CN213422611U - 一种轴承内润滑脂量测量装置及轴承智能换脂系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种轴承内润滑脂量测量装置及轴承智能换脂系统，包括压力气腔和用于连接压力气腔与待测轴承的内腔的连通管路，连通管路或轴承上设置有至少一个用于在第一状态时使轴承与大气相通、压力气腔与轴承断开，在第二状态时轴承与压力气腔相通、轴承与大气断开的开关阀，轴承内润滑脂量测量装置还包括与压力气腔相连以测量压力气腔内气体压强的压力气腔压强传感器。本实用新型提供了一种可以不拆卸轴承而实现对轴承内润滑脂量测量的轴承内润滑脂量测量装置和轴承内润滑脂量测量方法及使用该轴承内润滑脂量测量装置的轴承智能换脂系统。

Description

一种轴承内润滑脂量测量装置及轴承智能换脂系统

技术领域

本实用新型涉及轴承安全技术领域中的轴承内润滑脂量测量装置及轴承智能换脂系统。

背景技术

轴承是当代机械设备中的一种重要零部件，它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，保证其回转精度。在各行各业中均有轴承的使用，比如在风力发电机领域，轴承是维系转动部件正常工作的关键部件，而轴承内部的润滑脂则是维持轴承正常工作的重要介质，轴承内部润滑脂的含量对轴承的安全运行及寿命有很大影响。

现有轴承润滑的控制方案，基本都是根据轴承的年润滑注脂量，定时、定量对轴承注脂，无法保证轴承内的润滑脂保持在合理范围。当轴承内润滑脂过多时，会造成轴承温升增高，从而因润滑脂软化导致润滑脂泄露或氧化变质造成润滑性能下降；润滑脂填充量过少时，润滑脂无法形成油膜，造成轴承润滑不良，过早磨损，导致轴承寿命降低。因此对轴承内润滑脂量的测量显得尤为重要，现有技术中缺乏能够直接对轴承内润滑脂量在线测量的方法和装置，比如说中国专利CN2008101457964公开的“一种轴承内润滑脂有无检查方法及采用该方法的检测装置”，其只能检测出轴承内是否有润滑脂，并不能检测出轴承内润滑脂量，现有技术中为了实现检测出轴承内润滑脂量，只能通过停机，然后将轴承拆开进行检测，这种方法无疑会影响正常生产，且费时费力。要想完成轴承内润滑脂量的检测，需要将轴承停机后拆卸，将润滑脂收集计量来实现，停机检测一方面会影响设备正常运行；另外轴承拆卸也会影响轴承寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供可以不拆卸轴承而实现对轴承内润滑脂量测量的轴承内润滑脂量测量装置；本实用新型的目的还在于提供使用该轴承内润滑脂量测量装置的轴承智能换脂系统。

为解决上述技术问题，本实用新型中轴承内润滑脂量测量装置的技术方案如下：

轴承内润滑脂量测量装置包括压力气腔和用于连接压力气腔与待测轴承的内腔的连通管路，连通管路或轴承上设置有至少一个用于在第一状态时使轴承与大气相通、压力气腔与轴承断开，在第二状态时轴承与压力气腔相通、轴承与大气断开的开关阀，轴承内润滑脂量测量装置还包括与压力气腔相连以测量压力气腔内气体压强的压力气腔压强传感器。

轴承内润滑脂量测量装置还包括与压力气腔相连以测量压力气腔内气体温度的压力气腔温度传感器和用于与待测轴承相连以测量待测轴承内气体温度的轴承温度传感器。

所述开关阀为设置在连通管路上的两位三通阀，两位三通阀的其中一个阀口与外界大气连通，两位三通阀的另外两个阀口串联于所述连通管路上。

连通管路具有与所述待测轴承相连的多个测量口，各测量口沿待测轴承周向间隔布置。

开关阀有两个，两个开关阀设置于连通管路上，其中一个开关阀开启能够实现轴承与外界大气连通，另外一个开启能够实现轴承与压力气腔连通。

轴承内润滑脂量测量装置还包括通过充气管路与所述压力气腔相连的气源，充气管路上设置有充气管路开关阀。

本实用新型中轴承智能换脂系统的技术方案为：

轴承智能换脂系统，包括用于向轴承内加注新润滑脂和抽吸旧润滑脂的注脂排脂装置，还包括轴承内润滑脂量测量装置，轴承内润滑脂量测量装置包括压力气腔和用于连接压力气腔与待测轴承的内腔的连通管路，连通管路或轴承上设置有至少一个用于在第一状态时使轴承与大气相通、压力气腔与轴承断开，在第二状态时轴承与压力气腔相通、轴承与大气断开的开关阀，轴承内润滑脂量测量装置还包括与压力气腔相连以测量压力气腔内气体温度的压力气腔温度传感器和与压力气腔相连以测量压力气腔内气体压强的压力气腔压强传感器。

轴承内润滑脂量测量装置还包括与压力气腔相连以测量压力气腔内气体温度的压力气腔温度传感器和用于与待测轴承相连以测量待测轴承内气体温度的轴承温度传感器。

所述开关阀为设置在连通管路上的两位三通阀，两位三通阀的其中一个阀口与外界大气连通，两位三通阀的另外两个阀口串联于所述连通管路上。

连通管路具有与所述待测轴承相连的多个测量口，各测量口沿待测轴承周向间隔布置。

开关阀有两个，两个开关阀设置于连通管路上，其中一个开关阀开启能够实现轴承与外界大气连通，另外一个开启能够实现轴承与压力气腔连通。

轴承内润滑脂量测量装置还包括通过充气管路与所述压力气腔相连的气源，充气管路上设置有充气管路开关阀。

轴承智能换脂系统还包括与待测轴承相连的振动传感器和/或润滑脂品质检测传感器。

本实用新型的有益效果为：对于理想气体，压强-体积-温度之间的关系比较简单，即压强与体积的乘积除以温度为一常量，本实用新型利用该原理，可得到一个换算等式，即P₁*V_腔/T₁+P₀*V_气/T₂＝P₂*(V_腔/T₁＇+V_气/T₂＇)，公式左侧，表示压力气腔未与待测轴承的内腔连通前，公式右侧，表示压力气腔与待测轴承的内腔连通后，其中P₁、V_腔、T₁、P₀、T₂、P₂、T₁＇、T₂＇均为可测量值，因此可以计算得到V_气＝V_腔*T₂*T₂＇*(P₁*T₁＇-P₂*T₁)/[T₁*T₁＇*(T₂*P₂-P₀*T₂＇)]，而一个轴承的内腔容积V_轴也是已知值，因此可以进一步计算得到轴承内润滑脂量百分比＝(1-V_气/V_轴)100％，从而可以实现不拆卸轴承，不停机情况下完成对轴承内润滑脂量的检测，本实用新型中的润滑脂量是指润滑脂在轴承内腔中所占的体积；当然由于压力气腔与轴承内连通后，压力气腔和轴承内的温度变化并不大，也就是说上述公式中的T₁、T₂、T₁＇、T₂＇的差值不大，在对润滑脂量测量精度要求不高时，可以忽略温度差异对体积的影响，通过V_气＝V_腔*(P₁-P₂)(P₂-P₀)来计算待测轴承内腔的空气容积。

附图说明

图1是本实用新型中轴承内润滑脂量测量装置的实施例1的结构示意图；

图2是本实用新型中轴承内润滑脂量测量装置的实施例1的检测逻辑图；

图3是本实用新型中轴承内润滑脂量测量装置的实施例2的结构示意图；

图4是轴承内润滑脂量测量装置的实施例2中压力气腔与待测轴承的轴承内腔连通后，压力气腔内压强随时间的变化曲线图；

图5是轴承内润滑脂量测量装置的实施例2中控制逻辑图；

图6是轴承内润滑脂量测量装置的实施例3的结构示意图；

图7是本实用新型中轴承智能换脂系统的实施例的结构示意图；

图8是本实用新型中轴承智能换脂系统的检测逻辑图；

图9是本实用新型中轴承智能换脂系统的控制逻辑图。

具体实施方式

一种轴承内润滑脂量测量装置的实施例1如图1～2所示：使用轴承内润滑脂量测量装置来对待测轴承的润滑脂量进行检测，待测轴承5的内腔为密闭腔体。

轴承内润滑脂量测量装置包括内腔容积为V_腔的压力气腔2，还包括用于连接压力气腔2与待测轴承5的内腔的连通管路8，和通过充气管路7与压力气腔2相连的气源1，气源为气泵20，气泵的进气口设置有气体除尘除湿装置10，充气管路上设置有充气管路开关阀F1，充气管路开关阀F1为电磁阀，连通管路8上设置有连通管路开关阀F2，连通管路开关阀为一个三通阀，在本实施例中，三通阀为一个两位三通电磁阀，三通阀的其中一个阀口与外界大气连通，三通阀的另外两个阀口串联于所述连通管路上，三通阀具有使压力气腔2与待测轴承5内腔相通的第一工位，和封闭压力气腔2使得待测轴承内腔与外界大气连通的第二工位。连通管路具有多个与待测轴承相连的测量口，各测量口沿待测轴承周向间隔布置，本实施例中，各测量口分别为第一测量口S1、第二测量口S2…和第n测量口Sn,n≥3。

润滑脂量测量装置还包括与压力气腔相连以测量压力气腔内气体温度的压力气腔温度传感器3和与压力气腔相连以测量压力气腔内气体压强的压力气腔压强传感器4，轴承内润滑脂量测量装置还包括用于与待测轴承相连以测量待测轴承内气体温度的轴承温度传感器6。

待测轴承的的轴承内腔容积为V_轴，V_轴＝V_润滑脂+V_气，V_润滑脂表示待测轴承内润滑脂的所占体积，V_气表示待测轴承内除了润滑脂外的空腔容积。

具体检测时，MCU打开充气管路开关阀，气源与压力气腔导通，三通阀调整至第二工位，待测轴承的内腔与外界大气导通，气源对压力气腔充气，通过压力气腔压强传感器实时检测压力气腔内的气体压强，当压力气腔内的压强值达到控制系统设定的压强值时，关闭气源和充气管路开关阀，记录此时压力气腔内的气体压强值P₁和压力气腔温度传感器的温度值T₁，此时待测轴承的内腔气体温度值为T₂，外界大气压为P₀。

随后，调整三通阀至第一工位，压力气腔与待测轴承的内腔相通，待压力气腔中的气体与待测轴承内腔中的气体混合均匀后即P₂在设定时间内压强不变化，此时压力气腔中的气体压强与轴承内腔中的气体压强一致，压力气腔内腔中的气体温度与轴承内腔中的气体温度一致，压力气腔、待测轴承的内腔压强P₂，压力气腔的气腔温度T₁＇、待测轴承的内腔温度T₂＇。

根据理想气体的压强-体积-温度之间的关系，则P₁*V_腔/T₁+P₀*V_气/T₂＝P₂*(V_腔/T₁＇+V_气/T₂＇)，

变换得到，V_气＝V_腔*T₂*T₂＇*(P₁*T₁＇-P₂*T₁)/(T₁*T₁＇*(T₂*P₂-P₀*T₂＇))，而P₁、V_腔、T₁、P₀、T₂、P₂、T₁＇和T₂＇均为已知值，因此可以计算出V_气，待测轴承的轴承内腔的容积V_轴同样也为已知值，因此可以进一步计算出轴承内润滑脂量V/V＝1-V_气/V_轴。测量结束后，可以通过三通阀实现放气。

每次测试，压力气腔与待测轴承的内腔相通后，待测轴承的内腔压强P₂＜P_max，P_max表示轴承密封的最大耐压压强。

在本实用新型的其它实施例中：第一步中，压力气腔与待测轴承内腔不通时，待测轴承的内腔也可以不与外界大气相通，比如说待测轴承的内腔与第二气源连通，该气源可以是一个气瓶，此时为了得到P₀，需设置能够检测待测轴承内腔气体压强的轴承压强传感器；充气管路开关阀和连通管路开关阀还可以是手动阀；气源也可以不设，此时压力气腔可以是一个内部填充有压强气体的压强瓶结构。本实用新型中的润滑脂量是指润滑脂在轴承内腔中所占的体积。

轴承内润滑脂量测量装置的实施例2如图3～5所示：实施例2与实施例1不同的是，检测过程中，第二步中，压力气腔的内腔与待测轴承的内腔连通后，混合气体在T_平衡时刻达到平衡压强P₂时，再延时一段时间Δt至t₂，MCU计算Δt时间内的压强变化数值P_终-P₂，再根据检测装置预先设定的轴承不同密封状况的阈值k，判断该轴承的密封性能，并通过主控显示屏显示出来。该轴承内润滑脂量测量方法是实施例1中的一个延伸，通过参照Δt至t₂时间，混合气体的压强变化数值，可以判断待测轴承的密封性。本实施例中，设定值1为1KPa，设定值2为3KPa，设定值3为5KPa。

轴承内润滑脂量测量装置的实施例3如图6所示：实施例3与实施例1不同的是，轴承内润滑脂测量方法中没有涉及到与压力气腔相连以测量压力气腔内气体温度的压力气腔温度传感器和与待测轴承相连以测量待测轴承内气体温度的轴承温度传感器，由于压力气腔与轴承内腔相通前后，各位置的温度变化值并不是很大，在轴承内润滑脂量测量精度要求不高时，通过公式P₁*V_腔/T₁+P₀*V_气/T₂＝P₂*(V_腔/T₁＇+V_气/T₂＇)，忽略公式中的T₁、T₂、T₁＇和T₂＇的差异后，V_气＝V_腔*(P₁-P₂)(P₂-P₀)。

轴承智能换脂系统的实施例如图7～9所示：轴承智能换脂系统包括轴承内润滑脂量测量装置和注脂排脂装置，轴承内润滑脂量检测装置包括气源1、压力气腔2、充气管路开关阀F1、连通管路开关阀F2、压力气腔温度传感器3、压力气腔压强传感器4、轴承温度传感器6等，轴承内润滑脂量测量装置的具体结构与上述各轴承内润滑脂量测量装置实施例中相同，在此不再详述。

注脂排脂装置包括与待测轴承相连的润滑泵9和废脂收集泵12，轴承智能换脂系统还包括上电系统MCU、报警装置和与待测轴承5相连的振动传感器11和润滑脂品质检测传感器13等，润滑脂品质检测传感器13用于检测润滑脂水分、铁屑的检测，以判断轴承内腔中润滑脂的质量，比如说舍弗勒润滑脂传感器。

其工作方式为，通过轴承内润滑脂量测量装置来检测待测轴承的内腔中的润滑脂量，同时根据P₂与P₀的差值来判断轴承是否严重漏气，如轴承不漏气，当轴承内润滑脂量V/V大于润滑脂量设定值，轴承内润滑脂量过多，则发送排脂命令，废脂收集泵工作，当轴承内润滑脂量V/V等于润滑脂量设定值时，发送停止排脂命令，当轴承内润滑脂量V/V小于润滑脂量设定值时，轴承内润滑脂量过少，发送注脂命令，润滑泵工作，如轴承温度过高，轴承不怎么振动的话，则发送降温注脂命令等实现对轴承的智能润滑。本实施例中的润滑脂量设定值1可为0.9，润滑脂量设定值2可为0.3，轴承温升设定值3可为20℃，轴承振幅设定值4可为1mm。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (13)

1.轴承内润滑脂量测量装置，其特征在于：包括压力气腔和用于连接压力气腔与待测轴承的内腔的连通管路，连通管路或轴承上设置有至少一个用于在第一状态时使轴承与大气相通、压力气腔与轴承断开，在第二状态时轴承与压力气腔相通、轴承与大气断开的开关阀，轴承内润滑脂量测量装置还包括与压力气腔相连以测量压力气腔内气体压强的压力气腔压强传感器。

2.根据权利要求1所述的轴承内润滑脂量测量装置，其特征在于：轴承内润滑脂量测量装置还包括与压力气腔相连以测量压力气腔内气体温度的压力气腔温度传感器和用于与待测轴承相连以测量待测轴承内气体温度的轴承温度传感器。

3.根据权利要求1所述的轴承内润滑脂量测量装置，其特征在于：所述开关阀为设置在连通管路上的两位三通阀，两位三通阀的其中一个阀口与外界大气连通，两位三通阀的另外两个阀口串联于所述连通管路上。

4.根据权利要求1所述的轴承内润滑脂量测量装置，其特征在于：连通管路具有与所述待测轴承相连的多个测量口，各测量口沿待测轴承周向间隔布置。

5.根据权利要求1所述的轴承内润滑脂量测量装置，其特征在于：开关阀有两个，两个开关阀设置于连通管路上，其中一个开关阀开启能够实现轴承与外界大气连通，另外一个开启能够实现轴承与压力气腔连通。

6.根据权利要求1～5任意一项所述的轴承内润滑脂量测量装置，其特征在于：轴承内润滑脂量测量装置还包括通过充气管路与所述压力气腔相连的气源，充气管路上设置有充气管路开关阀。

7.轴承智能换脂系统，包括用于向轴承内加注新润滑脂和抽吸旧润滑脂的注脂排脂装置，其特征在于：还包括轴承内润滑脂量测量装置，轴承内润滑脂量测量装置包括压力气腔和用于连接压力气腔与待测轴承的内腔的连通管路，连通管路或轴承上设置有至少一个用于在第一状态时使轴承与大气相通、压力气腔与轴承断开，在第二状态时轴承与压力气腔相通、轴承与大气断开的开关阀，轴承内润滑脂量测量装置还包括与压力气腔相连以测量压力气腔内气体压强的压力气腔压强传感器。

8.根据权利要求7所述的轴承智能换脂系统，其特征在于：轴承内润滑脂量测量装置还包括与压力气腔相连以测量压力气腔内气体温度的压力气腔温度传感器和用于与待测轴承相连以测量待测轴承内气体温度的轴承温度传感器。

9.根据权利要求7所述的轴承智能换脂系统，其特征在于：所述开关阀为设置在连通管路上的两位三通阀，两位三通阀的其中一个阀口与外界大气连通，两位三通阀的另外两个阀口串联于所述连通管路上。

10.根据权利要求7所述的轴承智能换脂系统，其特征在于：连通管路具有与所述待测轴承相连的多个测量口，各测量口沿待测轴承周向间隔布置。

11.根据权利要求7所述的轴承智能换脂系统，其特征在于：开关阀有两个，两个开关阀设置于连通管路上，其中一个开关阀开启能够实现轴承与外界大气连通，另外一个开启能够实现轴承与压力气腔连通。

12.根据权利要求7所述的轴承智能换脂系统，其特征在于：轴承内润滑脂量测量装置还包括通过充气管路与所述压力气腔相连的气源，充气管路上设置有充气管路开关阀。

13.根据权利要求7～12任意一项所述的轴承智能换脂系统，其特征在于：轴承智能换脂系统还包括与待测轴承相连的振动传感器和/或润滑脂品质检测传感器。

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