1.一种具有变速曲面满球轴承的综合分析装置,其特征在于:所述具有变速曲面满球轴承(9)包括轴承外圈(91)、轴承内圈(92)以及设置在轴承外圈(91)和轴承内圈(92)之间的滚珠(93),所述轴承外圈(91)的内沟道上具有一凹坑(94),选择两个所述滚珠(93)并分别标记为滚动体一(931)和滚动体二(932),在所述滚动体一(931)的表面涂满荧光剂一,在所述滚动体二(932)的表面用荧光剂二涂成一个圆点;
所述综合分析装置包括底座(1);
试件单元,所述试件单元包括固定在底座(1)上的试件轴承座(21)和驱动装置,所述具有变速曲面满球轴承(9)安装在试件轴承座(21)内,所述驱动装置用于驱动所述具有变速曲面满球轴承(9)旋转;
照明单元,所述照明单元包括固定在底座(1)上的激光激发器(31),用于辐照整个具有变速曲面满球轴承(9);
采集单元,所述采集单元包括摄像装置(41)、温度传感器(42)、压力传感器(43)和陀螺仪(44);
所述摄像装置(41)固定在底座(1)上,设置在具有变速曲面满球轴承(9)的周围,用于捕捉滚动体一(931)和滚动体二(932)表面荧光剂反射的光线;所述温度传感器(42)穿过试件轴承座(21)与轴承外圈(91)接触,用于采集具有变速曲面满球轴承(9)的温度;所述压力传感器(43)胶粘固定在凹坑(94)内,用于采集滚珠(93)与沟道之间的压力信号;所述陀螺仪(44)固定于驱动装置的旋转中心上,用于采集转动角速度信号。
2.如权利要求1所述的具有变速曲面满球轴承的综合分析装置,其特征在于:所述驱动装置包括驱动轴(22)、驱动电机(23)、电机座(24)和联轴器(25),所述驱动电机(23)通过电机座(24)固定在底座(1)上,所述驱动轴(22)的一端通过联轴器(25)与驱动电机(23)连接,并通过驱动电机(23)提供旋转动力,另一端穿过固定在试件轴承座(21)上的具有变速曲面满球轴承(9),与轴承内圈(92)过盈配合。
3.如权利要求2所述的具有变速曲面满球轴承的综合分析装置,其特征在于:所述驱动装置还包括至少一个支撑机构(26),所述支撑机构(26)位于试件轴承座(21)和联轴器(25)之间,包括相互配合的支撑轴承(261)和支撑轴承座(262),所述支撑轴承(261)套设在驱动轴(22)上。
4.如权利要求1所述的具有变速曲面满球轴承的综合分析装置,其特征在于:所述激光激发器(31)为可调蓝绿光激光发射器,可调节波长为476-570nm;
所述荧光剂一的吸收波长范围为476-570nm,激发波长范围为560-605nm;
所述荧光剂二的吸收波长范围为476-570nm,激发波长范围为490-560nm;
所述滚动体二(932)的表面用荧光剂二涂成的圆点的直径为1.8-4mm。
5.如权利要求1所述的具有变速曲面满球轴承的综合分析装置,其特征在于:所述摄像装置(41)包括至少一个摄像装置一(411)和至少一个摄像装置二(412),所述摄像装置一(411)用于捕捉荧光剂一反射的光线;所述摄像装置二(412)用于捕捉荧光剂二反射的光线。
6.如权利要求5所述的具有变速曲面满球轴承的综合分析装置,其特征在于:所述摄像装置一(411)和摄像装置二(412)分别设有两个,均匀分布在具有变速曲面满球轴承(9)的周围,且摄像装置一(411)和摄像装置二(412)间隔设置;所述摄像装置(41)为ccd高速摄像机,所述ccd高速摄像机上还设有滤光镜(413),用于对所述激光激发器(31)发射的光线及外界反射干扰光线起过滤作用。
7.如权利要求1所述的具有变速曲面满球轴承的综合分析装置,其特征在于:所述压力传感器(43)为无线柔性压力传感器;所述照明单元还包括激光扩束镜(32),所述激光扩束镜(32)安装于激光激发器(31)的发射端,用于将激发激光扩展成均匀的大直径光束。
8.如权利要求1所述的具有变速曲面满球轴承的综合分析装置,其特征在于:所述试件单元还包括施压装置,所述施压装置包括压电陶瓷柱(271)和压电陶瓷柱支架(272),所述压电陶瓷柱(271)至少设有两个,一端压设在轴承外圈(91)上,另一端通过压电陶瓷柱支架(272)固定在底座(1)上,用于在温度传感器(42)采集的温度信号急剧上升时,对轴承外圈(91)施压,迫使轴承外圈(91)轴向移动;作为优选,所述压电陶瓷柱(271)设有四个,均匀压设在轴承外圈(91)上。
9.一种具有变速曲面满球轴承的分析方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)采用如权利要求1-8所述的具有变速曲面满球轴承的综合分析装置;
(2)开启激光激发器(31),发射指定波长激光,启动驱动电机(23)带动具有变速曲面满球轴承(9)转动,转速为18000-36000r/min;
(3)利用摄像装置(41)捕捉荧光剂一和荧光剂二反射的光线,并分别对荧光剂一和荧光剂二的轨迹图像分析处理,得到滚动体一(931)的公转运动轨迹和滚动体二(932)的自转运动轨迹;
(4)利用温度传感器(42)采集具有变速曲面满球轴承(9)的温度信号;
(5)利用压力传感器(43)采集滚珠(93)与沟道之间的压力信号;
(6)利用陀螺仪(44)采集角速度信号,建立陀螺仪(44)中心坐标系及具有变速曲面满球轴承(9)的回转中心坐标系,经分析处理,通过坐标系几何关系,将角速度信号转化成具有变速曲面满球轴承(9)的角速度信息及偏转信息。
10.如权利要求9所述的具有变速曲面满球轴承的分析方法,其特征在于:还包括如下步骤:所述温度传感器(42)采集的温度信号急剧上升时,命令压电陶瓷柱(271)伸长推动轴承外圈(91)轴向移动,增大滚珠(93)活动的空间,调节预紧力,使温度变化趋于平缓,计算压电陶瓷柱(271)伸长量,记录压电陶瓷柱(271)对预紧力的调节情况。