CN110307979A - 一种轴承可视化试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴承可视化试验装置，包括试验转轴以及用以驱动所述试验转轴转动的驱动装置，试验轴承的内圈在所述试验转轴安装、外圈在试验轴承座固定，外端盖与内油封分别设于所述试验轴承两侧，所述外端盖与所述内油封采用全透明材料制成。本发明还公开了一种轴承可视化试验方法。上述轴承可视化试验装置通过设置全透明的外端盖与内油封，能够全程可视化观察并实时监测不同工况下轴承运行及润滑状况，实现对电机滚动轴承润滑油路设计及优化提供良好技术指导，及时有效解决电机油润滑滚动轴承温升高技术难题，大大缩短设计研发及试验周期和成本。

Description

一种轴承可视化试验装置及方法

技术领域

本发明涉及轴承润滑技术领域，特别涉及一种轴承可视化试验装置。还涉及一种轴承可视化试验方法。

背景技术

轴承是电机的重要部件，引起轴承失效主要原因有轴承安装不当、润滑不当、污染及疲劳等，润滑不当或润滑污染造成的轴承故障达到50％以上，因此轴承的润滑问题已经成为影响轴承使用寿命的重要因素。

良好的轴承润滑可降低轴承运转过程中的摩擦功耗、减少磨损、带走热量、防锈及降噪等，保障轴承长寿命运转，而良好的轴承润滑需要合理的润滑油路设计得以保障。然而目前常见的滚动轴承润滑试验装置只注重于对轴承或润滑剂本身状况进行试验及测试评估，零部件所用材料多为不透明的金属材料，无法对滚动轴承润滑油流动状态进行可视化观察，从而不能有效指导电机滚动轴承润滑油路设计及优化。

因此，如何能够提供一种便于全程可视化观察并实时监测不同工况下轴承运行及润滑状况、掌握规律以对电机滚动轴承润滑油路设计及优化提供良好技术指导的轴承可视化试验装置是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种轴承可视化试验装置，通过设置全透明的外端盖与内油封，能够全程可视化观察并实时监测不同工况下轴承运行及润滑状况，实现对电机滚动轴承润滑油路设计及优化提供良好技术指导，及时有效解决电机油润滑滚动轴承温升高技术难题，大大缩短设计研发及试验周期和成本。本发明的另一目的是提供一种轴承可视化试验方法。

为实现上述目的，本发明提供一种轴承可视化试验装置，包括试验转轴以及用以驱动所述试验转轴转动的驱动装置，试验轴承的内圈在所述试验转轴安装、外圈在试验轴承座固定，外端盖与内油封分别设于所述试验轴承两侧，所述外端盖与所述内油封采用全透明材料制成。

优选地，所述外端盖与所述内油封分别设有外端盖储油腔室和内油封储油腔室，所述试验轴承座下方设有与外界连通的回油孔，所述外端盖储油腔室设有与外界连通的进油孔以及外回油口，所述内油封储油腔室设有朝向所述试验轴承的内回油口，所述内回油口与所述回油孔相连通。

优选地，所述进油孔设于所述外端盖上方远离所述试验轴承的一侧，所述外回油口设于所述外端盖下方靠近所述试验轴承的一侧，所述内回油口设于所述内油封下方靠近所述试验轴承的另一侧。

优选地，所述外端盖上方远离所述试验轴承的一侧设有接油盒，所述进油孔与所述接油盒连通；所述试验转轴设有与所述内油封形成阶梯型非接触式迷宫密封的台阶。

优选地，所述外端盖与所述内油封通过紧固螺栓在所述试验轴承座固定；所述试验轴承的内圈一侧设有挡圈以实现所述试验轴承的轴向压紧，所述试验转轴端部设有锥孔，齿轮通过油压安装在所述锥孔以实现径向涨紧所述试验轴承与所述挡圈；所述驱动装置包括与所述试验转轴通过柔性联轴节连接的传动轴、用以驱动所述传动轴转动的驱动电机以及用以控制所述驱动电机的转速的控制系统；所述试验轴承座设有用以安装温度传感器和振动传感器的安装孔；所述外端盖与所述内油封采用PC透明材料或有机玻璃材料或高分子透明材料全尺寸制成。

优选地，所述试验转轴设于温度可调范围为±50℃的高低温箱体中，所述高低温箱体包括可拆卸的箱体以及底座，所述底座设有用以固定所述试验轴承座的试验轴承座支座。

本发明还提供一种轴承可视化试验方法，应用上述轴承可视化试验装置，包括：

实时可视化观测试验轴承；

根据观测现象得到所述试验轴承的运行及润滑状况。

优选地，所述实时可视化观测试验轴承的步骤之前还包括：

调节润滑油的供油量；和/或，

调节电机的速度档位及输出动力方向；和/或，

调节高低温箱体的内部温度。

优选地，所述实时可视化观测试验轴承的步骤之后还包括：

通过外回油口和回油孔将润滑油接出至量器中；

测量所述润滑油的油量；

根据所述油量得到所述润滑油在润滑油路中的流动规律以及不同回油通道中所述润滑油的分配关系。

优选地，所述实时可视化观测试验轴承的步骤之后还包括：

通过温度传感器和振动传感器测量所述试验轴承的温度参数和振动参数；

根据所述温度参数和所述振动参数得到所述试验轴承的运行状况。

相对于上述背景技术，本发明所提供的轴承可视化试验装置包括试验转轴以及驱动装置，试验轴承内圈在试验转轴安装，试验轴承外圈在试验轴承座固定，外端盖与内油封分别设于试验轴承两侧，外端盖与内油封采用全透明材料制成，该轴承可视化试验装置通过驱动装置以实现驱动试验转轴的绕轴转动，通过试验轴承以实现试验转轴的支撑，通过试验轴承座以实现试验轴承的安装，通过内油封以实现试验轴承内侧的固定和封油，通过外端盖以实现试验轴承的外侧固定，通过采用全透明材料制成外端盖以及内油封以实现全程可视化观察并实时监测试验轴承不同工况下的运行及润滑状况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的轴承可视化试验装置的结构示意图；

图2为图1的局部放大结构示意图。

其中：

1-齿轮、2-挡圈、3-外端盖、31-接油盒、4-紧固螺栓、5-试验轴承、6-试验轴承座、7-内油封、8-试验转轴、9-胀套式柔性联轴节、10-辅助轴承支撑座、11-辅助轴承支撑座支座、12-底座、13-高低温箱体、14-试验轴承座支座。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，其中，图1为本发明实施例提供的轴承可视化试验装置的结构示意图，图2为图1的局部放大结构示意图。

在第一种具体的实施方式中，本发明提供的轴承可视化试验装置包括试验转轴8和驱动装置，在试验轴承5的径向方向上，试验轴承5的内圈在试验转轴8安装，试验轴承5的外圈在试验轴承座6固定，在试验转轴8的轴向方向上，外端盖3与内油封7分别设于试验轴承5的两侧，外端盖3与内油封7采用全透明材料制成，以实现对试验轴承5的运行状况以及润滑状况的可视化观察。

在本实施例中，驱动装置连接试验转轴8并驱动试验转轴8绕自身轴线转动，试验轴承5对试验转轴8提供支撑作用，试验转轴8设有供试验轴承5的内侧相抵定位的轴肩，外端盖3在试验轴承5的外侧提供固定作用，试验轴承座6对试验轴承5的周向提供支撑作用，内油封7在试验轴承5的内侧提供固定和封油作用。

需要强调的是，区别于现有技术中的金属材质的外端盖3与内油封7，本发明中的外端盖3与内油封7采用全透明材料制成，可对试验轴承5进行全程可视化观察，实时监测试验轴承5的运行状况以及润滑状况，直观掌握润滑油的实际流动规律和试验轴承5的运行状况，为电机滚动轴承润滑油路设计及优化提供良好技术指导。及时有效解决电机油润滑滚动轴承温升高技术难题，大大缩短设计研发及试验周期和成本。

示例性的，对试验轴承5起到定位、润滑和密封作用的外端盖3与内油封7采用具有一定强度、硬度和耐温性的全尺寸透明材料制作，一定强度和硬度以满足在试验装置中对试验轴承5的准确定位，一定温度以满足试验过程中最高温度下不易变形和破裂。可采用PC透明材料，也可采用有机玻璃材料或高分子透明材料等，与此类似的透明材料同应属于本实施例的说明范围，这里不再穷举。

在本实施例中，轴承可视化试验装置的试验转轴8设置在高低温箱体13中，高低温箱体13中设有高低温控制设备，高低温箱体13的环境温度可调且温度可调范围为±50℃、调节精度为±1℃，高低温箱体13包括可拆卸或可组装的箱体以及底座12，底座12设有用以固定试验轴承座6的试验轴承座支座14。

除此以外，轴承可视化试验装置除了包括用作试验的试验轴承5，还包括用作辅助支撑试验转轴8的辅助轴承，与此对应的，还包括用来安装固定辅助轴承的辅助轴承支撑座10以及设于底座12并固定辅助轴承支撑座10的辅助轴承支撑座支座11。

在一种具体的实施方式中，试验轴承5两侧设有储油腔室，储油腔室包括分别设于外端盖3和内油封7中的外端盖储油腔室和内油封储油腔室，试验轴承座6下方设有与外界连通的回油孔，外端盖储油腔室设有与外界连通的进油孔以及朝向试验轴承5的外回油口，内油封储油腔室设有朝向试验轴承5的内回油口，试验轴承座6下方的回油孔与内油封储油腔室的内回油口相连通。

在本实施例中，润滑油由进油孔进入外端盖储油腔室，外端盖储油腔室一部分润滑油进入试验轴承5进行润滑，轴承运转润滑油排向外端盖储油腔室和内油封储油腔室，外端盖储油腔室多余的润滑油会沿着外回油口流出，内油封储油腔室的润滑油会沿着内回油口经试验轴承座6下方的回油孔流出。利用该轴承可视化试验装置可对整个试验轴承5的润滑油路从进油、在试验轴承5及两侧储油腔室里的流动及回油状态进行全程可视化观察。

示例性的，进油孔设于外端盖3上方远离试验轴承5的一侧，外回油口设于外端盖3下方靠近试验轴承5的一侧，内回油口设于内油封7下方靠近试验轴承5的另一侧。

为了更好的技术效果，外端盖3上方远离试验轴承5的一侧设有接油盒31，进油孔与接油盒31连通。

在本实施中，接油盒31接收储存外界流入的润滑油，接油盒31与通往外端盖储油腔室的进油孔连通，接油盒31中的润滑油流入外端盖储油腔室，外端盖储油腔室的外回油口构成外排油通道，让试验轴承5运转排向外侧的润滑油及时从外回油口流出；试验轴承座6下方的回油孔与内油封储油腔室的内回油口连通，共同构成内排油通道，让试验轴承5运转排向内侧的润滑油及时从内排油通道流出。

除此以外，试验转轴8设有与内油封7形成阶梯型非接触式迷宫密封的台阶，保证运转时不漏油；外端盖3与内油封7通过紧固螺栓4在试验轴承座6固定。

为了更好的技术效果，试验轴承5的内圈一侧设有挡圈2以实现试验轴承5的轴向压紧，试验转轴8端部设有锥孔，齿轮1通过油压安装在锥孔，齿轮1在径向涨紧试验轴承5与挡圈2。

除此以外，驱动装置包括与试验转轴8通过柔性联轴节连接的传动轴、用以驱动传动轴转动的驱动电机以及用以控制驱动电机的转速的控制系统。在本实施例中，试验装置通过控制系统控制电机转速，通过传动轴和柔性联轴节将动力传递给试验转轴8，试验转轴8带动试验轴承5进行运转。

示例性的，驱动电机为变频电机，可变频调速和正向、反向旋转；联轴节为胀套式柔性联轴节9，起到缓冲减振作用，提高试验转轴8的动态性能。

除此以外，试验轴承座6设有用以安装温度传感器和振动传感器的安装孔。

综上，该轴承可视化试验装置的外端盖3和内油封7均采用全尺寸透明材料制作，可在不同转速和高低极限温度下对整个试验轴承5的润滑油路从进油、在试验轴承5及两侧储油腔室里的流动及回油状态进行全程可视化观察，实时监测试验轴承5的运行及润滑状况，掌握不同工况下电机滚动轴承润滑油实际流动规律和运行状况，为电机滚动轴承润滑油路设计及优化提供良好技术指导。及时有效解决电机油润滑滚动轴承温升高技术难题，大大缩短设计研发及试验周期和成本。

本发明还提供一种轴承可视化试验方法，应用上述轴承可视化试验装置，包括两个步骤：实时可视化观测试验轴承5；根据观测现象得到试验轴承5的运行及润滑状况。

在一种具体的实施方式中，实时可视化观测试验轴承5的步骤之前还包括一系列变量调节，包括调节润滑油的供油量和/或调节电机的速度档位及输出动力方向和/或调节高低温箱体13的内部温度。

在本实施例中，润滑油外部供油方式可采用跟电机实际供油一致的飞溅供油方式，也可采用手动控制供油量；利用轴承可视化试验装置，在外部不同润滑油供油量下，可实时观测整个试验轴承5运行状况和润滑油路中的润滑油流动规律；利用轴承可视化试验装置，模拟电机不同速度档位及正向、反向旋转下，实时观测整个试验轴承5运行状况和润滑油路中的润滑油流动规律，通过该试验可确定电机润滑油路结构的设计合理性；利用轴承可视化试验装置，模拟高低温箱体13在低温、常温及高温环境下，实时观测整个试验轴承5运行状况和整个润滑油路中的润滑油流动规律，尤其是能够很好的观测到在低温下润滑油的流动状态及轴承损伤状态，通过该试验可选定符合电机环境要求下的润滑油型号。

除此以外，实时可视化观测试验轴承5的步骤之后还包括：通过外回油口和回油孔将润滑油接出至量器中；测量润滑油的油量；根据油量得到润滑油在润滑油路中的流动规律以及不同回油通道中润滑油的分配关系。

在本实施例中，从外回油口和回油孔中流出的润滑油分别对应着从外排油通道和内排油通道流出的润滑油，通过橡胶管分别接出至量筒中，可进行内、外侧回油量的测量，以此测量出内、外回油通道润滑油分配关系。

除此以外，实时可视化观测试验轴承5的步骤之后还包括：通过温度传感器和振动传感器测量试验轴承5的温度参数和振动参数；根据温度参数和振动参数得到试验轴承5的运行状况。

在本实施例中，利用安装在安装孔中的传感器，在可视化观测试验轴承5的基础上，增加仪器的检测方式，监测试验轴承5运转过程中轴承的温度和振动状况。

以上对本发明所提供的轴承可视化试验装置及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种轴承可视化试验装置，其特征在于，包括试验转轴(8)以及用以驱动所述试验转轴(8)转动的驱动装置，试验轴承(5)的内圈在所述试验转轴(8)安装、外圈在试验轴承座(6)固定，外端盖(3)与内油封(7)分别设于所述试验轴承(5)两侧，所述外端盖(3)与所述内油封(7)采用全透明材料制成。

2.根据权利要求1所述的轴承可视化试验装置，其特征在于，所述外端盖(3)与所述内油封(7)分别设有外端盖储油腔室和内油封储油腔室，所述试验轴承座(6)下方设有与外界连通的回油孔，所述外端盖储油腔室设有与外界连通的进油孔以及外回油口，所述内油封储油腔室设有朝向所述试验轴承(5)的内回油口，所述内回油口与所述回油孔相连通。

3.根据权利要求2所述的轴承可视化试验装置，其特征在于，所述进油孔设于所述外端盖(3)上方远离所述试验轴承(5)的一侧，所述外回油口设于所述外端盖(3)下方靠近所述试验轴承(5)的一侧，所述内回油口设于所述内油封(7)下方靠近所述试验轴承(5)的另一侧。

4.根据权利要求2所述的轴承可视化试验装置，其特征在于，

所述外端盖(3)上方远离所述试验轴承(5)的一侧设有接油盒(31)，所述进油孔与所述接油盒(31)连通；

所述试验转轴(8)设有与所述内油封(7)形成阶梯型非接触式迷宫密封的台阶。

5.根据权利要求1所述的轴承可视化试验装置，其特征在于，

所述外端盖(3)与所述内油封(7)通过紧固螺栓(4)在所述试验轴承座(6)固定；

所述试验轴承(5)的内圈一侧设有挡圈(2)以实现所述试验轴承(5)的轴向压紧，所述试验转轴(8)端部设有锥孔，齿轮(1)通过油压安装在所述锥孔以实现径向涨紧所述试验轴承(5)与所述挡圈(2)；

所述驱动装置包括与所述试验转轴(8)通过柔性联轴节连接的传动轴、用以驱动所述传动轴转动的驱动电机以及用以控制所述驱动电机的转速的控制系统；

所述试验轴承座(6)设有用以安装温度传感器和振动传感器的安装孔；

所述外端盖(3)与所述内油封(7)采用PC透明材料或有机玻璃材料或高分子透明材料全尺寸制成。

6.根据权利要求1至5任一项所述的轴承可视化试验装置，其特征在于，所述试验转轴(8)设于温度可调范围为±50℃的高低温箱体(13)中，所述高低温箱体(13)包括可拆卸的箱体以及底座(12)，所述底座(12)设有用以固定所述试验轴承座(6)的试验轴承座支座(14)。

7.一种轴承可视化试验方法，应用如权利要求1至6任一项所述的轴承可视化试验装置，其特征在于，包括：

实时可视化观测试验轴承(5)；

根据观测现象得到所述试验轴承(5)的运行及润滑状况。

8.根据权利要求7所述的一种轴承可视化试验方法，其特征在于，所述实时可视化观测试验轴承(5)的步骤之前还包括：

调节润滑油的供油量；和/或，

调节电机的速度档位及输出动力方向；和/或，

调节高低温箱体(13)的内部温度。

9.根据权利要求7所述的一种轴承可视化试验方法，其特征在于，所述实时可视化观测试验轴承(5)的步骤之后还包括：

通过外回油口和回油孔将润滑油接出至量器中；

测量所述润滑油的油量；

根据所述油量得到所述润滑油在润滑油路中的流动规律以及不同回油通道中所述润滑油的分配关系。

10.根据权利要求7所述的一种轴承可视化试验方法，其特征在于，所述实时可视化观测试验轴承(5)的步骤之后还包括：

通过温度传感器和振动传感器测量所述试验轴承(5)的温度参数和振动参数；

根据所述温度参数和所述振动参数得到所述试验轴承(5)的运行状况。