[发明专利]一种轴承内部载荷分布的测量方法及测量装置

说明书

技术领域

本发明涉及轴承领域，特别是涉及一种轴承内部载荷分布的测量方法及测量装置。

背景技术

在风力发电机组，特别是大兆瓦级风力发电机组主轴承和齿轮箱轴承的内部，滚动体在内圈与外圈滚动的同时承受载荷。正确了解滚动体承受的载荷情况有助于提高包括轴承座等边结构的可靠性。与此同时，滚动体一边在外圈与内圈滚道上滚动，一边承受载荷，所以轴承各零件反复受载荷冲击，达到滚动疲劳寿命。因此，滚动体载荷对轴承寿命产生影响，要能准确的计算轴承的使用寿命，必须也要了解轴承内部滚动体的载荷分布。

载荷分布的理论方面以轴承承受载荷状态下外圈及内圈不变形且轴承座也不变形为前提条件。但实际情况是由于结构尺寸的制约、轻量化及维修要求，轴承座难以达到保证其不变形的厚度，其变形对轴承的影响不能忽视。此外，轴承的形状以及加载的方法不同，变形量也各不相同。因为轴承座的变形也影响外圈的变形，所以实际的轴承内部载荷分布与理论有很大差异。总体来说，当轴承外圈有变形时，轴承的实际受载区会比理论小，滚动体的最大接触应力会比理论的大。

传统的轴承载荷分布测量方法有两种，分别是轨迹法和光弹性法：

轨迹法是将滚动体压紧到轴承的滚道面生成的化学保护膜上，拆除滚动体后随着接触部位保护膜的剥落，能够观察到接触痕迹，也就是滚动体的轨迹。根据其大小可以求出滚动体载荷，但要注意轴承在组装、拆除时容易损伤保护膜，此外，轨迹的读取容易产生误差。

光弹性法是在用透明的高分子材料制作的轴承模型上施加载荷，采用偏光照射，根据看到的明暗干涉条纹求出滚动体载荷，因为该测量方法需要使用模型，所以要与实物正确对应。

上述两种方法都不是直接测定滚动体载荷，另外，这两种方法都是轴承在静止状态下测定，所以不能了解轴承旋转时整体的连续载荷分布情况。因此，一种实际测量轴承旋转时内部载荷分布的方法是准确计算轴承寿命的必要条件。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种轴承内部载荷分布的测量方法及测量装置，能够直接测量轴承连续转动的滚动体上的应变变化情况，了解轴承旋转时整体的连续载荷分布情况，具有测量精确度高的优点。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种轴承内部载荷分布的测量方法，测量轴承在旋转且受载的情况下的内部载荷分布；在轴承的滚动体上安装一个光纤传感器，通过光纤传感器采集滚动体在受载后的形变信息，并通过光纤传感器的光导纤维传导给应变分析器；在轴承的保持架上安装保持架转速传感器，应变分析器将保持架转速信息处理成滚动体的位置信息，并结合滚动体的形变信息确定载荷分布情况。

进一步地，在滚动体轴心开设一个孔洞，所述光纤传感器固定在所述孔洞内。

进一步地，所述光导纤维经过中间传递部件与应变分析器连接，所述中间传递部件用于将转动输入的光导纤维转化为静止输出的光导纤维。