一種動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)用角接觸球軸承及其加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)用角接觸球軸承及其加工方法；屬于機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及制造方法的技術(shù)領(lǐng)域，具體說屬于一種用于動(dòng)力學(xué)特性試驗(yàn)用的角接觸球軸承的結(jié)構(gòu)及其該軸承的加工方法的技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]作為高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中最常用的支承方式，角接觸球軸承被廣泛應(yīng)用于高速機(jī)床、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、電動(dòng)機(jī)、汽車、高速離心機(jī)等領(lǐng)域。軸承動(dòng)力學(xué)特性對(duì)它支承旋轉(zhuǎn)機(jī)械的性能和可靠性具有顯著的影響。由于角接觸球軸承的工作轉(zhuǎn)速高，且受自身結(jié)構(gòu)限制，對(duì)其動(dòng)力學(xué)特性參數(shù)無法準(zhǔn)確測量，分析數(shù)據(jù)多來源于理論計(jì)算和間接測量，精度與實(shí)時(shí)性都受到很大的局限。因此，設(shè)計(jì)一種能測得動(dòng)力特性參數(shù)的實(shí)驗(yàn)用高速角接觸球軸承結(jié)構(gòu)，獲得有效的動(dòng)力學(xué)特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)進(jìn)行角接觸球軸承動(dòng)力學(xué)的理論分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)等具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明提供了一種動(dòng)力學(xué)特性試驗(yàn)用角接觸球軸承及其加工方法。以實(shí)現(xiàn)角接觸球軸承動(dòng)力學(xué)特性試驗(yàn)中，在不破壞油膜本身流動(dòng)、邊界和壓力分布的情況下，準(zhǔn)確測量出滾動(dòng)體與外圈滾道接觸位置、油膜壓力及其分布情況，據(jù)此獲得軸承接觸角、接觸載荷、接觸應(yīng)力和接觸應(yīng)變、接觸橢圓參數(shù)及滑滾比等動(dòng)力學(xué)特性參數(shù)的目的。
[0004]為達(dá)到所述的目的本發(fā)明的技術(shù)方案是:
[0005]一種動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)用角接觸球軸承，其中該軸承外圈的內(nèi)環(huán)表面沿軸向同軸設(shè)置有相互平行且結(jié)構(gòu)相同的復(fù)數(shù)個(gè)凹槽；
[0006]所述的凹槽截面為矩形；該凹槽內(nèi)填充有絕緣膠；
[0007]所述的絕緣膠上鑲嵌有復(fù)數(shù)個(gè)按格雷碼布置的壓電傳感器；該絕緣膠表面涂刷有耐磨膠；
[0008]形成該軸承的軸承滾動(dòng)體在離心力和陀螺力矩的作用下繞轉(zhuǎn)軸滾動(dòng)的同時(shí)沿外圈軸向移動(dòng)，當(dāng)該軸承滾動(dòng)體壓過凹槽時(shí)一并壓過復(fù)數(shù)個(gè)壓電傳感器的結(jié)構(gòu)。
[0009]該復(fù)數(shù)個(gè)凹槽的個(gè)數(shù)為4及4的倍數(shù)。
[0010]不同凹槽內(nèi)鑲嵌的該壓電傳感器的數(shù)量相同。
[0011]不同凹槽內(nèi)鑲嵌的該壓電傳感器的數(shù)量均為8個(gè)。
[0012]該凹槽沿軸向長度不小于軸承滾動(dòng)體沿軸向移動(dòng)的距離；該凹槽的深度方向?yàn)闇系婪ㄏ蚍较?，深度不超過軸承外圈最小徑向壁厚的一半。
[0013]該復(fù)數(shù)個(gè)凹槽彼此之間相距的距離相等；該復(fù)數(shù)個(gè)凹槽彼此之間相距的距離為該軸承滾動(dòng)體周長的二十分之一或?yàn)樵撦S承滾動(dòng)體半徑的七分之一。
[0014]該軸承外圈的內(nèi)環(huán)表面沿該軸承滾動(dòng)體的滾動(dòng)方向依次設(shè)置有4個(gè)凹槽；分別為第一凹槽，第二凹槽，第三凹槽和第四凹槽；該第一凹槽，第二凹槽，第三凹槽和第四凹槽沿軸線分別被均分成16個(gè)能識(shí)別的位置；該16個(gè)能識(shí)別的位置分別標(biāo)記為O位置，I位置，2位置，3位置，4位置，5位置，6位置，7位置，8位置，9位置，10位置，11位置，12位置，13位置，14位置和15位置；不同凹槽之間相同標(biāo)記的位置對(duì)應(yīng)相同；
[0015]該第一凹槽內(nèi)的8位置，9位置，10位置，11位置，12位置，13位置，14位置和15位置鑲嵌有該壓電傳感器；
[0016]該第二凹槽內(nèi)的4位置，5位置，6位置，7位置，8位置，9位置，10位置和11位置鑲嵌有該壓電傳感器；
[0017]該第三凹槽內(nèi)的2位置，3位置，4位置，5位置和10位置，11位置，12位置，13位置鑲嵌有該壓電傳感器；
[0018]該第四凹槽內(nèi)的I位置，2位置和5位置，6位置和9位置，10位置和13位置，14位置鑲嵌有該壓電傳感器。
[0019]該16個(gè)能識(shí)別的位置對(duì)應(yīng)的格雷碼及對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為:
[0020]O位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為0000，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為0000 ；
[0021]I位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為0001，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為0001 ；
[0022]2位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為0011，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為0010 ；
[0023]3位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為0010，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為0011 ；
[0024]4位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為0110，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為0100 ；
[0025]5位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為0111，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為0101 ；
[0026]6位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為0101，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為0110 ；
[0027]7位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為0100，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為0111 ;
[0028]8位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為1100，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為1000 ；
[0029]9位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為1101，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為1001 ；
[0030]10位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為1111，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為1010 ；
[0031]11位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為1110，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為1011 ；
[0032]12位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為1010，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為1100 ；
[0033]13位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為1011，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為1101 ；
[0034]14位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為1001，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為1110 ;
[0035]15位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為1000，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為1111。
[0036]一種基于所述的動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)用角接觸球軸承的加工方法，基于如下步驟:
[0037](I)在軸承外圈滾道上加工矩形凹槽，凹槽位置位于軸承工作時(shí)滾動(dòng)體與外圈滾道的接觸范圍；
[0038](2)將凹槽內(nèi)部填充絕緣膠；
[0039](3)在絕緣膠凝固之前，將壓電傳感器按格雷碼鑲嵌于其表面，使壓電傳感器觸點(diǎn)與軸承滾道位于同一組圓周上，觸點(diǎn)指向軸心，并引出傳感器信號(hào)線；
[0040](4)待絕緣膠凝固后，將耐磨膠刷在絕緣材料表面，并進(jìn)行磨削加工，使凹槽填充后的外圈滾道幾何結(jié)構(gòu)與加工凹槽前相同。
[0041]其步驟(3)中的壓電傳感器通過信號(hào)線與采集與控制系統(tǒng)連接；反饋的信號(hào)既可以得到滾動(dòng)體與外圈的接觸載荷大小，也可以根據(jù)各條凹槽中壓電傳感器反饋的信號(hào)判斷滾動(dòng)體與外圈的接觸位置及滾動(dòng)體的運(yùn)動(dòng)速度；根據(jù)測得滾動(dòng)體與外圈滾道接觸位置、油膜壓力及滾動(dòng)體運(yùn)動(dòng)速度，可以獲得軸承接觸角、接觸載荷、接觸應(yīng)力和接觸應(yīng)變、接觸橢圓參數(shù)及滑滾比等動(dòng)力學(xué)特性參數(shù)。
[0042]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)和有益的效果是:能夠在不破壞油膜本身流動(dòng)、邊界和壓力分布的情況下，通過改變外部載荷以及主軸轉(zhuǎn)速，直接準(zhǔn)確測量出軸承動(dòng)力學(xué)特性參數(shù)；如滾動(dòng)體與外圈滾道的接觸角；滾動(dòng)體與外圈滾道接觸面積；軸承外圈滾道壓力；潤滑油油膜壓力等。
【附圖說明】
[0043]圖1為本發(fā)明角接觸球軸承整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0044]圖2為圖1中軸承局部結(jié)構(gòu)A放大示意圖；
[0045]圖3為圖2中沿B向凹槽展開示意圖。
[0046]圖中標(biāo)記名稱
[0047]1-軸承外圈，2-絕緣膠，3-耐磨膠，4-壓電傳感器，5-軸承滾動(dòng)體。
【具體實(shí)施方式】
[0048]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案詳細(xì)描述如下。
[0049]如圖1，圖2，圖3所示。其中圖3是本發(fā)明的壓電傳感器在外圈凹槽中的分布示意圖。
[0050]一種動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)用角接觸球軸承，其中該軸承外圈I的內(nèi)環(huán)表面沿軸向同軸設(shè)置有相互平行且結(jié)構(gòu)相同的復(fù)數(shù)個(gè)凹槽；
[0051]該復(fù)數(shù)個(gè)凹槽的個(gè)數(shù)為4及4的倍數(shù)；也可以說每4個(gè)凹槽組成一組；該凹槽沿軸向長度不小于軸承滾動(dòng)體5沿軸向移動(dòng)的距離；該凹槽的深度方向?yàn)闇系婪ㄏ蚍较?，深度不超過軸承外圈最小徑向壁厚的一半。
[0052]該復(fù)數(shù)個(gè)凹槽彼此之間相距的距離相等；該復(fù)數(shù)個(gè)凹槽彼此之間相距的距離為該軸承滾動(dòng)體5周長的二十分之一或?yàn)樵撦S承滾動(dòng)體5半徑的1/7。
[0053]所述的凹槽截面為矩形；該凹槽內(nèi)填充有絕緣膠2 ;
[0054]所述的絕緣膠2上鑲嵌有復(fù)數(shù)個(gè)按格雷碼布置的壓電傳感器4 ;該絕緣膠2表面涂刷有耐磨膠3 ;不同凹槽內(nèi)鑲嵌的該壓電傳感器4的數(shù)量相同；不同凹槽內(nèi)鑲嵌的該壓電傳感器4的數(shù)量可為8個(gè)。
[0055]形成該軸承的軸承滾動(dòng)體5在離心力和陀螺力矩的作用下繞轉(zhuǎn)軸滾動(dòng)的同時(shí)沿外圈軸向移動(dòng)，當(dāng)該軸承滾動(dòng)體5壓過凹槽時(shí)一并壓過復(fù)數(shù)個(gè)壓電傳感器4的結(jié)構(gòu)。
[0056]如圖1和圖2所示，為較佳實(shí)施例；該軸承外圈I的內(nèi)環(huán)表面沿該軸承滾動(dòng)體5的滾動(dòng)方向依次設(shè)置有4個(gè)凹槽(如圖3中所示的由右向左依次設(shè)置有4個(gè)凹槽)；分別為第一凹槽，第二凹槽，第三凹槽和第四凹槽；該第一凹槽，第二凹槽，第三凹槽和第四凹槽沿軸線分別被均分成16個(gè)能識(shí)別的位置；該16個(gè)能識(shí)別的位置分別標(biāo)記為O位置，I位置，2位置，3位置，4位置，5位置，6位置，7位置，8位置，9位置，10位置，11位置，12位置，13位置，14位置和15位置；不同凹槽之間相同標(biāo)記的位置對(duì)應(yīng)相同；
[0057]該第一凹槽內(nèi)的8位置，9位置，10位置，11位置，12位置，13位置，14位置和15位置鑲嵌有該壓電傳感器4;
[0058]該第二凹槽內(nèi)的4位置，5位置，6位置，7位置，8位置，9位置，10位置和11位置鑲嵌有該壓電傳感器4;
[0059]該第三凹槽內(nèi)的2位置，3位置，4位置，5位置和10位置，11位置，12位置，13位置鑲嵌有該壓電傳感器4;
[0060]該第四凹槽內(nèi)的I位置，2位置和5位置，6位置和9位置，10位置和13位置，14位置鑲嵌有該壓電傳感器4。
[0061 ] 該16個(gè)能識(shí)別的位置對(duì)應(yīng)的格雷碼及對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為:
[0062]O位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為0000，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為0000 ；
[0063]I位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為0001，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為0001 ；
[0064]2位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為0011，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為0010 ；
[0065]3位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為0010，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為0011 ；
[0066]4位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為0110，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為0100 ；
[0067]5位置對(duì)應(yīng)的格雷碼為0111，對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制碼為0101 ；
[0068]6位置對(duì)應(yīng)的