[发明专利]基于旋转编码器进行反馈控制的轴承自润滑方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及轴系结构自动润滑的技术领域，具体指一种基于旋转编码器对主轴转速进行测量，进行反馈控制以轴承为支承的自动润滑的方法及其装置。

背景技术

目前，轴系结构的润滑主要是通过对支承轴系的轴承进行注油实现的，现有的轴承自动注油器，可以经过人为设定，使油杯定时、定量对轴承注油，从而达到润滑的效果，这样的注油方式属于开环控制方式，具有注油时间与注油量都不太准确的缺点，并且可能造成过注油或欠注油现象。注油过多造成不必要浪费，注油不足则可能造成轴承润滑度下降，而引起磨损。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺失和不足，提出一种基于主轴转速信号反馈的轴承自动润滑方法。本发明采用闭环控制方法，根据轴承润滑程度引起主轴转速变化情况，通过对以旋转编码器对主轴的转速进行实时检测，据此对轴承润滑程度进行识别，以此作为反馈信号，用于控制自动注油器及时进行润滑油的加注。

本发明的主要工作原理概述(如附图1所示)

一、依据主轴转速估计轴承润滑程度的关系

基于主轴转速与轴承润滑程度，它们之间存在可以用数学模型表达的关系，其数学模型可以通过实验观测主轴转速与轴承润滑程度的数据建立，当刚毛弹性变形不大时，静摩擦力与转速之间具有正比关系，即

F(k)＝α+βv(k)                    (1)

其中，α，β为系数，v为转速(rad/s)。

而在转速相对恒定的情况下，润滑度与静摩擦力大小成反比，即润滑度低，静摩擦力大。

利用模糊曲线拟合方法建立这种模型，以建立转速与润滑度的关系，即

s(k)＝f(s(k-1)，v(k-1))            (2)

其中，S为轴承油膜厚度(μm)，反映润滑度，f(.)表示输入输出的一种映射关系。这表明油膜厚度变化是个动态过程，当前时刻油膜厚度与前一时刻油膜厚度和速度变化有关。

二、关于轴承润滑状况的识别

依据转速运行进入稳态时，如果在其他主要运行条件不变的情况下，在给定输入下，如果现测转速与原来所测转速有一定变化，则停机，测取此时油膜厚度，分别记录转速和油膜厚度测量值(数据)。

然后再重新运行，如果转速进入稳态后，发现在给定输入和其他运行条件不变情况下，现测转速值异于原测值，则重复上述步骤，获得相应的转速和油膜厚度测量值(数据)。

三、根据所获得得转速与油膜厚度测量数据，按模糊曲线拟合方法，建立模糊关系数学模型：

通过测量轴承转速变化达到稳态时，测取相对应油膜厚度，由于测量油膜厚度无法在线进行，故而进行离线测量，这时采集的数据，可以通过模糊曲线拟合方法，建立油膜厚度与转速之间的函数关系。

设转速最大和最小值分别为v_max和v_min，则转速的模糊变量转换可以按获得，而油膜厚度也可设最大和最小厚度值分别为s_max和s_min，则油膜厚度的模糊变量转换可以按得到，这种模糊拟合关系呈：

S(k)＝Int(aS(k-1)+(1-a)V(k-1))                (3)

在公式(3)描述的变化曲线中，其中0＜a＜1是加权系数，Int(.)为取整运算，从而获得油膜厚度与转速之间的关系。

四、所述的根据模糊控制原理，进行润滑程度模糊估计和注油量模糊决策

根据公式(3)可以估计油膜厚度，即润滑程度S(k)，然后根据润滑操作经验确定注油器的注油刻度(对应步进电机转动的角度)M(k)，其中隶属函数取三角函数，其控制规则为：

If S(k)＝PB then M(k)＝Z else

If S(k)＝PM then M(k)＝S else

If S(k)＝PS then M(k)＝M else

If S(k)＝Z then M(k)＝B.

其中，PB、PM、PS、Z分别表示正大、正中、正小和零；BMSZ则分别表示大、中、小、零。

根据隶属函数获得相应的控制规则表：