圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置，包括測量裝置主體，測量裝置主體包括測量裝置上臺面和測量裝置下臺面，測量裝置上臺面設置玻璃圓盤驅動單元和圓錐滾子驅動單元，玻璃圓盤驅動單元和圓錐滾子驅動單元帶動彈流接觸副旋轉，圓錐滾子驅動單元連接加載單元、微調傾單元和平移單元，圓錐滾子接觸位置由圓錐滾子定位單元確定，同時彈流接觸副與光學測量單元相配合，各結構相互配合，結構位置設計合理，整體簡單易行，生產制造成本低，提高工作效率，能夠實現圓錐滾子軸承潤滑油膜的精確測量，實用性強。
【專利說明】
圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置
技術領域
[0001]本實用新型屬于高副線接觸彈流油膜潤滑測量領域，尤其涉及圓錐滾子軸承在不同運動狀態條件下的潤滑油膜測量實驗模擬裝置。
【背景技術】
[0002]圓錐滾子軸承因具有承受復合載荷(既承受徑向力又承受軸向力)的顯著優點而廣泛應用于工業領域的各個行業。在圓錐滾子軸承內，圓錐滾子與滾道之間產生線性接觸，這種接觸方式可以在較大面積上分配載荷，使得圓錐滾子軸承具有良好的承載能力。
[0003]目前，對圓錐滾子軸承潤滑狀態的數值模擬比較成熟。在實驗研究方面多以臺架實驗的方式進行，而對圓錐滾子接觸副潤滑油膜的測量滯后于數值分析和應用實驗研究，該方面的實驗數據相對匱乏。限制這方面研究的技術問題包括兩個方面:圓錐滾子在測量過程中的精確定位和圓錐滾子母線與平面完全接觸的調節。實際上，圓錐滾子與其配合的平面進行接觸時的位置具有特定性。另一方面，保證圓錐滾子的母線與平面的完全接觸相當困難。
[0004]在現有的圓錐滾子潤滑油膜測量裝置中，并未給出上述兩個技術問題的解決方案，這也是圓錐滾子潤滑油膜測量數據不足的重要原因。因此，有必要克服以往測量裝置中的技術缺陷，開發一種切實可行的實驗裝置對圓錐滾子潤滑油膜進行準確測量，以對圓錐滾子潤滑研究提供實驗數據支持。

【發明內容】

[0005]針對現有測量技術的不足，本實用新型所要解決的技術問題是提供一種圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置及接觸調節方法，能夠在圓錐滾子與平面準確接觸的條件下對潤滑油膜進行測量，提高測量數據的準確度和重復性。
[0006]本實用新型的技術方案:一種圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置，包括測量裝置主體，測量裝置主體包括測量裝置上臺面I和測量裝置下臺面2，測量裝置上臺面I設置玻璃圓盤驅動單元3和圓錐滾子驅動單元4，玻璃圓盤驅動單元3和圓錐滾子驅動單元4帶動彈流接觸副旋轉，圓錐滾子驅動單元4連接加載單元5、微調傾單元6和平移單元7，同時彈流接觸副與光學測量單元10相配合。
[0007]優化地，所述玻璃圓盤驅動單元3包括玻璃圓盤回轉單元11、玻璃圓盤45和盤驅電機12，玻璃圓盤回轉單元11通過同步帶與盤驅電機12相連，盤驅電機12由盤驅電機支座13支撐，盤驅電機支座13設置在測量裝置上臺面I下方。
[0008]優化地，所述圓錐滾子驅動單元4包括圓錐滾子8，圓錐滾子8接觸位置由圓錐滾子定位單元確定，圓錐滾子8—端的圓錐滾子大端頂軸14通過聯軸器15連接圓錐滾子驅動電機16，另一端圓錐滾子小端頂軸17安裝在微調傾單元6上，移動微調傾單元6帶動圓錐滾子小端頂軸17移動夾緊圓錐滾子8。
[0009]優化地，所述微調傾單元6包括圓錐滾子驅動電機支座23上的調傾頂板19，調傾頂板19上設置微調螺桿20，微調螺桿20頂緊調傾板18，調傾板18可繞調傾軸21傾斜，調傾板18上設置圓錐滾子小端頂軸17，圓錐滾子小端頂軸17頂緊圓錐滾子8后在微調螺桿20作用下帶動圓錐滾子8微角度傾斜。
[0010]優化地，所述調傾頂板19加工凹槽24，圓錐滾子驅動電機支座23上加工凸起22，凸起22在凹槽24移動。
[0011]優化地，所述加載單元5包括差動螺紋驅動裝置25和手輪46，差動螺旋驅動裝置25由差動螺桿26、粗牙螺帽27、細牙螺帽28、彈簧29、傳感器30、上扣蓋31和加載帽32組成，加載帽32與關節軸承內軸33匹配，關節軸承內軸3與關節軸承內圈34匹配，關節軸承內圈34可相對于關節軸承外圈35旋轉，還包括設置在圓錐滾子驅動電機支座23后端的配重螺桿36，配重螺桿36與配重砝碼37匹配。
[0012]優化地，所述平移單元7包括平移板38，平移板38上設置螺紋前座39，螺紋前座39與平移螺桿40連接，平移螺桿40另一端與螺紋后座41連接，螺紋后座41與測量裝置上臺面I固定連接。
[00?3]優化地，所述圓錐滾子定位單元包括標定盤9，標定盤9上設有缺口 46，缺口 46前端設有圓弧。
[0014]優化地，所述平移單元7還包括支撐軸42，支撐軸42與平移軸承43連接，測量裝置上臺面I設有軌道槽44，平移軸承43在測量裝置上臺面I的軌道槽44內移動。
[0015]—種接觸副調節方法，包括以下步驟:
[0016](I)圓錐滾子接觸位置的確定:確定圓錐滾子的錐度角Θ及圓錐滾子小端半徑r2，采用公式d= r2/sin0計算出圓錐滾子小端與玻璃圓盤回轉中心之間的距離d，選擇標定盤缺口位置；
[0017](2)圓錐滾子的裝夾與位置調節:將圓錐滾子8的大端與圓錐滾子大端頂軸14配合，移動微調傾單元6使圓錐滾子小端頂軸17夾緊圓錐滾子8，然后驅動加載單元5使圓錐滾子8與玻璃圓盤45發生初步接觸，最后驅動平移單元7將圓錐滾子8調節到接觸位置；
[0018](3)圓錐滾子的加載:調整配重砝碼37的位置對接觸載荷置零，旋轉手輪46驅動加載單元5，加載到實驗所需的載荷；
[0019](4)接觸狀態的調節:旋轉微調螺桿20對圓錐滾子8的接觸狀態進行微調節，先理論計算出給定均勻載荷下圓錐滾子8小端和圓錐滾子8大端的接觸半徑，然后調節微調傾單元6，調節后對照圓錐滾子8小端和圓錐滾子8大端接觸半徑與理論值的差別，經過反復調節后可使圓錐滾子8處于均勻受載狀態；
[0020](5)驅動:盤驅電機12和圓錐滾子驅動電機16分別驅動玻璃圓盤45回轉[0021 ] 主軸圓錐滾子8，實現玻璃圓盤45和圓錐滾子8的回轉；
[0022](6)測量分析:利用C⑶圖像傳感器捕獲圓錐滾子8的潤滑過程，用圖像
[0023]處理軟件分析得出圓錐滾子8和玻璃圓盤45之間的潤滑油膜厚度。
[0024]本實用新型的技術方案包括測量裝置主體，測量裝置主體包括測量裝置上臺面和測量裝置下臺面，測量裝置上臺面設置玻璃圓盤驅動單元和圓錐滾子驅動單元，玻璃圓盤驅動單元和圓錐滾子驅動單元帶動彈流接觸副旋轉，圓錐滾子驅動單元連接加載單元、微調傾單元和平移單元，圓錐滾子接觸位置由圓錐滾子定位單元確定，同時彈流接觸副與光學測量單元相配合，各結構相互配合，結構位置設計合理，整體簡單易行，生產制造成本低，提高工作效率，能夠實現圓錐滾子軸承潤滑油膜的精確測量，實用性強。
[0025]本實用新型所述玻璃圓盤驅動單元包括玻璃圓盤回轉單元和盤驅電機，玻璃圓盤回轉單元通過同步帶與盤驅電機相連，盤驅電機由盤驅電機支座支撐，盤驅電機支座設置在測量裝置上臺面下方，透過玻璃圓盤能夠直接觀測和拍攝到接觸副的潤滑過程，結構設計簡單合理，節約占用空間，降低功率損失，節約成本，實用性強。
[0026]本實用新型所述圓錐滾子驅動單元包括圓錐滾子，圓錐滾子一端的圓錐滾子大端頂軸通過聯軸器連接圓錐滾子驅動電機，另一端圓錐滾子小端頂軸安裝在微調傾單元上，移動微調傾單元帶動圓錐滾子小端頂軸移動夾緊圓錐滾子，結構設計簡單合理，實用性強。
[0027]本實用新型所述微調傾單元包括圓錐滾子驅動電機支座上的調傾頂板，調傾頂板上設置微調螺桿，微調螺桿頂緊調傾板，調傾板可繞調傾軸傾斜，調傾板上設置圓錐滾子小端頂軸，圓錐滾子小端頂軸頂緊圓錐滾子后在微調螺桿作用下帶動圓錐滾子微角度傾斜，調傾板的設計使裝置使用范圍更廣，結構設計簡單合理，實用性強。
[0028]本實用新型所述調傾頂板加工凹槽，圓錐滾子驅動電機支座上加工凸起，凸起在凹槽移動，凸起與凹槽的配合簡單易行，提高結構的穩定性，加工制造簡單，實用性強。
[0029]本實用新型所述加載單元包括差動螺紋驅動裝置，差動螺旋驅動裝置由差動螺桿、粗牙螺帽、細牙螺帽、彈簧、傳感器、上扣蓋和加載帽組成，加載帽與關節軸承內軸匹配，關節軸承內軸與關節軸承內圈匹配，關節軸承內圈可相對于關節軸承外圈旋轉，還包括設置在圓錐滾子驅動電機支座后端的配重螺桿，配重螺桿與配重砝碼匹配，結構設計簡單合理，各部分結構協調工作，提高工作的穩定性和精確性，實用性強。
[0030]本實用新型所述平移單元包括平移板，平移板上設置前螺紋前座，螺紋前座與平移螺桿連接，平移螺桿另一端與螺紋后座連接，螺紋后座與測量裝置上臺面固定連接，平移板采用螺紋形式，平移時運動平穩，工作穩定性好，實用性強。
[0031 ]本實用新型所述圓錐滾子定位單元包括標定盤，標定盤上設有缺口，缺口前端設有圓弧，能夠實現裝置的精確測量，提高穩定性，結構簡單，實用性強。
[0032]本實用新型所述平移單元還包括支撐軸，支撐軸與平移軸承連接，測量裝置上臺面設有軌道槽，平移軸承在測量裝置上臺面的軌道槽內移動，平移時穩定性好，結構設計簡單，實用性強。
[0033]有益效果:
[0034]采用圓錐滾子定位單元和微調傾單元對圓錐滾子接觸位置進行精確定位和對接觸狀態的微調整，進而捕獲圓錐滾子在不同運行工況下的潤滑油膜厚度，分析圓錐滾子的潤滑狀態，該方法提供了一種圓錐滾子接觸副的精確控制方法，測量數據準確、測量結果重復性強，便于對圓錐滾子潤滑狀態進行定量分析研究。
【附圖說明】
[0035]圖1是本實用新型的圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置的結構示意圖；
[0036]圖2是本實用新型的圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置的圓錐滾子驅動單元右視立體圖結構示意圖；
[0037]圖3是本實用新型的圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置的平移單元立體圖結構示意圖；
[0038]圖4是本實用新型的圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置的圓錐滾子驅動單元左視立體圖結構示意圖；
[0039]圖5是本實用新型的圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置的加載單元剖視結構示意圖；
[0040]圖6是本實用新型的圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置的玻璃圓盤回轉單元立體圖結構示意圖；
[0041 ]圖7是本實用新型的圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置的標定盤結構示意圖。
[0042]1-測量裝置上臺面;2-測量裝置下臺面;3-玻璃圓盤驅動單元;4-圓錐滾子驅動單元;5-加載單元;6-微調傾單元;7-平移單元;8-圓錐滾子;9-標定盤;10-光學測量單元;11-玻璃圓盤回轉單元；12-盤驅電機I; 13-盤驅電機支座；14-圓錐滾子大端頂軸；15-聯軸器；16-圓錐滾子驅動電機;17-圓錐滾子小端頂軸；18-調傾板;19-調傾頂板;20-微調螺桿;21-調傾軸;22-凸起;23-圓錐滾子驅動電機支座;24-凹槽;25-差動螺紋驅動裝置;26-差動螺桿;27-粗牙螺帽；28-細牙螺帽；29-彈簧;30-傳感器;31-上扣蓋;32-加載帽；33-節軸承內軸;34-節軸承內圈；35-關節軸承外圈；36-配重螺桿;37-配重砝碼；38-平移板;39-螺紋前座;40-平移螺桿;41-螺紋后座;42-支撐軸;43-平移軸承;44-軌道槽;45-玻璃圓盤;46-缺
□ O
【具體實施方式】
[0043]本實用新型的技術方案為:一種圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置，包括測量裝置主體，測量裝置主體包括測量裝置上臺面I和測量裝置下臺面2，測量裝置上臺面I設置玻璃圓盤驅動單元3和圓錐滾子驅動單元4，玻璃圓盤驅動單元3和圓錐滾子驅動單元4帶動彈流接觸副旋轉，圓錐滾子驅動單元4連接加載單元5、微調傾單元6和平移單元7，同時彈流接觸副與光學測量單元10相配合，所述玻璃圓盤驅動單元3包括玻璃圓盤回轉單元11、玻璃圓盤45和盤驅電機12，玻璃圓盤回轉單元11通過同步帶與盤驅電機12相連，盤驅電機12由盤驅電機支座13支撐，盤驅電機支座13設置在測量裝置上臺面I下方，所述圓錐滾子驅動單元4包括圓錐滾子8，圓錐滾子8接觸位置由圓錐滾子定位單元確定，圓錐滾子8—端的圓錐滾子大端頂軸14通過聯軸器15連接圓錐滾子驅動電機16，另一端圓錐滾子小端頂軸17安裝在微調傾單元6上，移動微調傾單元6帶動圓錐滾子小端頂軸17移動夾緊圓錐滾子8，所述微調傾單元6包括圓錐滾子驅動電機支座23上的調傾頂板19，調傾頂板19上設置微調螺桿20，微調螺桿20頂緊調傾板18，調傾板18可繞調傾軸21傾斜，調傾板18上設置圓錐滾子小端頂軸17，圓錐滾子小端頂軸17頂緊圓錐滾子8后在微調螺桿20作用下帶動圓錐滾子8微角度傾斜，所述調傾頂板19加工凹槽24，圓錐滾子驅動電機支座23上加工凸起22，凸起22在凹槽24移動，所述加載單元5包括差動螺紋驅動裝置25和手輪46，差動螺旋驅動裝置25由差動螺桿26、粗牙螺帽27、細牙螺帽28、彈簧29、傳感器30、上扣蓋31和加載帽32組成，加載帽32與關節軸承內軸33匹配，關節軸承內軸3與關節軸承內圈34匹配，關節軸承內圈34可相對于關節軸承外圈35旋轉，還包括設置在圓錐滾子驅動電機支座23后端的配重螺桿36，配重螺桿36與配重砝碼37匹配，所述平移單元7包括平移板38，平移板38上設置螺紋前座39，螺紋前座39與平移螺桿40連接，平移螺桿40另一端與螺紋后座41連接，螺紋后座41與測量裝置上臺面I固定連接，所述圓錐滾子定位單元包括標定盤9，標定盤9上設有缺口 46，缺口 46前端設有圓弧，所述平移單元7還包括支撐軸42，支撐軸42與平移軸承43連接，測量裝置上臺面I設有軌道槽44，平移軸承43在測量裝置上臺面I的軌道槽44內移動。
[0044]一種接觸副調節方法，包括以下步驟:(I)圓錐滾子接觸位置的確定:確定圓錐滾子的錐度角Θ及圓錐滾子小端半徑r2，采用公式d= r2/sin0計算出圓錐滾子小端與玻璃圓盤回轉中心之間的距離d，選擇標定盤缺口位置;(2)圓錐滾子的裝夾與位置調節:將圓錐滾子8的大端與圓錐滾子大端頂軸14配合，移動微調傾單元6使圓錐滾子小端頂軸17夾緊圓錐滾子8，然后驅動加載單元5使圓錐滾子8與玻璃圓盤45發生初步接觸，最后驅動平移單元7將圓錐滾子8調節到接觸位置；(3)圓錐滾子的加載:調整配重砝碼37的位置對接觸載荷置零，旋轉手輪46驅動加載單元5，加載到實驗所需的載荷；(4)接觸狀態的調節:旋轉微調螺桿20對圓錐滾子8的接觸狀態進行微調節，先理論計算出給定均勻載荷下圓錐滾子8小端和圓錐滾子8大端的接觸半徑，然后調節微調傾單元6，調節后對照圓錐滾子8小端和圓錐滾子8大端接觸半徑與理論值的差別，經過反復調節后可使圓錐滾子8處于均勻受載狀態；(5)驅動:盤驅電機12和圓錐滾子驅動電機16分別驅動玻璃圓盤45回轉主軸圓錐滾子8，實現玻璃圓盤45和圓錐滾子8的回轉；(6)測量分析:利用CCD圖像傳感器捕獲圓錐滾子8的潤滑過程，用圖像處理軟件分析得出圓錐滾子8和玻璃圓盤45之間的潤滑油膜厚度。
[0045]以上所述，僅是對本實用新型的較佳實施例而已，并非是對本實用新型做其他形式的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等效實施例。但是，凡是未脫離本實用新型方案內容，依據本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置，其特征在于:包括測量裝置主體，測量裝置主體包括測量裝置上臺面和測量裝置下臺面，測量裝置上臺面設置玻璃圓盤驅動單元和圓錐滾子驅動單元，玻璃圓盤驅動單元和圓錐滾子驅動單元帶動彈流接觸副旋轉，圓錐滾子驅動單元連接加載單元、微調傾單元和平移單元，圓錐滾子接觸位置由圓錐滾子定位單元確定，同時彈流接觸副與光學測量單元相配合;所述玻璃圓盤驅動單元包括玻璃圓盤回轉單元和盤驅電機，玻璃圓盤回轉單元通過同步帶與盤驅電機相連，盤驅電機由盤驅電機支座支撐，盤驅電機支座設置在測量裝置上臺面下方;所述圓錐滾子驅動單元包括圓錐滾子，圓錐滾子一端的圓錐滾子大端頂軸通過聯軸器連接圓錐滾子驅動電機，另一端圓錐滾子小端頂軸安裝在微調傾單元上，移動微調傾單元帶動圓錐滾子小端頂軸移動夾緊圓錐滾子。2.根據權利要求1所述的圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置，其特征在于:所述微調傾單元包括圓錐滾子驅動電機支座上的調傾頂板，調傾頂板上設置微調螺桿，微調螺桿頂緊調傾板，調傾板可繞調傾軸傾斜，調傾板上設置圓錐滾子小端頂軸，圓錐滾子小端頂軸頂緊圓錐滾子后在微調螺桿作用下帶動圓錐滾子微角度傾斜。3.根據權利要求2所述的圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置，其特征在于:所述調傾頂板加工凹槽，圓錐滾子驅動電機支座上加工凸起，凸起在凹槽中移動。4.根據權利要求1所述的圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置，其特征在于:所述加載單元包括差動螺紋驅動裝置，差動螺旋驅動裝置由差動螺桿、粗牙螺帽、細牙螺帽、彈簧、傳感器、上扣蓋和加載帽組成，加載帽與關節軸承內軸匹配，關節軸承內軸與關節軸承內圈匹配，關節軸承內圈可相對于關節軸承外圈旋轉，還包括設置在圓錐滾子驅動電機支座后端的配重螺桿，配重螺桿與配重砝碼匹配。5.根據權利要求1所述的圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置，其特征在于:所述平移單元包括平移板和支撐軸，平移板上設置螺紋前座，螺紋前座與平移螺桿連接，平移螺桿另一端與螺紋后座連接，螺紋后座與測量裝置上臺面固定連接，支撐軸與平移軸承連接，測量裝置上臺面設有軌道槽，平移軸承在測量裝置上臺面的軌道槽內移動。6.根據權利要求1所述的圓錐滾子軸承潤滑油膜測量模擬裝置，其特征在于:所述圓錐滾子定位單元包括標定盤，標定盤上設有缺口，缺口前端設有圓弧。
【文檔編號】G01M13/04GK205426518SQ201521072984
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月22日
【發明人】楊萍, 栗心明, 郭峰, 楊沛然
【申請人】青島理工大學