一種動力學實驗用角接觸球軸承及其加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種動力學實驗用角接觸球軸承及其加工方法；屬于機械產品結構及制造方法的技術領域，具體說屬于一種用于動力學特性試驗用的角接觸球軸承的結構及其該軸承的加工方法的技術領域。
【背景技術】
[0002]作為高速旋轉機械中最常用的支承方式，角接觸球軸承被廣泛應用于高速機床、航空發動機、電動機、汽車、高速離心機等領域。軸承動力學特性對它支承旋轉機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速高，且受自身結構限制，對其動力學特性參數無法準確測量，分析數據多來源于理論計算和間接測量，精度與實時性都受到很大的局限。因此，設計一種能測得動力特性參數的實驗用高速角接觸球軸承結構，獲得有效的動力學特性試驗數據，對進行角接觸球軸承動力學的理論分析、結構設計、使用和維護等具有重要意義。
【發明內容】
[0003]本發明提供了一種動力學特性試驗用角接觸球軸承及其加工方法。以實現角接觸球軸承動力學特性試驗中，在不破壞油膜本身流動、邊界和壓力分布的情況下，準確測量出滾動體與外圈滾道接觸位置、油膜壓力及其分布情況，據此獲得軸承接觸角、接觸載荷、接觸應力和接觸應變、接觸橢圓參數及滑滾比等動力學特性參數的目的。
[0004]為達到所述的目的本發明的技術方案是:
[0005]一種動力學實驗用角接觸球軸承，其中該軸承外圈的內環表面沿軸向同軸設置有相互平行且結構相同的復數個凹槽；
[0006]所述的凹槽截面為矩形；該凹槽內填充有絕緣膠；
[0007]所述的絕緣膠上鑲嵌有復數個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體在離心力和陀螺力矩的作用下繞轉軸滾動的同時沿外圈軸向移動，當該軸承滾動體壓過凹槽時一并壓過復數個壓電傳感器的結構。
[0009]該復數個凹槽的個數為4及4的倍數。
[0010]不同凹槽內鑲嵌的該壓電傳感器的數量相同。
[0011]不同凹槽內鑲嵌的該壓電傳感器的數量均為8個。
[0012]該凹槽沿軸向長度不小于軸承滾動體沿軸向移動的距離；該凹槽的深度方向為溝道法向方向，深度不超過軸承外圈最小徑向壁厚的一半。
[0013]該復數個凹槽彼此之間相距的距離相等；該復數個凹槽彼此之間相距的距離為該軸承滾動體周長的二十分之一或為該軸承滾動體半徑的七分之一。
[0014]該軸承外圈的內環表面沿該軸承滾動體的滾動方向依次設置有4個凹槽；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個能識別的位置；該16個能識別的位置分別標記為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記的位置對應相同；
[0015]該第一凹槽內的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個能識別的位置對應的格雷碼及對應的二進制碼為:
[0020]O位置對應的格雷碼為0000，對應的二進制碼為0000 ；
[0021]I位置對應的格雷碼為0001，對應的二進制碼為0001 ；
[0022]2位置對應的格雷碼為0011，對應的二進制碼為0010 ；
[0023]3位置對應的格雷碼為0010，對應的二進制碼為0011 ；
[0024]4位置對應的格雷碼為0110，對應的二進制碼為0100 ；
[0025]5位置對應的格雷碼為0111，對應的二進制碼為0101 ；
[0026]6位置對應的格雷碼為0101，對應的二進制碼為0110 ；
[0027]7位置對應的格雷碼為0100，對應的二進制碼為0111 ;
[0028]8位置對應的格雷碼為1100，對應的二進制碼為1000 ；
[0029]9位置對應的格雷碼為1101，對應的二進制碼為1001 ；
[0030]10位置對應的格雷碼為1111，對應的二進制碼為1010 ；
[0031]11位置對應的格雷碼為1110，對應的二進制碼為1011 ；
[0032]12位置對應的格雷碼為1010，對應的二進制碼為1100 ；
[0033]13位置對應的格雷碼為1011，對應的二進制碼為1101 ；
[0034]14位置對應的格雷碼為1001，對應的二進制碼為1110 ;
[0035]15位置對應的格雷碼為1000，對應的二進制碼為1111。
[0036]一種基于所述的動力學實驗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滾動體與外圈滾道的接觸范圍；
[0038](2)將凹槽內部填充絕緣膠；
[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，使壓電傳感器觸點與軸承滾道位于同一組圓周上，觸點指向軸心，并引出傳感器信號線；
[0040](4)待絕緣膠凝固后，將耐磨膠刷在絕緣材料表面，并進行磨削加工，使凹槽填充后的外圈滾道幾何結構與加工凹槽前相同。
[0041]其步驟(3)中的壓電傳感器通過信號線與采集與控制系統連接；反饋的信號既可以得到滾動體與外圈的接觸載荷大小，也可以根據各條凹槽中壓電傳感器反饋的信號判斷滾動體與外圈的接觸位置及滾動體的運動速度；根據測得滾動體與外圈滾道接觸位置、油膜壓力及滾動體運動速度，可以獲得軸承接觸角、接觸載荷、接觸應力和接觸應變、接觸橢圓參數及滑滾比等動力學特性參數。
[0042]本發明與現有技術相比，具有的優點和有益的效果是:能夠在不破壞油膜本身流動、邊界和壓力分布的情況下，通過改變外部載荷以及主軸轉速，直接準確測量出軸承動力學特性參數；如滾動體與外圈滾道的接觸角；滾動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為本發明角接觸球軸承整體結構示意圖；
[0044]圖2為圖1中軸承局部結構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-軸承滾動體。
【具體實施方式】
[0048]下面結合附圖對本發明的技術方案詳細描述如下。
[0049]如圖1，圖2，圖3所示。其中圖3是本發明的壓電傳感器在外圈凹槽中的分布示意圖。
[0050]一種動力學實驗用角接觸球軸承，其中該軸承外圈I的內環表面沿軸向同軸設置有相互平行且結構相同的復數個凹槽；
[0051]該復數個凹槽的個數為4及4的倍數；也可以說每4個凹槽組成一組；該凹槽沿軸向長度不小于軸承滾動體5沿軸向移動的距離；該凹槽的深度方向為溝道法向方向，深度不超過軸承外圈最小徑向壁厚的一半。
[0052]該復數個凹槽彼此之間相距的距離相等；該復數個凹槽彼此之間相距的距離為該軸承滾動體5周長的二十分之一或為該軸承滾動體5半徑的1/7。
[0053]所述的凹槽截面為矩形；該凹槽內填充有絕緣膠2 ;
[0054]所述的絕緣膠2上鑲嵌有復數個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 ;不同凹槽內鑲嵌的該壓電傳感器4的數量相同；不同凹槽內鑲嵌的該壓電傳感器4的數量可為8個。
[0055]形成該軸承的軸承滾動體5在離心力和陀螺力矩的作用下繞轉軸滾動的同時沿外圈軸向移動，當該軸承滾動體5壓過凹槽時一并壓過復數個壓電傳感器4的結構。
[0056]如圖1和圖2所示，為較佳實施例；該軸承外圈I的內環表面沿該軸承滾動體5的滾動方向依次設置有4個凹槽(如圖3中所示的由右向左依次設置有4個凹槽)；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個能識別的位置；該16個能識別的位置分別標記為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記的位置對應相同；
[0057]該第一凹槽內的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個能識別的位置對應的格雷碼及對應的二進制碼為:
[0062]O位置對應的格雷碼為0000，對應的二進制碼為0000 ；
[0063]I位置對應的格雷碼為0001，對應的二進制碼為0001 ；
[0064]2位置對應的格雷碼為0011，對應的二進制碼為0010 ；
[0065]3位置對應的格雷碼為0010，對應的二進制碼為0011 ；
[0066]4位置對應的格雷碼為0110，對應的二進制碼為0100 ；
[0067]5位置對應的格雷碼為0111，對應的二進制碼為0101 ；
[0068]6位置對應的