CN114526913B - 一种回转轴承润滑性能测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

一种回转轴承润滑性能测试装置及测试方法，可以完成对回转轴承的润滑性能测试，该装置包括底座组件、传动套组件、承载组件、加载组件、温度传感器和控制器，以常驻载荷和随机载荷的施力模拟组件，可很好的模拟回转轴承的工况，由此得到的回转轴承温升与润滑脂理化特性变化之间的变化规律，可为研发回转轴承的智能润滑系统提供编程的程序控制闭环依据。

Description

一种回转轴承润滑性能测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及摩擦副检测技术领域，具体说的是一种回转轴承润滑性能测试装置及测试方法。

背景技术

集中润滑系统目前广泛 应用到了机械领域的多个方面，但还存在着系统开环的问题，系统中的油泵只会按照固定的程序进行泵油，对润滑点是否需要润滑不加考虑，甚至润滑点故障了不会反馈到整个控制系统中。因此，智能润滑应运而生，目前尚在研发阶段，研发的主要关键在于润滑点的工况如何反馈给系统控制器。目前采取的方案是靠分析润滑点温升情况来判断是否需要补充润滑脂，其理论根据是只要润滑不良就会有异常温升，有异常温升就需补充润滑脂，实际应用中需再根据具体的算法进行预判，在润滑点发生不良温升之前就要补充润滑脂，要想做这种预判，则必须研究摩擦副的润滑温升规律。本单位投入大量资金进行智能润滑的研发，设计了滑动轴承、滚动轴承的润滑性能实验装置，通过该实验装置获得润滑点处的温升与载荷之间的规律，利用该规律作为智能润滑的闭环条件，在轴承刚刚发生润滑不良时，控制器对油泵发出泵油指令，给需要润滑的润滑点及时补充润滑脂。回转轴承作为风电、挖掘机、旋挖钻等大型机械设备的主要部件，是智能润滑必不可少的应用领域。因此也有必要对回转轴承在工作时的润滑工况和温升规律进行研究。目前尚未有具体的方法和装置能完成该项研究工作。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种回转轴承润滑性能测试装置及测试方法，可以完成对回转轴承的润滑性能测试，该装置包含常驻载荷和随机载荷的施力模拟组件，可很好的模拟回转轴承的工况，由此得到的回转轴承温升与润滑脂理化特性变化之间的变化规律，可为研发回转轴承的智能润滑系统提供编程的程序控制闭环依据。

为实现上述技术目的，所采用的技术方案是：一种回转轴承润滑性能测试装置，包括底座组件、传动套组件、承载组件、加载组件、温度传感器和控制器；

所述的底座组件包括底板、支架、调速电机和承重套，调速电机固定设置，其输出轴竖直伸出底板上方，在调速电机的输出轴外围同轴套设有承重套，承重套用于支撑回转轴承试件的外圈；

所述的传动套组件包括传动盘和连接套，传动盘和连接套同轴固定连接为一体，传动盘位于连接套的上方，传动盘同轴放置在回转轴承试件上方，并与回转轴承试件固定连接，传动盘的底面尺寸与回转轴承试件内圈尺寸一致，连接套穿入回转轴承试件内圈与调速电机的输出轴连接；

所述的承载组件包括推力轴承、吨级碟簧和承载缸，推力轴承放置在传动盘内，并与传动盘间隙配合，在推力轴承的上方同轴放置吨级碟簧，在吨级碟簧在上方同轴压设有承载缸；

所述的加载组件包括固定在支架上的大加载机构、小加载机构和压力传感器，大加载机构和小加载机构位于承载缸的上方，大加载机构对准承载缸中心方向设置，承载缸中心处安装有压力传感器，小加载机构对准承载缸的边缘设置，小加载机构的加载力小于大加载机构的加载力；

多个所述的温度传感器安装在回转轴承试件的外圈上；

控制器分别连接压力传感器、温度传感器、大加载机构和小加载机构。

在底板上安装有套设在承重套外围的保护套。

承重套通过至少两组定位销轴和定位孔可拆卸的固定在底板上。

连接套和调速电机通过键结构连接。

传动盘的盘底表面中心设有推力轴承定位凸台，推力轴承定位凸台的外径与推力轴承的内圈内径一致。

推力轴承上表面中心设有上圈凸缘，上圈凸缘的外径与吨级碟簧的内径一致。

大加载机构为大液压缸。

小加载机构包括小液压缸和压簧，小液压缸固定在支架上，小液压缸的液压轴端部固定有压簧，在未加载时，压簧与承载缸的上表面未压缩接触。

承载缸的上方设有用于放置压簧的弹簧座。

一种回转轴承润滑性能测试装置进行测试的方法，包括以上步骤：

S1、安装底座组件，将与回转轴承试件相配套的承重套固定在底板上，承重套的中心与安装在底板上的调速电机输出轴同心，回转轴承试件放于承重套上方，并保持二者同轴，承重套对回转轴承试件外圈进行支撑；

S2、安装传动套组件：将传动盘放置在回转轴承上圈上，并保持二者同轴，使连接套与调整电机输出轴连接；在传动盘上方放置加注润滑脂的推力轴承，并保持二者同轴；

S3、安装承载组件：在推力轴承上方中心放置大口朝下的吨级碟簧，将承载缸压在吨级碟簧上，

S4、安装加载组件：将带有数据接口的压力传感器放在承载缸顶部中心，并保持二者同轴，将大加载机构固定在支架上，并与承载缸中心接触，将小加载机构固定在支架上，与承载缸的边缘接触；

S5、多个所述的温度传感器安装在回转轴承试件的外圈；

S5、打开电源，调速电机按固定程序工作，带动回转轴承试件转动，大液压缸机构按设定程序进行加载，并通过压力传感器的反馈进行闭环校核，小液压缸按固定的程序进行动作，温度传感器监测数据实时传到控制器并记录；

S6、分析得到的载荷数据、润滑脂理化特性变化参数以及温度变化数据，得到的回转轴承润滑脂理化特性的变化与温升的变化规律参数，作为智能润滑系统闭环控制程序的闭环条件。

本发明益效果是：

本方案通过创新的结构设计，提供一种由底座组件、回转轴承试件、传动套组件、承载组件和加载组件组成的回转轴承润滑性能测试装置，并阐述了其测试方法。该装置可对回转轴承连同润滑脂一起做润滑性能测试，通过掌握推力回转轴承外圈温升与润滑脂性能参数变化之间的规律，利用回转轴承的温升情况来预判回转轴承的润滑工况，获得润滑泵发出泵送润滑脂的指令的闭环条件。

掌握回转轴承的润滑性能，对选择合适的与之匹配的润滑脂，以及为智能润滑系统提供加注润滑脂动作的决策依据具有重要作用与意义；该方案还具有如下技术效果：

其一、本方案通过创新，为智能润滑系统的设计提供一各种测试回转轴承润滑性能的实验装置和测试方法。

其二、本方案通过创新，设计的传动套组件可完成调速电机输出的动力通过内啮合的齿圈法兰传递给回转轴承的上圈。

其三、本方案通过创新，承载缸作用在吨级碟簧上给回转轴承施压，一方面保证了施压均匀，一方面保护了回转轴承不至于受力过大而损坏。

其四、设置的加载组件，结构简单，安装方便。既能施加常驻载荷，又能施加随机载荷。

其五、设置了小液压组件通过压簧给回转轴承的边缘施加随机载荷，很好的模拟了回转轴承的真实工作工况。

其六、设置的推力轴承定位凸台、上圈凸缘可方便进行安装定位，方便安装与测试。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的底座组件结构示意图；

图3为本发明的回转轴承与传动盘连接结构示意图；

图4为本发明的传动套组件的立体结构示意图；

图5为本发明的传动套组件的剖视结构示意图；

图6为本发明的传动套组件俯视结构示意图；

图7为本发明的传动盘和承载组件的装配示意图；

图8为本发明的推力轴承结构示意图；

图9为本发明的承载缸的仰视结构示意图；

图10为本发明的承载缸的剖视结构示意图；

图11本发明的加载组件的结构示意图；

图中：1、底座组件，2、固定销，3、回转轴承试件，4、传动套组件，5、推力轴承、6、吨级碟簧，7、承载缸，8、加载组件，9、承载组件，11、支架，12、销孔，13、底板，14、保护套，15、承重套，16、调速电机，17、主动齿轮，18、电机固定螺栓，31、回转轴承试件外圈，32、回转轴承试件内圈，33、温度传感器，34、传动盘固定螺栓，35、推力轴承定位凸台，41、传动盘，42、内齿圈法兰，43、齿圈固定螺栓，44、连接套，411、推力轴承接触面，51、上轴承圈，52、上圈凸缘，53、滚子及保持架，54、下轴承圈，71、缸体，72、缸内壁，73、蝶簧接触面，74、弹簧座，75、传感器座，81、矩形导套，82、组件固定孔，83、大加载机构，84、压力传感器，841、数据接口，85、小加载机构、86小导套，87、压簧。

具体实施方式

一种回转轴承润滑性能测试装置，包括底座组件1、传动套组件4、承载组件9、加载组件8、温度传感器33和控制器；控制器在图中省略，用于与采集部件和控制部件连接。

底座组件1包括底板13、支架11、调速电机16和承重套15，支架11包括两拆卸的两个框架主体，上部框架通过矩形导套81套在下部框架上，可通过组件固定孔82、销孔12和固定销2进行高低的调整连接，调速电机16固定设置，可通过电机固定螺栓18固定在底板13上，其输出轴竖直伸出底板13上方，在输出轴上可安装主动齿轮17，在调速电机16的输出轴外围同轴套设有承重套15，承重套15用于支撑回转轴承试件3的外圈，承重套15的内径大于回转轴承试件内圈32外径，并小于回转轴承试件外圈31内径，即只支撑回转轴承试件外圈31，与回转轴承试件内圈32不接触，回转轴承试件3可直接从要测试的回转轴承批量样本中选择随机的一个，根据回转轴承试件3的大小，承重套15可以更换与其相应的大小。

传动套组件4包括传动盘41和连接套44，传动盘41和连接套44同轴固定连接为一体，传动盘41位于连接套44的上方，传动盘41同轴放置在回转轴承试件3上方，并与回转轴承试件3固定连接，传动盘41的底面尺寸与回转轴承试件3内圈外径尺寸一致，通过传动盘固定螺栓34进行固定，连接套44穿入回转轴承试件3内圈与调速电机16的输出轴连接，连接套44的尾端可设置与主动齿轮相配合的内齿圈，也可以在尾端通过齿圈固定螺栓43连接一个内齿圈法兰42，传动盘41放置在回转轴承试件3的上方，并用多个传动盘固定螺栓34与回转轴承内圈32上圈固定，此时传动盘41自动会与回转轴承试件同心，同时保证传动盘41下方的设置内齿圈法兰42结构中的内齿圈与调速电机16输出轴上的主动齿轮17啮合。亦即调速电机16会通过主动齿轮17与内齿圈法兰42上的内齿圈进行内啮合，内齿圈法兰42随调速电机转动并带动传动套组件4旋转，由于传动盘41与回转轴承试件内圈32固定，因此，调速电机16会间接带动回转轴承内圈32旋转。

承载组件9包括推力轴承5、吨级碟簧6和承载缸7，为了给回转轴承施加力载荷，推力轴承5放置在传动盘41内，并与传动盘41间隙配合，在推力轴承5的上方同轴放置吨级碟簧6，在吨级碟簧6在上方同轴压设有承载缸7。实际上，传动盘41只会带动推力轴承5的下圈旋转，这样就方便在推力轴承5上方给回转轴承试件3施加载荷。

加载组件的主要功能是模仿真是工况对回转轴承试件进行加载，加载组件8包括固定在支架11上的大加载机构83、小加载机构85和压力传感器，大加载机构83和小加载机构85位于承载缸7的上方，大加载机构83对准承载缸7中心方向设置，承载缸7中心处安装有压力传感器84，压力传感器84的数据接口841连接数据线与控制器连接，小加载机构85对准承载缸7的边缘设置，小加载机构85的加载力小于大加载机构83的加载力。

多个所述的温度传感器33安装在回转轴承试件3的外圈上，用于测量回转轴承试件外圈31在试验过程中的温度变化。

控制器分别连接压力传感器84、温度传感器33、大加载机构83和小加载机构85。通过压力传感器84采集大加载机构的加载值，也可按设定的程序控制大加载机构83和小加载机构85运动。

在底板13上安装有套设在承重套15外围的保护套14，对承重套15及上方的回转轴承试件3进行保护，防止测试时外部工况干扰。

承重套15通过至少两组定位销轴和定位孔可拆卸的固定在底板13上。

连接套44和调速电机16通过键结构连接。

传动盘41的盘底表面中心设有推力轴承定位凸台35，推力轴承定位凸台35的外径与推力轴承5的内圈内径一致，可快速实现同轴定位。

推力轴承5上表面中心设有上圈凸缘52，上圈凸缘52的外径与吨级碟簧6的内径一致，可快速实现同轴定位。吨级碟簧6套在推力轴承上圈凸缘52上之后，该上圈凸缘52高出吨级碟簧6一定高度，因此在吨级碟簧6上方设置一个承载缸7，承载缸7为圆柱形，一端为开口端，缸内壁72与上圈凸缘52间隙配合，将开口端倒扣在推力轴承的上圈凸缘52上，并压在吨级碟簧6上，承载缸压在吨级碟簧6的那个面为碟簧接触面73，保证承载缸7与推力轴承5同心。

承载缸7即为加压组件的手里部件，承载缸把其承受的载荷传递给回转轴承。所述承载缸的中心设有一个2mm的圆柱凹陷传感器座75，用来放置压力传感器84，防止压力传感器受压错位移动。

大加载机构83为大液压缸。大液压缸用来模仿回转轴承上的主要载荷，该程序指实验设定的程序，实验开始后，设定大液压缸提供3.5t的载荷，并运转30min后，暂停实验，采集回转轴承溢出的润滑脂样本。继续设定液压缸提供4t的载荷，并运转30min。暂停实验，采集回转轴承溢出的润滑脂样本。大液压缸提供的载荷可以由液压杆上的压力传感器进行实时显示并闭环控制。期间的温度传感器33所采集的温升变化数据始终被系统记录。该设定的程序可根据所需工况进行设定，并不限制于一种程序模式，可对多种工况下进行测试，测试出对应工况下的回转轴承润滑性能。

小加载机构85包括小液压缸和压簧87，小液压缸固定在支架11上，小液压缸的液压轴端部固定有压簧87，在未加载时，压簧87与承载缸7的上表面未压缩接触。将压簧87下压到极限，但小加载机构85的其他部件并未与承载缸7接触，作为下压极限位置，小加载机构将下压极限位置和未压缩接触位置作压缩范围，只有压簧在压缩伸长压缩伸长，那样反复动作，不至于让压簧不停的撞击承载缸。因此，小加载机构85随机力的大小范围通过更换由不同的压簧控制。

小液压缸用来模仿随机载荷，也就是吊车旋转时或者挖掘机作业时的旋转动作产生的载荷。液压缸伸出的速度变化会直接影响加载在承载缸上的随机载荷变化，小液压缸的液压杆伸出的速度可以为匀速、匀加速、正弦规律等曲线。如模仿挖掘机工作臂连续旋转时，即可以设定小液压缸的液压杆按照正弦规律变化即可。模仿挖掘机工作臂的作用摆动，就需选择一段正选曲线作为加速曲线。如模仿挖掘机的铲斗持续挖土时不断加力的过程，只需设定加载程序为一段匀加速曲线即可。也可采用如小液压缸匀速伸出3cm后，保持30s，再匀速回缩的加载形式。

承载缸7的上方设有用于放置压簧87的弹簧座74。

一种回转轴承润滑性能测试装置进行测试的方法，包括以上步骤：

S1、安装底座组件1，将与回转轴承试件3相配套的承重套15固定在底板上，承重套15的中心与安装在底板上的调速电机16输出轴同心，回转轴承试件3放于承重套上方，并保持二者同轴，承重套15对回转轴承试件外圈31进行支撑；

S2、安装传动套组件4：将传动盘放置在回转轴承上圈上，并保持二者同轴，使连接套与调整电机输出轴连接；在传动盘上方放置加注润滑脂的推力轴承，并保持二者同轴；

S3、安装承载组件9：在推力轴承上方中心放置大口朝下的吨级碟簧，将承载缸压在吨级碟簧上，

S4、安装加载组件8：将带有数据接口841的压力传感器84放在承载缸顶部中心，并保持二者同轴，将大加载机构固定在支架上，并与承载缸中心接触，将小加载机构固定在支架上，与承载缸的边缘接触；

即把加载组件的矩形导套套在立梁上，慢慢往下放，待二者的销孔与组件固定孔重合时，利用八颗固定销将二者固定。

转动承压缸，使承压缸上方的弹簧座74与小液压缸上的小导套86同轴，慢慢启动小液压缸，使二者重合一部分，如5mm，下压使压簧接触承载缸表面，并设置该位置为液压缸的最顶端行程极限位置。慢慢启动大液压缸，使液压杆压在大压力传感器上。此时再启动小液压缸，加压，压紧压簧，但压簧并未撞击到承载缸，设置该位置为小液压缸的下行极限位置。

S5、多个所述的温度传感器安装在回转轴承试件的外圈；

S5、打开电源，调速电机按固定程序工作，带动回转轴承试件转动，大液压缸机构按设定程序进行加载，并通过压力传感器的反馈进行闭环校核，小液压缸按固定的程序在下行极限位置至行程极限位置进行动作，温度传感器监测数据实时传到控制器并记录；

S6、分析得到的载荷数据、润滑脂理化特性变化参数以及温度变化数据，得到的回转轴承润滑脂理化特性的变化与温升的变化规律参数，作为智能润滑系统闭环控制程序的闭环条件。

Claims (10)

1.一种回转轴承润滑性能测试装置，其特征在于：包括底座组件（1）、传动套组件（4）、承载组件（9）、加载组件（8）、温度传感器（33）和控制器；

所述的底座组件（1）包括底板（13）、支架（11）、调速电机（16）和承重套（15），调速电机（16）固定设置，其输出轴竖直伸出底板（13）上方，在调速电机（16）的输出轴外围同轴套设有承重套（15），承重套（15）用于支撑回转轴承试件（3）的外圈；

所述的传动套组件（4）包括传动盘（41）和连接套（44），传动盘（41）和连接套（44）同轴固定连接为一体，传动盘（41）位于连接套（44）的上方，传动盘（41）同轴放置在回转轴承试件（3）上方，并与回转轴承试件（3）固定连接，传动盘（41）的底面尺寸与回转轴承试件（3）内圈尺寸一致，连接套（44）穿入回转轴承试件（3）内圈与调速电机（16）的输出轴连接；

所述的承载组件（9）包括推力轴承（5）、吨级碟簧（6）和承载缸（7），推力轴承（5）放置在传动盘（41）内，并与传动盘（41）间隙配合，在推力轴承（5）的上方同轴放置吨级碟簧（6），在吨级碟簧（6）在上方同轴压设有承载缸（7）；

所述的加载组件（8）包括固定在支架（11）上的大加载机构（83）、小加载机构（85）和压力传感器，大加载机构（83）和小加载机构（85）位于承载缸（7）的上方，大加载机构（83）对准承载缸（7）中心方向设置，承载缸（7）中心处安装有压力传感器（84），小加载机构（85）对准承载缸（7）的边缘设置，小加载机构（85）的加载力小于大加载机构（83）的加载力；

多个所述的温度传感器（33）安装在回转轴承试件（3）的外圈上；

控制器分别连接压力传感器（84）、温度传感器（33）、大加载机构（83）和小加载机构（85）。

2.如权利要求1所述的一种回转轴承润滑性能测试装置，其特征在于：在底板（13）上安装有套设在承重套（15）外围的保护套（14）。

3.如权利要求1所述的一种回转轴承润滑性能测试装置，其特征在于：承重套（15）通过至少两组定位销轴和定位孔可拆卸的固定在底板（13）上。

4.如权利要求1所述的一种回转轴承润滑性能测试装置，其特征在于：连接套（44）和调速电机（16）通过键结构连接。

5.如权利要求1所述的一种回转轴承润滑性能测试装置，其特征在于：传动盘（41）的盘底表面中心设有推力轴承定位凸台（35），推力轴承定位凸台（35）的外径与推力轴承（5）的内圈内径一致。

6.如权利要求1所述的一种回转轴承润滑性能测试装置，其特征在于：推力轴承（5）上表面中心设有上圈凸缘（52），上圈凸缘（52）的外径与吨级碟簧（6）的内径一致。

7.如权利要求1所述的一种回转轴承润滑性能测试装置，其特征在于：大加载机构（83）为大液压缸。

8.如权利要求1所述的一种回转轴承润滑性能测试装置，其特征在于：小加载机构（85）包括小液压缸和压簧（87），小液压缸固定在支架（11）上，小液压缸的液压轴端部固定有压簧（87），在未加载时，压簧（87）与承载缸（7）的上表面未压缩接触。

9.如权利要求8所述的一种回转轴承润滑性能测试装置，其特征在于：承载缸（7）的上方设有用于放置压簧（87）的弹簧座（74）。

10.如权利要求1所述的一种回转轴承润滑性能测试装置进行测试的方法，其特征在于：包括以上步骤：

S1、安装底座组件，将与回转轴承试件相配套的承重套固定在底板上，承重套的中心与安装在底板上的调速电机输出轴同心，回转轴承试件放于承重套上方，并保持二者同轴，承重套对回转轴承试件外圈进行支撑；

S2、安装传动套组件：将传动盘放置在回转轴承上圈上，并保持二者同轴，使连接套与调整电机输出轴连接；在传动盘上方放置加注润滑脂的推力轴承，并保持二者同轴；

S3、安装承载组件：在推力轴承上方中心放置大口朝下的吨级碟簧，将承载缸压在吨级碟簧上，

S4、安装加载组件：将带有数据接口的压力传感器放在承载缸顶部中心，并保持二者同轴，将大加载机构固定在支架上，并与承载缸中心接触，将小加载机构固定在支架上，与承载缸的边缘接触；

S5、多个所述的温度传感器安装在回转轴承试件的外圈；

S5、打开电源，调速电机按固定程序工作，带动回转轴承试件转动，大液压缸机构按设定程序进行加载，并通过压力传感器的反馈进行闭环校核，小液压缸按固定的程序进行动作，温度传感器监测数据实时传到控制器并记录；

S6、分析得到的载荷数据、润滑脂理化特性变化参数以及温度变化数据，得到的回转轴承润滑脂理化特性的变化与温升的变化规律参数，作为智能润滑系统闭环控制程序的闭环条件。