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专利号: 2020105424119
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种推力球轴承光干涉线性油膜厚度检测方法,其特征在于:该方法具体如下:步骤1、将水平设置的传动模块支撑滑轨固定在试验台底座上,传动模块支架与传动模块支撑滑轨构成滑动副;然后,将紧固螺栓一穿过传动模块支架开设的通孔和传动模块支撑滑轨开设的调节槽,并与螺母一连接;接着,将传动轴通过双列角接触球轴承支承在轴承外套内;将轴承垫圈与轴承外套通过螺钉固定,对双列角接触球轴承进行轴向限位;最后,将轴承外套与传动模块支架通过螺钉固定,使得传动轴水平设置;

步骤2、在玻璃推力球轴承套圈的滚道表面镀铬膜和二氧化硅膜,且二氧化硅膜设置在内层;玻璃推力球轴承套圈设有多种规格,各规格玻璃推力球轴承套圈的外径和滚道尺寸参数不同;然后,将与推力球轴承保持架钢球组件匹配的玻璃推力球轴承套圈套置在螺纹轴上,轴套也套置在螺纹轴上,玻璃推力球轴承套圈的两侧分别通过螺纹轴的轴肩和轴套的轴肩轴向定位;接着,将六角螺母与螺纹轴通过螺纹连接,并压紧轴套;最后,将螺纹轴与传动轴通过联轴器连接,使得螺纹轴与传动轴同轴设置;

步骤3、将钢制推力球轴承套圈固定安装在加载机构上;其中,加载机构的加载支架也与传动模块支撑滑轨构成滑动副;紧固螺栓二穿过加载支架开设的通孔和传动模块支撑滑轨开设的调节槽,并与螺母二连接;然后,在推力球轴承保持架钢球组件的钢球和保持架之间的缝隙内填入润滑脂,将推力球轴承保持架钢球组件贴合于钢制推力球轴承套圈上;接着,拧松紧固螺栓二,调节加载机构的加载支架在传动模块支撑滑轨上的位置,使玻璃推力球轴承套圈贴合推力球轴承保持架钢球组件,并使推力球轴承保持架钢球组件的钢球嵌入玻璃推力球轴承套圈的滚道内;最后,拧紧紧固螺栓二;

步骤4、加载机构对钢制推力球轴承套圈施加载荷,使推力球轴承保持架钢球组件和玻璃推力球轴承套圈承受载荷;然后,打开显微镜高速摄像头中的单色光源;

步骤5、将显微镜高速摄像头对准玻璃推力球轴承套圈的滚道,单色光源经过玻璃推力球轴承套圈,达到玻璃推力球轴承套圈的滚道和钢球表面时被分别反射,两部分反射光由于光程差产生干涉条纹;调整显微镜聚焦后,传动机构驱动传动轴,传动轴带动螺纹轴、轴套和玻璃推力球轴承套圈旋转;

步骤6、使用显微镜高速摄像头拍摄推力球轴承保持架钢球组件中的钢球与玻璃推力球轴承套圈滚道之间的油膜光干涉图像,间隔小于0.6s拍摄一次,拍摄时间大于30s;采集到的油膜光干涉图像经图像采集卡传给计算机,计算机计算出油膜厚度,从而得到玻璃推力球轴承套圈的滚道和钢球接触区内经过钢球中心且沿玻璃推力球轴承套圈滚道切线方向的直线所在位置上膜厚分布,以及与该直线垂直的直线所在位置上膜厚分布;拍摄油膜光干涉图像时,靠近玻璃推力球轴承套圈滚道和钢球接触区的第二相脂池状态也被采集并经图像采集卡传给计算机,进而测量出传动轴运转状态下第二相脂池朝向钢球滚动方向的边缘到玻璃推力球轴承套圈滚道和钢球接触区朝向钢球滚动方向的边缘之间的最小距离d1;

步骤7、使传动机构停转驱动传动轴,显微镜高速摄像头拍摄钢球与玻璃推力球轴承套圈滚道之间的油膜光干涉图像,间隔小于0.6s拍摄一次,拍摄时间大于30s;采集到的油膜光干涉图像经图像采集卡传给计算机,进而测量出传动轴停转状态下第二相脂池朝向钢球滚动方向的边缘到玻璃推力球轴承套圈滚道和钢球接触区朝向钢球滚动方向的边缘之间的最小距离d2;

步骤8、对比d1、d2,并观察步骤6和步骤7中得到的第二相脂池形状,分析第二相脂池中的润滑剂在毛细作用下的回流行为、回流量随时间变化情况、轴承工作时和停止工作后第二相脂池的回流状态;

步骤9、重复执行三次以下步骤:依次执行步骤5、步骤6、步骤7和步骤8;每次重复时,在步骤5中,显微镜高速摄像头对准的玻璃推力球轴承套圈滚道位置不同;总共四次执行的步骤5中,显微镜高速摄像头对准的玻璃推力球轴承套圈滚道四个位置分别为水平面上的两个位置和竖直面上的两个位置;

步骤10、加载机构对钢制推力球轴承套圈卸载,从而撤除推力球轴承保持架钢球组件和玻璃推力球轴承套圈之间的加载力;然后,拧松紧固螺栓二,调节加载机构的加载支架在传动模块支撑滑轨上的位置,使推力球轴承保持架钢球组件远离玻璃推力球轴承套圈;接着,取下推力球轴承保持架钢球组件和钢制推力球轴承套圈,通过显微镜高速摄像头拍摄钢制推力球轴承套圈的滚道中脂须形貌;在钢制推力球轴承套圈的滚道上选择沿周向均布的四个点位,测量每个点位脂须数量以及各脂须与滚道之间的角度;最后,将所有脂须与滚道之间的角度求和后,除以四个点位处脂须数量总和,得到脂须角度均值;

步骤11、使用石油醚对钢制推力球轴承套圈、推力球轴承保持架钢球组件和玻璃推力球轴承套圈进行清洗;

步骤12、将钢制推力球轴承套圈固定安装在加载机构上,在推力球轴承保持架钢球组件的钢球和保持架之间的缝隙内填入润滑脂,将推力球轴承保持架钢球组件贴合于钢制推力球轴承套圈上;调节加载机构的加载支架在传动模块支撑滑轨上的位置,使玻璃推力球轴承套圈贴合推力球轴承保持架钢球组件,并使推力球轴承保持架钢球组件的钢球嵌入玻璃推力球轴承套圈的滚道内;拧紧紧固螺栓二;然后,通过加载机构对钢制推力球轴承套圈施加所需检测的载荷,使推力球轴承保持架钢球组件和玻璃推力球轴承套圈承受载荷;接着,重复步骤5,重复步骤5时若需要改变玻璃推力球轴承套圈转速,则通过传动机构进行调节;最后,重复步骤6、步骤7、步骤8、步骤9、步骤10和步骤11;

步骤13、重复步骤12,直到所需检测的推力球轴承保持架钢球组件和玻璃推力球轴承套圈之间的加载力全部检测完毕。

2.根据权利要求1所述的一种推力球轴承光干涉线性油膜厚度检测方法,其特征在于:所述玻璃推力球轴承套圈的两侧与螺纹轴的轴肩和轴套的轴肩之间均设有橡胶垫圈。

3.根据权利要求1所述的一种推力球轴承光干涉线性油膜厚度检测方法,其特征在于:所述的加载机构包括加载支架、滑动座台、加载棒、弹簧和嵌入型导向轴支座;所述的嵌入型导向轴支座通过螺钉固定在加载支架上;所述的滑动座台与传动轴同轴设置,包括一体成型的中心滑块、定位杆和轴承套圈安装块;中心滑块位于定位杆和轴承套圈安装块之间;

中心滑块与嵌入型导向轴支座构成滑动副,定位杆和轴承套圈安装块分设在嵌入型导向轴支座两端;所述的弹簧套置在定位杆上;加载棒的外螺纹与加载支架的螺纹孔连接,定位杆嵌入加载棒的内孔中;弹簧两端分别与加载棒端面和中心滑块端面接触;钢制推力球轴承套圈通过销钉固定于滑动座台的轴承套圈安装块上;所述加载棒的外壁设有加载力刻度。

4.根据权利要求3所述的一种推力球轴承光干涉线性油膜厚度检测方法,其特征在于:加载机构对钢制推力球轴承套圈施加载荷的具体过程如下:旋转加载棒压缩弹簧,使滑动座台推动钢制推力球轴承套圈。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的一种推力球轴承光干涉线性油膜厚度检测方法,其特征在于:所述的显微镜高速摄像头包括CCD相机和显微镜,CCD相机拍摄显微镜的显微图。

6.根据权利要求1所述的一种推力球轴承光干涉线性油膜厚度检测方法,其特征在于:所述的传动机构包括主动带轮、从动带轮、电机支撑滑轨、驱动电机和电机座;所述的电机支撑滑轨与传动模块支撑滑轨平行设置,并固定在试验台底座上;电机座与电机支撑滑轨构成滑动副;紧固螺栓三穿过电机座开设的通孔和电机支撑滑轨开设的调节槽,并与螺母三连接;驱动电机的底座固定在电机座上;驱动电机的输出轴与传动模块支撑滑轨平行设置,并与主动带轮固定;所述的从动带轮与传动轴固定,并与主动带轮通过V带连接。

7.根据权利要求6所述的一种推力球轴承光干涉线性油膜厚度检测方法,其特征在于:传动机构驱动传动轴的具体过程如下:启动驱动电机,驱动电机通过主动带轮和V带带动从动带轮将动力传至传动轴。