CN102967396B - 轴承载荷测试结构及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种轴承载荷测试结构及测试方法，所述测试结构中，所述轴承包括内环、测试外环以及多个滚子，所述测试外环固定，所述内环上加有载荷，所述测试外环的外侧表面向内设有凹槽，所述凹槽的底面上贴有应变片，所述应变片连接至信号采集装置。所述测试方法包括：准备轴承、制作测试外环、在所述凹槽的底面上贴应变片、用所述测试外环替换所述轴承的外环，得到测试用轴承、标定、实况测试以及依据标定结果，对实况测试结果进行还原等步骤。本发明提供的测试结构及测试方法，通过使得凹槽底面形成一个应力集中的区域，应变片贴在所述凹槽底面位置，能够准确地测量出轴承所承受的载荷值，适合安装在工作现场进行实况测试。

Description

轴承载荷测试结构及测试方法
技术领域
本发明涉及一种测试轴承的载荷的结构与方法，特别涉及一种在位测试轴承的载荷的结构与方法。
背景技术
轴承是一种应用极为广泛的机械零件，其使用寿命直接影响使用它的机械寿命，因此，了解轴承在机械实况工作过程中的载荷状况，对于准确估计轴承的使用寿命，或者对轴承结构进行合理化设计，都有非常大的积极作用。
如图1、图2所示，是现有轴承载荷测试结构的正视图与侧面剖视图，所述轴承包括内环11、外环12以及多个滚子13，可知，由于轴承的外环12呈环状，受力极为均匀，在环面上贴应变片14，加载载荷F后，测量出的电阻变化值过小，会导致最终的测试结果并不可靠。因此，目前来说，轴承的载荷测试，仍然只能在轴承载荷测试试验台上进行，对于在工作现场的实况测试而言，仍然还没有找到好的办法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种轴承载荷测试结构及测试方法，解决现有测试结构及方法仅适用于试验台测试的不足。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：
一种轴承载荷测试结构，所述轴承包括内环、测试外环以及多个滚子，所述测试外环固定，所述内环上加有载荷，其特征在于：所述测试外环的外侧表面向内设有凹槽，所述凹槽的底面上贴有应变片，所述应变片连接至信号采集装置。
所述的轴承载荷测试结构，其中：所述测试外环的外侧表面沿周向间隔设有数个所述凹槽，各凹槽底面均贴有所述应变片。
所述的轴承载荷测试结构，其中：所述测试外环的整个外侧表面均向内凹陷，以使所述凹槽呈环凹形。
所述的轴承载荷测试结构，其中：所述凹槽具有两个侧壁与所述底面，所述应变片贴在所述凹槽的底面上与所述两个侧壁距离相等的位置。
所述的轴承载荷测试结构，其中：所述凹槽具有两个侧壁与所述底面，所述应变片贴在所述凹槽的底面上与侧壁相接的位置。
所述的轴承载荷测试结构，其中：所述凹槽具有两个侧壁与所述底面，至少其中一个所述侧壁上设有通孔，所述应变片的连接线穿过所述通孔后连接至所述信号采集装置。
所述的轴承载荷测试结构，其中：所述内环上的载荷的方向是朝向所述应变片的粘贴位置。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：
一种轴承载荷测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）准备轴承，所述轴承包括内环、外环以及多个滚子；
（2）制作测试外环，所述测试外环的外侧表面向内设有凹槽；
（3）在所述凹槽的底面上贴应变片，将所述应变片的连接线连接至信号采集装置；
（4）用所述测试外环替换所述轴承的外环，得到测试用轴承；
（5）将所述测试用轴承放置到轴承载荷测试试验台上，然后进行标定；
（6）将所述测试用轴承安装到工作现场，进行实况测试；
（7）依据标定结果，对实况测试结果进行还原，得到轴承在工作现场所承受的载荷值。
所述的轴承载荷测试方法，其中：所述凹槽具有两个侧壁与所述底面，所述应变片贴在所述凹槽的底面上与所述两个侧壁距离相等的位置。
所述的轴承载荷测试方法，其中：所述凹槽具有两个侧壁与所述底面，所述应变片贴在所述凹槽的底面上与侧壁相接的位置。
与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：本发明提供的测试结构，通过使得凹槽底面形成一个应力集中的区域，应变片贴在所述凹槽底面位置，随着载荷的变化，能够出现明显的电阻值波动，从而准确地测量出轴承所承受的载荷值。同时，由于该轴承载荷测试结构与一般轴承的外形基本相同，本发明提供的测试方法适合安装在工作现场进行实况测试。
附图说明
图1、图2分别是现有轴承载荷测试结构的正视图与侧面剖视图；
图3、图4分别是本发明提供的轴承载荷测试结构的正视图与侧面剖视图；
图5是本发明提供的轴承载荷测试结构在另一测试时刻的正视图。
具体实施方式
如图3、图4所示，本发明提供的轴承载荷测试结构，其包括内环21、测试外环22以及多个滚子23，所述测试外环22固定，所述内环21上则加有载荷F，而本发明与现有技术的主要区别在于：
所述测试外环22的外侧表面向内设有凹槽25，所述凹槽25具有两个侧壁251与底面252，在所述凹槽25的底面252上贴有应变片26，所述侧壁251上设有通孔253，所述应变片26的连接线穿过所述通孔253后连接至信号采集装置27。
本实施例中，所述内环21上的载荷F的方向是朝向所述应变片26的粘贴位置，以使所述应变片26能够更好地响应所述载荷F。
如此结构，使得凹槽25底面252形成一个应力集中的区域，应变片26贴在所述凹槽25底面252位置，随着载荷F的变化，能够出现明显的电阻值波动，从而准确地测量出轴承所承受的载荷值。同时，由于该轴承载荷测试结构与一般轴承的外形基本相同，适合安装在工作现场进行实况测试。
当然，以上所述仅仅是本发明的一个较佳实施例，在该实施例的基础上，还可以进行如下简单变换而不影响本发明的实质特点：
例如，所述测试外环22的外侧表面可沿周向间隔设有数个所述凹槽25，各凹槽25底面252均贴有所述应变片26。
例如，所述测试外环22的整个外侧表面可全部向内凹陷，以使所述凹槽25呈环凹形。
例如，所述应变片26也可以贴在所述凹槽25的底面252上与所述两个侧壁251距离相等的位置。
例如，所述应变片26还可以贴在所述凹槽25的底面252上与侧壁251相接的位置。
同时，利用上述轴承载荷测试结构，可进行轴承在位测试（即现场测试），其包括如下步骤：
（1）准备轴承，所述轴承包括内环21、外环以及多个滚子23；
（2）制作测试外环22，所述测试外环22的外侧表面向内设有凹槽25；
（3）在所述凹槽25的底面252上贴应变片26，将所述应变片26的连接线连接至信号采集装置27；
（4）用所述测试外环22替换所述轴承的外环，得到测试用轴承；
（5）将所述测试用轴承放置到轴承载荷测试试验台上，然后进行标定；
（6）将所述测试用轴承安装到工作现场，进行实况测试；
（7）依据标定结果，对实况测试结果进行还原，得到轴承在工作现场所承受的载荷情况。
需要注意的是，标定过程以及实况测试过程中，轴承的滚子23在不断旋转，即使载荷F完全相同，通过应变片26测量得到的电信号的大小也会随着滚子23的位置而变化。假设F不变，具体来说，在图3所示的情况下，通过应变片26测量到的电信号处于峰值，而在图5所示的情况下，通过应变片26测量到的电信号处于谷值，整个电信号数值随着时间的变化应当呈正弦波形。因此，在标定过程以及实况测试过程中，均需要将该正弦波状的噪声予以去除，方能得到真实的载荷测量值。所述噪声去除的方法较为简单，也是常规信号处理手段，在此就不予赘述了。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种轴承载荷测试结构，所述轴承包括内环、测试外环以及多个滚子，所述测试外环固定，所述内环上加有载荷，其特征在于：所述测试外环的外环侧表面向内设有凹槽，所述凹槽的底面上贴有应变片，所述应变片连接至信号采集装置。
2.根据权利要求1所述的轴承载荷测试结构，其特征在于：所述测试外环的外环侧表面沿周向间隔设有数个所述凹槽，各凹槽底面均贴有所述应变片。
3.根据权利要求1所述的轴承载荷测试结构，其特征在于：所述测试外环的整个外环侧表面均向内凹陷，以使所述凹槽呈环凹形。
4.根据权利要求1、2或3所述的轴承载荷测试结构，其特征在于：所述凹槽具有两个侧壁与所述底面，所述应变片贴在所述凹槽的底面上与所述两个侧壁距离相等的位置。
5.根据权利要求1、2或3所述的轴承载荷测试结构，其特征在于：所述凹槽具有两个侧壁与所述底面，所述应变片贴在所述凹槽的底面上与侧壁相接的位置。
6.根据权利要求1所述的轴承载荷测试结构，其特征在于：所述凹槽具有两个侧壁与所述底面，至少其中一个所述侧壁上设有通孔，所述应变片的连接线穿过所述通孔后连接至所述信号采集装置。
7.根据权利要求1所述的轴承载荷测试结构，其特征在于：所述内环上的载荷的方向是朝向所述应变片的粘贴位置。
8.一种轴承载荷测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)准备轴承，所述轴承包括内环、外环以及多个滚子；
(2)制作测试外环，所述测试外环的外环侧表面向内设有凹槽；
(3)在所述凹槽的底面上贴应变片，将所述应变片的连接线连接至信号采集装置；
(4)用所述测试外环替换所述轴承的外环，得到测试用轴承；
(5)将所述测试用轴承放置到轴承载荷测试试验台上，然后进行标定；
(6)将所述测试用轴承安装到工作现场，进行实况测试；
(7)依据标定结果，对实况测试结果进行还原，得到轴承在工作现场所承受的载荷值。
9.根据权利要求8所述的轴承载荷测试方法，其特征在于：所述凹槽具有两个侧壁与所述底面，所述应变片贴在所述凹槽的底面上与所述两个侧壁距离相等的位置。
10.根据权利要求8所述的轴承载荷测试方法，其特征在于：所述凹槽具有两个侧壁与所述底面，所述应变片贴在所述凹槽的底面上与侧壁相接的位置。
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