CN115980138A

CN115980138A - 适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试装置和方法

Info

Publication number: CN115980138A
Application number: CN202211702802.8A
Authority: CN
Inventors: 李伟; 王永强; 马浩; 李继伟; 石永进
Original assignee: CRRC Yongji Electric Co Ltd
Current assignee: CRRC Yongji Electric Co Ltd
Priority date: 2022-12-29
Filing date: 2022-12-29
Publication date: 2023-04-18

Abstract

本发明涉及动车组牵引电机轴承电性能的测试技术，具体为一种适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试装置和方法。本发明技术方案主要内容分为四部分，一是多工况模拟及滚动轴承润滑油膜建立的试验装置，可模拟电机轴承实际运行环境，达到动态条件下建立轴承润滑油膜的装置，可为电机轴承油膜电性能参数及轴承绝缘性能评估提供基础；二是提供一种可有效对润滑油膜进行电性能测试的结构单元和方法，可准确获取润滑油膜电性能参数；三是提出一种基于绝缘涂层、轴承、润滑油膜的测量等效电路和油膜电性能参数计算方法，可为带电条件下油膜状态、绝缘轴承设计提供输入参数；四是提出一种轴承绝缘性能可靠性评估方法，可为产品设计提供依据。

Description

适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试装置和方法

技术领域

本发明涉及动车组牵引电机轴承电性能的测试技术，一种适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试装置和方法。

背景技术

随着采用DC-AC变频驱动系统的动车组牵引电机轴承服役寿命逐渐延长，电腐蚀导致的轴承失效风险增大，这对列车运行安全造成了一定的影响。在实际产品故障案例中电蚀导致的轴承套圈及滚动体出现异常剥落占绝大多数。因此通过优化轴承绝缘涂层来提高轴承抗电蚀能力是一个主流的技术方向，但因轴承绝缘涂层有润滑油膜共同形成混联等效电路，要评估轴承绝缘性能可靠性则必须通过获取润滑油膜的电性能参数来建立评估方法。

因轴承油膜电性能参数与油膜厚度直接相关，而油膜厚度受轴承滚道状态、载荷、转速、温度等多因素影响，轴承油膜电性能参数难以准确测量。为了能够解决此问题，需要开发一种适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试装置和方法。

相关现有技术如下：

(1)球盘式脂润滑球轴承油膜导电性试验台及其试验方法，该试验机只适用于球轴承、且试验滚动体参数以及油膜状态与实际差异较大，同时不能模拟温度、以及承载区多颗滚动体并联的条件，所以适用范围存在一定的局限性。

(2)滚动轴承润滑油膜厚度测试装置及其测试方法，该试验装置通过在受试轴承的圈体内表面贴超声波传感器，采用超声波膜厚测量技术获得滚动轴承接触部位测点的实时膜厚数值。该方法主要测量轴承油膜厚度，但不能对油膜电性能参数进行测试。

(3)计算法：根据轴承运行条件计算出润滑油膜厚度、赫兹接触面积，然后通过测试获得润滑脂基础油的电阻率、介电常数等，最终根据电阻率、厚度、面积、介电常数计算出油膜的电阻、电容。

现有技术的缺点

(1)缺少可模拟实际运行条件下滚动轴承油膜状态且能进行油膜电性能测试的试验装置。

(2)目前润滑油膜测量装置和方法多是针对其厚度进行测量，缺少对润滑油膜电性能参数测量的装置和方法。

(3)采用通过测量或计算油膜厚度、赫兹接触面积等参数，再利用电阻和电容计算公式R＝ρL/s和C＝ε₀ε_rA/s进行理论计算，但由于油膜厚度、赫兹接触面积难以计算准确，导致计算结果可能与实际偏差较大，同时也无法进行验证。

(4)目前缺少对轴承绝缘性能可靠性评估的方法。

发明内容

为解决背景技术中提到的问题，本发明提供一种适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试装置和方法。

本发明所述适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试装置是采用如下技术方案实现的：一种适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试装置，包括传动机构、试验轴系、环境试验腔、加载单元以及热风机；所述传动机构包括安装台、安装在安装台下方的驱动电机、安装在驱动电机输出轴上的主动轮、位于安装台上方并通过皮带与主动轮连接的从动轮；

所述试验轴系包括试验轴、通过底座安装在安装台上的一对轴承座以及安装在轴承座内的一对轴承；所述试验轴中部通过两个轴承支撑，试验轴位于两个轴承之间的部分通过轴肩进行定位，位于轴承外侧的部分通过封环和锁紧螺母进行轴向固定；

环境试验腔固定在安装台上，其内配有温度传感器，所示试验轴的传动端与从动轮固定连接，非传动端则由环境试验腔侧壁上开的孔伸入环境试验腔内用于安装油膜电性能测试单元；环境试验腔上设有进风口和出风口；所述进风口和出风口与热风机的出风口和进风口连接成循环管路；

所述加载单元位于环境试验腔顶部；用于向油膜电性能测试单元施加径向载荷。

滚动轴承油膜的形成及状态主要受到轴承类型、转速、温度、载荷等因素影响，本装置设计一种试验装置，通过轴承单元模块化设计，调整转速、环境温度、载荷来达到模拟特定条件下油膜状态。试验时通过驱动电机、皮带轮带动从动轮转动及试验轴旋转，试验轴右端置于环境模拟试验腔内，试验腔内可通过热风机和通风管路对腔体内进行加热，腔体内安装PT100测温元件对环温进行监控和反馈。试验腔体上端安装压力传感器和加载单元，通过加载单元，实现对轴承单元径向加载。

进一步的，油膜电性能测试单元包括试验轴承单元、绝缘垫纸、数字电桥、加载定位套及轴向调整装置；试验轴承单元由轴承内外盖、位于轴承内外盖内部的试验轴承组成，轴承内外盖内侧设有用于存储润滑脂的环形储油槽，轴承内外盖下端通过螺栓连接，试验轴承顶部与轴承内外盖顶部内壁之间垫有绝缘垫纸，加载定位套底部设有将轴承内外盖卡住的凹槽，顶部则开有竖槽，所述加载单元的前端伸入竖槽内；轴向调整装置包括尼龙座、碳刷、轴向调节螺杆、安装在环境试验腔外壁上的固定板，固定板上开有螺孔，尼龙座末端也开有螺孔，轴向调节螺杆穿过固定板上的螺孔后伸入尼龙座末端的螺孔内；尼龙座前端开有孔且限位于碳刷孔内，碳刷末端与尼龙座之间通过弹簧连接，碳刷前端顶住试验轴非传动端端面；试验轴承外圈与弹簧之间通过导线连接并串接有数字电桥。

油膜电性能测试主要包括对油膜电阻、电容以及击穿电压进行测量。轴承内外盖与试验轴承形成密封润滑单元，模拟产品轴承单元。轴向加载装置固定在试验腔壳体上，通过旋转螺杆来进行轴向调整碳刷位置，确保碳刷与轴端接触良好。另外在轴承单元与径向加载头之间配有加载定位套，保证径向载荷的有效传递和轴承单元的轴向限位。

使用多工况模拟及油膜建立装置、油膜电性能测试单元对运行工况进行模拟并形成油膜，利用数字电桥、直流稳压源完成对油膜电阻、电容、击穿电压测试。

本发明还公开了一种适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试方法，利用适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试装置完成对油膜电阻、电容的测试，包括如下步骤：

首先把润滑脂装入试验轴承及轴承内外盖储油槽内，并将试验轴承热套在试验轴上，再安装轴承内外盖并通过螺杆轴向紧固，确保试验轴承两端密封良好；然后将数字电桥正极接至试验轴承外圈，使用加载单元进行加载，同时通过轴向调整装置，确保碳刷与试验轴端部接触良好；最后按照要求转速、载荷以及环境温度进行试验，待转速、温度、载荷稳定后，使用数字电桥实时测量不同工况下对应的试验轴承的油膜电阻和电容值。

本发明还公开了电性能参数计算方法，该方法通过不同类型的轴承油膜等效电路来计算轴承油膜电性能，为带电条件下油膜状态、绝缘轴承设计提供输入参数，并与测试值做对比；

滚动轴承分为绝缘轴承和非绝缘轴承；绝缘轴承为内外圈带有涂层的绝缘轴承；①a.非绝缘轴承等效电路中，总电阻包括相互串联的轴承外圈电阻、轴承内圈电阻、滚动体总电阻、滚动体外油膜总电阻、滚动体内油膜总电阻，其中滚动体外油膜总电阻由所有滚动体外油膜电阻并联而成，滚动体内油膜总电阻由所有滚动体内油膜电阻并联而成；

b.非绝缘轴承等效电路中，总电容包括相互串联的滚动体外油膜总电容以及滚动体内油膜总电容；滚动体外油膜总电容由所有滚动体外油膜电容并联而成，滚动体内油膜总电容由所有滚动体内油膜电容并联而成；

②a.内外圈带有涂层的绝缘轴承等效电路中，总电阻包括相互串联的绝缘涂层电阻、轴承外圈电阻、轴承内圈电阻、滚动体总电阻、滚动体外油膜总电阻、滚动体内油膜总电阻，其中滚动体外油膜总电阻由所有滚动体外油膜电阻并联而成，滚动体内油膜总电阻由所有滚动体内油膜电阻并联而成；

b.内外圈带有涂层的绝缘轴承等效电路中，总电容包括相互串联的绝缘涂层电容、滚动体外油膜总电容以及滚动体内油膜总电容；滚动体外油膜总电容由所有滚动体外油膜电容并联而成，滚动体内油膜总电容由所有滚动体内油膜电容并联而成。

根据上述等效电路计算，可以计算得到绝缘轴承和非绝缘轴承的电阻和电容。

本发明还公开了轴承绝缘性能可靠性评估方法：利用PSCAD仿真软件对绝缘轴承、油膜等效电路进行分析，轴承绝缘涂层、油膜以及套圈滚动体组成的等效电路模型，电源参数按实测轴电压值、频率、du/dt等参数进行设定输入，然后分别计算出涂层和油膜的分压值。只有当油膜的分压值小于其击穿电压时则油膜不会被击穿，则不会产生放电现象，轴承运行滚道面不会被电蚀，轴承绝缘涂层设计满足要求。

本发明解决了如下技术问题：

(1)本发明研制了一种可模拟多工况条件下的滚动轴承润滑油膜的试验装置，可实现载荷、转速、温度以及开式轴承单元润滑腔体结构变化的试验装置。

(2)本发明搭建一种可在多工况条件下，对滚动轴承油膜进行多参数电性能测试的装置。

(3)建立一种绝缘轴承及润滑油膜等效电路的模型和电性能参数的计算方法。(4)本发明建立一种对轴承绝缘性能可靠性的评估方法。

(5)本发明解决了滚动轴承润滑油膜状态难以准确被模拟、缺少对其电性能参数测量装置和方法。

附图说明

图1本发明所述测试装置结构示意图。

图2电性能测试单元结构示意图。

图3非绝缘轴承油膜等效电路

图4内外圈带有绝缘涂层的轴承油膜等效电路

图5滚动体在滚道内的平面投影示意图。

图6滚动体在滚道内的立体投影示意图之一(S_NoHz)。

图7滚动体在滚道内的立体投影示意图之二(S_Hz)。

1—驱动电机；2—主动轮；3—皮带；4—安装台；5—从动轮；

6—轴承座；7—锁紧螺母；8—外封环；9—陶瓷球轴承；10—底座；

11—加载扳手；12—弹簧；13—垫圈；14—加载杆；15—试验轴；16—压力传感器；17—PT100温度传感器；18-环境试验腔，19—试验轴承外盖；20—试验轴承；21—绝缘垫纸；22—加载定位套；23—数字电桥；24—连接板；25—固定板；26—碳刷；27—尼龙座；28—轴向调节螺杆，29-油槽，30-热风机。

具体实施方式

实施例1

一种适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试装置，包括传动机构、试验轴系、环境试验腔、加载单元以及热风机30；所述传动机构包括安装台4、安装在安装台4下方的驱动电机1、安装在驱动电机1输出轴上的主动轮2、位于安装台4上方并通过皮带3与主动轮2连接的从动轮5；

所述试验轴系包括试验轴15、通过底座10安装在安装台4上的一对轴承座6以及安装在轴承座6内的一对陶瓷球轴承9；所述试验轴15中部通过两个陶瓷球轴承9支撑，试验轴15位于两个陶瓷球轴承9之间的部分通过轴肩进行定位，位于陶瓷球轴承9外侧的部分通过外封环8和锁紧螺母7进行轴向固定；

环境试验腔18固定在安装台4上，其内配有温度传感器17，所述试验轴15的传动端与从动轮5固定连接，非传动端则由环境试验腔18侧壁上开的孔伸入环境试验腔18内用于安装油膜电性能测试单元；环境试验腔18上设有进风口和出风口；所述进风口和出风口与热风机30的出风口和进风口连接成循环管路；所述加载单元位于环境试验腔18顶部；用于向油膜电性能测试单元施加径向载荷。

实施例2

油膜电性能测试单元包括试验轴承单元、绝缘垫纸、数字电桥、加载定位套及轴向调整装置；试验轴承单元由轴承内外盖、位于轴承内外盖内部的试验轴承20组成，轴承内外盖内侧设有用于存储润滑脂的环形储油槽29，轴承内外盖下端通过螺栓连接，试验轴承顶部与轴承内外盖顶部内壁之间垫有绝缘垫纸21，加载定位套22底部设有将轴承内外盖卡住的凹槽，顶部则开有竖槽，所述加载杆14的前端头伸入竖槽内；轴向调整装置包括尼龙座27、碳刷26、轴向调节螺杆28、安装在环境试验腔外壁上的固定板25，固定板25上开有螺孔，尼龙座27末端也开有螺孔，轴向调节螺杆28穿过固定板25上的螺孔后伸入尼龙座27末端的螺孔内；尼龙座27前端开有孔且将碳刷限位于孔内，碳刷末端与尼龙座之间通过弹簧连接，碳刷前端顶住试验轴非传动端端面；试验轴承外圈与弹簧之间通过导线连接并串接有数字电桥23。轴向调节螺杆28一般调节时仅仅转动半圈，不会对导线造成影响。

实施例3

所述加载单元包括安装在环境试验腔顶部且开有内螺纹的垫圈13、通过外螺纹与垫圈13螺旋连接的加载杆14、套在加载杆14上的压力传感器16和弹簧12，弹簧上方设有通过内四角或内六角结构套在加载杆上的加载扳手11。

以下结合附图对本发明做进一步的说明。

本发明主要内容分为四部分，一是多工况模拟及滚动轴承润滑油膜建立的试验装置；二是一种可有效对润滑油膜进行电性能测试的结构单元和方法；三是提出一种基于绝缘涂层、轴承、润滑油膜的测量等效电路和油膜电性能参数计算方法；四是提出一种轴承绝缘性能可靠性评估方法。

(1)多工况模拟及滚动轴承润滑油膜建立的试验装置

该装置主要由试验轴系、传动机构、环境试验腔、加载单元以及热风机组成，详见图1。驱动电机悬挂固定在试验台下方，电机输出端安装主动轮，从动轮安装至试验轴上，主动轮通过皮带带动从动轮及转轴旋转。试验轴中部选用两件陶瓷滚动体轴承作为支撑轴承，支撑轴承内侧通过轴肩进行定位，外侧通过封环和锁紧螺母进行轴向固定，轴承座通过螺栓固定在底座上。转轴非驱动端伸入试验腔内，试验轴承单元安装至转轴非驱动端，腔体内可输入热循环风进行高温环境模拟。

加载单元由加载螺母、压力传感器、垫圈和加载头组成。加载时通过紧固加载扳手挤压弹簧产生径向压力，径向力通过装在壳体内的压力传感器确定大小，最终通过加载头施加在试验轴承外圈上。

试验装置主要技术指标

试验机主轴最高转速：8000r/min，稳态误差≤±2％FS；

可试轴承直径范围50～120mm，包含深沟球和圆柱滚子轴承；

转速温度可控制、显示、记录，可按设定的加速、减速曲线工作；

试验机预加载荷方式：手动加载，载荷数值可在软件界面显示并记录；试验机主轴预加径向最大载荷：3kN；

热风机功率5kW，最高加热温度180℃。

(2)油膜电性能测试单元及测试方法

电性能测试单元

油膜电性能测试主要包括对油膜电阻、电容以及击穿电压进行测量。本测试单元主要由试验轴承单元、绝缘垫纸、数字电桥、加载定位套、尼龙座、碳刷以及轴向调节装置等构成，详见图2。轴承内外盖与试验轴承形成密封润滑单元模拟轴承单元密封润滑结构，内外盖设计有环形储油槽在试验开始前可以补满润滑脂，在试验时可与轴承内润滑脂进行交互补充，内外轴承盖通过螺杆进行连接，轴承内外盖与径向加载机构间使用绝缘材料进行绝缘。

轴向调整装置由固定板、螺杆、尼龙块组成，尼龙块端部和固定板开有螺纹孔，螺杆通过璇入固定板螺孔后再与尼龙块通过端部螺孔连接。轴向调整时可通过璇动螺杆来进行轴向移动。数字电桥正极接轴承外盖、负极接碳刷，形测试回路。

测试方法

利用多工况模拟及油膜建立装置及油膜电性能测试单元完成对油膜电阻、电容测试，具体步骤如下：

首先把润滑脂装入轴承及轴承内外盖储油槽内，并将轴承热套在转轴上，再安装轴承内外盖并通过螺杆轴向紧固，确保轴承两端密封良好。然后将数字电桥正极接至轴承外圈，使用径向加载杆进行加载，同时通过调整测试单元中碳刷轴向调节装置，确保碳刷与转轴端部接触良好。最后按照要求转速、载荷以及环境温度进行试验，待转速、温度、载荷稳定后，使用数字电桥实时测量不同工况下对应的油膜电阻和电容值。

击穿电压测试方法：首先通过理论计算获得确定厚度油膜击穿电压参考限值，选取合适的直流稳压电源，按上述测试电阻的方法建立要测量工况下的油膜，然后将直流稳压源串联至油膜、轴承、碳刷等零件形成的测试回路中。测量时，逐步将电压升高，当电压突然降低，则该电压值即为该厚度油膜击穿电压值。

(3)等效电路及电性能参数计算方法

等效电路模型

轴承油膜等效电路按绝缘和非绝缘轴承可分为两种，而绝缘轴承可分为内外圈带有涂层的绝缘轴承。电路中主要由涂层电容、涂层电阻、轴承钢电阻、内外圈油膜电阻和电容等组成，各类型轴承油膜等效电路如图3、4。

1)非绝缘轴承油膜等效电路

①a.非绝缘轴承等效电路中，总电阻包括相互串联的轴承外圈电阻、轴承内圈电阻、滚动体总电阻、滚动体外油膜总电阻、滚动体内油膜总电阻，其中滚动体外油膜总电阻由所有滚动体外油膜电阻并联而成，滚动体内油膜总电阻由所有滚动体内油膜电阻并联而成；

b.非绝缘轴承等效电路中，总电容包括相互串联的滚动体外油膜总电容以及滚动体内油膜总电容；滚动体外油膜总电容由所有滚动体外油膜电容并联而成，滚动体内油膜总电容由所有滚动体内油膜电容并联而成。

2)内外圈带有绝缘涂层的轴承油膜等效电路

电性能参数计算方法

绝缘涂层电容计算方法如下：

C_涂层＝ε₀ε_rA/d (1)

ε₀——真空介电常数

ε_r——相对介电常数

A——轴承两端面面积+轴承外径面面积

d——绝缘涂层厚度

油膜电容计算方法如下：

油膜电容分为赫兹接触区域电容和非赫兹区域电容。赫兹接触电容以C_H表示，非赫兹接触电容以C_No表示。因轴承承载区内一般由多颗滚动体承载，首先对于单颗滚动体单元的油膜电容分析：

赫兹接触电容C_H单：当滚动体与滚道面间发生弹性变形时，在该接触面积处油膜形成电容，视为平板电容。可按(2)、(3)式分别计算轴承内外圈油膜赫兹接触电容C_H单外、C_H单内，单个滚动体赫兹总电容C_H单按公式(4)计算，因非承载区滚动体与滚道面相对间隙较大，故不需考虑。

C_H单外＝ε₀ε_r A_外/H_c外 (2)

C_H单内＝ε₀ε_r A_内/H_c内 (3)

C_H单＝C_H单外C_H单内/(C_H单外+C_H单内) (4)

A_外——外圈与滚动体赫兹接触面积；

A_内——内圈与滚动体赫兹接触面积；

H_c外——外圈与滚动体间油膜厚度；

H_c内——内圈与滚动体间油膜厚度；

ε₀为材料真空介电常数，

ε_r为材料相对介电常数；

C_H单——单个滚动体内外圈油膜赫兹接触电容之和。

非赫兹接触电容：是由滚动体、非赫兹接触区油膜及滚道在一定区域内组成的球面电容，平面投影如下图5、6、7所示。已知其距离接触点越远，两极板距离越大，非赫兹接触电容值越小。非赫兹接触区域包括S₁和S_NoHz两部分面积之和，计算非赫兹接触区域电容时，以轴承径向方向为x轴，轴向方向为y轴，在轴承轴向、径向上忽略r′以外的区域，电容值计算偏差可＜10％，所以只计算r′内的电容值。r′内的电容为两部分，其一为图5中S₁部分C_s单，其二为S_NoHz区域内电容C_NoHz。S₁区域为以滚动体接触椭圆长半轴b为半径形成的圆面积，减去以短半轴a为半径形成圆的面积差(即S₁是为以b为半径的圆减去赫兹接触面积S_Hz部分)，S_NoHz区域是以坐标原点为圆心，沿着轴承外圈滚道面与滚动体球面间隙向两边延伸至r′后形成两道边界线，在此区域内轴承外圈滚道面与滚动体球面的间隙面积(图5、6所示)；其计算公式如(5)(6)所示。

C_No单总＝C_s单+C_NoHz (7)

a——滚动体赫兹接触椭圆短半轴；

b——滚动体赫兹接触椭圆长半轴；

r——滚动体半径；

r₀——外圈滚道半径；

r′——滚子与滚道间隙厚度为100H_c时，在滚道表面投影到接触点的距离；

S_Hz——赫兹接触面积；

S₁、S_NoHz——均为非赫兹接触面积；

ε₀——真空介电常数；

ε_r——相对介电常数；

H_c——油膜厚度；

各滚动体赫兹接触电容C_H单与非赫兹接触电容C_H单并联，且承载区多颗滚动体油膜电容也为并联，则各滚动体总电容及承载区油膜总电容。

所以单颗滚动体总电容为：

C_单总＝C_H单+C_NO单总 (8)

承载区内滚动体总电容为：

C_总＝C_1单总+...+C_NO单总 (9)

(4)轴承绝缘性能可靠性评估

利用PSCAD软件可对绝缘轴承、油膜等效电路仿真分析，轴承绝缘涂层、油膜以及套圈滚动体组成的等效电路模型，电源参数按实测轴电压峰值电压、频率、脉冲波形上升沿du/dt进行设置，分别计算出绝缘涂层、油膜分压值。再与实测出的油膜击穿电压进行比对，确认油膜和是否存在击穿的情况，若油膜分压小于其击穿电压，则不会发生放电和电蚀，绝缘涂层设计满足要求。

本发明技术方案带来的有益效果

(1)本发明搭建了一种可模拟电机轴承实际运行环境，达到动态条件下建立轴承润滑油膜的装置，可为电机轴承油膜电性能参数及轴承绝缘性能评估提供基础。(2)本发明提出一种动态条件下测试轴承润滑油膜电阻、电容以及击穿电压的测试方法，可准确获取润滑油膜电性能参数。

(3)本发明提出一种计算轴承油膜电容的理论方法，可为带电条件下油膜状态、绝缘轴承设计提供输入参数。

(4)本发明提出一种评估轴承绝缘性能有效性的方法，可为产品设计提供依据。

Claims

1.一种适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试装置，其特征在于：包括传动机构、试验轴系、环境试验腔、加载单元以及热风机；所述传动机构包括安装台、安装在安装台下方的驱动电机、安装在驱动电机输出轴上的主动轮、位于安装台上方并通过皮带与主动轮连接的从动轮；

2.如权利要求1所述的适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试装置，其特征在于，油膜电性能测试单元包括试验轴承单元、绝缘垫纸、数字电桥、加载定位套及轴向调整装置；试验轴承单元由轴承内外盖、位于轴承内外盖内部的试验轴承组成，轴承内外盖内侧设有用于存储润滑脂的环形储油槽，轴承内外盖下端通过螺栓连接，试验轴承顶部与轴承内外盖顶部内壁之间垫有绝缘垫纸，加载定位套底部设有将轴承内外盖卡住的凹槽，顶部则开有竖槽，所述加载单元伸入竖槽内；轴向调整装置包括尼龙座、碳刷、轴向调节螺杆、安装在环境试验腔外壁上的固定板，固定板上开有螺孔，尼龙座末端也开有螺孔，轴向调节螺杆穿过固定板上的螺孔后伸入尼龙座末端的螺孔内；尼龙座前端开有孔且碳刷限位于孔内，碳刷末端与尼龙座之间通过弹簧连接，碳刷前端顶住试验轴非传动端端面；试验轴承外圈与弹簧之间通过导线连接并串接有数字电桥。

3.如权利要求1所述的适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试装置，其特征在于，所述加载单元包括安装在环境试验腔顶部且开有内螺纹的垫圈、通过外螺纹与垫圈螺旋连接的加载杆、套在加载杆上的压力传感器和弹簧，弹簧上方设有通过内四角或内六角结构套在加载杆上的加载扳手。

4.一种适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试方法，利用适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试装置完成对油膜电阻、电容的测试，其特征在于，包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的一种适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试方法，其特征在于，还包括击穿电压测试方法：首先通过理论计算获得确定厚度油膜击穿电压参考限值，选取合适的直流稳压电源，按上述测试电阻的方法建立要测量工况下的油膜，然后将直流稳压源串联至油膜、试验轴承、碳刷零件形成的测试回路中。测量时，逐步将电压升高，当电压突然降低，则该电压值即为该厚度油膜击穿电压值。

6.如权利要求5所述的一种适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试方法，其特征在于，还包括电性能参数计算方法，该方法通过不同类型的轴承油膜等效电路来计算轴承油膜电性能，为带电条件下油膜状态、绝缘轴承设计提供输入参数，并与测试值做对比；

滚动轴承分为绝缘轴承和非绝缘轴承；绝缘轴承为内外圈带有涂层的绝缘轴承；

7.如权利要求6所述的一种适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试方法，其特征在于，电性能参数计算方法中，绝缘涂层电容计算方法如下：

C_涂层＝ε₀ε_rA/d (1)

ε₀——真空介电常数

ε_r——相对介电常数

A——轴承两端面面积+轴承外径面面积

d——绝缘涂层厚度

油膜电容计算方法如下：

油膜电容分为赫兹接触电容和非赫兹电容，赫兹接触电容以C_H表示，非赫兹接触电容以C_No表示；对单颗滚动体单元的油膜电容分析：

赫兹接触电容C_H单：当滚动体与滚道面间发生弹性变形时，在该接触面积处油膜形成电容，视为平板电容；按(2)、(3)式分别计算轴承内外圈油膜赫兹接触电容C_H单外、C_H单内，单个滚动体赫兹总电容C_H单按公式(4)计算；

C_H单外＝ε₀ε_r A_外/H_c外 (2)

C_H单内＝ε₀ε_r A_内/H_c内 (3)

C_H单＝C_H单外C_H单内/(C_H单外+C_H单内) (4)

A_外——外圈与滚动体赫兹接触面积；

A_内——内圈与滚动体赫兹接触面积；

H_c外——外圈与滚动体间油膜厚度；

H_c内——内圈与滚动体间油膜厚度；

ε₀为材料真空介电常数，

ε_r为材料相对介电常数；

C_H单——单个滚动体内外圈油膜赫兹接触电容之和；

非赫兹接触电容：是由滚动体、非赫兹接触区油膜及滚道在一定区域内组成的球面电容，非赫兹接触区域包括了S₁和S_NOHz两部分面积之和；计算非赫兹接触区域电容时，以轴承径向方向为x轴，轴向方向为y轴，在轴承轴向、径向上忽略r′以外的区域；r′内的电容为两部分，其一为S₁部分C_s单，其二为S_NoHz区域内电容C_NoHz；S₁区域为以滚动体接触椭圆长半轴b为半径形成的圆面积，减去以短半轴a为半径形成圆的面积差，S_NoHz区域是以坐标原点为圆心，沿着轴承外圈滚道面与滚动体球面间隙向两边延伸至r′后形成两道边界线，在此区域内轴承外圈滚道面与滚动体球面的间隙面积；其计算公式如(5)、(6)所示：

C_No单总＝C_s单+C_NoHz (7)

(5)、(6)式中：

a——滚动体赫兹接触椭圆短半轴；

b——滚动体赫兹接触椭圆长半轴；

r——滚动体半径；

r₀——外圈滚道半径；

S_Hz——赫兹接触面积；

S₁、S_NoHz——均为非赫兹接触面积；

ε₀——真空介电常数

ε_r——相对介电常数；

H_c——油膜厚度；

各滚动体赫兹接触电容C_H单与非赫兹接触电容C_NO单总并联，且承载区多颗滚动体油膜电容也为并联，所以单颗滚动体油膜总电容为：

C_单总＝C_H单+C_NO单总 (8)

承载区内滚动体油膜总电容为：

C_总＝C_1单总+...+C_N单总 (9)。

8.如权利要求6或7所述的一种适用于滚动轴承润滑油膜电性能参数测试方法，其特征在于，利用PSCAD软件对绝缘轴承、油膜等效电路仿真分析，轴承绝缘涂层、油膜以及套圈滚动体组成的等效电路模型，电源参数按实测轴电压峰值电压、频率、脉冲波形上升沿du/dt进行设置，分别计算出绝缘涂层、油膜分压值；再与实测出的油膜击穿电压进行比对，确认油膜和是否存在击穿的情况，若油膜分压小于其击穿电压，则不会发生放电和电蚀，绝缘涂层设计满足要求。