CN110108487A - 轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测结构及检测方法 - Google Patents

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侯宇
孙守光
李强
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
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Abstract

本发明提供一种轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测结构及检测方法，所述检测结构是在轴承的外圈的外环表面加工一个凹陷面，并在凹陷面内粘贴有应变片，所述应变片连接到能够采集应变峰值周期变化的处理器。使用的时候，将加工好的轴承安装到工作现场，进行实况测试，由于轴承的外圈具有凹陷面，每当轴承的任一滚子通过一次所述凹陷面，处理器采集到的应变会产生一个突变而形成一个峰值，所述处理器通过统计所述峰值的频率，再除以所述轴承的滚子数量，即可得到保持架的转速。采用本发明的结构与方法，一方面改动简单、方便，另一方面适于现场测试，并且测试准确率也得到很好的提高。

Description

轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测结构及检测方法
技术领域
本发明涉及一种测试轴承内部滚滑行为的结构与方法，特别涉及一种在位轴承内部滚滑行为的检测结构与方法。
背景技术
轴承作为各种工程机械传动系统的重要组件，其失效与否直接影响着相关工程机械的使用寿命。轴承常见的失效形式有滚道擦伤、滚子损伤、表面剥离等，而造成这些失效的主要原因是轴承内部的摩擦磨损和滚动接触疲劳。其中，摩擦磨损主要是由轴承内部的滚滑行为造成的，同时滚动接触疲劳也会受到轴承内部滚滑行为的影响。因此，了解轴承在机械实况工作过程中内部的滚滑行为，对于检测轴承运行状态，实现轴承结构的健康检测，或者对轴承使用寿命进行合理化管理，都有非常大的积极作用。
实际测试中，轴承内部滚滑行为通常以打滑率S来表示。打滑率常用的计算公式如下：
式中：D——滚动体直径(mm)；
dm——轴承节圆直径(mm)；
Nbc——保持架实测转速(r/min)；
Nn——内圈转速(r/min)；
α——滚动体与内圈接触的接触角。
从上式中可以看出，除Nbc、Nn为未知数外，其余的都是轴承的几何参数。其中Nn是轴承内圈转速，其大小等于轴的转速，而保持架的实际转速Nbc通常是难以获得的。
图1所示是现有能够检测并研究轴承内部滚滑行为的试验台。该实验台中，为得到滚子实际公转速度(等于保持架实际转速)和自转速度并借此计算轴承内部打滑率，研究人员对测试轴承进行了一系列改造：将测试轴承86的保持架去除，将测试轴承86的滚子与行星齿轮系中行星齿轮一一对应进行刚性连接，使测试轴承86的滚子与行星齿轮具有相同的转动情况，从而将对轴承滚子公转速度的测量转换为对行星齿轮系齿轮转速的测量，进一步来计算的到轴承内部打滑率。这样的测试方法虽然得到了测试轴承的打滑情况，但对测试轴承进行的改造改变了轴承内部滚子原本的受力情况，从而导致了轴承内部的运动情况与实际情况不完全相同。因此，目前来说，轴承内部滚滑行为的测试，一方面仍然只能在轴承滚滑行为试验台上进行，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；另一方面，现有的滚滑行为检测方法大多要对轴承内部进行改造，而过大的改造导致轴承实际转动情况与真实情况不同，这也导致检测结果不能真正准确表征轴承内部实际的滚滑行为。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于：提供一种轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测结构及检测方法，解决现有测试结构及方法仅适用于试验台测试及需要对测试轴承进行较大改造的不足。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案包括：
一种轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测结构，其中：在轴承的外圈的外环表面加工一个凹陷面，并在凹陷面内粘贴有应变片，所述应变片连接到能够采集应变峰值周期变化的处理器。
所述的轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测结构，其中：每当轴承的任一滚子通过一次所述凹陷面，处理器采集到的应变会产生一个突变而形成一个峰值，所述处理器通过统计所述峰值的频率，再除以所述轴承的滚子数量，能够得到保持架的转速。
所述的轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测结构，其中：所述处理器还能够采集轴承内圈的转速，并通过频率形式的打滑率计算公式，计算得到轴承内部的打滑率。
一种轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)准备轴承，所述轴承包括内圈、外圈、保持架以及多个滚子；
(2)在轴承的外圈的外环表面加工一个凹陷面；
(3)在凹陷面内粘贴一个应变片，将所述应变片连接到能够采集应变峰值周期变化的处理器；
(4)将所述轴承安装到工作现场，进行实况测试，处理器采集所述凹陷面处的应变峰值周期变化数据；
(5)处理器对应变峰值周期变化数据进行处理，计算出保持架的转速。
所述的轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测方法，其中：步骤(4)中，每当轴承的任一滚子通过一次所述凹陷面，处理器采集到的应变会产生一个突变而形成一个峰值；步骤(5)中，所述处理器通过统计所述峰值的频率，再除以所述轴承的滚子数量，能够得到保持架的转速。
所述的轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测方法，其中：还采集轴承内圈的转速信息，并且通过频率形式的打滑率计算公式，计算得到轴承内部的打滑率。
本发明的优点包括：
1、本发明在轴承上进行的加工简单、易行，而且该加工不需要对轴承进行分拆即可进行，所以不会改变轴承内部滚子原本的受力情况；
2、本发明不需要在复杂的专用测试台上进行测试，而是可直接安装在工作现场，因此适用性更广；
3、本发明测试到的外圈转速真实、准确，计算得到的轴承内的打滑率也更加真实、准确。
附图说明
图1是现有用于轴承滚滑行为检测的试验台；
图2、图3分别是本发明提供的轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测结构的正视图与俯视图；
图4是本发明提供的轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测结构采集的应变与滚子通过凹陷面的对应关系图。
附图标记说明：直流电机81；联轴器82；速度传感器一821；在线扭矩传感器83；驱动轴一84；支撑轴承85；测试轴承86；温度传感器861；速度传感器二862；驱动轴二87；速度传感器三871；反作用力扭矩传感器88；套891；外环892；外环导轨893；滚轮副894；外圈1；凹陷面2；应变片3；滚子4；内圈5。
具体实施方式
如图2、图3所示，本发明提供一种轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测结构，是在轴承的外圈1的外环表面加工一个凹陷面2，并在凹陷面2内粘贴一个应变片3(应变片3最好沿环向粘贴)，所述应变片3连接到能够采集应变峰值周期变化的处理器(未予图示)。
使用的时候，将加工好的轴承安装到工作现场，外圈1固定，并且使轴承的内圈所受到的径向力通过所述凹陷面2，然后进行实况测试，由于轴承的外圈1具有凹陷面2，如图4所示，每当轴承的任一滚子4通过一次所述凹陷面2，处理器采集到的应变会产生一个突变而形成一个峰值，所述处理器通过统计所述峰值的频率，再除以所述轴承的滚子4数量，即可得到保持架的转速。
如此的话，再采集轴承内圈5的转速(可用所述处理器采集，也可用其它仪器采集)，即可通过频率形式的打滑率计算公式(如背景技术所述)，得到轴承内部的打滑率，表征轴承内部滚滑行为。
由前述内容可知，本发明还提供一种轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测方法，可用于现场测试，其包括如下步骤：
(1)准备轴承，所述轴承包括内圈5、外圈1、保持架以及多个滚子4；
(2)在轴承的外圈1的外环表面加工一个凹陷面2；
(3)在凹陷面2内粘贴一个应变片3，将所述应变片3连接到能够采集应变峰值周期变化的处理器；
(4)将所述轴承安装到工作现场，进行实况测试，处理器采集所述凹陷面2处的应变峰值周期变化数据；
(5)处理器对应变峰值周期变化数据进行处理，分析其频率成分，得到滚子4滚过凹陷面2处的频率，计算出保持架的转速。
在上述保持架转速检测的同时，还可以很方便地采集到轴承内圈5的转速(因为轴承内圈5等于轴的转速)，即可通过频率形式的打滑率计算公式(如背景技术所述)，得到轴承内部的打滑率，表征轴承内部滚滑行为。
综上所述，本发明的优点包括：
1、本发明在轴承上进行的加工简单、易行，而且该加工不需要对轴承进行分拆即可进行，所以不会改变轴承内部滚子4原本的受力情况；
2、本发明不需要在复杂的专用测试台上进行测试，而是可直接安装在工作现场，因此适用性更广；
3、本发明测试到的外圈1转速真实、准确，计算得到的轴承内的打滑率也更加真实、准确。
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 (6)

1.一种轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测结构，其特征在于：在轴承的外圈的外环表面加工一个凹陷面，并在凹陷面内粘贴有应变片，所述应变片连接到能够采集应变峰值周期变化的处理器。
2.根据权利要求1所述的轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测结构，其特征在于：每当轴承的任一滚子通过一次所述凹陷面，处理器采集到的应变会产生一个突变而形成一个峰值，所述处理器通过统计所述峰值的频率，再除以所述轴承的滚子数量，能够得到保持架的转速。
3.根据权利要求1或2所述的轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测结构，其特征在于：所述处理器还能够采集轴承内圈的转速，并通过频率形式的打滑率计算公式，计算得到轴承内部的打滑率。
4.一种轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)准备轴承，所述轴承包括内圈、外圈、保持架以及多个滚子；
(2)在轴承的外圈的外环表面加工一个凹陷面；
(3)在凹陷面内粘贴一个应变片，将所述应变片连接到能够采集应变峰值周期变化的处理器；
(4)将所述轴承安装到工作现场，进行实况测试，处理器采集所述凹陷面处的应变峰值周期变化数据；
(5)处理器对应变峰值周期变化数据进行处理，计算出保持架的转速。
5.根据权利要求4所述的轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测方法，其特征在于：步骤(4)中，每当轴承的任一滚子通过一次所述凹陷面，处理器采集到的应变会产生一个突变而形成一个峰值；步骤(5)中，所述处理器通过统计所述峰值的频率，再除以所述轴承的滚子数量，能够得到保持架的转速。
6.根据权利要求4所述的轴承滚滑行为检测用的保持架转速检测方法，其特征在于：还采集轴承内圈的转速信息，并且通过频率形式的打滑率计算公式，计算得到轴承内部的打滑率。
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