角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置及实验方法
【专利摘要】本发明公开了一种轴承温度、轴向热位移的测试方法及实验装置，测试装置包括：垫铁、实验基体、T型基板、微位移调节器、微位移调节器安装板、色散共焦位移计、下轴承座、上轴承座、轴系、轴向加力器及测试机构、联轴器、伺服电机、热电阻传感器、红外测温仪、计算机等。本发明与现有技术相比，其显著优点是：测试装置简单；轴向加载器精度高，操作方便；轴承转速由plc编程控制，无极可调；通用性强，轴承采用轴承套进行安装，通过更换轴承套可以实现对不同内、外径等参数的轴承进行测试；测试原理清晰，传感器简单易用，数值均通过数显仪、显示器进行显示，可自由读取。
【专利说明】角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置及实验方法
【技术领域】
[0001]本发明属于测量【技术领域】，特别是一种角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置及实验方法。
【背景技术】
[0002]目前，机床进给速度得到进一步提升，作为进给系统主要生热部件的角接触球轴承生热量快速提高。据统计，由于机床进给系统热变形造成的加工误差占到机床总误差高达70%，同时轴承温度异常上升，会引起接触面材料回火软化，最终导致轴承过早疲劳失效。
[0003]虽然有很多研究学者对角接触球轴承的温度场和热变形进行了深入的研究分析，但多半停留在理论分析和软件仿真方面，实际情况中，轴承边界的对流换热系数及润滑剂的粘度变化系数难以确定，因此从实验的角度分析处于不同转速、轴向力下的角接触球轴承的温度、轴向热位移显得格外重要。
[0004]目前，虽有部分研究人员对电主轴轴承的温度进行过实验测试，但也只是停留在采集轴承外圈外圆柱面的温度层次上，而对进给系统角接触球轴承的温度、轴向热位移测试实验几乎为空白。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于提供一种角接触球轴承的温度及轴向热位移量的测试方法及实验装置，它可以快速的测量出轴承处于不同转速、轴向载荷下的热参数，可以加快对轴承制造质量的改进，也可为机床进给系统丝杠预拉伸量提供理论依据。
[0006]实现本发明的技术解决方案为:一种角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置，包括垫铁、实验基体、T型基板、电机底座、伺服电机、联轴器、轴系、轴向加力器、热电阻传感器、上轴承座、下轴承座、色散共焦位移计、微位移调节器、微位移调节器安装板、圆头导向平键、定位销、PC机、热电阻传感器显示仪、力传感器显示仪、变频器、红外测温仪；
垫铁的数量为四块，该四块垫铁设置在实验基体的底部，实验基体的上方固连T型基板，T型基板的上方固连电机底座，伺服电机通过高度调节垫片安装在电机底座上，电机轴通过联轴器与轴系相连；T型基板的上方还固连两个下轴承座，每个下轴承座上方均固连一个上轴承座，轴系位于两套上轴承座和下轴承座之间，轴向加力器的数量为两个，该两个轴向加力器对称设置在轴系的两侧；轴系的轴承外圈上设置热电阻传感器；
实验基体的上方还设置微位移调节器安装板，微位移调节器安装板的上方固连微位移调节器，色散共焦位移计装夹在微位移调节器上，用于测量轴系的轴向位移，圆头导向平键、定位销位于下轴承座和T型基板之间，用于提高下轴承座轴向的导向精度并降低水平面内的扭转误差；
色散共焦位移计与PC机相连，将色散共焦位移计检测到的数据传输给PC机，PC机通过变频器与伺服电机相连，控制伺服电机工作，热电阻传感器与热电阻传感器显示仪相连，轴向加力器与力传感器显示仪相连，红外测温仪位于轴系的端部，用于测量轴系中轴承内圈的温度。
[0007]轴系包括键、轴和两套相同的轴承组件，该两套轴承组件对称设置在轴的两端，每套轴承组件均包括轴承、轴端螺母和轴承套；其中第一轴承组件包括第一轴承套、轴承、轴端螺母，第一轴承套上设置三个螺栓孔，第二轴承组件中的轴承套上对称设置两个定位销孔；
其中轴承内圈与轴为过盈配合，轴承的内圈通过轴端螺母锁紧在轴上，轴承外圈与第一轴承套过盈配合，轴承套通过螺栓固定在上轴承座和下轴承座之间。
[0008]轴向加力器包括轴向橡胶环、轴向橡胶环安装底板、轴向右螺杆、轴向加载螺母、轴向左螺杆、力传感器安装底板、力传感器、加力杆；
其中，轴向右螺杆端部的小圆柱穿过轴向橡胶环安装底板中间的圆柱通孔，并插入到轴向橡胶环中，轴向右螺杆通过外螺纹与轴向加载螺母的一侧内螺纹配合，加力杆插入到轴向加载螺母中，轴向加载螺母通过其另一侧内螺纹与轴向左螺杆进行配合，轴向左螺杆与力传感器安装底板为间隙配合，轴向左螺杆通过端部的小圆柱插入到力传感器安装底板的圆柱通孔中，力传感器安装底板与力传感器通过四个螺栓进行固连，力传感器通过导线与力传感器显示仪进行连接，最终施加的轴向力数值通过力传感器显示仪进行显示。
[0009]微位移调节器包括径向移动微调旋钮、径向移动板、径向移动导向沟槽、色散共焦位移计安装底座、轴向移动导向沟槽、轴向移动板、轴向移动微调旋钮、微位移调节底板、高度调节垫板、弹簧、拧紧螺栓；
其中，微位移调节底板位于高度调节垫板的顶部，径向移动板通过径向移动导向沟槽与微位移调节底板进行连接，并且通过弹簧与微位移调节底板进行弹性连接，径向移动微调旋钮固连在径向移动板上，轴向移动板通过轴向移动导向沟槽与径向移动板进行连接，轴向移动板内部通过弹簧与径向移动板进行弹性连接，轴向移动微调旋钮固连在轴向移动板上，色散共焦位移计安装底座通过4个螺栓紧固在轴向移动板上，拧紧螺栓位于色散共焦位移计安装底座上，色散共焦位移计装在色散共焦位移计安装底座圆柱孔内，并通过拧紧螺栓进行夹紧。
[0010]热电阻传感器的数量为六个，该六个热电阻传感器均匀布置在轴承外圈侧面，通过高温胶进行胶结，内圈测温点同样为六个，均匀分布在轴承内圈侧面，通过红外温度测温仪进行测量。
[0011]一种基于上述角接触球轴承温度、轴向热位移测试方法及实验装置，包括以下步骤:
5101、对被检测轴承施加轴向力，通过电机带动其转动；具体方法为:将加力杆加力杆插入到轴向加载螺母的孔中并旋转；利用PLC进行编程，使轴承转动；
5102、检测被检测轴承转动时的内外圈温度及轴向热位移值，获取轴承内外圈温度、轴向热位移检测数据；最终获得轴承的内外圈温度、轴向热位移值与时间的关系；数据采集完成后，根据被检测轴承的内外圈温度-时间及轴向热位移值-时间关系，得到轴承的热刚度；
5103、判断轴承的内外圈温度及轴向热位移值是否达到稳定值或者波动，若达到稳定值，则进入步骤S104，若波动，则返回步骤S102 ;在测定被检测轴承的内外圈温度及轴向热位移值后，当轴承内外圈温度在±0.2°C范围内波动时，结束检测试验； S104、读取轴承的内、外圈温度及轴向热位移数值，并根据实验过程中采集的数据制作轴承内、外圈温度-时间，轴向热位移-时间的瞬态曲线，通过多次试验,获得轴承内、外圈温度-转速，轴向热位移-转速，轴承内、夕卜圈温度-轴向力，轴向热位移-轴向力的稳态曲线。
[0012]本发明与现有技术相比，其显著优点是:(I)通用性强，本发明所提供的转速及轴向力大小均能满足机床进给系统轴承的转速及预拉伸力。(2)转速调节方便快捷，本发明通过PLC编程控制私服电机转速，从而控制角接触球轴承转速，转速调节范围广，精度高。(3)轴向加力机构简单易行，成本低，通过螺旋加力，无极可调，并通过轴两侧对称加力，防止产生弯矩，以满足进给系统轴承受单向轴向力的情况。(4)微位移调节机构精度高，通过调节两个旋钮及更换高度调节垫片，能满足色散共焦位移计与轴系的同轴度，并能将色散共焦位移计的焦点固定在轴端面。(5)轴系结构通用性强，本设计通过更换轴承套能满足对不同轴径轴承进行测试的目的，通过轴承套面A与轴承座内孔的间隙配合，能够实现轴向力的连续加载。(6)所选仪器可操作性强，所测试结果均通过数值显示，可直接读取，无需后处理，方便快捷。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1为本发明的角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置试验方法流程图。
[0014]图2为本发明的角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置总体结构图。
[0015]图3为本发明的角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置轴系结构图，其中(a)为总装图，(b)为剖面图。
[0016]图4为本发明的角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置轴向加载及测试机构结构图。
[0017]图5为本发明的角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置微位移调节器结构图。
[0018]图6为本发明的角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置传感器布置结构图。
[0019]图7为本发明的角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置控制系统流程图。
[0020]具体实施方法
本发明是用于测试内径Φ30?Φ60，外径Φ55?Φ 110范围内的角接触球轴承在不同转速及轴向载荷下的内外圈温度、轴向热位移等参数。
[0021 ] 本发明的核心思想是，对被检测轴承施加一轴向预紧力，并由电机带动轴承转动，实时地检测轴承转动时的内外圈温度、轴向热位移值，用以据此测定轴承的热刚度。为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
[0022]参见图1，表示本发明轴承温度、轴向热位移检测试验方法的流程图。该试验方法主要包括以下步骤:
SlOl、对被检测轴承施加一定的轴向力，通过电机带动其转动。具体方法为将加力杆8h加力杆插入到轴向加载螺母8d的合适孔中并旋转；利用PLC进行编程，使轴承在预订的转速下转动。
[0023]S102、检测被检测轴承转动时的内外圈温度及轴向热位移值,获取轴承内外圈温度、轴向热位移检测数据。本实施例中，可简单地通过温度传感器检测轴承转动时的内外圈温度，通过色散共焦位移计读出轴承轴向热位移值。最终获得轴承的内外圈温度、轴向热位移值与时间的关系。数据采集完成后，根据被检测轴承的内外圈温度-时间及轴向热位移值-时间关系，可以得到轴承的热刚度。
[0024]S103、判断轴承的内外圈温度及轴向热位移值在一段时间内是否维持稳定的值或在某一范围内波动，若是，则进入步骤S104，若否，则返回步骤S102，一般的，可以设定温度、轴向热位移值中的一个条件或任意组合作为试验停机的条件。在本例中，在测定被检测轴承的内外圈温度及轴向热位移值后，当轴承内外圈温度在±0.2°C范围内波动时，结束检测试验。
[0025]S104、读取轴承在一定轴向力、转速工况下的内、外圈温度及轴向热位移数值，并可根据实验过程中采集的数据制作轴承内、外圈温度-时间，轴向热位移-时间的瞬态曲线。通过单一变量法改变测试轴承的轴向力或转速，多次试验，可以获得轴承内、外圈温度-转速，轴向热位移-转速，轴承内、外圈温度-轴向力，轴向热位移-轴向力的稳态曲线。
[0026]以下针对实现该试验方法的试验装置的具体结构、工作原理进行说明。
[0027]参见图2，一种角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置，包括垫铁1、实验基体2、T型基板3、电机底座4、伺服电机5、联轴器6、轴系7、轴向加力器8、热电阻传感器9、上轴承座10、下轴承座11、色散共焦位移计12、微位移调节器13、微位移调节器安装板14、圆头导向平键15、定位销16、PC机17、热电阻传感器显示仪18、力传感器显示仪19、变频器20、红外测温仪21 ；
垫铁I的数量为四块，该四块垫铁设置在实验基体2的底部，实验基体2的上方固连T型基板3，T型基板3的上方固连电机底座4，伺服电机5通过高度调节垫片安装在电机底座4上，电机轴通过联轴器6与轴系7相连；T型基板3的上方还固连两个下轴承座11，每个下轴承座11上方均固连一个上轴承座10，轴系7位于两套上轴承座10和下轴承座11之间，轴向加力器8的数量为两个，该两个轴向加力器对称设置在轴系7的两侧；轴系7的轴承外圈上设置热电阻传感器9 ；
实验基体2的上方还设置微位移调节器安装板14，微位移调节器安装板14的上方固连微位移调节器13，色散共焦位移计12装夹在微位移调节器13上，用于测量轴系7的轴向位移，圆头导向平键15、定位销16位于下轴承座11和T型基板3之间，用于提高下轴承座11轴向的导向精度并降低水平面内的扭转误差；
色散共焦位移计12与PC机17相连，将色散共焦位移计12检测到的数据传输给PC机17,PC机17通过变频器20与伺服电机5相连，控制伺服电机5工作，热电阻传感器9与热电阻传感器显示仪18相连，轴向加力器8与力传感器显示仪19相连，红外测温仪21位于轴系7的端部，用于测量轴系7中轴承内圈的温度。
[0028]轴系7包括键7a、轴7c和两套相同的轴承组件，该两套轴承组件对称设置在轴7c的两端，每套轴承组件均包括轴承、轴端螺母和轴承套；其中第一轴承组件包括第一轴承套7f、轴承7d、轴端螺母7e，第一轴承套7f上设置三个螺栓孔，第二轴承组件中的轴承套7b上对称设置两个定位销孔7g ；
其中轴承7d内圈与轴7c为过盈配合，轴承7d的内圈通过轴端螺母7e锁紧在轴7c上，轴承7d外圈与第一轴承套7f过盈配合，轴承套7f通过螺栓固定在上轴承座10和下轴承座11之间。[0029]轴向加力器8包括轴向橡胶环8a、轴向橡胶环安装底板8b、轴向右螺杆8c、轴向加载螺母8d、轴向左螺杆8e、力传感器安装底板8f、力传感器8g、加力杆8h ；
其中，轴向右螺杆8c端部的小圆柱穿过轴向橡胶环安装底板8b中间的圆柱通孔,并插入到轴向橡胶环8a中，轴向右螺杆Sc通过外螺纹与轴向加载螺母8d的一侧内螺纹配合，加力杆8h插入到轴向加载螺母8d中，轴向加载螺母8d通过其另一侧内螺纹与轴向左螺杆Se进行配合，轴向左螺杆Se与力传感器安装底板8f为间隙配合，轴向左螺杆Se通过端部的小圆柱插入到力传感器安装底板8f的圆柱通孔中，力传感器安装底板8f与力传感器Sg通过四个螺栓进行固连，力传感器Sg通过导线与力传感器显示仪19进行连接，最终施加的轴向力数值通过力传感器显示仪19进行显示。
[0030]微位移调节器13包括径向移动微调旋钮13a、径向移动板13b、径向移动导向沟槽13c、色散共焦位移计安装底座13d、轴向移动导向沟槽13e、轴向移动板13f、轴向移动微调旋钮13g、微位移调节底板13h、高度调节垫板131、弹簧13j、拧紧螺栓13k ；
其中，微位移调节底板13h位于高度调节垫板13i的顶部，径向移动板13b通过径向移动导向沟槽13c与微位移调节底板13h进行连接，并且通过弹簧13 j与微位移调节底板13h进行弹性连接，径向移动微调旋钮13a固连在径向移动板13b上，轴向移动板13f通过轴向移动导向沟槽13e与径向移动板13b进行连接，轴向移动板13f内部通过弹簧与径向移动板13b进行弹性连接，轴向移动微调旋钮13g固连在轴向移动板13f上，色散共焦位移计13d安装底座通过4个螺栓紧固在轴向移动板13f上，拧紧螺栓13k位于色散共焦位移计安装底座13d上，色散共焦位移计12装在色散共焦位移计安装底座13d圆柱孔内，并通过拧紧螺栓13k进行夹紧。
[0031]热电阻传感器9的数量为六个，该六个热电阻传感器9均匀布置在轴承7d外圈侧面，通过高温胶进行胶结，内圈测温点同样为六个，均匀分布在轴承7d内圈侧面，通过红外温度测温仪进行测量。
[0032]轴向力的施加通过轴向加力器8来实现，轴承转速通过PC机17利用PLC进行编程控制，温度传感器采用热电阻传感器9及红外温度传感器21，通过在轴承外圈侧面均匀布置6个热电阻传感器，并采用高温胶进行粘结，最终求其平均值，以此得到轴承外圈温度值，轴承内圈温度通过红外测温仪测6点温度，采用求平均值的方法获得。轴向热位移通过色散共焦位移计12进行采集，热位移值通过PC机17附带软件进行实时显示。
[0033]参见图3，轴系7中轴承7d内圈与轴7c为过盈配合，内圈通过轴端螺母7e进行锁紧，外圈与轴承套7f为过盈配合，轴承套7f通过螺栓固定于上轴承座10、下轴承座11之间，轴承套7b安装时，面A与上轴承座10、下轴承座11间的圆柱孔为间隙配合，面B与上轴承座10、下轴承座11侧面留有一定的间隙，并通过两个对称分布的圆柱销与上轴承座10、下轴承座11进行定位，便于轴向力的连续施加。
[0034]参见图4，装配时，轴向右螺杆8c端部的小圆柱穿过轴向橡胶环安装底板8b中间的圆柱通孔，并插入到轴向橡胶环8a中，轴向右螺杆Sc通过外螺纹与轴向加载螺母8d的一侧内螺纹进行配合，加力杆8h插入到轴向加载螺母8d中，轴向加载螺母8d通过其另一侧内螺纹与轴向左螺杆Se进行配合，轴向左螺杆Se与力传感器安装底板8f为间隙配合，轴向左螺杆Se通过端部的小圆柱插入到力传感器安装底板8f的圆柱通孔中，力传感器安装底板8f与力传感器Sg通过四个螺栓进行固连，力传感器Sg通过导线与力传感器显示仪19进行连接，最终施加的轴向力数值通过力传感器显示仪19进行显示。
[0035]轴向加载螺母8d中，左右侧分别为右旋、左旋内螺纹，分别与轴向右螺杆8c、轴向左螺杆Se相连，通过将加力杆8h插入轴向加载螺母8d的不同孔中旋转螺母来进行加力，轴向橡胶环8a与轴承套紧密相连既可以使轴承套受力均匀，又可以防止轴向右螺杆Sc随加载螺母转动，力传感器Sg与轴承套相接触，测量数值通过力传感器显示仪19进行显示，通过将轴系两侧的力传感器测的的轴向力相加，即为轴承所受的轴向力。
[0036]参见图5，微位移调节器13中，微位移调节底板13h位于高度调节垫板13i位于的顶部，径向移动板13b通过径向移动导向沟槽13c与微位移调节底板13h进行配合，并且通过弹簧13j进行弹性连接，通过旋转径向移动微调旋钮13a来实现径向移动板13b与微位移调节底板13h的相对径向移动，轴向移动板13f通过轴向移动导向沟槽13e与径向移动板13b进行配合，内部通过弹簧进行弹性连接，通过旋转轴向移动微调旋钮13g来实现轴向移动板13f与径向移动板13b之间的相对轴向移动，通过轴向移动导向沟槽13e保证其精度。色散共交位移计13d安装底座通过4个螺栓紧固在轴向移动板13f上，色散共焦位移计12装在色散共焦位移计13d安装底座圆柱孔内，并通过拧紧螺栓13k进行夹紧。
[0037]通过拧紧螺栓13k将色散共焦位移计12紧固在色散共焦位移计13d安装底座上，调节径向移动微调旋钮13a及更换高度调节垫板13i来保证色散共焦位移计12和轴系7的同轴度，通过调节轴向移动微调旋钮13g将色散共焦位移计12的焦点固定于轴的端面，最终测得的数据会在PC机17附带的软件上进行实时显示，并能自动记录其数值。
[0038]参见图6，热电阻传感器9均匀布置在轴承7d外圈侧面，数量为6个，通过高温胶进行胶结，温度值通过热电阻传感器显示仪18进行实时显示，内圈温度通过红外温度测量仪进行测量，测量点布置在轴承7d内圈侧面，温度值通过红外温度测量仪显示窗口进行显
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[0039]在轴承7d外圈侧面均匀布置6个测试点，并采用高温胶将热电阻传感器9粘结在测试点O上，测量值通过热电阻传感器显示仪18进行显示，轴承7d内圈侧面同样均匀布置6个测试点I，利用红外温度测量仪21测量轴承内圈侧面温度作为轴承内圈温度，温度值通过红外温度测量仪显示窗口读取，最终结果采用六点取平均值法进行处理，保证结果的准确性。
[0040]参见图7，控制系统原理图，包括PC机17、伺服电机5、轴承7d及含PLC控制器及变频器的控制柜，其中，变频器控制伺服电机的工作频率，以便输出预定的电机转速。
[0041]轴承通过伺服电机来拖动，转速通过PLC编程进行控制，因此可以满足轴承处于不同转速下，对其内外圈温度及轴向热位移的测量。
[0042]以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置，其特征在于:包括垫铁[I]、实验基体[2]、T型基板[3]、电机底座[4]、伺服电机[5]、联轴器[6]、轴系[7]、轴向加力器[8]、热电阻传感器[9]、上轴承座[10]、下轴承座[11]、色散共焦位移计[12]、微位移调节器[13]、微位移调节器安装板[14]、圆头导向平键[15]、定位销[16]、PC机[17]、热电阻传感器显示仪[18]、力传感器显示仪[19]、变频器[20]、红外测温仪[21]； 垫铁[I]的数量为四块，该四块垫铁设置在实验基体[2]的底部，实验基体[2]的上方固连T型基板[3]，T型基板[3]的上方固连电机底座[4]，伺服电机[5]通过高度调节垫片安装在电机底座[4]上，电机轴通过联轴器[6]与轴系[7]相连；Τ型基板[3]的上方还固连两个下轴承座[11]，每个下轴承座[11]上方均固连一个上轴承座[10]，轴系[7]位于两套上轴承座[10]和下轴承座[11]之间,轴向加力器[8]的数量为两个,该两个轴向加力器对称设置在轴系[7]的两侧；轴系[7]的轴承外圈上设置热电阻传感器[9]； 实验基体[2]的上方还设置微位移调节器安装板[14]，微位移调节器安装板[14]的上方固连微位移调节器[13]，色散共焦位移计[12]装夹在微位移调节器[13]上，用于测量轴系[7]的轴向位移，圆头导向平键[15]、定位销[16]位于下轴承座[11]和T型基板[3]之间，用于提高下轴承座[11]轴向的导向精度并降低水平面内的扭转误差； 色散共焦位移计[12]与PC机[17]相连，将色散共焦位移计[12]检测到的数据传输给PC机[17]，PC机[17]通过变频器[20]与伺服电机[5]相连，控制伺服电机[5]工作，热电阻传感器[9]与热电阻传感器显示仪[18]相连，轴向加力器[8]与力传感器显示仪[19]相连，红外测温仪[21]位于轴系[7]的端部，用于测量轴系[7]中轴承内圈的温度。
2.根据权利要求1所述的角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置，其特征在于，轴系[7]包括键[7a]、轴[7c]和两套相同的轴承组件，该两套轴承组件对称设置在轴[7c]的两端，每套轴承组件均包括轴承、轴端螺母和轴承套；其中第一轴承组件包括第一轴承套[7f]、轴承[7d]、轴端螺母[7e]，第一轴承套[7f]上设置三个螺栓孔，第二轴承组件中的轴承套[7b]上对称设置两个定位销孔[7g]； 其中轴承[7d]内圈与轴[7c]为过盈配合,轴承[7d]的内圈通过轴端螺母[7e]锁紧在轴[7c]上，轴承[7d]外圈与第一轴承套[7f]过盈配合，轴承套[7f]通过螺栓固定在上轴承座[10]和下轴承座[11]之间。
3.根据权利要求1所述的角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置，其特征在于，轴向加力器[8]包括轴向橡胶环[8a]、轴向橡胶环安装底板[8b]、轴向右螺杆[8c]、轴向加载螺母[8d]、轴向左螺杆[8e]、力传感器安装底板[8f]、力传感器[8g]、加力杆[8h]； 其中，轴向右螺杆[8c]端部的小圆柱穿过轴向橡胶环安装底板[8b]中间的圆柱通孔，并插入到轴向橡胶环[8a]中，轴向右螺杆[8c]通过外螺纹与轴向加载螺母[8d]的一侧内螺纹配合，加力杆[8h]插入到轴向加载螺母[8d]中，轴向加载螺母[8d]通过其另一侧内螺纹与轴向左螺杆[8e]进行配合，轴向左螺杆[8e]与力传感器安装底板[8f]为间隙配合，轴向左螺杆[Se]通过端部的小圆柱插入到力传感器安装底板[8f]的圆柱通孔中，力传感器安装底板[8f]与力传感器[Sg]通过四个螺栓进行固连，力传感器[Sg]通过导线与力传感器显示仪[19]进行连接，最终施加的轴向力数值通过力传感器显示仪[19]进行显示。
4.根据权利要求1所述的角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置，其特征在于，微位移调节器[13]包括径向移动微调旋钮[13a]、径向移动板[13b]、径向移动导向沟槽[13c]、色散共焦位移计安装底座[13d]、轴向移动导向沟槽[13e]、轴向移动板[13f]、轴向移动微调旋钮[13g]、微位移调节底板[13h]、高度调节垫板[13i]、弹簧[13j]、拧紧螺栓[13k]； 其中，微位移调节底板[13h]位于高度调节垫板[13i]的顶部，径向移动板[13b]通过径向移动导向沟槽[13c]与微位移调节底板[13h]进行连接，并且通过弹簧[13j]与微位移调节底板[13h]进行弹性连接，径向移动微调旋钮[13a]固连在径向移动板[13b]上，轴向移动板[13f]通过轴向移动导向沟槽[13e]与径向移动板[13b]进行连接，轴向移动板[13f]内部通过弹簧与径向移动板[13b]进行弹性连接，轴向移动微调旋钮[13g]固连在轴向移动板[13f]上，色散共焦位移计[13d]安装底座通过4个螺栓紧固在轴向移动板[13f]上，拧紧螺栓[13k]位于色散共焦位移计安装底座[13d]上，色散共焦位移计[12]装在色散共焦位移计安装底座[13d]圆柱孔内，并通过拧紧螺栓[13k]进行夹紧。
5.根据权利要求1所述的角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置，其特征在于，热电阻传感器[9]的数量为六个，该六个热电阻传感器[9]均匀布置在轴承[7d]外圈侧面，通过高温胶进行胶结，内圈测温点同样为六个，均匀分布在轴承[7d]内圈侧面，通过红外温度测温仪进行测量。
6.一种基于权利要求1所述角接触球轴承温度、轴向热位移测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤: .5101、对被检测轴承施加轴向力，通过电机带动其转动；具体方法为:将加力杆[8h]加力杆插入到轴向加载螺母[8d]的孔中并旋转；利用PLC进行编程，使轴承转动； .5102、检测被检测轴承转动时的内外圈温度及轴向热位移值，获取轴承内外圈温度、轴向热位移检测数据；最终 获得轴承的内外圈温度、轴向热位移值与时间的关系；数据采集完成后，根据被检测轴承的内外圈温度-时间及轴向热位移值-时间关系，得到轴承的热刚度； .5103、判断轴承的内外圈温度及轴向热位移值是否达到稳定值或者波动，若达到稳定值，则进入步骤S104，若波动，则返回步骤S102 ;在测定被检测轴承的内外圈温度及轴向热位移值后，当轴承内外圈温度在±0.2°C范围内波动时，结束检测试验； .5104、读取轴承的内、外圈温度及轴向热位移数值，并根据实验过程中采集的数据制作轴承内、外圈温度-时间，轴向热位移-时间的瞬态曲线，通过多次试验，获得轴承内、外圈温度-转速，轴向热位移-转速，轴承内、外圈温度-轴向力，轴向热位移-轴向力的稳态曲线。
【文档编号】G01M13/04GK103743565SQ201310699723
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月18日 优先权日:2013年12月18日
【发明者】胡小秋, 陈维福, 王连宝, 牛卫朋, 冯朝晖, 孙士帅 申请人:南京理工大学