CN108533613A - 一种自动注油的智能电液伺服轴承 - Google Patents

一种自动注油的智能电液伺服轴承 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种自动注油的智能电液伺服轴承，包括圆形伺服外壳、圆形轴承内圈，所述圆形伺服外壳包裹所述圆形轴承内圈，所述圆形伺服外壳与所述圆形轴承内圈之间具备油液空间，所述圆形伺服外壳的底部中央设置有进油调节阀，所述进油调节阀还与油路管道连接，所述进油调节阀的控制端连接控制器进而使得所述控制器能够控制所述进油调节阀的阀门开度大小从而控制从所述油路管道通过所述进油调节阀进入所述油液空间的油量。本发明公开的自动注油的智能电液伺服轴承能够使得油液的补充更为精准。

Description

一种自动注油的智能电液伺服轴承
技术领域
本发明涉及轴承领域，具体而言，涉及一种自动注油的智能电液伺服轴承。
背景技术
随着人们对自动化需求的不断提升，作为自动运行的主要元件之一的轴承越来越受到广泛的重视以及使用。轴承对各种设备的精度影响极大，其转动精度、速度、防震性能和动刚性越来越受到重视，尤其是最近发展起来的基于液体摩擦的可用于支撑高负载、高转速的电液伺服轴承。然而，对于电液伺服轴承，其内部液体的量将极大的影响轴承的工作情况，如果液体量过少则轴承内圈与伺服外壳之间摩擦力较大，将会严重影响轴承的寿命以及设备运行的可靠、稳定；如果液体量过多则加重了轴承的运行负担，同时也会导致设备运行的冗余性能较差，因此，适量的液体是保障电液伺服轴承正常运行进而使得设备正常运转的关键条件。而现有的方式均采用经验式的方式对液体进行注入，由于轴承的不透明，注入的多少完全凭感觉，没有采用精确的测量、检测技术来保障液体的适量性。
发明内容
本发明提出了一种自动注油的智能电液伺服轴承，其特征在于，一种自动注油的智能电液伺服轴承，其特征在于，包括圆形伺服外壳、圆形轴承内圈，所述圆形伺服外壳包裹所述圆形轴承内圈，所述圆形伺服外壳与所述圆形轴承内圈之间具备油液空间，所述圆形伺服外壳的底部中央设置有进油调节阀，所述进油调节阀还与油路管道连接，所述进油调节阀的控制端连接控制器进而使得所述控制器能够控制所述进油调节阀的阀门开度大小从而控制从所述油路管道通过所述进油调节阀进入所述油液空间的油量。
该自动注油的智能电液伺服轴承，其还进一步满足条件，在所述圆形伺服外壳的内表面，即所述圆形伺服外壳与油接触的一面，固定设置有第一电容正极板、第一电容负极板、第二电容正极板、第二电容负极板；所述第一电容正极板、第一电容负极板均与所述进油调节阀临近的设置，且所述第一电容正极板、第一电容负极板相对于所述进油调节阀对称设置；所述第二电容正极板、第二电容负极板均与所述进油调节阀相对较远的设置，且所述第二电容正极板、第二电容负极板相对于所述进油调节阀对称设置。
该自动注油的智能电液伺服轴承，其还进一步满足条件，所述第一电容正极板通过固定设置在所述圆形伺服外壳中的第一电力线路连接设置在所述圆形伺服外壳外的第一开关的一端，所述第一开关的另一端连接脉冲电力发生器，所述第一开关的控制端连接所述控制器；所述第二电容正极板通过固定设置在所述圆形伺服外壳中的第二电力线路连接设置在所述圆形伺服外壳外的第二开关的一端，所述第二开关的另一端连接所述脉冲电力发生器，所述第二开关的控制端连接所述控制器；所述第一电容负极板通过固定设置在所述圆形伺服外壳中的第三线路连接设置在所述圆形伺服外壳外的电阻R的一端，所述第二电容负极板通过固定设置在所述圆形伺服外壳中的第四线路连接设置在所述圆形伺服外壳外的所述电阻R的一端，所述电阻R的另一端连接 A/D转换器的输入端，所述A/D转换器的输出端连接所述控制器，所述控制器还与所述脉冲电力发生器连接。
该自动注油的智能电液伺服轴承，其还进一步满足条件，所述油路管道还与泵升电机的一端连接，所述泵升电机的另一端还连接油箱，所述泵升电机的控制端与所述控制器连接，进而使得所述泵升电机能够根据所述控制器发出的命令将所述油箱中的油抽出并将所述油沿着所述油路管道向上传送至所述进油调节阀门，最终进入所述油液空间。
该自动注油的智能电液伺服轴承，其还进一步满足条件，所述控制器具有存储模块，所述存储模块存储与所述第一电容对应的第一预设容值Cset1、与所述第二电容对应的第二预设容值Cset2、所述电阻R的阻值、所述脉冲电力发生器输出的电压幅值 V；所述脉冲电力发生器以Tpulse为周期周期性的发出具有脉冲宽度为ton的脉冲电力， Tpulse<ton<0.6Tpulse；
通过试验油池获取动态油位下限和静态油位上限；
所述试验油池的形状、规格与所述圆形伺服外壳的下半部分相同，所述试验油池为敞口池，进而方便试验电容、试验内圈的放置，所述试验电容与所述第一电容、第二电容的参数一致，所述试验内圈的形状、规格与所述圆形轴承内圈相同；
所述试验油池内不填充油，在所述试验油池的底部按照所述第二电容正极板、第二电容负极板在所述圆形伺服外壳内表面的设置方式将所述试验电容的正极板、负极板放置在所述试验油池内，将所述试验内圈悬挂在所述试验油池的底端上方，所述试验内圈的下端与所述试验油池的底端之间的距离设置为理论少油距离，所述理论少油距离是指使得所述电液伺服轴承正常、稳定运行的所述油液空间的最小厚度，向所述试验油池内缓慢填充油直至油位超过所述理论少油距离一预设数值，测量此时的所述试验电容的电容数值，作为动态油位下限；
升高所述试验内圈的位置直至所述试验内圈的底端与所述试验油池的底端之间的距离为理论多油距离，所述理论多油距离是指当使得所述电液伺服轴承正常、稳定运行的所述油液空间的最大厚度，向所述试验油池内缓慢填充油直至油位超过所述理论多油距离一预设数值；在所述试验油池的底部按照所述第一电容正极板、第一电容负极板在所述圆形伺服外壳内表面的设置方式将所述试验电容的正极板、负极板放置在所述试验油池内，将所述试验内圈放置在油中，即不对所述试验内圈施加外力，仅依靠油的浮力，测量此时的所述试验电容的电容数值，作为静态油位上限；
当所述电液伺服轴承处于工作状态时，所述圆形轴承内圈处于转动状态，所述控制器计算R*Cset2的大小，并根据公式0.1ton<R*Cset2<0.3ton设计ton，然后根据公式Tpulse <ton<0.6Tpulse设计Tpulse，并将该ton、Tpulse以及所述V发送给所述脉冲电力发生器，所述脉冲电力发生器进而根据已知的V、ton、Tpulse来输出脉冲电力；所述控制器进一步控制所述第二开关闭合，当每次所述脉冲电力发生器发出脉冲电力的脉宽为R*Cset2时，所述A/D转换器采集电压数值并转换成数字量v传输给所述控制器，所述控制器根据公式C＝(Tpulse/R)*(1/ln(V/v))计算此时所述第二电容的电容值；所述控制器一直将所述第二电容的电容值与动态油位下限作比较，当二者接近时，所述控制器判定所述油液空间厚度不够，所述控制器控制所述第二开关断开，进而在所述电液伺服轴承处于非工作状态时，即所述圆形轴承内圈处于静止状态，实施加油步骤；
所述加油步骤包括，所述控制器计算R*Cset1的大小，并根据公式0.1ton<R*
Cset1<0.3ton设计ton，然后根据公式Tpulse<ton<0.6Tpulse设计Tpulse，并将该ton、Tpulse以及所述V发送给所述脉冲电力发生器，所述脉冲电力发生器进而根据已知的V、ton、 Tpulse来输出脉冲电力；所述控制器进一步控制所述第一开关闭合，当每次所述脉冲电力发生器发出脉冲电力的脉宽为R*Cset1时，所述A/D转换器采集电压数值并转换成数字量v传输给所述控制器，所述控制器根据公式C＝(Tpulse/R)*(1/ln(V/v))计算此时所述第一电容的电容值；同时，所述控制器控制所述泵升电机运转并同时控制所述进油调节阀开启从而将所述油箱中的油泵入所述油液空间；所述控制器一直将所述第一电容的电容值与静态油位上限作比较，当二者接近时，所述控制器判定所述油液空间厚度已够，进而控制所述泵升电机停止运转、所述进油调节阀关闭以及所述第一开关断开。
该自动注油的智能电液伺服轴承，其还进一步满足条件，所述脉冲电力发生器输出矩形波电力。
本发明所取得的有益技术效果是：
1、采用设置在内表面的第一电容正、负极板、第二电容正、负极板来测量电容值，将油液的容量转换成电容数值进而实现测量、检测；
2、通过简易的试验得到标准数据，使得操作标准更加切合实际；
3、采用具有极高检测精度的电容检测电路得到了实时的体现油液情况的电容数值，提高了控制精度；
4、采用自动控制的方式实现检测、添油的过程，且考虑到运转时无法添油，开创性的设置了动态油位下限、静态油位上限。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在图中，在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明的自动注油的智能电液伺服轴承的截面图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
实施例一。
请结合图1。
一种自动注油的智能电液伺服轴承，其特征在于，包括圆形伺服外壳、圆形轴承内圈，所述圆形伺服外壳包裹所述圆形轴承内圈，所述圆形伺服外壳与所述圆形轴承内圈之间具备油液空间，所述圆形伺服外壳的底部中央设置有进油调节阀，所述进油调节阀还与油路管道连接，所述进油调节阀的控制端连接控制器进而使得所述控制器能够控制所述进油调节阀的阀门开度大小从而控制从所述油路管道通过所述进油调节阀进入所述油液空间的油量；
在所述圆形伺服外壳的内表面，即所述圆形伺服外壳与油接触的一面，固定设置有第一电容正极板、第一电容负极板、第二电容正极板、第二电容负极板；所述第一电容正极板、第一电容负极板均与所述进油调节阀临近的设置，且所述第一电容正极板、第一电容负极板相对于所述进油调节阀对称设置；所述第二电容正极板、第二电容负极板均与所述进油调节阀相对较远的设置，且所述第二电容正极板、第二电容负极板相对于所述进油调节阀对称设置；
所述第一电容正极板通过固定设置在所述圆形伺服外壳中的第一电力线路连接设置在所述圆形伺服外壳外的第一开关的一端，所述第一开关的另一端连接脉冲电力发生器，所述第一开关的控制端连接所述控制器；所述第二电容正极板通过固定设置在所述圆形伺服外壳中的第二电力线路连接设置在所述圆形伺服外壳外的第二开关的一端，所述第二开关的另一端连接所述脉冲电力发生器，所述第二开关的控制端连接所述控制器；所述第一电容负极板通过固定设置在所述圆形伺服外壳中的第三线路连接设置在所述圆形伺服外壳外的电阻R的一端，所述第二电容负极板通过固定设置在所述圆形伺服外壳中的第四线路连接设置在所述圆形伺服外壳外的所述电阻R的一端，所述电阻R的另一端连接A/D转换器的输入端，所述A/D转换器的输出端连接所述控制器，所述控制器还与所述脉冲电力发生器连接；
所述油路管道还与泵升电机的一端连接，所述泵升电机的另一端还连接油箱，所述泵升电机的控制端与所述控制器连接，进而使得所述泵升电机能够根据所述控制器发出的命令将所述油箱中的油抽出并将所述油沿着所述油路管道向上传送至所述进油调节阀门，最终进入所述油液空间；
所述控制器具有存储模块，所述存储模块存储与所述第一电容对应的第一预设容值 Cset1、与所述第二电容对应的第二预设容值Cset2、所述电阻R的阻值、所述脉冲电力发生器输出的电压幅值V；所述脉冲电力发生器以Tpulse为周期周期性的发出具有脉冲宽度为ton的脉冲电力，Tpulse<ton<0.6Tpulse；
通过试验油池获取动态油位下限和静态油位上限；
所述试验油池的形状、规格与所述圆形伺服外壳的下半部分相同，所述试验油池为敞口池，进而方便试验电容、试验内圈的放置，所述试验电容与所述第一电容、第二电容的参数一致，所述试验内圈的形状、规格与所述圆形轴承内圈相同；
所述试验油池内不填充油，在所述试验油池的底部按照所述第二电容正极板、第二电容负极板在所述圆形伺服外壳内表面的设置方式将所述试验电容的正极板、负极板放置在所述试验油池内，将所述试验内圈悬挂在所述试验油池的底端上方，所述试验内圈的下端与所述试验油池的底端之间的距离设置为理论少油距离，所述理论少油距离是指使得所述电液伺服轴承正常、稳定运行的所述油液空间的最小厚度，向所述试验油池内缓慢填充油直至油位超过所述理论少油距离一预设数值，测量此时的所述试验电容的电容数值，作为动态油位下限；
升高所述试验内圈的位置直至所述试验内圈的底端与所述试验油池的底端之间的距离为理论多油距离，所述理论多油距离是指当使得所述电液伺服轴承正常、稳定运行的所述油液空间的最大厚度，向所述试验油池内缓慢填充油直至油位超过所述理论多油距离一预设数值；在所述试验油池的底部按照所述第一电容正极板、第一电容负极板在所述圆形伺服外壳内表面的设置方式将所述试验电容的正极板、负极板放置在所述试验油池内，将所述试验内圈放置在油中，即不对所述试验内圈施加外力，仅依靠油的浮力，测量此时的所述试验电容的电容数值，作为静态油位上限；
当所述电液伺服轴承处于工作状态时，所述圆形轴承内圈处于转动状态，所述控制器计算R*Cset2的大小，并根据公式0.1ton<R*Cset2<0.3ton设计ton，然后根据公式Tpulse <ton<0.6Tpulse设计Tpulse，并将该ton、Tpulse以及所述V发送给所述脉冲电力发生器，所述脉冲电力发生器进而根据已知的V、ton、Tpulse来输出脉冲电力；所述控制器进一步控制所述第二开关闭合，当每次所述脉冲电力发生器发出脉冲电力的脉宽为R*Cset2时，所述A/D转换器采集电压数值并转换成数字量v传输给所述控制器，所述控制器根据公式C＝(Tpulse/R)*(1/ln(V/v))计算此时所述第二电容的电容值；所述控制器一直将所述第二电容的电容值与动态油位下限作比较，当二者接近时，所述控制器判定所述油液空间厚度不够，所述控制器控制所述第二开关断开，进而在所述电液伺服轴承处于非工作状态时，即所述圆形轴承内圈处于静止状态，实施加油步骤；
所述加油步骤包括，所述控制器计算R*Cset1的大小，并根据公式0.1ton<R*
Cset1<0.3ton设计ton，然后根据公式Tpulse<ton<0.6Tpulse设计Tpulse，并将该ton、Tpulse以及所述V发送给所述脉冲电力发生器，所述脉冲电力发生器进而根据已知的V、ton、Tpulse来输出脉冲电力；所述控制器进一步控制所述第一开关闭合，当每次所述脉冲电力发生器发出脉冲电力的脉宽为R*Cset1时，所述A/D转换器采集电压数值并转换成数字量v传输给所述控制器，所述控制器根据公式C＝(Tpulse/R)*(1/ln(V/v))计算此时所述第一电容的电容值；同时，所述控制器控制所述泵升电机运转并同时控制所述进油调节阀开启从而将所述油箱中的油泵入所述油液空间；所述控制器一直将所述第一电容的电容值与静态油位上限作比较，当二者接近时，所述控制器判定所述油液空间厚度已够，进而控制所述泵升电机停止运转、所述进油调节阀关闭以及所述第一开关断开。
所述脉冲电力发生器输出矩形波电力。
由于油液空间厚度的不同会导致内圈处于不同的位置，而此时由于介电常数的改变电容的数值也会发生变化，因此，申请开创性的将油液情况转换成电容数值实现了智能的检测、控制。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。

Claims (6)

1.一种自动注油的智能电液伺服轴承，其特征在于，包括圆形伺服外壳、圆形轴承内圈，所述圆形伺服外壳包裹所述圆形轴承内圈，所述圆形伺服外壳与所述圆形轴承内圈之间具备油液空间，所述圆形伺服外壳的底部中央设置有进油调节阀，所述进油调节阀还与油路管道连接，所述进油调节阀的控制端连接控制器进而使得所述控制器能够控制所述进油调节阀的阀门开度大小从而控制从所述油路管道通过所述进油调节阀进入所述油液空间的油量。
2.根据权利要求2所述的自动注油的智能电液伺服轴承，其特征在于，在所述圆形伺服外壳的内表面，即所述圆形伺服外壳与油接触的一面，固定设置有第一电容正极板、第一电容负极板、第二电容正极板、第二电容负极板；所述第一电容正极板、第一电容负极板均与所述进油调节阀临近的设置，且所述第一电容正极板、第一电容负极板相对于所述进油调节阀对称设置；所述第二电容正极板、第二电容负极板均与所述进油调节阀相对较远的设置，且所述第二电容正极板、第二电容负极板相对于所述进油调节阀对称设置。
3.根据权利要求2所述的自动注油的智能电液伺服轴承，其特征在于，所述第一电容正极板通过固定设置在所述圆形伺服外壳中的第一电力线路连接设置在所述圆形伺服外壳外的第一开关的一端，所述第一开关的另一端连接脉冲电力发生器，所述第一开关的控制端连接所述控制器；所述第二电容正极板通过固定设置在所述圆形伺服外壳中的第二电力线路连接设置在所述圆形伺服外壳外的第二开关的一端，所述第二开关的另一端连接所述脉冲电力发生器，所述第二开关的控制端连接所述控制器；所述第一电容负极板通过固定设置在所述圆形伺服外壳中的第三线路连接设置在所述圆形伺服外壳外的电阻R的一端，所述第二电容负极板通过固定设置在所述圆形伺服外壳中的第四线路连接设置在所述圆形伺服外壳外的所述电阻R的一端，所述电阻R的另一端连接A/D转换器的输入端，所述A/D转换器的输出端连接所述控制器，所述控制器还与所述脉冲电力发生器连接。
4.根据权利要求3所述的自动注油的智能电液伺服轴承，其特征在于，所述油路管道还与泵升电机的一端连接，所述泵升电机的另一端还连接油箱，所述泵升电机的控制端与所述控制器连接，进而使得所述泵升电机能够根据所述控制器发出的命令将所述油箱中的油抽出并将所述油沿着所述油路管道向上传送至所述进油调节阀门，最终进入所述油液空间。
5.根据权利要求4所述的自动注油的智能电液伺服轴承，其特征在于，所述控制器具有存储模块，所述存储模块存储与所述第一电容对应的第一预设容值Cset1、与所述第二电容对应的第二预设容值Cset2、所述电阻R的阻值、所述脉冲电力发生器输出的电压幅值V；所述脉冲电力发生器以Tpulse为周期周期性的发出具有脉冲宽度为ton的脉冲电力，Tpulse<ton<0.6Tpulse；
通过试验油池获取动态油位下限和静态油位上限；
所述试验油池的形状、规格与所述圆形伺服外壳的下半部分相同，所述试验油池为敞口池，进而方便试验电容、试验内圈的放置，所述试验电容与所述第一电容、第二电容的参数一致，所述试验内圈的形状、规格与所述圆形轴承内圈相同；
所述试验油池内不填充油，在所述试验油池的底部按照所述第二电容正极板、第二电容负极板在所述圆形伺服外壳内表面的设置方式将所述试验电容的正极板、负极板放置在所述试验油池内，将所述试验内圈悬挂在所述试验油池的底端上方，所述试验内圈的下端与所述试验油池的底端之间的距离设置为理论少油距离，所述理论少油距离是指使得所述电液伺服轴承正常、稳定运行的所述油液空间的最小厚度，向所述试验油池内缓慢填充油直至油位超过所述理论少油距离一预设数值，测量此时的所述试验电容的电容数值，作为动态油位下限；
升高所述试验内圈的位置直至所述试验内圈的底端与所述试验油池的底端之间的距离为理论多油距离，所述理论多油距离是指当使得所述电液伺服轴承正常、稳定运行的所述油液空间的最大厚度，向所述试验油池内缓慢填充油直至油位超过所述理论多油距离一预设数值；在所述试验油池的底部按照所述第一电容正极板、第一电容负极板在所述圆形伺服外壳内表面的设置方式将所述试验电容的正极板、负极板放置在所述试验油池内，将所述试验内圈放置在油中，即不对所述试验内圈施加外力，仅依靠油的浮力，测量此时的所述试验电容的电容数值，作为静态油位上限；
当所述电液伺服轴承处于工作状态时，所述圆形轴承内圈处于转动状态，所述控制器计算R*Cset2的大小，并根据公式0.1ton<R*Cset2<0.3ton设计ton，然后根据公式Tpulse<ton<0.6Tpulse设计Tpulse，并将该ton、Tpulse以及所述V发送给所述脉冲电力发生器，所述脉冲电力发生器进而根据已知的V、ton、Tpulse来输出脉冲电力；所述控制器进一步控制所述第二开关闭合，当每次所述脉冲电力发生器发出脉冲电力的脉宽为R*Cset2时，所述A/D转换器采集电压数值并转换成数字量v传输给所述控制器，所述控制器根据公式C＝(Tpulse/R)*(1/ln(V/v))计算此时所述第二电容的电容值；所述控制器一直将所述第二电容的电容值与动态油位下限作比较，当二者接近时，所述控制器判定所述油液空间厚度不够，所述控制器控制所述第二开关断开，进而在所述电液伺服轴承处于非工作状态时，即所述圆形轴承内圈处于静止状态，实施加油步骤；
所述加油步骤包括，所述控制器计算R*Cset1的大小，并根据公式0.1ton<R*Cset1<0.3ton设计ton，然后根据公式Tpulse<ton<0.6Tpulse设计Tpulse，并将该ton、Tpulse以及所述V发送给所述脉冲电力发生器，所述脉冲电力发生器进而根据已知的V、ton、Tpulse来输出脉冲电力；所述控制器进一步控制所述第一开关闭合，当每次所述脉冲电力发生器发出脉冲电力的脉宽为R*Cset1时，所述A/D转换器采集电压数值并转换成数字量v传输给所述控制器，所述控制器根据公式C＝(Tpulse/R)*(1/ln(V/v))计算此时所述第一电容的电容值；同时，所述控制器控制所述泵升电机运转并同时控制所述进油调节阀开启从而将所述油箱中的油泵入所述油液空间；所述控制器一直将所述第一电容的电容值与静态油位上限作比较，当二者接近时，所述控制器判定所述油液空间厚度已够，进而控制所述泵升电机停止运转、所述进油调节阀关闭以及所述第一开关断开。
6.根据权利要求5所述的自动注油的智能电液伺服轴承，其特征在于，所述脉冲电力发生器输出矩形波电力。
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