CN110261113A - 一种切片机主轴轴承润滑脂工作性能测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于切片机技术领域，特别涉及一种切片机主轴轴承润滑脂工作性能测试装置，包括电机和轴承座。电机安装在电机座上，电机座和轴承座均安装在底座上；轴承座内设有芯轴，芯轴通过联轴器连接电机。本发明还涉及一种轴承润滑脂工作性能测试方法，使用上述测试装置，分别在不同条件下进行多次试验，并分析轴承的运转性能和润滑脂对轴承的润滑性能。本发明通过将待测试轴承套设在相应芯轴外，与芯轴一起安装在轴承座上，由电机带动芯轴转动，从而带动轴承转动进行试验，可实现不同轴承在不同条件下的轴承运转状态及其使用的润滑脂的工作性能测试，从而了解轴承的形变、磨损机理。
Description
技术领域
本发明属于切片机技术领域，具体地说涉及一种切片机主轴轴承润滑脂工作性能测试装置及方法。
背景技术
现阶段对切片机主轴在运转过程中轴承的运转状态和性能不了解，主要对切片机主轴不同运转转速条件下、不同预紧力作用下，不同规格轴承、不同类型轴承运转状态及其使用的润滑脂的工作性能的不了解，急需要一种能测试轴承润滑脂性能的设备。
发明内容
针对现有技术的种种不足，发明人在长期实践中研究设计出一种切片机主轴轴承润滑脂工作性能测试装置及轴承润滑脂性能测试方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种切片机主轴轴承润滑脂工作性能测试装置，包括电机和与电机相连的轴承座。所述轴承座内设有芯轴，芯轴与电机相连；所述芯轴外套设轴承，轴承外壁两侧设有隔套。
所述隔套分为内隔套和外隔套，所述内隔套设在轴承和芯轴之间，所述外隔套设在轴承与轴承座之间。
进一步地，所述电机安装在电机座上，电机座和轴承座均安装在底座上，所述底座上设有基准板，所述电机顶部设有编码器和动力插口，所述芯轴通过联轴器连接电机。
进一步地，所述轴承两侧均设有挡油环，所述轴承和轴承座之间设一变径套，所述轴承座一侧还设有轴承端盖，所述轴承座顶部还设有吊环座。
进一步地，所述挡油环内壁与芯轴之间设有垫圈。
进一步地，所述挡油环外壁与轴承座之间设有顶丝孔。
进一步地，所述垫圈靠近电机一侧还设有至少一个锁紧螺母。
本发明还提供一种轴承润滑脂工作性能测试装方法，使用上述的测试装置，将热像仪镜头对准挡油环，将振动加速度传感器安装在轴承座上，分别进行以下测试，并分析轴承的运转性能和润滑脂对轴承的润滑性能：
测试1：电机转速恒定在切片机最高转速应用工况的75％，通过温度测试曲线观察轴承温升，当温度数据不继续增大时，达到热稳定状态，试验测试结束；
试验1：电机转速恒定在切片机最高转速应用工况的75％，选取3～5组不同环境温度，每次电机连续运转4～6小时，通过温度测试曲线观察轴承温升是否达到热稳定状态，当达到热稳定后，试验测试可以结束；
试验2：电机以轴承额定转速的20％、40％、60％、80％和100％，分别连续运转4～6小时，每次通过温度测试曲线观察轴承温升是否达到热稳定状态，当达到热稳定后，试验测试可以结束；
试验3：电机转速恒定、环境温度不变，选取轻预紧EL、中预紧L、重预紧M、超重预紧H 4组轴承，每次电机连续运转4～6小时，通过温度测试曲线观察轴承温升是否达到热稳定状态，当达到热稳定后，试验测试可以结束；
试验4：电机转速恒定、环境温度不变，选取3组不同挡油环结构的轴承，每次电机连续运转4～6小时，通过温度测试曲线观察轴承温升是否达到热稳定状态，当达到热稳定后，试验测试可以结束；
试验5：电机转速恒定、环境温度不变，选取不同规格轴承分别配对，每次电机连续运转4～6小时，通过温度测试曲线观察轴承温升是否达到热稳定状态，当达到热稳定后，试验测试可以结束。
进一步地，所述轴承包括角接触球轴承和圆柱滚子轴承。
进一步地，试验过程中，热像仪实时采集挡油环裸露侧的温度并形成温度曲线，振动加速度传感器实时采集轴承座的振动信号并形成振动信号曲线；分析轴承温升曲线和振动信号曲线，比较各测试的最大温升、振动曲线的振幅和周期；试验后，拆卸轴承，离线做润滑脂的检测项目。
进一步地，所述检测项目具体包括：用称重传感器或天平测量润滑脂的损失量；用电子显微镜观察轴承的磨损情况；用电子显微镜或人工观察润滑脂的流动性、粘度、杂质、润滑性和发黄发黑情况。
本发明的有益效果是：
1、测试装置通过将待测试轴承套设在相应芯轴外，与芯轴一起安装在轴承座上，由电机带动芯轴转动，从而带动轴承转动进行试验，可实现不同轴承在不同条件下的轴承运转状态及其使用的润滑脂的工作性能测试，从而了解轴承的发生、形变、磨损机理。
2、测试方法通过在不同条件、不同规格、不同类型轴承条件下进行多次试验，可获得不同轴承在不同条件下的轴承运转状态及其使用的润滑脂的工作性能数据，从而了解轴承的形变、磨损机理，以及润滑脂的失效机理。
附图说明
图1是本发明的测试装置的结构示意图；
图2是本发明的J芯轴A轴承布局剖面图；
图3是本发明的J芯轴B轴承布局剖面图；
图4是本发明的J芯轴C和E轴承布局剖面图；
图5是本发明的K芯轴E轴承布局剖面图。
附图中：1-电机、2-电机座、3-联轴器、4-芯轴、5-轴承座、6-轴承、7-隔套、 8-变径套、9-芯轴孔、10-垫圈、11-挡油环、12-顶丝孔、13-轴承端盖、14-锁紧螺母、15-编码器和动力插口、16-基准板、18-紧固螺钉、19-吊环座。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。此外，以下实施方式中提到的方向用词，例如“上”“下”“左”“右”等仅是参考附图的方向，因此，使用的方向用词是用来说明而非限制本发明创造。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
参见图1至图5，是本发明的切片机主轴轴承润滑脂工作性能测试装置，包括电机1和轴承座5。电机1安装在电机座2上，电机座2和轴承座5均安装在底座上。在底座上设有基准板16，用于调整底座基准。在电机1顶部设有编码器和动力插口15，用于连接控制电机的电气线路。
在轴承座5内设有芯轴4，芯轴4通过联轴器3连接电机1。芯轴4内设有芯轴孔 9，本实施例芯轴结构包括J芯轴结构和K芯轴结构(见图2至图5)。芯轴4外套设轴承6，轴承6外壁两侧设有隔套7。隔套7分为内隔套71和外隔套72，内隔套71 设在轴承6和芯轴4之间，外隔套72设在轴承6与轴承座5之间，隔套7用来在测试时配磨调轴承6的预紧力。通常，轴承隔套的配对磨削即配磨，测试时轴承配对调整轴承游隙，配对轴承的预紧力靠轴承内外隔套的接触距离实现，隔套的厚度即轴向尺寸是需要磨削控制的，而隔套的厚度根据实际测试时的试验需求而定。
本实施例所用轴承6包括角接触球轴承和圆柱滚子轴承E，角接触球轴承分为ABC三种(见图2至图5)。若轴承6套设在芯轴4外壁后，与轴承座5之间有间隙，则在轴承6和轴承座5之间设置一变径套8，变径套8结构根据实际情况而定，本实施例有3种，见图3至图5。
在轴承6两侧均设有挡油环11，用来防止轴承润滑脂的流失。挡油环11内壁与芯轴4之间设有垫圈10，用来预紧内隔套71，同时与挡油环11协作起到封油作用。在挡油环11外壁与轴承座5之间设有顶丝孔12，起到方便拆卸挡油环11的作用。在垫圈10靠近电机1一侧还设有一个锁紧螺母14，用来固定芯轴，防止芯轴在测试时发生位移。
在轴承座5一侧还设有轴承端盖13，用于轴承的轴向定位，以及轴承工作过程的防尘和密封。本实施例轴承端盖13通过紧固螺钉18固定在轴承座5上。在轴承座5顶部还设有吊环座19，吊环座19上设两个吊环，方便轴承座5的吊装。
本发明实施例还提供轴承润滑脂性能测试方法，具体为，
1、考核内容包括：
切片机主轴不同运转转速条件下，轴承运转状态及其使用的润滑脂的工作性能；
切片机主轴不同预紧力作用下，轴承运转状态及其使用的润滑脂的工作性能；
切片机主轴一定条件(转速、预紧力)下，不同型号轴承运转状态及其使用的润滑脂的工作性能；
切片机主轴一定条件(转速、预紧力)下，角接触球轴承不同配对型式下，轴承的运转状态及其使用的润滑脂的工作性能；
切片机主轴一定条件(转速、预紧力)下，不同类型轴承运转状态及其使用的润滑脂的工作性能；
切片机主轴在不同环境温度下，不同规格轴承运转状态及其使用的润滑脂的工作性能。
2、试验方案：
将热像仪镜头对准挡油环11，实时采集挡油环裸露侧的温度并形成温度曲线；将振动加速度传感器安装在轴承座5上，实时采集轴承座5的振动信号，形成振动信号曲线。安装好热像仪和振动加速度传感器后，开始以下测试试验：
(1)不同轴承型号的试验
在恒转速条件下，测试和评价几种切片机主轴设计中应用的角接触球轴承的运转性能和润滑脂的工作性能。
具体为，电机转速恒定在切片机最高转速应用工况的75％，通过温度测试曲线观察主轴温升，当温度数据不继续增大时，达到热稳定状态，试验测试结束。本实施例中每次电机连续运转4～6小时，可达到热稳定状态。
测试的轴承型号主要有：A、B、C，各轴承的参数见表1。
表1不同型号的角接触球轴承参数
| 轴承型号 | A | B | C |
| 额定动载荷Cr | Cr<sub>A</sub> | Cr<sub>B</sub> | Cr<sub>C</sub> |
| 额定静载荷Cor | Cor<sub>A</sub> | Cor<sub>B</sub> | Cor<sub>C</sub> |
| 额定转速 | n<sub>A</sub> | n<sub>B</sub> | n<sub>C</sub> |
(2)不同轴承类型的试验
选用圆柱滚子轴承，其中圆柱滚子轴承包括圆柱孔圆柱滚子轴承和锥形孔圆柱滚子轴承，本实施例使用型号E圆柱滚子轴承，重复试验(1)，并与试验 (1)中轴承对比，分析不同类型轴承的运转性能和润滑脂对圆柱滚子轴承的润滑性能。
(3)不同转速的试验
选用试验(1)和试验(2)所用轴承，分别在各轴承额定转速的20％、40％、 60％、80％和100％进行试验，分析不同轴承的运转性能和润滑脂对轴承的润滑性能。
(4)不同预紧力和刚度的试验
预紧力通过调整轴承隔圈、端盖尺寸实现，并利用轴承手册中提供的预紧力和轴承间距等图表或经验数值建立预紧力和间距的关系，进而由调整间距实现预紧力的调整。
测试时保证每次的预紧力和刚度试验时其他条件都一致，由于轴承预紧力的改变同时决定轴承刚度，因此仅改变预紧力进行试验，分析不同轴承的运转性能和润滑脂对轴承的润滑性能。
其中预紧等级分为：轻预紧EL、中预紧L、重预紧M、超重预紧H。以角接触球轴承为例开展试验，参数见表2。
表2各型号轴承预紧力及刚度参数
上表中的DB、DF是轴承配对方式的代号，本实施例代号是以日本NSK轴承为例。
本试验以J芯轴完成四种等级预紧力的试验，通过隔圈配磨实现参数设置，不同预紧力配一组隔圈，因此需要4组隔圈。若保持內隔套71尺寸不变，则需要4 个外隔套72。再以K芯轴完成一组试验，需要内隔套1组，外隔套1组。因此，共需內隔套2组，外隔套5组。
(5)不同环境温度的试验
控制环境温度任意选取3-5组试验，分析不同轴承的运转性能和润滑脂对轴承的润滑性能。本实施例环境温度试验可以依据其他试验数据提取分析，原则上不需要特意做试验。
(6)不同封油效果的试验
以J芯轴完成试验，需3组不同结构挡油环结构。再加上以K芯轴完成一次试验，需要1组挡油环结构，共需4组挡油环。分别进行4次试验，分析润滑脂流失的影响。
(7)轴承不同配对形式下的试验
结合试验(1)中的多种角接触球轴承，分别以DB、DF、DT、DBD、DFD、 DTD、DBB、DFF、DBT、DFT、DTT等轴承配对方式进行试验。测评轴承的运转性能和油脂的润滑性能。以上DB、DF、DT、DBD、DFD、DTD、DBB、 DFF、DBT、DFT、DTT等轴承配对代号以日本NSK轴承为例。
以上试验，试验(1)和试验(7)进行单列和配对角接触球轴承试验，分别需要A、B、C型号轴承各3个；试验(2)需要圆柱滚子轴承E共1个；试验(3) 和试验(5)可与试验(1)和试验(7)同时完成。
上述7个试验中，分析轴承的运转性能和润滑脂对轴承的润滑性能的方法，具体为：
试验时将热像仪与振动加速度传感器与所述测试装置相连，试验过程中实时测量轴承温升和轴承的振动信号，得到轴承温升曲线和轴承振动信号曲线。分别分析轴承温升曲线和振动信号曲线。分析温升曲线，比较各测试工况的最大温升，温升值较小的对应的润滑脂工作性能较好；分析振动信号曲线，对比各测试工况振动曲线的振幅和周期，振幅较小且振动周期规律对应较好的润滑脂工作性能较好。
试验后，快速拆卸轴承，离线做润滑脂的检测项目。检测项目具体包括：用称重传感器或天平测量润滑脂的损失量；用电子显微镜观察轴承的磨损情况；用电子显微镜或人工观察润滑脂的流动性、粘度、杂质、润滑性和发黄发黑情况，低的润滑脂损失量、轻微的轴承磨损情况、低流动性、高的粘度、少的杂质、润滑脂无颜色变化对应着好的润滑脂工作性能。
本发明的切片机主轴轴承润滑脂工作性能测试装置，通过将待测试轴承套设在相应芯轴外，与芯轴一起安装在轴承座上，由电机带动芯轴转动，从而带动轴承转动进行试验，可实现不同轴承在不同条件下的轴承运转状态及其使用的润滑脂的工作性能测试，从而了解轴承的发生、形变、磨损机理。
本发明的轴承润滑脂性能测试方法，通过在不同条件、不同规格、不同类型轴承条件下进行多次试验，可获得不同轴承在不同条件下的轴承运转状态及其使用的润滑脂的工作性能数据，从而了解轴承的发生、形变、磨损机理，以及润滑脂的失效机理。
以上已将发明做一详细说明，以上所述，仅为本发明之较佳实施例而已，当不能限定本发明实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖范围内。
Claims (10)
1.一种切片机主轴轴承润滑脂工作性能测试装置，包括电机(1)和与电机(1)相连的轴承座(5)，其特征在于，所述轴承座(5)内设有芯轴(4)，芯轴(4)与电机(1)相连；所述芯轴(4)外套设轴承(6)，轴承(6)外壁两侧设有隔套(7)；
所述隔套(7)分为内隔套(71)和外隔套(72)，所述内隔套(71)设在轴承(6)和芯轴(4)之间，所述外隔套(72)设在轴承(6)与轴承座(5)之间。
2.根据权利要求1所述的一种切片机主轴轴承润滑脂工作性能测试装置，其特征在于，所述电机(1)安装在电机座(2)上，电机座(2)和轴承座(5)均安装在底座上，所述底座上设有基准板(16)，所述电机(1)顶部设有编码器和动力插口(15)，所述芯轴(4)通过联轴器(3)连接电机(1)。
3.根据权利要求2所述的一种切片机主轴轴承润滑脂工作性能测试装置，其特征在于，所述轴承(6)两侧均设有挡油环(11)，所述轴承(6)和轴承座(5)之间设一变径套(8)，所述轴承座(5)一侧还设有轴承端盖(13)，所述轴承座(5)顶部还设有吊环座(19)。
4.根据权利要求3所述的一种切片机主轴轴承润滑脂工作性能测试装置，其特征在于，所述挡油环(11)内壁与芯轴(4)之间设有垫圈(10)。
5.根据权利要求4所述的一种切片机主轴轴承润滑脂工作性能测试装置，其特征在于，所述挡油环(11)外壁与轴承座(5)之间设有顶丝孔(12)。
6.根据权利要求4所述的一种切片机主轴轴承润滑脂工作性能测试装置，其特征在于，所述垫圈(10)靠近电机(1)一侧还设有一个锁紧螺母(14)。
7.一种轴承润滑脂工作性能测试方法，其特征在于，使用权利要求1至6任一项所述的测试装置，将热像仪镜头对准挡油环(11)，将振动加速度传感器安装在轴承座(5)上，分别进行以下测试，并分析轴承的运转性能和润滑脂对轴承的润滑性能：
测试1：电机转速恒定在切片机最高转速应用工况的75％，通过温度测试曲线观察轴承温升，当温度数据不继续增大时，达到热稳定状态，试验测试结束；
测试2：电机以轴承额定转速的20％、40％、60％、80％和100％，分别连续运转4～6小时，每次通过温度测试曲线观察轴承温升是否达到热稳定状态，当达到热稳定后，试验测试结束；
测试3：电机转速恒定、环境温度不变，选取轻预紧EL、中预紧L、重预紧M、超重预紧H4组轴承，每次电机连续运转4～6小时，通过温度测试曲线观察轴承温升是否达到热稳定状态，当达到热稳定后，试验测试结束；
测试4：电机转速恒定、环境温度不变，选取3组不同类型的轴承，每次电机连续运转4～6小时，通过温度测试曲线观察轴承温升是否达到热稳定状态，当达到热稳定后，试验测试结束；
测试5：电机转速恒定、环境温度不变，选取不同规格轴承分别配对，每次电机连续运转4～6小时，通过温度测试曲线观察轴承温升是否达到热稳定状态，当达到热稳定后，试验测试结束。
8.根据权利要求7所述的一种轴承润滑脂工作性能测试方法，其特征在于，所述轴承包括角接触球轴承和圆柱滚子轴承，其中圆柱滚子轴承包括圆柱孔圆柱滚子轴承和锥形孔圆柱滚子轴承。
9.根据权利要求7所述的一种轴承润滑脂工作性能测试方法，其特征在于，分析轴承的运转性能和润滑脂对轴承的润滑性能的方法具体为：
试验过程中，热像仪实时采集挡油环裸露侧的温度并形成温度曲线，振动加速度传感器实时采集轴承座的振动信号并形成振动信号曲线；分析轴承温升曲线和振动信号曲线，比较各测试的最大温升、振动曲线的振幅和周期；
试验后，拆卸轴承，离线做润滑脂的检测项目。
10.根据权利要求9所述的一种轴承润滑脂工作性能测试方法，其特征在于，所述检测项目具体包括：
用称重传感器或天平测量润滑脂的损失量；用电子显微镜观察轴承的磨损情况；用电子显微镜或人工观察润滑脂的流动性、粘度、杂质、润滑性和发黄发黑情况。
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