一种滚动轴承试验的温度场测量装置及方法

1.一种滚动轴承试验的温度场测量装置，其特征在于，滚动轴承试验的温度场测量装置包括测量部分、传动部分和光路清洁部分，
测量部分包括热像仪(11)，
传动部分包括伺服电机(8)、力传感器(9)、加载杆(10)、码盘(1)、电机(2)、带传动结构(3)、支承轴承(5)、轴向加载盘(6)、测试轴承(7)和端盖(4)，
光路清洁部分包括锗玻璃(12)和吹扫模块(13)，
在外侧箱体的端盖(4)上开孔安装热像仪(11)，热像仪(11)的头部伸入孔内部，热像仪(11)其余部分由端盖(4)上的支架支承；
电机(2)通过带传动结构(3)与端盖(4)连接，码盘(1)与电机(2)连接；端盖(4)与传动带轮中间开孔，以供轴向加载杆(10)穿过；伺服电机(8)通过力传感器(9)与加载杆(10)连接；端盖(4)外圈通过支承轴承(5)与箱体相连；
加载杆(10)的一端与轴向加载盘(6)连接，轴向加载盘(6)推动测试轴承(7)，测试轴承(7)安装在转轴上，测试轴承(7)的内圈随转轴一起转动，测试轴承(7)的外圈与箱体保持静止；
热像仪(11)镜头前安装锗玻璃(12)，端盖(4)内侧安装有吹扫模块(13)。
2.根据权利要求1所述的一种滚动轴承试验的温度场测量装置，其特征在于，所述加载杆(10)端部为球面。
3.根据权利要求1所述的一种滚动轴承试验的温度场测量装置，其特征在于，所述端盖(4)的旋转范围为-180°～+180°。
4.根据权利要求1所述的一种滚动轴承试验的温度场测量装置，其特征在于，所述支承轴承(5)为四点接触薄壁轴承。
5.根据权利要求1所述的一种滚动轴承试验的温度场测量装置，其特征在于，所述轴向加载盘(6)为轮辐式骨架结构。
6.根据权利要求1所述的一种滚动轴承试验的温度场测量装置，其特征在于，所述端盖(4)内侧安装有吹扫模块(13)，外界的压缩空气进入吹扫模块(13)，并通过喷嘴高速喷出从而不断地吹去锗玻璃(12)表面的油雾。
7.一种滚动轴承试验的温度场测量方法，其特征在于，具体步骤为：
步骤一：先使用接触式温度传感器测量测试轴承(7)表面温度，并使用此数据来在线标定热像仪(11)的发射率；
步骤二：在伺服电机(8)和热像仪(11)开机启动预热并稳定之后，测试轴承(7)开始工作，逐渐提高其转速与轴向载荷直到接近实际工况，此时由热像仪(11)获得的图像可以得到轴承内圈的温度分布；
步骤三：控制电机(2)以慢速转动，可以带动热像仪(11)绕轴旋转，在热像仪(11)转过的一个周期内，可以得到测试轴承(7)保持架或滚动体以及测试轴承(7)外圈的温度；
步骤四：由码盘(1)读取测试轴承(7)的位置信息，可以通过计算得到热像仪(11)的实时位置，热像仪(11)测得的温度信息和热像仪(11)的位置信息相互对应，就得到了测试轴承(7)表面的温度场分布情况。

一种滚动轴承试验的温度场测量装置及方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种滚动轴承试验的温度场测量装置及方法，属于轴承温度测量技术领域。\n背景技术\n[0002] 温度场分布是反映轴承的运行情况、使用性能的重要因素，关系着轴承质量及性能，因此温度场的测量在轴承的设计、制造和使用中至关重要。\n[0003] 轴承旋转套圈高速转动，轴承内部温度最高点位于滚动体和套圈接触区，该区的温度测量很难采用接触式测量。轴承内部温度分布的测量，可为考察轴承内部最高温度点和传统的套圈测温点之间的温度差别提供基础试验数据，可用于指导轴承的状态监测，以及验证轴承的热分析结果。通过对轴承运行时的温度场测试，可获验证轴承热分析结果的基础数据，并为轴承状态监测提供手段。轴和轴承的转动会搅起大量的油雾，对测量工作造成了一定的困扰。\n发明内容\n[0004] 本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种滚动轴承试验的温度场测量装置及方法。\n[0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：\n[0006] 一种滚动轴承试验的温度场测量装置，所述滚动轴承试验的温度场测量装置包括测量部分、传动部分和光路清洁部分，\n[0007] 测量部分包括热像仪，\n[0008] 传动部分包括伺服电机、力传感器、加载杆、码盘、电机、带传动、支承轴承、轴向加载盘、测试轴承和端盖，\n[0009] 光路清洁部分包括锗玻璃和吹扫模块，\n[0010] 在外侧箱体的端盖上开孔安装热像仪，热像仪的头部伸入孔内部，热像仪其余部分由端盖上的支架支承；\n[0011] 伺服电机主轴通过传动带轮与端盖相连，电机通过带传动与端盖连接，码盘与电机连接；端盖与传动带轮中间开孔，以供轴向加载杆穿过；伺服电动通过力传感器与加载杆连接；端盖外圈通过支承轴承与箱体相连；\n[0012] 加载杆的一端与轴向加载盘连接，轴向加载盘对测试轴承施加轴向载荷，测试轴承安装在驱动主轴上，测试轴承的内圈随轴一起转动，测试轴承的外圈与箱体保持静止；\n[0013] 热像仪镜头前安装锗玻璃，端盖内侧安装有吹扫模块。\n[0014] 本发明一种滚动轴承试验的温度场测量装置，所述本发明一种滚动轴承试验的温度场测量装置，所述加载杆端部为球面。\n[0015] 本发明一种滚动轴承试验的温度场测量装置，所述本发明一种滚动轴承试验的温度场测量装置，所述端盖的旋转范围为-180°～+180°。\n[0016] 本发明一种滚动轴承试验的温度场测量装置，所述本发明一种滚动轴承试验的温度场测量装置，所述支承轴承为四点接触薄壁轴承。\n[0017] 本发明一种滚动轴承试验的温度场测量装置，所述本发明一种滚动轴承试验的温度场测量装置，所述轴向加载盘为轮辐式骨架结构。\n[0018] 本发明一种滚动轴承试验的温度场测量装置，所述本发明一种滚动轴承试验的温度场测量装置，所述端盖内侧安装有吹扫模块，外界的压缩空气通过A进入吹扫模块，并通过喷嘴高速喷出从而不断地吹去锗玻璃表面的油雾。\n[0019] 一种滚动轴承试验的温度场测量方法，所述滚动轴承试验的温度场测量方法具体步骤为：\n[0020] 步骤一：先使用接触式温度传感器测量测试轴承表面温度，并使用此数据来在线标定热像仪的发射率；\n[0021] 步骤二：在电机和热像仪开机启动预热并稳定之后，测试轴承开始工作，逐渐提高其转速与轴向载荷直到接近实际工况，此时由热像仪获得的图像可以得到轴承内部局部位置的温度分布；\n[0022] 步骤三：控制伺服电机以慢速转动，可以带动热像仪绕轴旋转，在热像仪转过的一个周期内，可以得到测试轴承整周保持架或滚动体以及测试轴承套圈的温度；\n[0023] 步骤四：由码盘读取测试轴承的位置信息，可以通过计算得到热像仪的实时位置，热像仪测得的温度信息和热像仪的位置信息相互对应，就得到了测试轴承表面的温度场分布情况。\n[0024] 本发明一种滚动轴承试验的温度场测量装置及方法，通过非接触的方式测量温度场，为尽量减小润滑油对测量精度的影响，在轴承测温区附件设置润滑油隔离或阻挡措施(锗玻璃)。在不影响润滑油润滑效果的前提下，设计吹扫模块吹散随机飞溅的油雾，防止锗玻璃表面过多积累油膜，提高非接触测试的精度。\n附图说明\n[0025] 图1为本发明滚动轴承试验的温度场测量装置的结构示意图。\n[0026] 图2为本发明滚动轴承试验的温度场测量装置的轴向加载端盖的示意图。\n[0027] 图中的附图标记，1为码盘；2为电机；3为带传动；4为端盖；5为支承轴承；6为轴向加载盘；7为测试轴承；8为伺服电机；9为力传感器；10为加载杆；11为热像仪；12为锗玻璃；\n13为吹扫模块。\n具体实施方式\n[0028] 下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。\n[0029] 实施例一：如图1所示，本实施例所涉及的一种滚动轴承试验的温度场测量装置，包括测量部分、传动部分和光路清洁部分，\n[0030] 测量部分包括热像仪，\n[0031] 传动部分包括伺服电机、力传感器、加载杆、码盘、电机、带传动、支承轴承、轴向加载盘、测试轴承、端盖，\n[0032] 光路清洁部分包括锗玻璃和吹扫模块，\n[0033] 在外侧箱体的端盖上开孔安装热像仪，热像仪的头部伸入孔内部，热像仪其余部分由端盖上的支架支承；\n[0034] 伺服电机主轴通过传动带轮与端盖相连，电机通过带传动与端盖连接，码盘与电机连接；端盖与传动带轮中间开孔，以供轴向加载杆穿过；伺服电动通过力传感器与加载杆连接；端盖外圈通过支承轴承与箱体相连；\n[0035] 加载杆的一端与轴向加载盘连接，轴向加载盘对测试轴承施加轴向载荷，测试轴承安装在驱动主轴上，测试轴承的内圈随轴一起转动，测试轴承的外圈与箱体保持静止；\n[0036] 热像仪镜头前安装锗玻璃，端盖内侧安装有吹扫模块。\n[0037] 传动部分带动热像仪和测试轴承做可控的相对转动，热像仪安装在旋转机构(端盖)上，可以完成对轴承侧面的圆周扫描，驱动装置(电机)上安装码盘，可以记录热像仪测量位置，光路清洁部分包括热像仪前端的油雾陷阱和吹扫模块，避免飞溅油雾对热像仪影响。\n[0038] 实施例二：如图1所示，本实施例所涉及的一种滚动轴承试验的温度场测量装置，所述本发明一种滚动轴承试验的温度场测量装置，所述加载杆端部为球面。\n[0039] 实施例三：如图1所示，本实施例所涉及的一种滚动轴承试验的温度场测量装置，本实施例的滚动轴承试验的温度场测量装置中，所述端盖的旋转范围为-180°～+180°。\n[0040] 测温所用热像仪安装在端盖上，当测温对象为高速旋转的轴承内圈或滚动体时，热像仪保持静止不动,轴承每转一圈热像仪即可扫描一个周期的表面温度。当测量对象为保持静止的轴承外圈时，热像仪可由端盖带动进行缓慢的旋转。热像仪尾部有线与上位机相连，避免线缆与旋转机构的缠绕，所以安装热像仪的端盖的旋转范围为-180°～+180°。\n[0041] 实施例四：如图2所示，本实施例所涉及的一种滚动轴承试验的温度场测量装置，本实施例一种滚动轴承试验的温度场测量装置中，所述支承轴承为四点接触薄壁轴承。\n[0042] 端盖外圈通过四点接触薄壁轴承与箱体相连，从而在占用较小体积的情况下依然能实现对端盖可靠地支撑。\n[0043] 实施例五：如图2所示，本实施例所涉及的一种滚动轴承试验的温度场测量装置，所述本实施例一种滚动轴承试验的温度场测量装置中，所述端盖为轮辐式骨架结构。\n[0044] 非接触式热像仪测温需要从镜头到轴承侧面存在较为良好的光路条件，其间不能有遮挡，所以将加载端盖设计成轮辐式骨架结构，从而保证在端盖随轴承旋转的大部分时间内，热像仪可以直接测量到轴承表面的温度。\n[0045] 实施例六：如图2所示，本实施例所涉及的一种滚动轴承试验的温度场测量装置，所述本实施例一种滚动轴承试验的温度场测量装置中，所述端盖内侧安装有吹扫模块，外界的压缩空气通过A进入吹扫模块，并通过喷嘴高速喷出从而不断地吹去锗玻璃表面的油雾。\n[0046] 热像仪通过接收目标的红外辐射能量，并将其转换成可测的电信号而测得表面温度，在该设计的应用环境中，轴和轴承的转动会搅起大量的油雾，从而污染热像仪的镜头，故需要在镜头前加保护层。锗玻璃由于具有较高的折射系数，其对紫外和可见光的投射能力较弱，但可以通过较多的红外光，所以在热像仪镜头前安装一片锗玻璃以防止油雾对镜头的污染。\n[0047] 搅起的油雾会在锗玻璃上逐渐积累，从而影响红外光的通过，所以在端盖内侧安装吹扫系统，外界的压缩空气通入吹扫系统，并通过喷嘴高速喷出从而不断地吹去锗玻璃表面的油雾。\n[0048] 实施例七：如图2所示，本实施例所涉及的一种滚动轴承试验的温度场测量方法，所述滚动轴承试验的温度场测量方法具体步骤为：\n[0049] 步骤一：先使用接触式温度传感器测量测试轴承表面温度，并使用此数据来在线标定热像仪的发射率；\n[0050] 步骤二：在电机和热像仪开机启动预热并稳定之后，测试轴承开始工作，逐渐提高其转速与轴向载荷直到接近实际工况，此时由热像仪获得的图像可以得到轴承内部局部位置的温度分布；\n[0051] 步骤三：控制伺服电机以慢速转动，可以带动热像仪绕轴旋转，在热像仪转过的一个周期内，可以得到测试轴承保持架或滚动体以及测试轴承套圈整周内的温度；\n[0052] 步骤四：由码盘读取测试轴承的位置信息，可以通过计算得到热像仪的实时位置，热像仪测得的温度信息和热像仪的位置信息相互对应，就得到了测试轴承表面的温度场分布情况。\n[0053] 被测轴承安装在轴上，内圈随轴一起转动，外圈与箱体保持静止，轴承的轴向载荷通过轴向加载盘施加到轴承外圈而实现。当外力施加在加载盘外侧时，加载盘将此力以均布载荷的形式从内侧轮缘施加到轴承外圈，从而模拟实现实际工况中轴承内外圈之间的轴向载荷。\n[0054] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。