专利名称：旋桨流速仪球轴承清洗设备及清洗质量检测设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种仪器，具体涉及一种江河水文测验领域中旋桨流速 仪用的球轴承清洗的清洗设备及一种球轴承清洗质量检测设备。
技术背景水文测验领域中，旋桨流速仪旋转支承系统配用精密仪表球轴承，其性能具有低而稳定的摩擦力矩，使仪器具有良好的低速性能；负载能力强，极 限转速高，稳定性好，使仪器具有很高的测速上限。流速仪测流工作是在江 河中进行，工作环境差工作水深大，压力大；流速高，旋桨转速快，受水 流沖击力大；水体中悬移质含沙量，污物、杂质多。在工作过程中，河水^艮 容易从旋转缝隙部分进入仪器轴承油室，导致球轴承污染，轻者摩擦力矩增 大，仪器灵敏度变差；重者旋转部分被卡阻，仪器无法工作。特别是在汛期， 时有发生。为此，每次测流完毕，仪器旋转支承系统中轴承都必须拆洗、加 油。这一工作平时在测站进行，比较容易处理；而汛期抢测洪时，在现场进 行十分困难。在国外，一4史河流水深、流速和悬移质含沙量普遍都不大，轴承油室不 进水或进水情况不太严重，球轴承清洗问题不突出。而中国泥沙含量大的河 流非常多，解决球轴承清洗的问题就非常迫切。但现有技术中，没有解决该 问题的方案。例如目前产品说明书中推荐的球轴承清洗方法1.清洗设备洗涤容器2~3个铝制饭盒，距盒底15mm处设置一层细铜丝隔离网，以 避免清洗过程中，底部沉淀物漂浮上来，影响清洗质量，容器中洗涤剂量约 2/3盒尚。2. 洗涤剂120号橡胶溶剂汽油(SY1207)去污能力强。3. 清洗工艺用左手食、姆指捏住球轴承内圈，浸没在洗涤剂中，用右食指急速拨转 外圈，使其不断地旋转，以期球轴承污物排离轴承体内，直到感觉洗净为止。4. 检验用左手食、姆指捏住球轴承内圏，水平放置，右手急带拨转外圈，使其 快速旋转。经验判断如旋转灵敏，停止徐緩，表示球轴承清洗干净，灵敏 度符合要求；相反，如旋转迟缓，停止快，表明球轴承灵敏度差，未洗干净， 需重新清洗，如还不能满足要求，表示球轴承已受损，仪器需检》务，换用新 球轴。 存在问题1. 洗涤容器都是一个铝制饭盒，或饭碗代用，底部都没有隔离网，容 器畅开，口大，容易落入灰尘、水份等。2. 洗涤剂都是用90号发黄的汽车用燃料油，或煤油，这些油的溶解污 物能力差，且理化性能难以保证，其中特别是水份、机械杂质、灰份、S交值 等，对球轴承工作十分不利。3. 清洗工艺完全是手工操作。用手拨转球轴承外圈旋转，显然转速太 慢，不易把污物排出，特别是对于目前使用不可分离型球轴承。而用手直接拿球轴承，手上汗酸有污染作用，特别是在夏季。这在轴承厂生产工艺运作 上都是不规范的，绝对不允许。4. 4全验球轴承以个人主观判断，不科学，各人经验不同，标准不一。5. 工作环境差，环境尘埃来源于空气、洗涤剂、润滑剂，以及操作人员等。有的尘埃本身硬度很高，磨削能力很强，在大气中受空气流动的吹送， 几乎到处都有， 一旦进入球轴承内部，犹如研磨剂，使工作表面磨损，光洁 度变差，灵敏度下降，寿命降低。因此，尘埃是精密微轴承的大敌。轴承厂生产这类轴承都是在净化工作室进行；用户装配工作室也都采取严格的防尘 措施。然而，水文测站受条件限制，灰尘来源很难控制，特别是冬季，为了 取暖，靠近炉边拆装仪器，清洗球轴承，灰尘的危害更难以估测。由此导致 球轴承磨损，或力矩增大，影响仪器灵敏度和低速测量精度。6. 汗酸、水份都容易导致球轴承生锈，特别是在夏季清洗球轴承时， 工作者手上汗酸多，在不经意情况下，球轴承被污染，经历一段时间便产生 锈迹；水份的作用也相似。7. 工作寿命，由于上述球轴承清洗过程中存在的缺陷，工作寿命平均 只有100 ~ 200小时，实际其使用的转速都远小于仪器测量最高转速600转/ 分。轴承厂指标是在40000转/分极限转速下，寿命500- 1000小时。8. 仪器低速测量精度，由于球轴承清洗过程存在上述缺陷，在检验时 也是凭个人主观经验，因此，流速仪的低速性能难以保证，影响水文测验低 流速测量精度。9. 汽油危害身体健康，汽油为脂肪溶剂，具有良好去脂效果，倘若经 常用汽油清洗球轴承，汽油就会把手表层用以滋润和保护皮肤的皮脂带走，甚至连表皮细胞产生的皮脂也会遭受破坏，致使润滑的皮肤变粗糙，甚至引 发湿渗、皮炎等皮肤病。这在流速仪专业厂曾经发生。另外，汽油含有脂肪 族烃类和芳香族烃类多种物质及化学物，如这些物质经常接触皮肤，进入体 内，就会损害中枢神经和血液系统，影响工作者身体健康。因此，流速仪专 业厂、检修站都应特别注意这个问题。 发明内容本实用新型的目的是提供一种旋桨流速仪球轴承清洗设备，以及其清洗质量的检测设备，该两设备可以免除手工操作；检测过程中可避免洗涤剂中 落入灰尘、水份；并解决传统方法洗涤剂溶解污物能力差，且理化性能难以 保证的问题；确保仪器低速工作性能。完成上述发明任务的方案分别是 一种旋桨流速仪球轴承清洗设备，设 有球轴承洗涤容器，其特征在于，该球轴承洗涤容器内插设有球轴承洗涤头 (也可称为球轴承洗涤装置)，该球轴承洗涤头上端的电机座上安装有微电 机，构成动力部分，该微电机驱动安装在外壳、外隔套与内隔套内的旋转轴； 该旋转轴的下端设有球轴承的装夹部分；球轴承洗涤头上端的电机座下部设有一定位凸台，该定位凸台盖住洗涤 容器的开口；在外壳内还设有顶出套，该顶出套上端连接有顶出杆和把手铆合成一体 的顶出支部件，该顶出套下部设有弹簧。使用时，在球轴承洗涤容器内放置洗涤剂，把球轴承安装在洗涤头旋转 轴下端的球轴承装夹部分上，把洗涤头插入球轴洗涤容器内，洗涤头上部的 定位凸台盖住洗涤容器的开口；可避免空气中的尘埃、水份进入容器中，免除洗涤剂被污染。开动微电机洗涤球轴承，当轴承被洗涤完毕后拿出洗涤头， 推动顶出支部件上把手，球轴承便被推出。之后，顶出套被弹簧弹回复位。 球轴承清洗后，洗涤装置被安放在密闭盒中，容器用瓶盖盖严，都放置在厨 中，以免遭受污染。以上方案的优化改进有1、 所述的球轴承洗涤容器设有多个，分别为粗洗瓶；半精洗瓶；精 洗瓶。2、 所述的粗洗瓶，半精洗瓶，精洗瓶每瓶都盛装汽油洗涤剂(SY1207)， 高约4/5，在瓶的底部装有多层涤伦丝网。一种与上述旋桨流速仪球轴承清洗设备配合使用的球轴承清洗质量检 测设备，其特征在于，设有球轴承安装支座，该球轴承安装支座的中间有一 与被测球轴承内圏滑配合的轴颈；另外设有一个惯性轮，该惯性轮下方有一 与被测球轴承外圏为滑配合的孔；该惯性轮上方有一外圆、内孔分别与球轴 承洗涤头的外套之孔和旋转轴之轴颈滑配合的凸台；该清洗质量^r测设备还 设有秒表。使用时，把洗涤完成后的球轴承洗涤头置于本球轴承清洗质量检测设备 上方，按下球轴承顶出支部件的把手，把球轴承置于清洗质量检验设备的支 座的轴颈上。在被检验的球轴承上滴一滴仪表油；装上惯性轮；再使洗涤头 与惯性轮上部配合；打开电源，洗涤头的微电机以1400转/分转速旋转。同 时带动惯性轮(含球轴承外圈)，共同旋转；快速地拿走球轴承洗涤头，惯 性轮即保持其自身惯性旋转，由于球轴承内，外圈和钢球间存在摩阻力，使 惯性轮转速逐渐减慢，直至停止。记录惯性轮开始惯性旋转至停止的时间T，以及停止时工作状态，即可判别被清洗球轴承是否清洗干净，摩擦力矩是否 达标。分析上述运作是一种估测球轴承平均摩擦力矩的惯性旋转法，其原理如下式式中M为旋转系统平均摩擦力矩；f为惯性轮转动惯量系数；n为惯性 轮转数；T为惯性轮惯性旋转时间。因为此法运作过程影响因素多，测量、 计算都比较麻烦，而计算结果其分散性较大。所以本实用新型只重点;险测两 个技术指标①惯性旋转时间T^100秒；②惯性旋转未尾时刻工作状态，有 轻微回摆。实验表明，满足上述检测指标，被测球轴承力矩值都可满足技术 要求0.8 1.0g:m。上述原理实际上是传统检测球轴承摩擦力矩经验方法的优化①将充当 惯性轮作用的球轴承外圈重量2.5g，改用标准惯性轮，重100g;②转速从原 来用手拨转，不稳定的几百转/分，改用电机驱动，稳定的1400转/分；③主 观目测实验结果，改用秒表准确测定惯性轮惯性旋转时间T，从上式可见， 球轴承摩擦力矩与惯转时间T的平方成反比。由此可见，本实用新型可比较准确地确定球轴7|1的清洗质量。实用情况本实用新型样机8套，经全国3省2自治区流速仪检修站和专业检测中 心、研究所和实验工厂使用，效果良好。在一大型水电站用旋桨流速仪共81台进行发电机组效率检测实验时，尽管流速高，水中悬移质含沙量大，仪器 受到较大的污染，使用本实用新型设备进行实地清洗，保证及时、完满地完 成检测任务。本实用新型有益效果1. 半自动清洗设备，操作简捷，工作轻松生产效率高。2. 清洗设备容器口小，并加盖，空气中尘埃、水份等不容易进入，从 而保证球轴承不受污染，延长球轴承使用寿命。3. 工作者操作时，手不与球轴承接触，从而可被免工作者身上携带的 灰尘微粒，特别是手汗等，对轴承的影响，同时，也 可保护工作者不受汽油的危害。4. 清洗容器有粗、半精和精洗三个，按工艺流程逐级清洗，确保清 洗应有的洁净度，同时，可避免汽油的浪费。5. 力矩测试设备可较科学地估测球轴承的摩擦力矩是否达到要求，从 而确保仪器低速工作性能，即水文测验精度。附困说明图l是旋桨流速仪专用球轴承全套清洗设备示意图； 图2-l是絲承洗涤装置结构示意图；图2-2、 2-3是图2-l的局部放大图； 图3是球轴承洗涤容器示意图； 图4是球轴承清洗质量检测设备示意图； 图5是球轴承清洗质量检测方法示意图。
具体实施方式
实施例1
图1所示为旋浆流速仪球轴承清洗设备，包括球轴承洗涤头18;电源 部分19;洗涤球轴承容器31 33等三个部分。图中电源部分未画。-陂清洗球 轴承安装在球轴承洗涤装置18的清洗头部，置于洗涤球轴承容器31-33的 洗涤剂中，其安装深度由球轴承洗涤装置外壳上一凸台定位，该凸台犹如一 瓶盖，将容器盖严，从而可避免空气中的尘埃、水份进入容器中，免除洗涤 剂被污染。球轴承清洗后，洗涤装置被安放在密闭盒中，容器用瓶盖(图中 瓶盖未画)盖严，都放置在厨中，以免遭受污染。电源部分19为直流6V，可用4节壹号电池，标准电池盒安装；也可用 6V直流变压器接220V市电。图2所示为球轴承洗涤头(球轴承洗涤装置)，包括电源电线l;电线 保护套2;电机盖3;微电机4;电机座5;电机座联:接套6;顶出支部件7; 螺母8;外壳9;内隔套10;外隔套11;轴承12;顶出套13;弹簧14;旋 转轴15;待洗球轴承16等。球轴承洗涤头由球轴承装夹部分；顶出球轴承 部分，旋转支承部分和动力部分组成。① 球轴承装夹部分，由旋转轴15头部的外圓和外壳9头部的孔构成， 两者与球轴承配合公差均采用一级精度滑配合，其端部入口处均倒角1x30°; 旋转轴头部开槽0.5x20 mm长，把槽撑开0.10咖;夕卜壳外圓头部铣槽0.5x20咖 共3条，将外圓向内收缩0.5mm,两者材料均为锡青铜，时效处理，富有弹 性，能顺畅而牢靠地夹紧被清洗的球轴承。② 顶出部分由顶出杆和把手铆合成一体的顶出支部体7，以及顶出套13 和弹簧14等组成。顶出支部件7安装在与其配合为三级精度滑配合的电机 座5外圆槽中，顶出套13紧挨地安装在顶出支部件7下部。在顶出套13和外壳9之间狭缝中，安装有弹簧14。当轴承16被清洗完，推动顶出支部件 7上把手，球轴承便被推出。之后，顶出套13被弹簧14弹回。③旋转支承部分，由旋转轴15, —对轴承12和其安装定位的内、外隔 套10、 11，以及并紧螺母8等组成。为一具有高速、稳定运转的支承旋转系 统。 动力部分，由《鼓电才几4、电冲几座5、电才几盖3、电源电线l、电线保护 套2和联接套6等组成。微电机4功率3W， DC6V，安装在电机座中，用 电机盖上螺紋并紧。电机座安装在外套9中。电机座5外缘侧面铣有一槽， 供安装顶出支部件7。联接套6上的孔借螺钉固定在微电机4轴上；下方的 槽则与其下方的旋转轴15扁体相配，驱动旋转支承部分。图3所示为球轴清洗容器示意图。包括粗洗瓶31;半精洗瓶32;精 洗瓶33;每瓶都盛装汽油洗涤剂(SY1207)，高约4/5，在瓶的底部装有多 层涤伦丝网34,规格每25.4mm孔眼数20;每个瓶都配有瓶盖，图中未表 示。瓶由聚碳酸脂PC塑料中空吹塑成型，透明，便于观察洗涤剂的洁净度， 塑料制品便于长途运输不损坏。图4所示为旋桨流速仪用球轴承清洗质量检测设备，包括球轴承安装 支座41、惯性轮42、被测球轴承16 (球轴承16在图1 图3中为"待洗球 轴承"，这里"待测"的为同一个球轴承，故同样标为16)和秒表(图中未 画出)。球轴承安装支座底面积大，中间有一与被测球轴承16二级精度滑配 合的轴颈，从而保证惯性轮42高速旋转的稳定性。惯性轮重量为100士0.10g， 同心度小于O.Olmm,下方有一与被测球轴承16外圈为二级精度滑配合的孑L; 上方有一外圆、内孔分别与球轴承洗涤装置的外套之孔和旋转轴之轴颈成二级滑配合的凸台。球轴承清洗流程步骤① 将待清洗的球轴承置于水平状态；② 将球轴承洗涤装置头部对准(1)之球轴承；③ 同时往下压，使(l)球轴承装入孔中。④ 把球轴承洗涤装置头部分别置于粗洗瓶31 、半精洗瓶32和精洗瓶33, 每次约5秒，如图3所示。⑤ 把球轴承洗涤装置从精洗瓶中提出，按下球轴承顶出支部件7上把手， 把被清洗球轴承置于球轴承清洗质量检验设备支座上。图5所示为球轴承清洗质量检验方法示意图。包括球轴承安装支座41、惯性轮42、被测球轴承16和球轴承洗涤头 18。步骤① 在被纟企验的球轴承上滴一滴仪表油，装上惯性轮；② 使球轴承洗涤装置头部与惯性轮上部配合；③ 打开电源，微电机以1400转/分转速旋转。同时带动惯性轮，含球轴 承外圏，下同，旋转；④ 快速地拿走球轴承洗涤装置，惯性轮即保持其自身惯性旋转，由于球 轴承内，外圏和钢球间存在摩阻力，使惯性轮转速逐渐减慢，直至停止。记 录惯性轮开始惯性旋转至停止的时间T,以及停止时工作状态，即可判别被 清洗球轴承是否清洗干净，摩擦力矩是否达标。
权利要求1. 一种旋桨流速仪球轴承清洗设备，设有球轴承洗涤容器，其特征在于，该球轴承洗涤容器内插设有球轴承洗涤头，该球轴承洗涤头上端的电机座上安装有微电机，构成动力部分，该微电机驱动安装在外壳、外隔套与内隔套内的旋转轴；该旋转轴的下端设有球轴承的装夹部分；球轴承洗涤头上端的电机座下部设有一定位凸台，该定位凸台盖住洗涤容器的开口；在外壳内还设有顶出套，该顶出套上端连接有顶出顶出杆和把手铆合成一体的顶出支部体，该顶出套下部设有弹簧。
2、 按照权利要求1所述的旋桨流速仪球轴承清洗设备，其特征在于， 所述的球轴承洗涤容器设有多个，分别为粗洗瓶；半精洗瓶；精洗瓶。
3、 按照权利要求2所述的旋桨流速仪球轴承清洗设备，其特征在于， 所述的粗洗瓶，半精洗瓶，精洗瓶每瓶都盛装汽油洗涤剂，高4/5,在瓶的 底部装有多层涤 f仑丝网。
4、 一种与权利要求1所述的旋桨流速仪球轴承清洗设备配合使用的球 轴承清洗质量检测设备，其特征在于，设有球轴承安装支座，该球轴承安装 支座的中间有一与被测球轴承内圏滑配合的轴颈；另外设有一个惯性轮，该 惯性轮下方有一与被测球轴承外圈为滑配合的孔；该惯性轮上方有一外圆、 内孔分别与球轴承洗涤头的外套之孔和旋转轴之轴颈滑配合的凸台；该清洗 质量检测设备还设有秒表。
5、 按照权利要求4所述的球轴承清洗质量检测设备，其特征在于，所述的轴颈与被测球轴承内圈滑配合的配合精度为二级精度滑配合； 所述的惯性4仑重量为100士0.10g,同心度小于0.01mm; 所述的惯性轮的孔与被测球轴承外圈的滑配合的配合精度为二级精度 滑配合。
专利摘要旋桨流速仪球轴承清洗设备，设有球轴承洗涤容器，其特征在于，球轴承洗涤容器内插设有球轴承洗涤头，其上端的电机座上安装有微电机，该微电机驱动安装在外壳、外隔套与内隔套内的旋转轴；旋转轴的下端设有球轴承的装夹部分；球轴承洗涤头上端的电机座下部设有一定位凸台，该定位凸台盖住洗涤容器的开口；在外壳内还设有顶出套，顶出套上端连接有顶出顶出杆和把手铆合成一体的顶出支部体，该顶出套下部设有弹簧。本申请还提供了与其配合使用的球轴承清洗质量检测设备。本实用新型操作简捷，效率高，可保证球轴承不受污染，延长球轴承使用寿命。从而确保仪器低速工作性能，即水文测验精度。
文档编号G01N19/00GK201105270SQ20072004030
公开日2008年8月27日 申请日期2007年7月20日 优先权日2007年7月20日
发明者杨汉塘 申请人:水利部南京水利水文自动化研究所