一种动力学实验用角接触球轴承及其加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种动力学实验用角接触球轴承及其加工方法；属于机械产品结构及制造方法的技术领域，具体说属于一种用于动力学特性试验用的角接触球轴承的结构及其该轴承的加工方法的技术领域。
【背景技术】
[0002]作为高速旋转机械中最常用的支承方式，角接触球轴承被广泛应用于高速机床、航空发动机、电动机、汽车、高速离心机等领域。轴承动力学特性对它支承旋转机械的性能和可靠性具有显著的影响。由于角接触球轴承的工作转速高，且受自身结构限制，对其动力学特性参数无法准确测量，分析数据多来源于理论计算和间接测量，精度与实时性都受到很大的局限。因此，设计一种能测得动力特性参数的实验用高速角接触球轴承结构，获得有效的动力学特性试验数据，对进行角接触球轴承动力学的理论分析、结构设计、使用和维护等具有重要意义。
【发明内容】
[0003]本发明提供了一种动力学特性试验用角接触球轴承及其加工方法。以实现角接触球轴承动力学特性试验中，在不破坏油膜本身流动、边界和压力分布的情况下，准确测量出滚动体与外圈滚道接触位置、油膜压力及其分布情况，据此获得轴承接触角、接触载荷、接触应力和接触应变、接触椭圆参数及滑滚比等动力学特性参数的目的。
[0004]为达到所述的目的本发明的技术方案是:
[0005]一种动力学实验用角接触球轴承，其中该轴承外圈的内环表面沿轴向同轴设置有相互平行且结构相同的复数个凹槽；
[0006]所述的凹槽截面为矩形；该凹槽内填充有绝缘胶；
[0007]所述的绝缘胶上镶嵌有复数个按格雷码布置的压电传感器；该绝缘胶表面涂刷有耐磨胶；
[0008]形成该轴承的轴承滚动体在离心力和陀螺力矩的作用下绕转轴滚动的同时沿外圈轴向移动，当该轴承滚动体压过凹槽时一并压过复数个压电传感器的结构。
[0009]该复数个凹槽的个数为4及4的倍数。
[0010]不同凹槽内镶嵌的该压电传感器的数量相同。
[0011]不同凹槽内镶嵌的该压电传感器的数量均为8个。
[0012]该凹槽沿轴向长度不小于轴承滚动体沿轴向移动的距离；该凹槽的深度方向为沟道法向方向，深度不超过轴承外圈最小径向壁厚的一半。
[0013]该复数个凹槽彼此之间相距的距离相等；该复数个凹槽彼此之间相距的距离为该轴承滚动体周长的二十分之一或为该轴承滚动体半径的七分之一。
[0014]该轴承外圈的内环表面沿该轴承滚动体的滚动方向依次设置有4个凹槽；分别为第一凹槽，第二凹槽，第三凹槽和第四凹槽；该第一凹槽，第二凹槽，第三凹槽和第四凹槽沿轴线分别被均分成16个能识别的位置；该16个能识别的位置分别标记为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；不同凹槽之间相同标记的位置对应相同；
[0015]该第一凹槽内的8位置，9位置，10位置，11位置，12位置，13位置，14位置和15位置镶嵌有该压电传感器；
[0016]该第二凹槽内的4位置，5位置，6位置，7位置，8位置，9位置，10位置和11位置镶嵌有该压电传感器；
[0017]该第三凹槽内的2位置，3位置，4位置，5位置和10位置，11位置，12位置，13位置镶嵌有该压电传感器；
[0018]该第四凹槽内的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位置镶嵌有该压电传感器。
[0019]该16个能识别的位置对应的格雷码及对应的二进制码为:
[0020]O位置对应的格雷码为0000，对应的二进制码为0000 ；
[0021]I位置对应的格雷码为0001，对应的二进制码为0001 ；
[0022]2位置对应的格雷码为0011，对应的二进制码为0010 ；
[0023]3位置对应的格雷码为0010，对应的二进制码为0011 ；
[0024]4位置对应的格雷码为0110，对应的二进制码为0100 ；
[0025]5位置对应的格雷码为0111，对应的二进制码为0101 ；
[0026]6位置对应的格雷码为0101，对应的二进制码为0110 ；
[0027]7位置对应的格雷码为0100，对应的二进制码为0111 ;
[0028]8位置对应的格雷码为1100，对应的二进制码为1000 ；
[0029]9位置对应的格雷码为1101，对应的二进制码为1001 ；
[0030]10位置对应的格雷码为1111，对应的二进制码为1010 ；
[0031]11位置对应的格雷码为1110，对应的二进制码为1011 ；
[0032]12位置对应的格雷码为1010，对应的二进制码为1100 ；
[0033]13位置对应的格雷码为1011，对应的二进制码为1101 ；
[0034]14位置对应的格雷码为1001，对应的二进制码为1110 ;
[0035]15位置对应的格雷码为1000，对应的二进制码为1111。
[0036]一种基于所述的动力学实验用角接触球轴承的加工方法，基于如下步骤:
[0037](I)在轴承外圈滚道上加工矩形凹槽，凹槽位置位于轴承工作时滚动体与外圈滚道的接触范围；
[0038](2)将凹槽内部填充绝缘胶；
[0039](3)在绝缘胶凝固之前，将压电传感器按格雷码镶嵌于其表面，使压电传感器触点与轴承滚道位于同一组圆周上，触点指向轴心，并引出传感器信号线；
[0040](4)待绝缘胶凝固后，将耐磨胶刷在绝缘材料表面，并进行磨削加工，使凹槽填充后的外圈滚道几何结构与加工凹槽前相同。
[0041]其步骤(3)中的压电传感器通过信号线与采集与控制系统连接；反馈的信号既可以得到滚动体与外圈的接触载荷大小，也可以根据各条凹槽中压电传感器反馈的信号判断滚动体与外圈的接触位置及滚动体的运动速度；根据测得滚动体与外圈滚道接触位置、油膜压力及滚动体运动速度，可以获得轴承接触角、接触载荷、接触应力和接触应变、接触椭圆参数及滑滚比等动力学特性参数。
[0042]本发明与现有技术相比，具有的优点和有益的效果是:能够在不破坏油膜本身流动、边界和压力分布的情况下，通过改变外部载荷以及主轴转速，直接准确测量出轴承动力学特性参数；如滚动体与外圈滚道的接触角；滚动体与外圈滚道接触面积；轴承外圈滚道压力；润滑油油膜压力等。
【附图说明】
[0043]图1为本发明角接触球轴承整体结构示意图；
[0044]图2为图1中轴承局部结构A放大示意图；
[0045]图3为图2中沿B向凹槽展开示意图。
[0046]图中标记名称
[0047]1-轴承外圈，2-绝缘胶，3-耐磨胶，4-压电传感器，5-轴承滚动体。
【具体实施方式】
[0048]下面结合附图对本发明的技术方案详细描述如下。
[0049]如图1，图2，图3所示。其中图3是本发明的压电传感器在外圈凹槽中的分布示意图。
[0050]一种动力学实验用角接触球轴承，其中该轴承外圈I的内环表面沿轴向同轴设置有相互平行且结构相同的复数个凹槽；
[0051]该复数个凹槽的个数为4及4的倍数；也可以说每4个凹槽组成一组；该凹槽沿轴向长度不小于轴承滚动体5沿轴向移动的距离；该凹槽的深度方向为沟道法向方向，深度不超过轴承外圈最小径向壁厚的一半。
[0052]该复数个凹槽彼此之间相距的距离相等；该复数个凹槽彼此之间相距的距离为该轴承滚动体5周长的二十分之一或为该轴承滚动体5半径的1/7。
[0053]所述的凹槽截面为矩形；该凹槽内填充有绝缘胶2 ;
[0054]所述的绝缘胶2上镶嵌有复数个按格雷码布置的压电传感器4 ;该绝缘胶2表面涂刷有耐磨胶3 ;不同凹槽内镶嵌的该压电传感器4的数量相同；不同凹槽内镶嵌的该压电传感器4的数量可为8个。
[0055]形成该轴承的轴承滚动体5在离心力和陀螺力矩的作用下绕转轴滚动的同时沿外圈轴向移动，当该轴承滚动体5压过凹槽时一并压过复数个压电传感器4的结构。
[0056]如图1和图2所示，为较佳实施例；该轴承外圈I的内环表面沿该轴承滚动体5的滚动方向依次设置有4个凹槽(如图3中所示的由右向左依次设置有4个凹槽)；分别为第一凹槽，第二凹槽，第三凹槽和第四凹槽；该第一凹槽，第二凹槽，第三凹槽和第四凹槽沿轴线分别被均分成16个能识别的位置；该16个能识别的位置分别标记为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；不同凹槽之间相同标记的位置对应相同；
[0057]该第一凹槽内的8位置，9位置，10位置，11位置，12位置，13位置，14位置和15位置镶嵌有该压电传感器4;
[0058]该第二凹槽内的4位置，5位置，6位置，7位置，8位置，9位置，10位置和11位置镶嵌有该压电传感器4;
[0059]该第三凹槽内的2位置，3位置，4位置，5位置和10位置，11位置，12位置，13位置镶嵌有该压电传感器4;
[0060]该第四凹槽内的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位置镶嵌有该压电传感器4。
[0061 ] 该16个能识别的位置对应的格雷码及对应的二进制码为:
[0062]O位置对应的格雷码为0000，对应的二进制码为0000 ；
[0063]I位置对应的格雷码为0001，对应的二进制码为0001 ；
[0064]2位置对应的格雷码为0011，对应的二进制码为0010 ；
[0065]3位置对应的格雷码为0010，对应的二进制码为0011 ；
[0066]4位置对应的格雷码为0110，对应的二进制码为0100 ；
[0067]5位置对应的格雷码为0111，对应的二进制码为0101 ；
[0068]6位置对应的