[发明专利]一种脂润滑滚动轴承膜厚测量装置及其测试方法

说明书

本发明公开了一种脂润滑滚动轴承膜厚测试装置及其测试方法，包括一个密封的滚动轴承，一对分别接在轴承内外圈的电极，以及接在电极另外一端的电压测试器。电极之间加载的是多频率的变化的电压。通过测量在同一测试条件下（轴承转动速度、温度、湿度等）加注润滑油脂和不加注润滑油脂时的电极之间的电压变化，可以得出由润滑油脂所引起的电压变化，并将此电压变化值在与电压测试器相连的示波器中显示出来，从而得出电容变化值，最终得出膜厚值；同时可以通过测试加注滚动轴承在不同转动速度、载荷以及润滑条件下的电压变化值，得出膜厚变化值。

技术领域

本发明属于滚动轴承试验技术，具体涉及一种基于电容测试法的用于脂润滑滚动轴承脂膜厚度测试装置及方法。

技术背景

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。据不完全统计，当今工业界使用的滚动轴承中，90％以上的润滑系统都是采用油脂润滑。但由于油脂的使用寿命并不长，在使用一段时间之后(特别是使用在滚动轴承中时)，需要再次注入油脂。对于密封轴承来说，油脂的有限寿命会导致滚动体与轴承内外圈之间进入乏油状态下的弹流润滑，使摩擦副之间严重缺少有效润滑介质；同时，摩擦副之间的润滑状态由全膜润滑状态转至非全膜润滑状态(混合和边界润滑状态)；进而摩擦副之间会出现粗暴的相互摩擦，引起接触应力的急剧上升，导致轴承寿命的急剧下降。因此，监控轴承的润滑情况特别是脂膜厚度具有重要意义，但目前针对滚动轴承这种极薄厚度的脂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的脂膜厚度测试装置及方法，结合电容测量技术，能够用于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：

一种脂润滑滚动轴承膜厚测试装置，包括一个密封的滚动轴承，一对电极与滚动轴承内外圈相连接，与这对电极相连的是一台电压测试器，与电压测试器相连的示波器会将电压测试器测量值显示出来；其特征在于，在滚动轴承轴向两侧附有两块密封板，该密封板可以保证在滚动轴承转动过程中轴承内外圈与滚动体之间有充足的油脂；与轴承内外圈相连接的一对电极会将轴承内部因润滑情况的改变而形成的电压变化传导至电压测试器；电压测试器将这种电压变化经过分析后传导至示波器；示波器在经过分析后将电压变化转化为电容变化，并最终将电容变化转化为膜厚值显示出来。

上述方案中，滚动轴承轴向有两块材料为透明聚四氟乙烯的密封板对其进行密封，在轴承内外圈接有一对电极，使滚动轴承内外圈之间形成了一个电容。

与电极相连接的电压测试器，由与其相连的示波器加载一个恒定频率的电压，然后测量的值是被测电容与被测电容和参照电容和值之间的比值。

一种采用前述装置实现滚动轴承脂膜厚度的测试方法，包括下述步骤：

(1)将受试轴承内外圈体表面测点位置加工圆槽，将电极用香蕉插头连接起来，并把香蕉插头嵌入圆槽并用环氧树脂封装，然后将受试轴承用聚四氟乙烯密封板进行密封，并安装在实验台架上；

(2)选择参考电容C_r，受试轴承在不加注润滑介质时，当输出电压为5V时，参考电容等于受试轴承本身的电容。电压测试器上设有三种参考电容值供选择，分别为：100pF，1nF和10nF，从100pF至10nF进行调试，输出电压最接近5V时为受试轴承的参考电容。

(3)对受试轴承加注润滑油脂，并开始在设定转速下测试输出电压V_m，输出电压值由电压测试器传导至示波器显示并记录下来，以便后期进行数值分析。然后可根据公式V_m＝V_max×C_r÷(C_r+C_m)可计算出被测脂膜厚度所对应的电容C_m；