本公开涉及一种滚动轴承动态刚度检测装置。
背景技术：
滚动轴承的动态刚度表征了滚动轴承与转子间的动力耦合关系，滚动轴承的动态刚度是频率的函数，是系统的固有特性。滚动轴承的动态刚度与滚动轴承静态刚度具有很大差别。在转子的实际工作过程中，滚动轴承的刚度会随转子转速的变化而发生变化，然而精准分析轴承的刚度特性对于提高转子动力学性能具有重要的理论意义，因此必然要求设计一套用于滚动轴承动态刚度检测的装置。
对于传统机械加载测量滚动轴承刚度的方式，其试验装置过于复杂，加载精度过于粗糙，检测工况过于简单，并且因机械接触所产生的摩擦生热与机械磨损使得无法精准获取滚动轴承的动态刚度。
技术实现要素：
为了解决至少一个上述技术问题，本公开提供了一种滚动轴承动态刚度检测装置。
根据本公开的一个方面，一种滚动轴承动态刚度检测装置，包括：电机、转子轴、滚动轴承、径向加载电磁轴承、轴向加载电磁轴承、推力盘及位移传感器，
电机带动转子轴进行旋转；
径向加载电磁轴承向转子轴施加径向载荷；
轴向加载电磁轴承向推力盘施加轴向载荷；
转子轴和推力盘将径向载荷和轴向载荷加载至滚动轴承；
位移传感器测量滚动轴承的径向变形量和轴向变形量；以及
电机、转子轴、滚动轴承、径向加载电磁轴承、轴向加载电磁轴承及推力盘设置为高度同心。
根据本公开的至少一个实施方式，检测装置还包括联轴器，电机通过联轴器将转速施加至转子轴，来使转子轴旋转。
根据本公开的至少一个实施方式，检测装置还包括支承轴承，支承轴承和滚动轴承一起支承转子轴。
根据本公开的至少一个实施方式，位移传感器包括径向位移传感器和轴向位移传感器，
径向位移传感器检测滚动轴承的径向变形量；以及
轴向位移传感器检测滚动轴承的轴向变形量。
根据本公开的至少一个实施方式，电机、联轴器、转子轴、滚动轴承、径向加载电磁轴承、支承轴承、轴向加载电磁轴承及推力盘设置为高度同心。
根据本公开的至少一个实施方式，滚动轴承设置在联轴器和径向加载电磁轴承之间。
根据本公开的至少一个实施方式，轴向加载电磁轴承设置在转子轴的末端，末端远离联轴器与转子轴连接的一端。
根据本公开的至少一个实施方式，支承轴承设置在径向加载电磁轴承与轴向加载电磁轴承之间。
根据本公开的至少一个实施方式，根据由径向加载电磁轴承和轴向加载电磁轴承施加的载荷得到的滚动轴承的载荷f以及位移传感器测量的滚动轴承径向变形和轴向变形的变形量△之间的关系，来获得滚动轴承的动态刚度k。
根据本公开的至少一个实施方式，滚动轴承的动态刚度k的计算公式为：k＝f/△。
附图说明
附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是根据本公开的至少一个具体实施方式的滚动轴承动态刚度检测装置的轴向剖视图。
图2是根据本公开的至少一个具体实施方式的滚动轴承动态刚度检测装置的径向加载电磁轴承结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。
本公开提供了一种用于滚动轴承动态刚度检测的装置，该装置采用电磁轴承进行加载，这种滚动轴承加载试验装置能加载静态载荷，更能加载动态载荷，极大程度的模拟了滚动轴承复杂的运行工况，并且简化了试验装置。结合位移传感器获取滚动轴承的径向与轴向变形量，根据施加的载荷与变形量之间的关系获得被测滚动轴承的动态刚度。
如图1所示，本公开的滚动轴承动态刚度检测装置可以包括电机10(可选为高速电机)、转子轴40、被测试的滚动轴承50、径向加载电磁轴承60、轴向加载电磁轴承70、推力盘80以及位移传感器90、100。
在本公开的一个可选实施方式中，电机10的电机轴20通过联轴器30与转子轴40连接。
在本公开的一个可选实施方式中，还可以包括支承轴承51，用于支承转子轴40。
在本公开的一个可选实施方式中，位移传感器90、100包括径向位移传感器90和轴向位移传感器100，分别用于测量滚动轴承50的径向变形量和轴向变形量。
试验装置启动电机10通过联轴器30带动转子轴40旋转，转子轴40由滚动轴承50与支承轴承51支承，滚动轴承50与支承轴承51之间设置径向加载电磁轴承60，转子轴40末端设置轴向加载电磁轴承70。
如图1所示，高速电机10、联轴器30、转子轴40、滚动轴承50、径向加载电磁轴承60、支承轴承51、轴向加载电磁轴承70和推力盘80依次设置并且高度同心。径向位移传感器90周向布置于滚动轴承50的外圈，轴向位移传感器100轴向布置于滚动轴承50两侧，当滚动轴承50的径向与轴向产生变形时，径向位移传感器90和轴向位移传感器100能提取变形量。
在本公开的一个可选实施方式中，径向加载电磁轴承60、轴向加载电磁轴承70、滚动轴承50和支承轴承51的相对位置可以根据实际工况做相应调整，以使试验台各部位受力更加合理。
如图2所示，径向加载电磁轴承60与轴向加载电磁轴承70依据电磁学原理形成载荷。电磁轴承通电以后，轴承内圈63与外圈61之间的线圈62形成多对n-s磁极，根据电磁学中磁极同性相斥异性相吸的原理，电磁轴承则可以产生不同角度方向的载荷。
通过调整线圈电流的大小及频率，径向加载电磁轴承60与轴向加载电磁轴承70的磁极对产生磁力。径向加载电磁轴承60所产生的磁力成为加载至转子轴40上的径向载荷，而轴向加载电磁轴承70产生的磁力则成为加载至推力盘80上的轴向载荷，并且通过转子轴40进一步加载至滚动轴承50。
滚动轴承动态刚度检测装置运行时，径向加载电磁轴承60与轴向加载电磁轴承70首先将径向载荷与轴向载荷分别作用于转子轴40与推力盘80，并通过转子轴40与推力盘80将载荷加载于滚动轴承50，径向位移传感器90和轴向位移传感器100实时提取滚动轴承50在径向与轴向的变形量。
结合轴承-转子支承系统结构及理论力学理论，根据径向加载电磁轴承60和轴向加载电磁轴承70施加的载荷，求解得到被测试的滚动轴承50的载荷f。
根据滚动轴承刚度的定义，结合被测试的滚动轴承50的载荷f与位移传感器90、100获取的变形量△，即可获得被测试的滚动轴承50的动态刚度k，即k＝f/△。
在本公开中，滚动轴承动态刚度检测装置采用电磁轴承进行加载，可以有效的解决传统机械式试验装置在滚动轴承刚度检测时实时性差，运行工况单一等问题，且能够避免传统机械式直接加载时因机械接触所产生的摩擦生热与机械磨损对测试精度的影响。该装置结构简单，安装便捷，更具经济和实用性，在促进滚动轴承动态刚度检测装置的研发与滚动轴承力学特性的研究方面具有重要价值。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。