置，其特征在于，所述喷嘴通过一与其转动配合的基轴连接有喷嘴底座，所述基轴的轴线与喷嘴在使用时的转动轴线共线，基轴与所述的喷嘴底座螺纹配合。

8.根据权利要求7所述的滚动轴承环间喷射润滑装置，其特征在于，所述驱动装置包括设于所述喷嘴和喷嘴底座之间的扭簧及传动连接于喷嘴上的液压伸缩缸，所述扭簧套设于所述基轴上，驱动装置通过所述液压伸缩缸受控连接于所述的控制器。

9.根据权利要求8所述的滚动轴承环间喷射润滑装置，其特征在于，所述液压伸缩缸连接有油泵，所述油泵与液压伸缩缸之间设有压力传感器、第一换向阀及用于控制对液压伸缩缸的供油压力的第一比例溢流阀，所述压力传感器、控制器及第一比例溢流阀形成闭环控制回路。

10.根据权利要求7所述的滚动轴承环间喷射润滑装置，其特征在于，所述喷嘴与所述的液压伸缩缸并联连接于所述的油泵上，所述的喷嘴与油泵之间设有用于监测喷嘴的供油压力及流速的压力流速传感器、第二换向阀及用于控制喷嘴的供油压力的第二比例溢流阀，所述压力流速传感器、控制器及第一比例溢流阀形成闭环控制回路。