[发明专利]滚动轴承润滑油膜厚度测试装置及其测试方法

说明书

技术领域

本发明属于滚动轴承试验技术，具体涉及一种用于滚动轴承滑差试验台的油膜厚度测试装置及方法。

背景技术

滚动轴承是应用极为广泛的一种重要机械基础零件。现代工业的发展对滚动轴承的工作性能提出了更高的要求，高转速、长寿命的轴承越来越受到使用者青睐。但高转速条件下轻载轴承的打滑与蹭伤一直是影响轴承使用寿命的关键因素。因此，对滚动轴承进行打滑失效机理的研究显得尤为重要。申请人开发了一种简便可行的滚动轴承滑差试验台，可用于分析各参数作用下滚动轴承打滑失效的深层次机理，进而可以通过优化影响轴承滑蹭的主要因素以提高滚动轴承的使用寿命与可靠性。在滚动轴承打滑失效研究过程中，发现轴承润滑膜的厚度分布及其性能是一项反映轴承润滑状态的关键性能指标，特别是其破裂与否对揭示滚动轴承打滑失效的本质机理至关重要，但目前针对滚动轴承润滑膜这种极薄厚度的油膜厚度的准确获取缺乏有效的技术支持。

发明内容

本发明目的在于提供一种简便可行的用于滚动轴承滑差试验台的油膜厚度测试装置及方法，结合超声波膜厚测量技术，能够用于实时检测并获取实际工况中滚动轴承膜厚的信息。

为了达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种滚动轴承润滑油膜厚度测试装置，包括在试验台的支架上轴向设置的低速电主轴，相对该低速电主轴，所述试验台上通过活动支承和带有力传感器的加载机构设置高速电主轴，所述高、低速电主轴上均设有转速传感器，通过变送器与数据采集处理系统信号连接；其特征在于，所述低速电主轴的轴心设有一拉杆，拉杆前端通过夹具连接受试轴承的圈体；所述高速电主轴的前端连接可调换的滚动体，该滚动体通过加载机构对受试轴承圈体施加径向载荷；通过力传感器将加载信号输入至数据采集处理系统；在受试轴承的圈体与滚动体接触部位附近设置润滑装置以改变所述圈体的润滑状况；所述拉杆内部设有贯穿低速电主轴轴心的通孔，受试轴承的圈体内表面贴有超声波传感器，超声波传感器通过信号线经由夹具、拉杆内的通孔与低速电主轴后端的一个滑环相连接，该滑环将超声波传感器的信号传递至超声数据采集处理系统。

上述方案中，所述夹具包括与拉杆前端连接的夹头，其上套有张紧套，夹头与张紧套为轴向锥面接触，张紧套外沿圆周方向装设受试轴承的圈体，通过压盖用螺栓将张紧套、受试轴承的圈体一并固定在夹头上。

其中：张紧套轴肩外表面开有一个轴向长方槽，并与挡边的透孔连通；所述夹头挡边上开槽，槽面上开有径向孔与夹头的轴向孔连通。

一种采用前述装置实现滚动轴承润滑油膜厚度的测试方法，包括下述步骤：

（1）在受试轴承圈体内表面测点位置加工凹槽，嵌入超声波传感器，然后用环氧树脂封装，将受试轴承安装在夹头上；

（2）经过带通滤波器滤波消除测点超声波传感器中的噪声与疵点；

（3）获取测点油膜厚度数值，利用超声波膜厚测量仪器采用超声波弹簧模型法获得测点的润滑油膜厚度数值，具体方法是：通过测定超声波在线性区域的反射系数的大小，然后根据公式获得润滑油膜厚度，其中ρ为润滑液的密度；c为超声波在润滑油膜层中的传播速度；Z为润滑油膜层两侧固体的声阻抗；R为不同频率超声波在润滑油膜层上的反射系数幅值的大小。

本发明与现有技术相比，具有以下优点与突出效果：

本发明采用超声波膜厚测量技术可以有效获得滚动轴承接触点处膜厚值，从而为滚动轴承动特性研究创造条件。该方法能够实时检测实际工况下滚动轴承润滑状况，有利于及时发现局部润滑失效甚或碰磨情况。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明装置的结构原理图。

图2为图1中受试轴承圈体与夹具连接示意图。

图3为图1中拉杆的结构示意图。

图4为图1中夹头的结构示意图。

图5为图1、图2中张紧套的结构示意图。

图6为超声传感器测点布置示意图。

图7为滚动轴承接触部位润滑油膜厚度部分数值结果。

图1、图2、图6中的标记说明：1-拉杆；2-低速电主轴；3-支架；4-夹头；5-张紧套；6-滚动体；7-滚子夹具；8-高速电主轴；9-力传感器；10-超声传感器；11-内圈；12-滑环；13-信号线；14-径向孔；15-轴向孔；16-挡边；17-透孔；18-长方槽。

具体实施方式