CN104990647B - 转盘轴承滚动体载荷分布测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种转盘轴承滚动体载荷分布测试系统，该系统包括驱动装置、加载装置、传感器单元、信号采集组件和测试信息处理组件；本发明可实现转盘轴承滚动体的载荷分布参数的测试，通过对测试结果的输出显示、记录、保存和打印，验证现有理论计算结果的正确性，为确定转盘轴承的使用寿命和可靠性提供工程数据，为转盘轴承选型和设计提供理论依据，避免转盘轴承内部滚动体载荷分布不满足要求带来的经济和社会效益损失。
Description
技术领域
本发明涉及转盘轴承测试系统领域，具体的说是一种转盘轴承内部滚动体载荷分布的测试系统。
背景技术
转盘轴承是一类能够同时承受径向载荷、轴向载荷和倾覆力矩联合作用的特殊结构的轴承，被广泛用于起重、冶金、采掘、建筑、港口和风电等机械系统的回转装置上。转盘轴承通常在重载条件下做回转运动，其安全系数和疲劳寿命的计算是正确选型的依据，而获取滚动体的载荷分布是进行这些计算的前提。影响转盘轴承滚动体载荷分布的因素有很多，为能够尽可能准确的计算出转盘轴承的滚动体载荷分布，现有研究人员提出了不同的计算方法，但由于缺乏转盘轴承滚动体载荷分布测试系统，无法确定哪种计算方法是正确的以及不同计算方法的计算结果与真实数据之间差值的大小。
现有的转盘轴承实验测试系统主要是对转盘轴承的一些外在性能参数进行测试，比如:摩擦力矩、套圈变形、套圈位移、疲劳寿命等，没有涉及到转盘轴承内部滚动体载荷分布的测试。目前，在国内外文献中，尚未见到有关对转盘轴承内部滚动体载荷分布测试的系统。
发明内容
本发明的目的在于开发一种具有可以直接读取参数界面的转盘轴承内部滚动体载荷分布测试系统，通过计算机的人机界面，能够直观的读出转盘轴承滚动体的载荷分布参数，并可以对测试所得的数据进行记录、保存、打印，能够绘制转盘轴承的滚动体载荷分布曲线，进而可以利用测试得到的数据对理论计算的结果进行验证，并为转盘轴承的设计计算提供基础理论数据。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种转盘轴承滚动体载荷分布测试系统，该系统包括驱动装置、加载装置、传感器单元、信号采集组件和测试信息处理组件；
所述转盘轴承驱动装置包括电动机和减速器，电动机和减速器驱动被测转盘轴承转动；
所述转盘轴承加载装置通过液压油缸对转盘轴承实现径向、轴向和倾覆力矩载荷的施加；
所述传感器单元植入在被测转盘轴承内部的滚道面上，用于采集转盘轴承内部滚动体载荷参数的信号；
所述信号采集组件包括传信号调理电路和数据采集卡；
所述测试信息处理组件包括数据采集模块、参数设定模块、数据处理模块和参数显示模块，所述数据采集模块用于接收数据采集卡传输的数据，并根据参数设定模块的设定将其分别输入数据处理模块和参数显示模块进行分析和显示；
所述传感器单元包含三十二只平行梁式测力传感器，通过螺钉联接植入被测转盘轴承的滚道面，用于对被测转盘轴承滚动体载荷参数信号进行采集；
所述信号调理电路用于将传感器单元获得的模拟信号转化为标准电压信号；
所述数据采集卡采用PCI9616型数据采集卡，采用单端三十二路输入，用于采集信号调理电路放大、分离、转换后的电压信号，并传输给后端的测试信息处理组件；
所述转盘轴承加载装置包括加载臂、轴向加载油缸和径向加载油缸，加载臂的一端设置在待被测轴承的内圈上，另一端上设有轴向加载油缸和径向加载油缸。
所述加载臂呈圆锥型，其大端设在被测轴承的内圈上，另一端上设有轴向加载油缸和径向加载油缸。
本发明的有益效果：
本发明提供的转盘轴承滚动体载荷分布测试系统，可实现转盘轴承滚动体的载荷分布参数的测试，通过对测试结果的输出显示、记录、保存和打印，验证现有理论计算结果的正确性，为确定转盘轴承的使用寿命和可靠性提供工程数据，为转盘轴承选型和设计提供理论依据，避免转盘轴承内部滚动体载荷分布不满足要求带来的经济和社会效益损失。
附图说明
图1为本发明转盘轴承驱动与加载装置结构图；
图2为本发明测试传感器集成装置图；
图3为本发明测试系统的信号调理电路图；
图4为本发明的测试系统的结构组成原理图；
附图标记：1、电动机，2、减速器，3、立板，4、被测轴承，5、加载臂，6、轴向加载油缸，7、径向加载油缸，8、传感器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的阐述。
一种转盘轴承滚动体载荷分布测试系统，该系统包括驱动装置、加载装置、传感器单元、信号采集组件和测试信息处理组件；
所述转盘轴承驱动装置包括电动机和减速器，电动机和减速器驱动被测转盘轴承转动；
所述转盘轴承加载装置通过液压油缸对转盘轴承实现径向、轴向和倾覆力矩载荷的施加；
所述传感器单元植入在被测转盘轴承内部的滚道面，用于采集转盘轴承内部滚动体载荷参数的信号；
所述信号采集组件包括传信号调理电路和数据采集卡；
所述测试信息处理组件包括数据采集模块、参数设定模块、数据处理模块和参数显示模块，所述数据采集模块用于接收数据采集卡传输的数据，并根据参数设定模块的设定将其分别输入数据处理模块和参数显示模块进行分析和显示。
所述转盘轴承驱动与加载装置如图1所示，通过电动机和减速器驱动转盘轴承转动，通过油缸对转盘轴承实现径向、轴向和倾覆力矩载荷的施加。主要是由以下部分组成：电动机1、减速器2、立板3、被测轴承4、加载臂5、轴向加载油缸6和径向加载油缸7。其中，立板3用于安装被测轴承4，驱动电动机1和减速器2用于驱动被测轴承4的转动；加载臂5呈圆锥型，其大端设在被测轴承4上，另一端上设有轴向加载油缸6和径向加载油缸7，轴向加载油缸6和径向加载油缸7通过加载臂5对被测轴承4施加载荷。
所述传感器单元植入在被测转盘轴承内部的滚道面上，用于采集转盘轴承内部滚动体载荷参数的信号。如图2所示，在被测轴承滚道面植入平行梁式测力传感器，传感器沿圆周方向均匀分布，每条滚道布置十六只传感器。
所述传感器单元包含三十二只CFBHXP平行梁式测力传感器，通过螺钉联接植入被测转盘轴承的滚道面，用于对被测转盘轴承滚动体载荷参数信号进行采集。
所述信号调理电路用于将传感器单元获得的模拟信号转化为标准电压信号。本发明的信号调理电路如图3所示，采用测量电桥和两级放大电路，用于对传感器单元采集到的转盘轴承内部滚动体的载荷参数信号进行放大、分离并转换为标准电压信号。
本发明的数据采集卡选用16位的数据采集卡PCI9616，通过单端三十二路输入，对信号调理电路处理后的电压信号进行采集；采集卡通过PCI总线与工控机相连，该数据采集卡与Labview图形化编程语言相兼容，方便安装调试，本发明的测试系统的结构组成原理图如图4所示。
本发明的处理系统以工控机为硬件，借助Labview图形化编程环境开发测试系统的用户显示界面。
本发明的测试信息处理组件包括数据采集模块、参数设定模块、数据处理模块和显示模块，可以对测试所得的各数据进行记录、保存、打印以及绘制载荷分布曲线。
所述数据采集模块从数据采集卡指定的通道中读取数据。
所述参数设定模块对数据采集模块接收到的数据采集卡传输的数据，进行设定，然后将其分别输入数据处理模块和显示模块进行分析和显示。
所述数据处理模块对测试到的信号进行处理，并计算出被测轴承测试部位的参数。
所述显示模块将被测轴承内部滚动体的载荷分布实时输出显示在操作面板上，通过显示模块可以绘出当前被测轴承内部滚动体的载荷分布曲线。
Claims (4)
1.一种转盘轴承滚动体载荷分布测试系统，其特征在于：该系统包括驱动装置、加载装置、传感器单元、信号采集组件和测试信息处理组件；
所述驱动装置包括电动机和减速器，电动机和减速器驱动被测转盘轴承转动；
所述加载装置通过液压油缸对转盘轴承实现径向、轴向和倾覆力矩载荷的施加；
所述传感器单元植入在被测转盘轴承内部的滚道面上，用于采集转盘轴承内部滚动体载荷参数的信号；
所述信号采集组件包括传信号调理电路和数据采集卡；
所述测试信息处理组件包括数据采集模块、参数设定模块、数据处理模块和参数显示模块，所述数据采集模块用于接收数据采集卡传输的数据，并根据参数设定模块的设定将其分别输入数据处理模块和参数显示模块进行分析和显示；
所述传感器单元包含三十二只平行梁式测力传感器，通过螺钉联接植入被测转盘轴承的滚道面，用于对被测转盘轴承滚动体载荷参数信号进行采集；
所述加载装置包括加载臂、轴向加载油缸和径向加载油缸，加载臂的一端设置在待被测轴承的内圈上，另一端上设有轴向加载油缸和径向加载油缸。
2.如权利要求1所述的转盘轴承滚动体载荷分布测试系统，其特征在于：所述信号调理电路用于将传感器单元获得的模拟信号转化为标准电压信号。
3.如权利要求1所述的转盘轴承滚动体载荷分布测试系统，其特征在于：所述数据采集卡采用PCI9616型数据采集卡，采用单端三十二路输入，用于采集信号调理电路放大、分离、转换后的电压信号，并传输给后端的测试信息处理组件。
4.如权利要求1所述的转盘轴承滚动体载荷分布测试系统，其特征在于：所述加载臂呈圆锥型，其大端设在被测轴承的内圈上，另一端上设有轴向加载油缸和径向加载油缸。
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