CN213422612U - 轴承内润滑脂量测量装置及轴承智能换脂系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及轴承内润滑脂量测量装置及轴承智能换脂系统，轴承内润滑脂量测量装置包括打气缸，打气缸包括缸体和活塞，活塞的一侧为打气室，缸体上设置有与所述打气室相通的进气口和出气口，出气口上连接有出气时打开、进气时关闭的出气开关阀，出气开关阀通过连通管路与相应待测轴承的轴承内腔相连，轴承内润滑脂量测量装置还包括用于检测轴承内腔压力的轴承内腔压力传感器。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

轴承内润滑脂量测量装置及轴承智能换脂系统

技术领域

本实用新型涉及一种轴承安全技术领域，尤其涉及一种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量保持在合理范围。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的含量，现有技术中为了实现检测出轴承内润滑脂的含量，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为：

轴承内润滑脂量测量装置，包括打气缸，打气缸包括缸体和与缸体导向滑动配合的活塞，活塞的一侧为打气室，缸体上设置有与所述打气室相通的进气口和出气口，进气口上连接有进气时打开、出气时关闭的进气开关阀，出气口上连接有出气时打开、进气时关闭的出气开关阀，出气开关阀通过连通管路与相应待测轴承的轴承内腔相连，轴承内润滑脂量测量装置还包括用于检测轴承内腔压力的轴承内腔压力传感器。

轴承内润滑脂量测量装置还包括用于检测所述打气室温度的打气室温度传感器和用于检测所述轴承内腔温度的轴承内腔温度传感器。

连通管路具有用于实现与所述待测轴承内腔相连的多个测量口，各测量口沿待测轴承周向间隔布置。

进气开关阀、出气开关阀均为单向阀。

所述连通管路上设置有用于卸放所述轴承内腔压力的连通管路开关阀。

进气口用于与大气连通。

所述打气缸为自动打气缸。

本实用新型中轴承智能换脂系统的技术方案为：

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，包括打气缸，打气缸包括缸体和与缸体导向滑动配合的活塞，活塞的一侧为打气室，缸体上设置有与所述打气室相通的进气口和出气口，进气口上连接有进气时打开、出气时关闭的进气开关阀，出气口上连接有出气时打开、进气时关闭的出气开关阀，出气开关阀通过连通管路与相应待测轴承的轴承内腔相连，轴承内润滑脂量测量装置还包括用于检测轴承内腔压力的轴承内腔压力传感器。

轴承内润滑脂量测量装置还包括用于检测所述打气室温度的打气室温度传感器和用于检测所述轴承内腔温度的轴承内腔温度传感器。

连通管路具有用于实现与所述待测轴承内腔相连的多个测量口，各测量口沿待测轴承周向间隔布置。

进气开关阀、出气开关阀均为单向阀。

所述连通管路上设置有用于卸放所述轴承内腔压力的连通管路开关阀。

进气口用于与大气连通。

所述打气缸为自动打气缸。

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：本实用新型中通过利用打气缸向待测轴承的轴承内腔中打气的方式来获得待测轴承的空腔容积V_气＝m P₁ V₁/T₁/(P/T-P₀/T₀)，然后待测轴承的轴承内腔的润滑脂量＝(1-V_气/V_轴)100％，本实用新型中润滑脂量指的是润滑脂在轴承内腔中所占的体积，即可计算得到，在润滑脂量测量过程中，不需要拆卸轴承，避免由于拆卸而对轴承造成的损坏，也可以实现不停机情况下完成对轴承内润滑脂量的检测；当然由于轴承内连续大气后，其实温度变化并不是特别大，也就是说上述公式中的T₁、T和T₀值差别不大，在对润滑脂量测量精度要求不高时，可以忽略上述温度对体积的影响，通过V_气＝m P₁V₁/(P-P₀)来计算待测轴承内腔的空腔容积。

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是轴承润滑脂量测量装置的实施例2中轴承内腔压强随时间的变化曲线图；

图5是轴承润滑脂量测量装置的实施例2的控制逻辑图；

图6是轴承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

轴承内润滑脂量测量装置的实施例1如图1～2所示：通过轴承内润滑脂量测量装置的打气缸向轴承内腔打压m次，m为≥1的正整数，每次打压，打气室的容积为V₁，打气室内的气体压强为P₁，首次打压时，轴承内腔的压强为P₀，则待测轴承内腔的空腔容积V_气＝m P₁V₁/(P-P₀)，该式中，P表示第m次打压后，轴承内腔的压强，待测轴承的轴承内腔的润滑脂量＝(1-V_气/V_轴)100％，该式中V_轴表示待测轴承的轴承内腔容积。

轴承内润滑脂量测量装置包括打气缸1，打气缸包括缸体2和与缸体导向滑动配合的活塞3，活塞的一侧为无杆腔，另外一侧为有杆腔，无杆腔构成打气室11，缸体上设置有与打气室相通的进气口和出气口，进气口的另外一端通过体除尘除湿装置6与大气相通，在进气口上设置有进气时打开、出气时关闭的进气开关阀F4，出气口上设置有出气时打开、进气时关闭的出气开关阀F3，本实施例中，进气开关阀和出气开关阀均为单向阀。出气开关阀F3通过连通管路9与相应待测轴承10的轴承内腔相连，连通管路具有用于实现与所述待测轴承内腔相连的多个测量口，各测量口沿待测轴承周向间隔布置，本实施例中各测量口称为第一测量口S1、第二测量口S2…和第n测量口Sn，n≥3。连通管路上设置有用于卸放所述轴承内腔压力的连通管路开关阀F2。

轴承内润滑脂量测量装置还包括用于检测所述打气室温度的打气室温度传感器4、用于检测所述轴承内腔温度的轴承内腔温度传感器7、用于检测所述轴承内腔压力的轴承内腔压力传感器8。打气室温度传感器设置于缸体上，轴承内腔温度传感器设置在连通管路上。

本实用新型中V_气公式的由来如下：

理想气体状态的克拉珀龙方程为：

PV＝nRT或PV/T＝nR

其中n为理想气体的物质的量，R为里德堡常量，P为气体的压强，V为气体的体积，T为气体的温度。

将两种不同状态的气体混合在一起，对每一种气体，根据克拉珀龙方程，有P₀V₀/T₀＝n₀R P₁V₁/T₁＝n₂R式中P₀表示第一种气体的压强，V₀表示第一种状态气体的体积，T₀表示第一种气体的温度，n₀表示第一种气体的物质的量，P₁、V₁、T₁、n₂则对应第二种状态的气体，其具体不再详述。

将m+1种不同状态的气体混合在一起，对每一种状态的气体，根据克拉珀龙方程，有

P₀V₀/T₀＝n₀R P₁V₁/T₁＝n₁R P₂V₂/T₂＝n₂R P₃V₃/T₃＝n₃R…P_mV_m/T_m＝n_mR

将以上公式左右分别相加，得

P₀V₀/T₀+P₁V₁/T₁+P₂V₂/T₂+P₃V₃/T₃+…+PmVm/Tm＝(n₁+n₂+n₃+…n_m)R

对于混合气体，混合后的物质的量等于混合前的物质的量之和，所以n＝n₁+n₂+n₃+…n_m，则P₀V₀/T₀+P₁V₁/T₁+P₂V₂/T₂+P₃V₃/T₃+…P_mV_m/T_m＝nR (1)

在公式(1)中，设定P₁＝P₂＝P₃＝…＝P_m＝P0 V₁＝V₂＝V₃＝…＝V_m T₁＝T₂＝T₃＝…＝T_m，则公式(1)可合并为：mP₁V₁/T₁+P₀V₀/T₀＝nR (2)

对于m次混合气体，根据克拉珀龙方程可得：nR＝PV/T (3)

将(3)带入(2)可得混合气体的状态方程为：mP₁V₁/T₁+P₀V₀/T₀＝PV/T (4)

若使用一个容积为V1的气腔，向一个容积为V的封闭空间加压，则V₀＝V，所以公式(4)可变为：mP₁V₁/T₁+P₀V₀/T₀＝PV₀/T (5)

式(5)中，对应本实施例中，P₁是每次打压前大气室的压强，因充的是外界空气，因此P₁为大气压，V₁为大气室的容积，P₀为未大气前，轴承内腔的初始大气压力值，V₀为轴承内腔的空腔容积，P为经过m次打压后待测轴承内的气体压强，m为向待测轴承内的打压操作次数。

用容积为V₁，压力为P₁的打气室，向待测轴承的内部加压，经m次打压操作后，其压力值为P，在公式(5)中，P₀、P₁、P可通过传感器测出，V₁已知或通过测量气腔行程测量出其容积，所以可通过公式计算出轴承内空腔的未知体积V₀，从而计算出轴承内气体容量，进而计算出轴承内润滑脂量。

在公式(5)中，令V₀为轴承内腔空气的容积V_气，则(5)可变为：mP₁V₁/T₁+P₀V_气/T₀＝PV_气/T (6)

开始检测时，开关阀F2断开轴承与外部的连接，外力外拉推杆使打气室容积增大，外界气体通过单向阀F4进入打气室内，推杆达到设定的行程时，停止外拉推杆，通过打气室温度传感器检测打气室内的气体温度，随后外力推动推杆压缩打气室容积，将打气室内的气体通过各测量口打入待测轴承的轴承内腔中，再通过连通管路上安装的轴承内腔温度传感器和轴承内腔压力传感器测量加压后的轴承的相关温度和压力。

公式(6)中，P₀、P₁、P可通过传感器测出，V₁已知，所以可通过公式计算出轴承内空腔的未知体积V₀，从而计算出轴承内气体容量V_气，进而计算出轴承内润滑脂量。

根据以上步骤重复测试多次，其测试的最大合理值即为轴承内腔的空腔容积V_气，而对于具体型号的轴承来说，其内部容积V_轴是确定的，则可进一步计算出轴承内润滑脂量，(1-V_气/V_轴)100％(7)，由公式(6)可知，打压次数越多，则最终混合气体的压强P就越大，打压次数m(m≥1)，以最终混合压力P小于轴承耐压能力Pmax为原则。本实用新型中润滑脂量指的是润滑脂在轴承内腔中所占的体积。在向轴承内大气测量结束后，使用三通阀对轴承泄气，恢复轴承与大气相通的状态，确保轴承内压强合适。

在本实用新型的其它实施例中：进气开关阀、出气开关阀还可以是电磁阀；打气室的进气口也可以不与大气相通，打气室的进气口与其他气源相通时，需要设置能够测量打气室内部气体压力的打气室压力传感器。

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，使用时，轴承内腔被打入气体后，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位3KPa，设定值3位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用于检测所述打气室温度的打气室温度传感器和用于检测所述轴承内腔温度的轴承内腔温度传感器，由于在大气前后各位置的温度变化值并不是特别大，轴承内润滑脂量测量精度要求不高时，可以忽略公式(6)中温度的影响，由公式(6)，mP₁V₁/T₁+P₀V_气/T₀＝PV_气/T，忽略T₁、T₀、T的差异后，V_气＝m P₁ V₁/(P-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，轴承内润滑脂量测量装置与上述的各轴承内润滑脂量测量装置相同，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12和废脂收集泵13，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10相连的振动传感器11和润滑脂品质检测传感器14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0.98，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 (15)

1.轴承内润滑脂量测量装置，其特征在于：包括打气缸，打气缸包括缸体和与缸体导向滑动配合的活塞，活塞的一侧为打气室，缸体上设置有与所述打气室相通的进气口和出气口，进气口上连接有进气时打开、出气时关闭的进气开关阀，出气口上连接有出气时打开、进气时关闭的出气开关阀，出气开关阀通过连通管路与相应待测轴承的轴承内腔相连，轴承内润滑脂量测量装置还包括用于检测轴承内腔压力的轴承内腔压力传感器。

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用于检测所述打气室温度的打气室温度传感器和用于检测所述轴承内腔温度的轴承内腔温度传感器。

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：连通管路具有用于实现与所述待测轴承内腔相连的多个测量口，各测量口沿待测轴承周向间隔布置。

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：进气开关阀、出气开关阀均为单向阀。

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：所述连通管路上设置有用于卸放所述轴承内腔压力的连通管路开关阀。

6.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：进气口用于与大气连通。

7.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：所述打气缸为自动打气缸。

8.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，包括打气缸，打气缸包括缸体和与缸体导向滑动配合的活塞，活塞的一侧为打气室，缸体上设置有与所述打气室相通的进气口和出气口，进气口上连接有进气时打开、出气时关闭的进气开关阀，出气口上连接有出气时打开、进气时关闭的出气开关阀，出气开关阀通过连通管路与相应待测轴承的轴承内腔相连，轴承内润滑脂量测量装置还包括用于检测轴承内腔压力的轴承内腔压力传感器。

9.根据权利要求8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用于检测所述打气室温度的打气室温度传感器和用于检测所述轴承内腔温度的轴承内腔温度传感器。

10.根据权利要求8所述的轴承智能换脂系统，其特征在于：连通管路具有用于实现与所述待测轴承内腔相连的多个测量口，各测量口沿待测轴承周向间隔布置。

11.根据权利要求8所述的轴承智能换脂系统，其特征在于：进气开关阀、出气开关阀均为单向阀。

12.根据权利要求8所述的轴承智能换脂系统，其特征在于：所述连通管路上设置有用于卸放所述轴承内腔压力的连通管路开关阀。

13.根据权利要求8所述的轴承智能换脂系统，其特征在于：进气口用于与大气连通。

14.根据权利要求8所述的轴承智能换脂系统，其特征在于：所述打气缸为自动打气缸。

15.根据权利要求8～14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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