一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置[实用新型专利]

(12)实用新型专利

(10)授权公告号 CN 209197663 U(45)授权公告日 2019.08.02

(21)申请号 201822159487.4(22)申请日 2018.12.21

(73)专利权人 许昌学院

地址 461000 河南省许昌市魏都区八一路

88号(72)发明人 白丹　岑辉　郭瑞瑞　赵乐斌　

董永强　(74)专利代理机构 深圳众邦专利代理有限公司

445

代理人 谭丽莎(51)Int.Cl.

G01B 7/06(2006.01)G01M 13/04(2019.01)

(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利

权利要求书2页 说明书7页 附图3页

()实用新型名称

一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置

(57)摘要

本实用新型公开了一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置，所述装置包括外框架、内框架、轴承箱、测试轴承、磁耦合、支撑轴承、热电偶、弹性悬架系统、空气弹簧、连接电缆、电容补偿箱、数据采集箱；测量受试轴承内外圈之间的电容变化，经数据采集箱进行处理后以输出电压传输至PC机，PC机经过数据处理后将输出电压转换成润滑膜厚值并进行存储；本实用新型所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置在利用电容法测量滚动轴承润滑膜厚的同时，降低了制造成本，适用于无损检测各类滚动轴承的实时润滑情况。

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1.一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置，其特征在于，包括外框架、支承轴承、主轴、永磁铁、直流电机、测试轴承、轴承箱、卡盘、热电偶、弹性悬架系统、折叠板簧、内框架、空气弹簧、电容补偿箱、连接电缆、数据采集箱、PC机；

所述支承轴承装在所述外框架的内侧，所述支承轴承内圈与主轴外径适配；所述主轴外端装有永磁铁，所述主轴内端的外径与所述测试轴承的内圈配合；所述主轴外端的永磁铁与直流电机的主轴端部的另一永磁铁配合，将直流电机输出功率至主轴；所述直流电机与PC机连接，通过PC机控制测试轴承内圈的转速；

所述测试轴承装载在所述轴承箱中，且其侧面与卡盘配合；所述轴承箱中装有热电偶，对测试轴承外圈的温度进行测量；所述弹性悬架系统与所述卡盘的另一侧配合，并通过折叠板簧与内框架连接；

所述内框架通过一对空气弹簧与外框架连接；直线轴承在支架的支承下将步进电机的转轴连接；所述电容补偿箱通过连接电缆测试轴承内外圈连接，所述数据采集箱与电容补偿箱连接；所述PC机分别与数据采集箱、热电偶、直流电机及步进电机连接；

所述外框架的侧边设置有两组动力组，一组动力组设置于所述测试轴承的径向方向，为径向动力组；另一组动力组设置于所述测试轴承的轴向方向，为轴向动力组，两组动力组的结构相同；

所述动力组包括直线轴承、支架及步进电机，所述直线轴承与步进电机均安装在所述支架上，所述直线轴承的一端与所述步进电机连接，所述直线轴承的另一端外框架连接。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置，其特征在于，所述外框架包括外形大小一致的前矩形架与后矩形架，所述前矩形架与后矩形架通过上下两对相互交叉的圆柱形肋条连接，所述前矩形架与后矩形架的左右两侧的侧壁中部分别设置一矩形肋条；

所述前矩形架的对角处设有两根相互交叉的矩形斜肋条，所述前矩形架的左右边框中心处设有一根矩形横肋条；所述矩形斜肋条与矩形横肋条在前矩形架中心处断开，形成中心环，所述支承轴承装在所述中心环内，所述主轴穿设在所述支承轴承内，所述主轴的尾部与所述测试轴承连接；所述后矩形架与所述前矩形架的结构相同。

3.根据权利要求2所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置，其特征在于，所述轴承箱设于所述内框架内，所述轴承箱包括一小半圆卡条与大半圆卡条，所述小半圆卡条与大半圆卡条宽度一致并由四个螺栓进行连接，以在径向上对测试轴承进行固定。

4.根据权利要求3所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置，其特征在于，所述卡盘设置于所述轴承箱内，所述测试轴承固定在所述卡盘内；

所述轴承箱的大半圆卡条下侧开有两个圆孔，分别为热电偶安装孔及连接电缆接口，所述热电偶安装在所述热电偶安装孔对测试轴承外圈温度进行测量并传输至PC机进行储存；通过连接电缆接口以便将测试轴承外圈连接至电容补偿箱。

5.根据权利要求4所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置，其特征在于，所述轴承箱通过弹性悬架系统安装于所述内框架内，所述内框架由前部环形架和尾部环形架经三对互呈30度角交叉的圆柱杆连接形成；

所述前部环形架的侧边均设置一平口，在平口处安装空气弹簧，所述前部环形架上的空气弹簧与外框架边框中心处的矩形肋条连接，在所述尾部环形架上也设置一空气弹簧，所述尾部环形架的上的空气弹簧与后矩形架中心处的圆形座连接。

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6.根据权利要求5所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置，其特征在于，所述弹性悬架系统安装于所述内框架内，所述弹性悬架系统包括底座、顶部环形座及连接圆柱,所述底座上设置三片相同的折叠板簧，所述底座通过三个折叠板簧与所述内框架的前部环形架连接，所述连接圆柱固定在所述底座上，所述顶部环形座固定在所述连接圆柱上。

7.根据权利要求6所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置，其特征在于，所述弹性悬架系统的顶部环形座与所述轴承箱内的卡盘连接，所述底座与所述尾部环形架的上的空气弹簧连接，所述底座上对称设置两个板簧，通过两个板簧分别与外框架左右两侧的侧壁中部设置的矩形肋条连接。

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一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置

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技术领域

[0001]本实用新型公开了一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置，属于轴承润滑状态监测的技术领域。

背景技术

[0002]滚动轴承是装备与制造业中除了螺母和螺栓以外使用最为广泛的基础零部件，在高端装备中起到举足轻重的作用。我国经过近40年的高速工业发展，各行各业对滚动轴承的需求也在不断提升。然而，滚动轴承的质量水平已成为制约我国在高速铁路、高精密机床、风力发电机以及飞机发动机领域进行完全自主制造的堡垒。据不完全统计，世界上有超过一半的轴承失效源自于润滑问题。产生润滑问题的主要原因是润滑膜被破坏，导致其不能将轴承滚动体与内外圈之间完全分开，即摩擦副材料之间发生了直接接触并产生剧烈刮擦，致使摩擦副材料产生剧烈磨损，最终导致轴承失效。因此，为提高滚动轴承的安全性和服役寿命，监控滚动轴承的实时润滑膜厚具有重要价值。但由于滚动轴承的复杂结构以及动态运行状态，因此，滚动轴承中润滑油膜厚度的测量，是对滚动轴承运行状态进行诊断的关键技术，也是检测难度最大的参数。[0003]近年来，随着我国科学技术的发展，国内对于摩擦副接触区域的润滑膜厚测量技术研究也越来越重视，相关的研究以及测量装备有很多，如中国专利授权公告号为CN103196381A，名称为：“基于光干涉的新型弹流润滑膜厚测量方法”，该测量方法的缺点为：光干涉法要求其中一种接触材料须具有较好的透光性，因此无法在滚动轴承中进行工业应用。又如中国专利授权公告号为CN103335616A，名称为：“一种滑动轴承全域润滑膜厚分布的检测方法”，其中利用超声波法对润滑膜厚进行了测量，尽管其穿透能力弥补了光干涉法的不足，但由于远离和实际应用上的困难，目前超声波法尚未在弹流膜厚测试中得到广泛应用。滚动轴承中弹流润滑油膜厚度值一般处于微米级别，采用直接测量方式比较困难，电容测试法是一种比较成熟的技术，是一种公认的有效检测滚动轴承润滑油膜厚度的方法。电容测试法的原理是通过测量两物体之间的电容值来判断油膜厚度，是一种定量测量油膜厚度的简便方法。

实用新型内容

[0004]本实用新型目的在于提供一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置，结合电容测量技术，能够用于检测并获取实际工况中滚动轴承润滑油膜厚度的信息。[0005]为了达到以上目的，本实用新型是采取如下技术方案予以实现的：一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置，包括外框架、支承轴承、主轴、永磁铁、直流电机、测试轴承、轴承箱、卡盘、热电偶、弹性悬架系统、折叠板簧、内框架、空气弹簧、直线轴承、支架、步进电机、电容补偿箱、连接电缆、数据采集箱、PC机；

[0006]所述支承轴承装在所述外框架的内侧，所述支承轴承内圈与主轴外径适配；所述主轴外端装有永磁铁，所述主轴内端的外径与所述测试轴承的内圈配合；所述主轴外端的

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永磁铁与直流电机的主轴端部的另一永磁铁配合，将直流电机输出功率至主轴；所述直流电机与PC机连接，通过PC机控制测试轴承内圈的转速；[0007]所述测试轴承装载在所述轴承箱中，且其侧面与卡盘配合；所述轴承箱中装有热电偶，对测试轴承外圈的温度进行测量；所述弹性悬架系统与所述卡盘的另一侧配合，并通过折叠板簧与内框架连接；

[0008]所述内框架通过一对空气弹簧与外框架连接；所述直线轴承在支架的支承下将步进电机的转轴连接；所述电容补偿箱通过连接电缆测试轴承内外圈连接，所述数据采集箱与电容补偿箱连接；所述PC机分别与数据采集箱、热电偶、直流电机及步进电机连接；[0009]所述外框架的侧边设置有两组动力组，一组动力组设置于所述测试轴承的径向方向，为径向动力组；另一组动力组设置于所述测试轴承的轴向方向，为轴向动力组，两组动力组的结构相同；

[0010]所述动力组包括直线轴承、支架及步进电机，所述直线轴承与步进电机均安装在所述支架上，所述直线轴承的一端与所述步进电机连接，所述直线轴承的另一端外框架连接。

[0011]优选的，所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置中，所述外框架包括外形大小一致的前矩形架与后矩形架，所述前矩形架与后矩形架通过上下两对相互交叉的圆柱形肋条连接，所述前矩形架与后矩形架的左右两侧的侧壁中部分别设置一矩形肋条；[0012]所述前矩形架的对角处设有两根相互交叉的矩形斜肋条，所述前矩形架的左右边框中心处设有一根矩形横肋条；所述矩形斜肋条与矩形横肋条在前矩形架中心处断开，形成中心环，所述支承轴承装在所述中心环内，所述主轴穿设在所述支承轴承内，所述主轴的尾部与所述测试轴承连接；所述后矩形架与所述前矩形架的结构相同。[0013]优选的，所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置中，所述轴承箱设于所述内框架内，所述轴承箱包括一小半圆卡条与大半圆卡条，所述小半圆卡条与大半圆卡条宽度一致并由四个螺栓进行连接，以在径向上对测试轴承进行固定。[0014]优选的，所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置中，所述卡盘设置于所述轴承箱内，所述测试轴承固定在所述卡盘内；

[0015]所述轴承箱的大半圆卡条下侧开有两个圆孔，分别为热电偶安装孔及连接电缆接口，所述热电偶安装在所述热电偶安装孔对测试轴承外圈温度进行测量并传输至PC机进行储存；通过连接电缆接口以便将测试轴承外圈连接至电容补偿箱。[0016]优选的，所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置中，所述轴承箱通过弹性悬架系统安装于所述内框架内，所述内框架由前部环形架和尾部环形架经三对互呈30度角交叉的圆柱杆连接形成；

[0017]所述前部环形架的侧边均设置一平口，在平口处安装空气弹簧，所述前部环形架上的空气弹簧与外框架边框中心处的矩形肋条连接，在所述尾部环形架上也设置一空气弹簧，所述尾部环形架的上的空气弹簧与后矩形架中心处的圆形座连接。[0018]优选的，所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置中，所述弹性悬架系统安装于所述内框架内，所述弹性悬架系统包括底座、顶部环形座及连接圆柱,所述底座上设置三片相同的折叠板簧，所述底座通过三个折叠板簧与所述内框架的前部环形架连接，所述连接圆柱固定在所述底座上，所述顶部环形座固定在所述连接圆柱上。

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优选的，所述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置中，所述弹性悬架系统的顶部环形

座与所述轴承箱内的卡盘连接，所述底座与所述尾部环形架的上的空气弹簧连接，所述底座上对称设置两个板簧，通过两个板簧分别与外框架左右两侧的侧壁中部设置的矩形肋条连接。

[0020]一种滚动轴承润滑膜厚的测试方法，采用上述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置实现，包括以下步骤：[0021](1)测试轴承装载：在主轴尾部装载已加注润滑剂的测试轴承，并将测试轴承装入轴承箱中；[0022](2)对系统进行校准调试：在装载测试轴承的情况下，调节电容补偿箱上的可选补偿电容值，直至PC机所显示的电压值等于零；[0023](3)进行滚动轴承测试：驱动步进电机加载测量载荷，然后驱动直流电机对测试轴承施加测量转速，数据采集箱将测量所得电容值转换成输出电压值传输至PC机并进行实时储存，PC机同步储存热电偶记录的测试轴承外圈实时温度、直流电机驱动的测试轴承实时转速以及步进电机加载的实时载荷；[0024](4)建立输出电压与润滑膜厚的数学关系：将已知黏度的润滑油注入测试轴承进行测试，并将输出电压值与润滑膜经验计算公式所计算的润滑膜厚值进行对比，得出输出电压与润滑膜厚值之间的数学关系；[0025](5)将PC机将所测得输出电压值代入输出电压与润滑膜厚值之间的数学关系式中，得出测试轴承的实时润滑膜厚值。[0026]本实用新型与现有技术相比，具有以下优点与突出效果：

[0027]本实用新型采用电容测量技术可以有效获得滚动轴承摩擦副接触点处油膜厚度，从而为滚动轴承的摩擦学特性研究创造条件。该方法能够检测实际工况下滚动轴承的润滑状况，有利于及时发现局部润滑失效甚或碰磨情况。附图说明

[0028]图1为本实用新型的测量装置的示意图；[0029]图2为本实用新型的测量装置的结构示意图；

[0030]图3为本实用新型的测量装置的外框架的结构示意图；[0031]图4为本实用新型的测量装置的轴承箱的结构示意图；

[0032]图5为本实用新型的测量装置的弹性悬架系统结构示意图；[0033]图6为采用本实用新型中的测试装置进行润滑膜厚测量示意图；[0034]以上附图所示：[0035]外框架(1)、支承轴承(2)、主轴(3)、永磁铁(4)、测试轴承(5)、轴承箱(6)、卡盘(7)、弹性悬架系统(8)、折叠板簧(9)、内框架(10)、空气弹簧(11)、直线轴承(12)、支架(13)、步进电机(14)、电容补偿箱(15)、数据采集箱(16)、PC机(17)、前矩形架(101)、后矩形架(102)、圆柱形肋条(103)、矩形肋条(104)、矩形斜肋条(105)、矩形横肋条(106)、中心环(107)、圆形座(108)、热电偶(601)、大半圆卡条(602)、小半圆卡条(603)、连接电缆接口(604)、底座(801)、顶部环形座(802)、连接圆柱(803)、前部环形架(1001)、尾部环形架(1002)、圆柱杆(1003)、板簧(1004)。

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具体实施方式

[0036]为了便于理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例，对本实用新型进行更详细的说明。本说明书及其附图中给出了本实用新型的较佳的实施例，但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。

[0037]如图1-6所示，一种滚动轴承润滑膜厚的测量装置，包括外框架(1)、支承轴承(2)、主轴(3)、永磁铁(4)、直流电机、测试轴承(5)、轴承箱(6)、卡盘(7)、热电偶(601)、弹性悬架系统(8)、折叠板簧(9)、内框架(10)、空气弹簧(11)、直线轴承(12)、支架(13)、步进电机(14)、电容补偿箱(15)、连接电缆、数据采集箱(16)、PC机(17)。测量受试轴承内外圈之间的电容变化，经数据采集箱进行处理后以输出电压传输至PC机，PC机经过数据处理后将输出电压转换成润滑膜厚值并进行存储。

[0038]所述支承轴承(2)装在所述外框架(1)的内侧，所述支承轴承(2)内圈与主轴(3)外径适配；所述主轴(3)外端装有永磁铁(4)，所述主轴(3)内端的外径与所述测试轴承(5)的内圈配合；所述主轴(3)外端的永磁铁(4)与直流电机的主轴(3)端部的另一永磁铁(4)配合，将直流电机输出功率至主轴(3)；所述直流电机与PC机连接，通过PC机控制测试轴承(5)内圈的转速；所述测试轴承(5)装载在所述轴承箱(6)中，且其侧面与卡盘(7)配合；所述轴承箱(6)中装有热电偶(601)，对测试轴承(5)外圈的温度进行测量；所述弹性悬架系统(8)与所述卡盘(7)的另一侧配合，并通过折叠板簧(9)与内框架(10)连接；所述内框架(10)通过一对空气弹簧(11)与外框架(1)连接；所述直线轴承(12)在支架(13)的支承下将步进电机(14)的转轴连接；所述电容补偿箱通过连接电缆测试轴承(5)内外圈连接，所述数据采集箱与电容补偿箱连接；所述PC机分别与数据采集箱、热电偶(601)、直流电机及步进电机(14)连接，将数据采集箱输出的电压值和热电偶(601)记录的温度值进行实时同步存储，对直流电机进行控制对测试轴承(5)施加不同转速，并对步进电机(14)进行控制对测试轴承(5)加载不同的轴向和径向载荷。

[0039]所述外框架(1)包括外形大小一致的前矩形架(101)与后矩形架(102)，所述前矩形架(101)与后矩形架(102)通过上下两对相互交叉的圆柱形肋条(103)连接，所述前矩形架(101)与后矩形架(102)的左右两侧的侧壁中部分别设置一矩形肋条(104)；所述前矩形架(101)的对角处设有两根相互交叉的矩形斜肋条(105)，所述前矩形架(101)的左右边框中心处设有一根矩形横肋条(106)；所述矩形斜肋条(105)与矩形横肋条(106)在前矩形架(101)中心处断开，形成中心环(107)，所述支承轴承(2)装在所述中心环(107)内，所述主轴(3)穿设在所述支承轴承(2)内，所述主轴(3)的尾部与所述测试轴承(5)连接；所述后矩形架(102)与所述前矩形架(101)的结构相同,不同之处在于，前矩形架的矩形斜肋条(105)与矩形横肋条(106)在前矩形架(101)中心处断开，形成中心环(107)；后矩形架的矩形斜肋条(105)与矩形横肋条(106)在前矩形架(101)中心处形成圆形座(108)。[0040]所述轴承箱(6)设于所述内框架(10)内，所述轴承箱(6)包括一小半圆卡条(603)与大半圆卡条(602)，所述小半圆卡条(603)与大半圆卡条(602)宽度一致并由四个螺栓进行连接，以在径向上对测试轴承(5)进行固定。优选的，所述卡盘(7)设置于所述轴承箱(6)内，所述测试轴承(5)固定在所述卡盘(7)内；所述轴承箱(6)的大半圆卡条(602)下侧开有

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两个圆孔，分别为热电偶(601)安装孔及连接电缆接口(604)，所述热电偶(601)安装在所述热电偶(601)安装孔对测试轴承(5)外圈温度进行测量并传输至PC机进行储存；通过连接电缆接口(604)以便将测试轴承(5)外圈连接至电容补偿箱。

[0041]所述轴承箱(6)通过弹性悬架系统(8)安装于所述内框架(10)内，所述内框架(10)由前部环形架(1001)和尾部环形架(1002)经三对互呈30度角交叉的圆柱杆(1003)连接形成；所述前部环形架(1001)的侧边均设置一平口，在平口处安装空气弹簧(11)，所述前部环形架(1001)上的空气弹簧(11)与外框架(1)边框中心处的矩形肋条(104)连接，在所述尾部环形架(1002)上也设置一空气弹簧(11)，所述尾部环形架(1002)的上的空气弹簧(11)与后矩形架(102)中心处的圆形座(108)连接。

[0042]所述弹性悬架系统(8)安装于所述内框架(10)内，所述弹性悬架系统(8)包括底座(801)、顶部环形座(802)及连接圆柱(803),所述底座(801)上设置三片相同的折叠板簧(9)，所述底座(801)通过三个折叠板簧(9)与所述内框架(10)的前部环形架(1001)连接，所述连接圆柱(803)固定在所述底座(801)上，所述顶部环形座(802)固定在所述连接圆柱(803)上。优选的，所述弹性悬架系统(8)的顶部环形座(802)与所述轴承箱(6)内的卡盘(7)连接，所述底座(801)与所述尾部环形架(1002)的上的空气弹簧(11)连接，所述底座(801)上对称设置两个板簧(1004)，通过两个板簧(1004)分别与外框架(1)左右两侧的侧壁中部设置的矩形肋条(104)连接。

[0043]所述外框架(1)的侧边设置有两组动力组，一组动力组设置于所述测试轴承(5)的径向方向，为径向动力组；另一组动力组设置于所述测试轴承(5)的轴向方向，为轴向动力组，两组动力组的结构相同。所述动力组包括直线轴承(12)、支架(13)及步进电机(14)，所述直线轴承(12)与步进电机(14)均安装在所述支架(13)上，所述直线轴承(12)的一端与所述步进电机(14)连接，所述直线轴承(12)的另一端外框架(1)连接。[0044]如图2、3、4、5所示，支承轴承(2)装在外框架(1)上前矩形架(101)中心中心环(107)内侧，支承轴承(2)内圈与主轴(3)外径配合。主轴(3)外端装有永磁铁(4)，主轴(3)内端外径与测试轴承(5)内圈配合。主轴(3)外端为铜制结构且其上永磁铁(4)与直流电机主轴端部另一永磁铁进行配合，将直流电机输出功率至主轴(3)，进而通过主轴(3)驱动测试轴承(5)内圈的旋转，直流电机与PC机连接，通过PC机可控制测试轴承(5)内圈的转速，从而测试不同转速条件下滚动轴承的润滑膜厚。测试轴承(5)装载在轴承箱(6)中，且其侧面与卡盘(7)配合。轴承箱(6)中装有热电偶(601)对测试轴承(5)外圈的温度进行测量。弹性悬架系统(8)与卡盘(7)的另一侧配合，并通过折叠板簧(9)与内框架(10)连接。内框架(10)通过一对空气弹簧(11)与外框架(1)连接。直线轴承(12)在支架(13)的支承下将步进电机(14)的动力传输至空气弹簧(11)并最终对测试轴承(5)施加轴向载荷。测试轴承(5)的径向载荷由另一直线轴承将另一步进电机的动力传输至外框架(1)后施加。电容补偿箱通过连接电缆测试轴承(5)内外圈连接，数据采集箱与电容补偿箱连接，并将测量到的电容信号转换成电压值(V输出)传送至PC机，PC机与数据采集箱、热电偶、直流电机以及步进电机连接，将数据采集箱输出的电压值和热电偶记录的温度值进行实时同步存储，对直流电机进行控制对测试轴承施加不同转速，并对步进电机进行控制对测试轴承加载不同的轴向和径向载荷。

[0045]本装置的外框架(1)结构如图3所示。外框架(1)由外形大小一致的前矩形架(101)

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与后矩形架(102)，通过上下两对相互交叉的圆柱形肋条(103),以及左右边框中心处的一对矩形肋条(104)连接而成。前矩形架(101)对角处有两根相互交叉的矩形斜肋条(105)连接，左右边框中心处有一根矩形横肋条(106)连接。矩形斜肋条(105)与矩形横肋条(106)在前矩形架(101)中心处断开，由一中心环(107)进行连接。后矩形架(102)形状以及连接方式与前矩形架(101)一致，唯一区别在于斜肋条与横肋条是由边框中心一端圆形座(108)进行连接，中心环(107)与圆形座(108)外径大小一致。此种布局在提高整个装置刚度的同时，也保持了一定的弹性，使外框架(1)在受力时可有少量的变形量。[0046]本装置的轴承箱(6)结构如图4所示。测试轴承(5)内圈与主轴(3)尾部配合，外圈与两块PTFE材料制成的小半圆卡条(603)与大半圆卡条(602)配合，小半圆卡条(603)与大半圆卡条(602)宽度一致并由4个螺栓进行连接，以在径向上对测试轴承(5)外圈进行固定。测试轴承(5)外侧与卡盘(7)配合，并与主轴(3)尾部同时将测试轴承(5)在轴向上进行固定。同时，大半圆卡条(602)下侧开有两圆孔，分别安装热电偶(601)对测试轴承外圈温度进行测量并传输至PC机进行储存，以及连接电缆接口(604)以便将测试轴承(5)外圈连接至电容补偿箱。

[0047]本装置的弹性悬架系统(8)以及内框架(10)结构如图5所示。弹性悬架系统(8)以及内框架(10)通过三片相同的折叠板簧(9)连接。弹性悬架系统(8)由底座(801)、顶部环形座(802)以及连接圆柱(803)组成。顶部环形座(802)与卡盘(7)连接，底座(801)与空气弹簧(11)连接，承受自空气弹簧(11)的加载并将载荷传递至卡盘(7)，从而对测试轴承(5)施加轴向力。内框架(10)由前部环形架(1001)和尾部环形架(1002)经3对互呈30度角交叉的圆柱杆(1003)连接形成。前部环形架(1001)侧边切有一平口，通过该平口处与空气弹簧(11)配合，吸收测试过程中产生的振动。两空气弹簧(11)分别与外框架(1)边框中心处的矩形肋条(104)以及后矩形架(102)中心处的圆形座(108)连接。底座(801)上装有两片对称分布的板簧(1004)，板簧(1004)与外框架(1)中左右边框中心处的一对矩形肋条(104)连接。[0048]一种滚动轴承润滑膜厚的测试方法，采用上述的滚动轴承润滑膜厚的测量装置实现，包括以下步骤：[0049](1)测试轴承装载：在主轴尾部装载已加注润滑剂的测试轴承，并将测试轴承装入轴承箱中；[0050](2)对系统进行校准调试：在装载测试轴承的情况下，调节电容补偿箱上的可选补偿电容值，直至PC机所显示的电压值等于零；[0051](3)进行滚动轴承测试：驱动步进电机加载测量载荷，然后驱动直流电机对测试轴承施加测量转速，数据采集箱将测量所得电容值转换成输出电压值传输至PC机并进行实时储存，PC机同步储存热电偶记录的测试轴承外圈实时温度、直流电机驱动的测试轴承实时转速以及步进电机加载的实时载荷；[0052](4)建立输出电压与润滑膜厚的数学关系：将已知黏度的润滑油注入测试轴承进行测试，并将输出电压值与润滑膜经验计算公式所计算的润滑膜厚值进行对比，得出输出电压与润滑膜厚值之间的数学关系；[0053](5)将PC机将所测得输出电压值代入输出电压与润滑膜厚值之间的数学关系式中，得出测试轴承的实时润滑膜厚值。[00]具体的，采用上述装置进行滚动轴承润滑膜厚测试的方法包含以下步骤：

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1、测试轴承装载：利用液压机在恒定压力下将已加注润滑剂的测试轴承(5)缓慢

的装载在主轴(3)尾部，装载时注意使测试轴承内圈(5)正对主轴(5)外径，液压过程中使测试轴承均匀受力，使其径向方向在装载过程中始终与主轴轴向方向垂直。随后将测试轴承(5)装入轴承箱(6)中，使用螺栓将小半圆卡条(603)紧固在大半圆卡条(602)上，对测试轴承(5)径向方向进行固定，并将主轴(5)固定在外框架(1)中的前矩形架(101)上，对测试轴承(5)轴向方向进行固定。然后，使用连接电缆将测试轴承(5)内外圈与电容补偿箱进行连接。

[0056]2、对系统进行校准调试：开启电容补偿箱，电容补偿箱中设置有样品电容(电容值Cs)，选定参照电容值(Cr)，以及最大输出电压值Vmax，开启数据采集箱以及PC机，输出电压Vt＝Vmax×Cr/(Cr+Cs)。测试轴承运转起来之前，滚动体与内外圈之间有直接接触，此时测量电容值为无穷大，而输出电压Vt应等于零。[0057]3、进行滚动轴承测试：首先，在PC机上设定好测试轴承轴向、径向载荷值以及转速值，驱动步进电机缓慢加载测量载荷，然后驱动直流电机对测试轴承施加测量转速，转速增加过程不宜过快，加速过程中观察测试轴承是否有异常情况(如：测试轴承在注入过多黏度很高的润滑脂情况下，初始阶段摩擦阻力较大，永磁铁传递的主轴动力不足以使测试轴承平稳运行，会不间断出现轴承锁死现象)。数据采集箱将测量所得电容值转换成输出电压值传输至PC机并进行实时储存，PC机同步储存热电偶记录的测试轴承外圈实时温度、直流电机驱动的测试轴承实时转速以及步进电机加载的实时载荷。[0058]4、建立输出电压与润滑膜厚的数学关系：将已知黏度的润滑油注入测试轴承进行测试，并将输出电压值与润滑膜经验计算公式(如：Hamrock-Dowson公式)所计算的润滑膜厚值进行对比，得出输出电压与润滑膜厚值之间的数学关系。[0059]5、将PC机将所测得输出电压值代入输出电压与润滑膜厚值之间的数学关系式中，得出测试轴承的实时润滑膜厚值。图6所示为利用本实用新型中的测试装置测量某种深沟球轴承在某商用润滑油润滑条件下的动态润滑膜厚测量结果。[0060]需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本实用新型说明载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

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图1

图2

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图3

图4

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图5

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