CN103502662A - 用于确定滚动元件轴承的接触角的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

用于确定滚动元件轴承(10)的接触角(α)的方法，所述滚动元件轴承包括内环(12)、外环(14)和插置在内环(12)和外环(14)之间的多个即P个滚动元件(16)。所述方法包括的步骤是，确定所述多个即P个滚动元件(16)中P-1个或更少个相对于内环(12)和/或外环(14)的相对速度且由此确定所述滚动元件轴承(10)的接触角(α)。

Description

用于确定滚动元件轴承的接触角的方法和装置
技术领域
本发明涉及用于确定滚动元件轴承的接触角的方法、装置和计算机程序，所述滚动元件轴承包括内环、外环和插置在内环和外环之间的多个（即P个）滚动元件。
背景技术
轴承接触角是垂直于轴承轴线的平面与延伸穿过轴承球与内环和外环滚道接触点的线之间的角度。该角度的测量提供对轴承中各种部件的基本几何结构准确性的良好评估。在一些应用中已经建立的是，如果轴承要正确地在预定操作寿命中工作，则接触角必须在非常接近地限定的极限内。
为了测量轴承的接触角，小的轴向载荷可以施加到外环(内环保持静止)。特别的计量工具让外环旋转，从而完成预定数量的转数，例如20转，且同时追踪保持器或球组的转数，即记下外环每一转中经过某一点的滚动元件数量。保持器转数计数和外座圈转数计数这样的数据与滚动元件轴承的部件的尺寸一起可以随后用于计算初始轴承接触角(在零轴向载荷下的轴承接触角)。
发明内容
本发明的目的是提供适用于以容易且可靠的方式确定滚动元件轴承的接触角的方法，所述滚动元件轴承包括内环、外环和插置在内环和外环之间的多个即P个滚动元件。
该目的通过一种方法实现，所述方法包括的步骤是，确定多个（P个）滚动元件中的P-1个或更少个相对于内环和/或外环的相对速度和由此确定滚动元件轴承的接触角。根据本发明的实施例，确定多个即P个滚动元件中的一个相对于内环和/或外环的相对速度且由此确定滚动元件轴承的接触角。
因此测量仅一个或高达P-1的任何数量的滚动元件轴承的轨道速度。多个即P个滚动元件不全都需要用于确定滚动元件轴承的接触角。
根据本发明的实施例，方法包括的步骤是，确定多个（P个）滚动元件中的P-1个或更少个在第一测量站和第二测量站之间运动所花费的时间，其中第一测量站和第二测量站绕在滚动元件轴承的圆周定位。
根据本发明的另一实施例，第一测量站位于与第二测量站24相距10-70°的角距离处，优选为10-30°。
根据本发明的进一步实施例，方法包括的步骤是，在多个即P个滚动元件中的P-1个或更少个经过第一测量站和/或第二测量站时使用脉冲产生器件产生脉冲，且对脉冲计数以确定多个即P个滚动元件中的P-1个或更少个在第一测量站和第二测量站之间运动所花费的时间。这种脉冲产生器件可以例如被置于滚动元件轴承的内环和/或外环上或在任何其他合适的位置。
根据本发明的实施例，方法包括的步骤是在多个（P个）滚动元件中的P-1个或更少个经过第一测量站时开始产生脉冲，和在多个（P个）滚动元件中的同一P-1个或更少个经过第二测量站时停止对脉冲计数。
根据本发明的另一实施例，方法包括的步骤是，在外环或内环旋转小于一转时确定多个即P个滚动元件中P-1个或更少个相对于内环和/或外环的相对速度和所述滚动元件轴承的接触角。滚动元件因此不需要转过多转来确定其接触角。接触角可以通过仅将滚动元件轴承转过一转的一部分而确定。已经发现，这样的方法仍然具有高的可靠性和准确性。在现有技术中，内或外环必须转过多个转。根据本发明的方法的优势是，滚动元件轴承的接触角可通过仅让轴承旋转几度来确定。
对于具有约2m直径的轴承来说，在第一测量站和第二测量站之间的距离为约330mm时，使用根据本发明方法在滚动元件通道检测中造成的不确定性为约1mm。这意味着约0.3%的不确定性。
根据本发明的方法可以用于任何滚动元件轴承的接触角，例如球轴承、四点接触球轴承、辊子轴承、滚针轴承、球形辊子轴承，其目的是用于例如汽车、航空、航海或金属制造方面的任何应用中。
本发明还涉及一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序含有计算机程序代码，所述计算机程序代码设置为使得计算机或处理器执行在计算机可读介质或载波上存储的根据本发明任何实施例的方法的步骤。
本发明进一步涉及用于确定滚动元件轴承的接触角的装置，所述滚动元件轴承包括内环、外环和插置在内环和外环之间的多个即P个滚动元件。装置设置为确定多个即P个滚动元件中的P-1个或更少个相对于内环12和/或外环14的相对速度且由此确定滚动元件轴承的接触角。
根据本发明的实施例，装置设置为确定多个即P个滚动元件中的一个相对于内环和/或外环的相对速度且由此确定滚动元件轴承的接触角。
根据本发明的另一实施例，装置包括第一测量站和第二测量站，且设置为确定多个即P个滚动元件中的P-1个或更少个在第一测量站和第二测量站之间运动所花费的时间，其中第一测量站和第二测量站定位在滚动元件轴承的圆周周围。
根据本发明的进一步实施例，第一测量站位于与第二测量站24相距10-70°的角距离处，优选为10-30°。
根据本发明的实施例，装置包括脉冲产生器件，其设置为在多个即P个滚动元件中的P-1个或更少个经过第一测量站和/或第二测量站时产生脉冲,且该装置设置为对脉冲计数以确定多个即P个滚动元件中的P-1个或更少个在第一测量站和第二测量站之间运动所花费的时间。
根据本发明的另一实施例，脉冲产生器件设置为在多个即P个滚动元件中的P-1个或更少个经过第一测量站时产生脉冲，和在多个即P个滚动元件中的P-1个或更少个经过第二测量站时停止对脉冲计数。
根据本发明的实施例，装置设置为在外环或内环旋转小于一转时确定多个即P个滚动元件中的P-1个或更少个相对于内环和/或外环的相对速度和滚动元件轴承的接触角。
装置可以用于任何滚动元件轴承的接触角，例如球轴承、四点接触球轴承、辊子轴承、滚针轴承、球形辊子轴承，其目的是用于例如汽车、航空、航海或金属制造方面的任何应用中。
根据本发明的装置或方法可以用于在滚动元件轴承制造之后测试滚动元件轴承和/或在其使用中监测滚动元件轴承。例如，在涡轮机中滚动元件轴承的状态可以使用根据本发明实施例的装置或方法而被监测。
附图说明
参考示意性图通过非限制性的例子进一步在下文描述本发明，其中;
图1显示了根据本发明实施例的装置，
图2显示了四点接触轴承的接触角，且
图3显示了根据本发明实施例的方法的步骤。
应注意附图未按照比例绘制，且为了清楚，一些特征的尺寸被夸大。
具体实施方式
图1显示了滚动元件轴承10的例子，其尺寸可以是10mm直径到更小直径且具有几十克到上千吨的载荷承载能力。轴承10可以具有任何尺寸且具有任何载荷承载能力。轴承10具有内环12和外环14和插置在内环12和外环14之间的多个滚动元件16。
图1还显示了用于确定滚动元件轴承10的接触角的装置18。装置18设置为确定多个滚动元件16中一个滚动元件20相对于内环12和/或外环14的相对速度且由此确定滚动元件轴承10的接触角。
装置18包括第一测量站22和第二测量站24，且设置为确定用于让滚动元件20在第一测量站22和第二测量站24之间运动所花费的时间，所述第一测量站和第二测量站绕滚动元件轴承10的圆周定位。第一测量站22可以位于与第二测量站24相距10-70°的角距离处，优选为10-30°。
装置18包括脉冲产生器件26，例如编码器，其例如位于内环12上，且设置为在滚动元件20经过第一测量站22时产生脉冲。装置18设置为对脉冲计数，以确定滚动元件22在第一测量站22和第二测量站24之间运动所花费的时间。装置18可以设置为在同一滚动元件20经过第二测量站24时停止对脉冲的计数。例如，在示出的实施例中，因为相对于内环12和/或外环14的相对速度正在被确定的滚动元件20是将经过第二测量站24的第三滚动元件，所以脉冲将在三个滚动元件已经经过第二测量站24之后不再被计数。
在外环14或内环12旋转小于一转时，装置18可以由此确定滚动元件20相对于内环12和/或外环14的相对速度和滚动元件轴承10的接触角。
已经发现，为了实现正好0.3%的误差，如果滚动元件轴承10转过40°则需要在测量方法期间产生约300个脉冲。因此，优选的是脉冲产生器件26，例如编码器，其产生2000-3000个脉冲/转，例如2700个脉冲/转。
所示实施例中的装置18还包括存储器件28，以存储测量的数据和/或确定的相对速度和/或接触角。应注意，根据本发明的装置的部件可以通过任何有线或无线的器件连接，且相对速度和/或接触角的确定可以与滚动元件轴承10远距地发生。
示出的实施例中的装置18仅包括一个第一测量站22和一个第二测量站24。但是装置18可以包含任何数量的这种测量站22、24，且任何数量的滚动元件20可以用于确定其相对于内环12或外环14的相对速度。例如，5个或10个滚动元件20可以用于确定其相对于内环12和/或外环14的相对速度且由此可以计算平均值。
即使示出的实施例显示了球轴承，根据本发明的装置18可以用于确定任何滚动元件轴承的接触角。
图2显示了四点接触轴承的接触角α。
图3显示了根据本发明实施例的方法的步骤。方法包括确定滚动元件轴承10的多个（或者说P个）滚动元件16中的P-1个或更少个相对于其内环12和/或外环14的相对速度且由此确定滚动元件轴承的接触角α的步骤。方法可以在滚动元件轴承10使用的同时执行，或在其旋转时执行。或者，可以使得内或外环旋转。
产生脉冲从而确定滚动元件16中多个（P个）滚动元件中的P-1个或更少个在第一测量站22和第二测量站24之间运动所花费的时间，其中第一测量站22和第二测量站24绕滚动元件轴承10的圆周定位，例如第一测量站22定位为与第二测量站24相距10-70°的角距离，优选为10-30°。
在多个（P个）滚动元件中的P-1个或更少个经过第一测量站22时产生脉冲且对脉冲进行计数，直到多个（P个）滚动元件16中的P-1个或更少个经过第二测量站22。可以随后确定多个（P个）滚动元件16中的P-1个或更少个相对于内环12和/或外环14的相对速度，且可随后确定滚动元件轴承10的接触角α。
本领域技术人员应理解在权利要求范围内的本发明的进一步修改。例如，可以使用仅一个测量站确定多个（P个）滚动元件中的P-1个或更少个相对于内环和/或外环的相对速度和由此确定滚动元件轴承的接触角(a)，如果多个（P个）滚动元件中的P-1个或更少个距离测量站的距离已知的话。

Claims (17)

1.一种用于确定滚动元件轴承(10)的接触角(α)的方法，所述滚动元件轴承包括内环(12)、外环(14)和插置在内环(12)和外环(14)之间的多个即P个滚动元件(16)，其特征在于，所述方法包括的步骤是，确定所述多个即P个滚动元件(16)中P-1个或更少个相对于内环(12)和/或外环(14)的相对速度且由此确定所述滚动元件轴承(10)的接触角(α)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括的步骤是，确定所述多个即P个滚动元件(16)中的一个(20)相对于内环(12)和/或外环(14)的相对速度且由此确定所述滚动元件轴承(10)的接触角(α)。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，包括的步骤是，确定所述多个即P个滚动元件（16）中的所述P-1个或更少个在第一测量站(22)和第二测量站(24)之间运动所花费的时间，借此所述第一测量站(22)和所述第二测量站(24)绕所述滚动元件轴承(10)的圆周定位。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，第一测量站(22)位于与第二测量站24相距10-70°的角距离处，优选为10-30°。
5.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，包括的步骤是，在多个即P个滚动元件(16)中的所述P-1个或更少个经过所述第一测量站(22)和/或所述第二测量站(24)时使用脉冲产生器件(26)产生脉冲，且对所述脉冲计数以确定多个即P个滚动元件(16)中的所述P-1个或更少个在第一测量站(22)和第二测量站(24)之间运动所花费的时间。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，包括的步骤是，在多个即P个滚动元件(16)中的所述P-1个或更少个经过所述第一测量站(22)时开始产生脉冲，且在多个即P个滚动元件(16)中的所述P-1个或更少个经过所述第二测量站(24)时停止对脉冲计数。
7.如前述任何一项权利所述的方法，其特征在于，包括的步骤是，在所述外环(14)或所述内环(12)旋转小于一转时，确定所述多个即P个滚动元件(16)中的所述P-1个或更少个相对于内环(12)和/或外环(14)的相对速度和所述滚动元件轴承(10)的接触角(α)。
8.如前述任一权利要求所述的方法，用于确定以下中的一个的接触角(α)：球轴承、四点接触球轴承、辊子轴承、滚针轴承、球形辊子轴承。
9.一种计算机程序产品，其特征在于，其包括计算机程序，所述计算机程序含有计算机程序代码，所述计算机程序代码设置为使得计算机或处理器执行在计算机可读介质或载波上存储的根据权利要求1-8所述的方法的步骤。
10.一种用于确定滚动元件轴承(10)的接触角(α)的装置(18)，所述滚动元件轴承包括内环(12)、外环(14)和插置在内环(12)和外环(14)之间的多个即P个滚动元件(16)，其特征在于，所述装置(18)设置为确定所述多个即P个滚动元件(16)中的P-1个或更少个相对于内环(12)和/或外环(14)的相对速度且由此确定所述滚动元件轴承(10)的接触角(α)。
11.如权利要求10所述的装置(18)，其特征在于其设置为确定所述多个即P个滚动元件(16)中的一个(20)相对于内环(12)和/或外环(14)的相对速度且由此确定所述滚动元件轴承(10)的接触角(a)。
12.如权利要求要求10或11所述的装置(18)，其特征在于，该装置包括第一测量站(22)和第二测量站(24)，且该装置设置为确定多个即P个滚动元件(16)中的所述P-1个或更少个在所述第一测量站(22)和所述第二测量站(24)之间运动所花费的时间，其中所述第一测量站(22)和所述第二测量站(24)围绕所述滚动元件轴承(10)的圆周定位。
13.如权利要求12所述的装置(18)，其特征在于，第一测量站(22)位于与第二测量站24相距10-70°的角距离处，优选为10-30°。
14.如权利要求12或13所述的装置(18)，其特征在于，其包括脉冲产生器件(26)，所述脉冲产生器件设置为在所述多个即P个滚动元件(16)中的所述P-1个或更少个经过第一测量站(22)和/或所述第二测量站(24)时产生脉冲，其中所述装置设置为对所述脉冲计数以确定所述多个即P个滚动元件中的所述P-1个或更少个在第一测量站(22)和第二测量站(24)之间运动所花费的时间。
15.如权利要求14所述的装置(18)，其特征在于，所述脉冲产生器件(26)设置为在所述多个即P个滚动元件(16)中的所述P-1个或更少个经过所述第一测量站(22)时开始产生脉冲，且在所述多个即P个滚动元件(16)中的所述P-1个或更少个经过所述第二测量站(24)时停止对脉冲计数。
16.如前述任何一项权利所述的装置(18)，其特征在于，其设置为在所述外环(14)或所述内环(12)旋转小于一转时确定所述多个即P个滚动元件(16)中所述P-1个或更少个相对于内环(12)和/或外环(14)的相对速度和所述滚动元件轴承(10)的接触角(α)。
17.如权利要求10-16中任一项所述的装置(18)，其特征在于，其设置为确定下列中的一个的接触角(α):球轴承、四点接触球轴承、辊子轴承、滚针轴承、球形辊子轴承。
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