軸承載荷測試結構及測試方法
2023-05-29 15:48:41 1
專利名稱：軸承載荷測試結構及測試方法
技術領域：
本發明涉及一種測試軸承的載荷的結構與方法，特別涉及一種在位測試軸承的載荷的結構與方法。
背景技術：
軸承是一種應用極為廣泛的機械零件，其使用壽命直接影響使用它的機械壽命，因此，了解軸承在機械實況工作過程中的載荷狀況，對於準確估計軸承的使用壽命，或者對軸承結構進行合理化設計，都有非常大的積極作用。如圖I、圖2所示,是現有軸承載荷測試結構的正視圖與側面剖視圖,所述軸承包括內環11、外環12以及多個滾子13，可知，由於軸承的外環12呈環狀，受力極為均勻，在環 面上貼應變片14，加載載荷F後，測量出的電阻變化值過小，會導致最終的測試結果並不可靠。因此，目前來說，軸承的載荷測試，仍然只能在軸承載荷測試試驗臺上進行，對於在工作現場的實況測試而言，仍然還沒有找到好的辦法。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種軸承載荷測試結構及測試方法，解決現有測試結構及方法僅適用於試驗臺測試的不足。為實現上述目的，本發明採用的技術方案包括一種軸承載荷測試結構，所述軸承包括內環、測試外環以及多個滾子，所述測試外環固定，所述內環上加有載荷，其特徵在於所述測試外環的外側表面向內設有凹槽，所述凹槽的底面上貼有應變片，所述應變片連接至信號採集裝置。所述的軸承載荷測試結構，其中所述測試外環的外側表面沿周向間隔設有數個所述凹槽，各凹槽底面均貼有所述應變片。所述的軸承載荷測試結構，其中所述測試外環的整個外側表面均向內凹陷，以使所述凹槽呈環凹形。所述的軸承載荷測試結構，其中所述凹槽具有兩個側壁與所述底面，所述應變片貼在所述凹槽的底面上與所述兩個側壁距離相等的位置。所述的軸承載荷測試結構，其中所述凹槽具有兩個側壁與所述底面，所述應變片貼在所述凹槽的底面上與側壁相接的位置。所述的軸承載荷測試結構，其中所述凹槽具有兩個側壁與所述底面，至少其中一個所述側壁上設有通孔，所述應變片的連接線穿過所述通孔後連接至所述信號採集裝置。所述的軸承載荷測試結構，其中所述內環上的載荷的方向是朝向所述應變片的粘貼位置。為實現上述目的，本發明採用的技術方案還包括一種軸承載荷測試方法，其特徵在於，包括如下步驟(I)準備軸承，所述軸承包括內環、外環以及多個滾子；
(2)製作測試外環，所述測試外環的外側表面向內設有凹槽；(3)在所述凹槽的底面上貼應變片，將所述應變片的連接線連接至信號採集裝置；(4)用所述測試外環替換所述軸承的外環，得到測試用軸承；(5)將所述測試用軸承放置到軸承載荷測試試驗臺上，然後進行標定；(6)將所述測試用軸承安裝到工作現場，進行實況測試；(7)依據標定結果，對實況測試結果進行還原，得到軸承在工作現場所承受的載荷值。
所述的軸承載荷測試方法，其中所述凹槽具有兩個側壁與所述底面，所述應變片貼在所述凹槽的底面上與所述兩個側壁距離相等的位置。所述的軸承載荷測試方法，其中所述凹槽具有兩個側壁與所述底面，所述應變片貼在所述凹槽的底面上與側壁相接的位置。與現有技術相比較，本發明具有的有益效果是本發明提供的測試結構，通過使得凹槽底面形成一個應力集中的區域，應變片貼在所述凹槽底面位置，隨著載荷的變化，能夠出現明顯的電阻值波動，從而準確地測量出軸承所承受的載荷值。同時，由於該軸承載荷測試結構與一般軸承的外形基本相同，本發明提供的測試方法適合安裝在工作現場進行實況測試。
圖I、圖2分別是現有軸承載荷測試結構的正視圖與側面剖視圖；圖3、圖4分別是本發明提供的軸承載荷測試結構的正視圖與側面剖視圖；圖5是本發明提供的軸承載荷測試結構在另一測試時刻的正視圖。
具體實施例方式如圖3、圖4所示，本發明提供的軸承載荷測試結構，其包括內環21、測試外環22以及多個滾子23，所述測試外環22固定，所述內環21上則加有載荷F，而本發明與現有技術的主要區別在於所述測試外環22的外側表面向內設有凹槽25，所述凹槽25具有兩個側壁251與底面252，在所述凹槽25的底面252上貼有應變片26，所述側壁251上設有通孔253，所述應變片26的連接線穿過所述通孔253後連接至信號採集裝置27。本實施例中，所述內環21上的載荷F的方向是朝向所述應變片26的粘貼位置，以使所述應變片26能夠更好地響應所述載荷F。 如此結構，使得凹槽25底面252形成一個應力集中的區域，應變片26貼在所述凹槽25底面252位置，隨著載荷F的變化，能夠出現明顯的電阻值波動，從而準確地測量出軸承所承受的載荷值。同時，由於該軸承載荷測試結構與一般軸承的外形基本相同，適合安裝在工作現場進行實況測試。當然，以上所述僅僅是本發明的一個較佳實施例，在該實施例的基礎上，還可以進行如下簡單變換而不影響本發明的實質特點例如，所述測試外環22的外側表面可沿周向間隔設有數個所述凹槽25，各凹槽25底面252均貼有所述應變片26。例如，所述測試外環22的整個外側表面可全部向內凹陷，以使所述凹槽25呈環凹形。例如，所述應變片26也可以貼在所述凹槽25的底面252上與所述兩個側壁251
距離相等的位置。例如，所述應變片26還可以貼在所述凹槽25的底面252上與側壁251相接的位置。同時，利用上述軸承載荷測試結構，可進行軸承在位測試(即現場測試)，其包括如 下步驟(I)準備軸承，所述軸承包括內環21、外環以及多個滾子23 ；(2)製作測試外環22，所述測試外環22的外側表面向內設有凹槽25 ；(3)在所述凹槽25的底面252上貼應變片26，將所述應變片26的連接線連接至信號採集裝置27 ；(4)用所述測試外環22替換所述軸承的外環，得到測試用軸承；(5)將所述測試用軸承放置到軸承載荷測試試驗臺上，然後進行標定；(6)將所述測試用軸承安裝到工作現場，進行實況測試；(7)依據標定結果，對實況測試結果進行還原，得到軸承在工作現場所承受的載荷情況。需要注意的是，標定過程以及實況測試過程中，軸承的滾子23在不斷旋轉，即使載荷F完全相同，通過應變片26測量得到的電信號的大小也會隨著滾子23的位置而變化。假設F不變，具體來說，在圖3所示的情況下，通過應變片26測量到的電信號處於峰值，而在圖5所示的情況下，通過應變片26測量到的電信號處於谷值，整個電信號數值隨著時間的變化應當呈正弦波形。因此，在標定過程以及實況測試過程中，均需要將該正弦波狀的噪聲予以去除，方能得到真實的載荷測量值。所述噪聲去除的方法較為簡單，也是常規信號處理手段，在此就不予贅述了。以上說明對本發明而言只是說明性的，而非限制性的，本領域普通技術人員理解，在不脫離權利要求所限定的精神和範圍的情況下，可作出許多修改、變化或等效，但都將落入本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種軸承載荷測試結構，所述軸承包括內環、測試外環以及多個滾子，所述測試外環固定，所述內環上加有載荷，其特徵在於所述測試外環的外側表面向內設有凹槽，所述凹槽的底面上貼有應變片，所述應變片連接至信號採集裝置。
2.根據權利要求I所述的軸承載荷測試結構，其特徵在於所述測試外環的外側表面沿周向間隔設有數個所述凹槽，各凹槽底面均貼有所述應變片。
3.根據權利要求I所述的軸承載荷測試結構，其特徵在於所述測試外環的整個外側表面均向內凹陷，以使所述凹槽呈環凹形。
4.根據權利要求1、2或3所述的軸承載荷測試結構，其特徵在於所述凹槽具有兩個側壁與所述底面，所述應變片貼在所述凹槽的底面上與所述兩個側壁距離相等的位置。
5.根據權利要求1、2或3所述的軸承載荷測試結構，其特徵在於所述凹槽具有兩個側壁與所述底面，所述應變片貼在所述凹槽的底面上與側壁相接的位置。
6.根據權利要求I所述的軸承載荷測試結構，其特徵在於所述凹槽具有兩個側壁與所述底面，至少其中一個所述側壁上設有通孔，所述應變片的連接線穿過所述通孔後連接至所述信號採集裝置。
7.根據權利要求I所述的軸承載荷測試結構，其特徵在於所述內環上的載荷的方向是朝向所述應變片的粘貼位置。
8.一種軸承載荷測試方法，其特徵在於，包括如下步驟 (1)準備軸承，所述軸承包括內環、外環以及多個滾子； (2)製作測試外環，所述測試外環的外側表面向內設有凹槽； (3)在所述凹槽的底面上貼應變片，將所述應變片的連接線連接至信號採集裝置； (4)用所述測試外環替換所述軸承的外環，得到測試用軸承； (5)將所述測試用軸承放置到軸承載荷測試試驗臺上，然後進行標定； (6)將所述測試用軸承安裝到工作現場，進行實況測試； (7)依據標定結果，對實況測試結果進行還原，得到軸承在工作現場所承受的載荷值。
9.根據權利要求8所述的軸承載荷測試方法，其特徵在於所述凹槽具有兩個側壁與所述底面，所述應變片貼在所述凹槽的底面上與所述兩個側壁距離相等的位置。
10.根據權利要求8所述的軸承載荷測試方法，其特徵在於所述凹槽具有兩個側壁與所述底面，所述應變片貼在所述凹槽的底面上與側壁相接的位置。
全文摘要
本發明提供一種軸承載荷測試結構及測試方法，所述測試結構中，所述軸承包括內環、測試外環以及多個滾子，所述測試外環固定，所述內環上加有載荷，所述測試外環的外側表面向內設有凹槽，所述凹槽的底面上貼有應變片，所述應變片連接至信號採集裝置。所述測試方法包括準備軸承、製作測試外環、在所述凹槽的底面上貼應變片、用所述測試外環替換所述軸承的外環，得到測試用軸承、標定、實況測試以及依據標定結果，對實況測試結果進行還原等步驟。本發明提供的測試結構及測試方法，通過使得凹槽底面形成一個應力集中的區域，應變片貼在所述凹槽底面位置，能夠準確地測量出軸承所承受的載荷值，適合安裝在工作現場進行實況測試。
文檔編號G01L1/22GK102967396SQ20121044430
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月8日 優先權日2012年11月8日
發明者孫守光, 金新燦, 李強, 謝基龍, 劉德昆, 任尊松, 劉志明 申請人:北京交通大學