[发明专利]滚动轴承保持架多物理场动态参数测试装置

摘要

本发明属于滚动轴承测试试验技术领域，具体涉及滚动轴承保持架多物理场动态参数测试装置。该装置包括滚动轴承保持架动态参数测试装置、传感器测试系统、驱动装置、径向加载装置、轴向加载装置、轴承箱，实现滚动轴承保持架在一定复合载荷和转速下的实验测试；滚动轴承保持架动态参数测试装置，包括光纤光栅传感器、光纤光栅信号传输装置、测试与补偿环、电涡流传感器、待测轴承。本发明实现结构空间受限条件下的滚动轴承保持架应变、温度多测点分布式同步测试，用于研究多自由度、多点应变和温度间的关联关系；采用光纤光栅传感具有一线多点和灵敏度高、体积小优点，采用光滑环和特殊传输支架实现传感器信号传输，减小对保持架测试结果的影响。

主权项

1.一种滚动轴承保持架多物理场动态参数测试装置，其特征在于，所述的滚动轴承保持架多物理场动态参数测试装置包括滚动轴承保持架动态参数测试装置(1)、传感器测试系统、驱动装置(3)、径向加载装置(4)、轴向加载装置(5)和轴承箱(6)，实现滚动轴承保持架在一定复合载荷和转速下的实验测试；所述滚动轴承保持架动态参数测试装置(1)，包括光纤光栅传感器(11)、光纤光栅信号传输装置(12)、测试与补偿环(13)、电涡流传感器(14)和待测轴承(15)；所述待测轴承(15)为滚动轴承；所述光纤光栅传感器(11)布置在待测轴承(15)保持架的兜孔周围和引导面上，用于测量应变和温度信息，包括应变测点(111)、温度测点(112)和光纤信号线一(113)；在兜孔周围的测点中，保持架表面不粘贴的光纤光栅传感器(11)作为温度测点(112)，用于测量兜孔温度，其余的光纤光栅传感器(11)通过粘贴方式贴附在兜孔周围，作为应变测点(111)；保持架引导面上采用同样的布置方式，光纤光栅传感器(11)在保持架引导面上，构成多个应变测点(111)和温度测点(112)，测点位置避开与保持架套圈接触区域，避免接触、摩擦导致传感器失效或光纤断裂；所述光纤信号线一(113)用于连接应变测点(111)和温度测点(112)，实现信号的传输；所述光纤光栅信号传输装置(12)用于实现旋转态下保持架信号的传输，包括光纤信号线二(121)、传输支架(122)和光滑环(123)；所述光纤信号线二(121)和光纤信号线一(113)为一根线；所述传输支架(122)用于固定光纤信号线二(121)和安装光滑环(123)，使其随着保持架旋转；所述传输支架(122)为3D打印超轻材料，设有偶数对称式独立连接架(1222)；所述连接架(1222)为爪型结构，其前端面为连接端面(1221)，采用粘贴方式与保持架侧面固定连接；多个连接架(1222)另一端由一圆轴(1223)汇聚；所述的圆轴(1223)设有中孔(1224)，用于光滑环(123)旋转端的安装，并采用顶丝或过盈配合固定；所述中孔(1224)内部采用粘贴方式固定光纤信号线二(121)；所述光滑环(123)包括旋转端和静止端，用于待测轴承(15)保持架旋转态信号与静止采集器信号传输；所述测试与补偿环(13)使电涡流传感器(14)产生电磁感应信号，由两个内径不同的圆环一(131)和圆环二(132)构成，圆环一(131)内径与保持架直径相配合，圆环一(131)端面采用粘贴方式与保持架侧面固定连接，圆环二(132)内径小于圆环一(131)内径；通过圆环一(131)和圆环二(132)组合补偿光纤光栅信号传输装置(12)的附加质量和转动惯量，即m_b＝m_g，I_b＝I_g式中，m_b和I_b为测试与补偿环(13)的附加质量和转动惯量；m_g和I_g为光纤光栅信号传输装置(12)的附加质量和转动惯量；所述电涡流传感器(14)用于测试保持架运动参数，包括径向电涡流传感器(141)和轴向电涡流传感器(142)；所述径向电涡流传感器(141)和轴向电涡流传感器(142)均为多个；所述径向电涡流传感器(141)布置于测试与补偿环(13)圆周上，与待测轴承(15)回转中心垂直；所述轴向电涡流传感器(142)布置于测试与补偿环(13)端面，与待测轴承(15)回转中心平行；所述传感器测试系统用于采集保持架运动、应变及温度信号，包括电涡流传感器(14)、光纤光栅传感器(11)、采集器(21)和计算机(22)；保持架运动参数通过电涡流传感器(14)直接输入到采集器(21)中，保持架温度、应变信号采用光纤光栅传感器(11)测试并通过光滑环(123)输入到采集器(21)中，计算机(22)用于显示和存贮采集器(21)采集的信号；所述滚动轴承保持架动态参数测试装置(1)左端与驱动装置(3)连接，置于轴承箱(6)内，所述驱动装置(3)用于驱动待测轴承(15)旋转；所述径向加载装置(4)安装在滚动轴承保持架动态参数测试装置(1)上方，用于给待测轴承(15)施加径向载荷，包括径向加载螺栓(41)和径向力传感器(42)，径向加载螺栓(41)从轴承箱(6)上端穿入，与径向力传感器(42)螺纹连接；所述轴向加载装置(5)安装在滚动轴承保持架动态参数测试装置(1)右侧，用于给待测轴承(15)施加轴向载荷，包括轴向加载螺栓(51)和轴向力传感器(52)，轴向加载螺栓(51)从轴承箱(6)右侧穿入，与轴向力传感器(52)螺纹连接；所述径向加载螺栓(41)、轴向加载螺栓(51)用于施加载荷，径向力传感器(42)、轴向力传感器(52)用于测量力的大小；所述轴承箱(6)内设有轴承座(61)、轴承端盖(62)、轴向加载端盖(63)和光滑环夹持杆(64)；所述轴承座(61)设有圆孔(611)、螺纹孔一(612)和凹槽(613)；所述圆孔(611)用于安装待测轴承(15)；所述螺纹孔一(612)与径向电涡流传感器(141)螺纹连接，螺纹孔一(612)数量与径向电涡流传感器(141)数量相同；所述凹槽(613)用于避开电涡流传感器(14)探头，避免影响测试结果；所述轴承端盖(62)设有圆环(621)，用于压紧和固定轴承外圈轴向位置；圆环(621)上设有矩形凹槽(622)，用于径向电涡流传感器(141)穿过圆环(621)靠近测试与补偿环(13)，测试保持架的径向运动；轴承端盖(62)端面设有螺纹孔二(623)，螺纹孔二(623)的中心线与圆环(621)的中心线平行，与轴向电涡流传感器(142)螺纹连接，测试保持架的轴向运动，且螺纹孔二(623)数量与轴向电涡流传感器(142)数量相同；所述轴向加载端盖(63)为梯形圆环结构，上部设有方孔(631)用于(121)光纤信号线二的穿过；下部设有圆孔(632)用于光滑环夹持杆(64)的穿过和固定；所述光滑环夹持杆(64)用于支撑固定光滑环(123)的静止端，避免静止端的转动。