專利名稱：電致軸承破壞試驗的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機械技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種外加電場作用下軸承破壞試驗的方法和
直O(jiān)
背景技術(shù)：
當電動機在正弦波電源驅(qū)動下運行時，通過電機軸的交變磁鏈容易產(chǎn)生軸電壓。 這些磁鏈是由轉(zhuǎn)子和定子槽、分離鐵心片之間的連接部分、磁性材料的定向?qū)傩院凸╇婋?源不平衡等因素引起磁通不平衡而產(chǎn)生的。因此，軸電壓會通過軸承的部件與大地連成回 路將會產(chǎn)生微電流，因而會對軸承系統(tǒng)帶來很大的負面影響。近年來，隨著變頻交流電動機 的廣泛使用，軸電壓的存在越來越廣泛，且軸電壓的幅值也不斷增高，對軸承的破壞更加明 顯。另外，電氣化列車和高速列車的不斷普及，軸電壓問題逐漸成為困擾列車正常運行的一 個重要問題。因而，對軸承內(nèi)部的電致破壞本質(zhì)問題的揭示以及預防措施的提出顯得愈加 重要和急迫。然而，目前并沒有合適易行的方法和設(shè)備能夠在實驗室進行電致試驗。此外，盡管 國外少數(shù)研究組自制了電腐蝕試驗裝置，但其顯得較為復雜，且和實際工況存在一定的差 距。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述技術(shù)缺陷之一，特別是解決在外加電場作用下對 軸承破壞性進行試驗的問題，并提供一種低成本且實用，并能模擬實際工況的考察軸承內(nèi) 部電致破壞行為的方法和裝置。為達到上述目的，本發(fā)明一方面提出一種電致軸承破壞試驗的方法，包括以下步 驟提供主體機架系統(tǒng)、電表、動力裝置和振動檢測分析裝置，其中，所述主體機架系統(tǒng)包括 主體臺架機、固定在所述主體臺架機之上的主軸、試驗軸承；通過所述動力裝置旋轉(zhuǎn)所述主 軸；對所述試驗軸承進行應力加載；對所述試驗軸承施加外加電場；通過所述電表記錄通 過軸承內(nèi)部的回路電流，并通過振動檢測分析裝置對所述實驗軸承的振動變化情況進行測 量和分析；和在達到預定試驗時間之后，對所述實驗軸承進行拆卸和分析。在本發(fā)明的一個實施例中，還包括對所述主體臺架機和所述主軸之間進行絕緣 處理，增加絕緣套。在本發(fā)明的一個實施例中，還包括在所述試驗軸承之外增加軸承套，并對所述試 驗軸承和所述軸承套進行絕緣處理，增加絕緣套。在本發(fā)明的一個實施例中，所述主體機架系統(tǒng)還包括彈簧加載裝置，通過所述彈 簧加載裝置對所述軸承套的施加的力實現(xiàn)對所述試驗軸承的加載。在本發(fā)明的一個實施例中，所述對試驗軸承施加外加電場包括將外加電源的第 一端通過電刷與所述主軸接觸，其中所述第一端通過所述主軸與所述試驗軸承的內(nèi)側(cè)接 觸；將所述外加電源的第二端通過導電螺絲與所述試驗軸承的外側(cè)接觸。
在本發(fā)明的一個實施例中，所述導電螺絲穿透所述軸承套，還包括對所述導電螺 絲和所述軸承套之間進行絕緣處理。在本發(fā)明的一個實施例中，所述振動檢測分析裝置包括計算機以及激光測振探測器。在本發(fā)明的一個實施例中，所述動力裝置控制所述主軸的轉(zhuǎn)速，且所述轉(zhuǎn)速可調(diào)。本發(fā)明另一方面還提出了一種電致軸承破壞試驗的裝置，包括主體機架系統(tǒng)，其 中，所述主體機架系統(tǒng)包括主體臺架機、固定在所述主體臺架機之上的主軸、套接在所述主 軸之上的試驗軸承；為所述主軸提供動力的動力裝置；對所述試驗軸承進行應力加載的加 載裝置；對所述試驗軸承施加外加電場的電場施加裝置；記錄通過軸承內(nèi)部的回路電流的 電表；和對所述實驗軸承的振動變化情況進行測量和分析的振動檢測分析裝置。在本發(fā)明的一個實施例中，所述主軸通過軸承固定在所述主體臺架機之上，且所 述主軸和所述軸承之間具有絕緣套。在本發(fā)明的一個實施例中，還包括依次套接在所述試驗軸承之外的絕育套和軸承套。在本發(fā)明的一個實施例中，所述加載裝置包括連接在所述軸承套之上且穿過所述 主體臺架機的上蓋板的螺紋桿、位于所述上蓋板之上且由所述螺紋桿穿過的平板鋼、套在 所述螺紋桿之外且位于所述上蓋板和所述平板鋼之間的彈簧、和套接在所述螺紋桿上且位 于所述平板鋼之上的螺母。在本發(fā)明的一個實施例中，所述電場施加裝置包括外加電源、與所述主軸接觸的 電刷和與所述試驗軸承的外側(cè)接觸的導電螺絲，其中所述外加電源的第一端與所述電刷連 接，并通過所述主軸與所述試驗軸承的內(nèi)側(cè)接觸，所述外加電源與所述導電螺絲連接。在本發(fā)明的一個實施例中，所述導電螺絲穿過所述軸承套和絕緣套，并與所述軸 承套電學非接觸。在本發(fā)明的一個實施例中，所述振動檢測分析裝置包括計算機以及激光測振探測器。在本發(fā)明的一個實施例中，所述動力裝置控制所述主軸的轉(zhuǎn)速，且所述轉(zhuǎn)速可調(diào)。本發(fā)明實施例的優(yōu)點在于，采用了臺架上部的彈簧加載方式，一方面使得下部的 試驗軸承運轉(zhuǎn)過程的穩(wěn)定性得到較好的保證，另一方面拆卸更加方便實用，同時節(jié)約了成 本。另外，本發(fā)明實施例還采用多處絕緣設(shè)計，在不影響軸承正常工作的前提下充分保證了 系統(tǒng)的安全性。其次，本發(fā)明實施例直接采用激光非接觸測振系統(tǒng)，避免了多個試驗軸承之 間振動測試的耦合和干擾以及電場的弓I入對測振系統(tǒng)的損壞。本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變 得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結(jié)合附圖對實施例的描述中將變 得明顯和容易理解，其中圖1為本發(fā)明實施例的電致軸承破壞試驗的裝置的原理圖；圖2為本發(fā)明實施例優(yōu)選地電致軸承破壞試驗的裝置的示意圖3為本發(fā)明實施例的主體臺架機1的示意圖；圖4為本發(fā)明實施例的電場施加裝置示意圖。
具體實施例方式下面詳細描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終 相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附 圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。如圖1所示，為本發(fā)明實施例的電致軸承破壞試驗的裝置的原理圖。該電致軸承 破壞試驗的裝置包括主體機架系統(tǒng)100、該主體機架系統(tǒng)100其中可至少包括主體臺架機、 固定在主體臺架機之上的主軸、套接在主軸之上的試驗軸承。該裝置還包括為主軸提供動 力的動力裝置200、對試驗軸承進行應力加載的加載裝置300、對試驗軸承施加外加電場的 電場施加裝置400、記錄通過軸承內(nèi)部的回路電流的電表500和對實驗軸承的振動變化情 況進行測量和分析的振動檢測分析裝置600。這樣，本發(fā)明實施例能夠通過加載裝置300對 試驗軸承施加應力并通過電場施加裝置400對試驗軸承施加外加電場，從而能夠模擬外加 電場作用下軸承的運動情況，從而利用該裝置進行電致軸承破壞試驗。以下將以具體實施例的方式對上述原理圖進行簡單介紹，需要說明的是以下具體 實施例的技術(shù)細節(jié)對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說可用多種方式實現(xiàn)，但這些方式在不脫離上述 思想的變化范圍之內(nèi)均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。如圖2所示，為本發(fā)明實施例優(yōu)選地電致軸承破壞試驗的裝置的示意圖。該裝置 包括引入電場的軸承系統(tǒng)主體臺架機1、顯示記錄通過軸承內(nèi)部的回路電流的多用途電表 2、提供回路電流的外接電源3、控制電機運動的控制箱4，以及測試試驗軸承振動的振動檢 測分析裝置5，包括電腦、控制器和激光測振探測器等。其中，如圖3所示，為本發(fā)明實施例的主體臺架機1的示意圖。該主體臺架機1包 括主軸9，該主軸9通過支撐軸承17固定在臺架側(cè)板10之上，且主軸9由電機6通過皮帶 7和皮帶輪8提供旋轉(zhuǎn)動力源以帶動主軸9之上的試驗軸承模塊18或21 (圖3中的虛框所 示)運轉(zhuǎn)從而進行試驗，其中，為了保證軸電壓的釋放途徑只能通過試驗軸承內(nèi)部，則需要 在主軸9兩端的支撐軸承17與臺架側(cè)板10之間進行絕緣處理，例如可增加絕緣套16，例如 優(yōu)選為尼龍絕緣套，當然本發(fā)明實施例也可采用其他材質(zhì)的絕緣套。試驗軸承模塊18或21主要包括試驗軸承22，如試驗角接觸軸承(型號為7205A)、 依次套接在試驗軸承22之外的尼龍絕緣套23和軸承套24，如45號鋼軸承套。尼龍絕緣 套23隔斷了試驗軸承22外部和軸承套24的回路，從而使得試驗軸承22和臺架機體(臺 架側(cè)板10、臺架上蓋板11和臺架基座25)實現(xiàn)了絕緣。在本發(fā)明的一個實施例中，加載裝置包括連接在軸承套24之上且穿過主體臺架 機的上蓋板11的螺紋桿14、位于上蓋板11之上且由螺紋桿14穿過的平板鋼13、套在螺紋 桿14之外且位于上蓋板11和平板鋼13之間的彈簧12、和套接在螺紋桿14上且位于平板 鋼13之上的螺母15。對試驗軸承22加載的具體操作如下利用螺母15向下移動改變平 鋼板13的位置來控制彈簧的壓縮變形量，這樣彈簧對平鋼板13產(chǎn)生反彈力并有拉動螺紋 桿14向上的趨勢，從而實現(xiàn)對試驗軸承模塊18或21加載的目的。通過計算校核，優(yōu)選地， 本裝置彈簧的彈性系數(shù)為lkg/cm，選用螺紋桿14直徑為6mm，平鋼板13直徑為50mm。
需要說明的是，以上加載裝置的實施例僅是本發(fā)明的一個優(yōu)選方式，通過彈簧加 載一方面使得下部的試驗軸承運轉(zhuǎn)過程的穩(wěn)定性得到較好的保證，另一方面拆卸方便實 用，同時節(jié)約了成本。但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應該知道可通過多種方式或裝置達到向試驗軸 承22施加應力的目的，這些方式或裝置也均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。如圖4所示，為本發(fā)明實施例的電場施加裝置示意圖。在本發(fā)明的一個實施例中， 電 場施加裝置包括外加電源3、與主軸9接觸的電刷19和與試驗軸承22的外側(cè)接觸的導電 螺絲26，其中外加電源3的第一端與電刷19連接，并通過主軸9與試驗軸承22的內(nèi)側(cè)接 觸，外加電源3與導電螺絲26相連接。具體地，外加電源3的第一端通過多用途電表2后 接到插在絕緣尼龍座20的電刷19上，并將電刷19與旋轉(zhuǎn)的主軸9接觸。此時由于主軸和 軸承內(nèi)側(cè)接觸，因而電源的第一端實際上接到了試驗軸承22的內(nèi)側(cè)。外加電源3的第二端 接到試驗軸承系統(tǒng)18或21的導電螺絲26 (直徑為4mm)上，該螺絲擰在尼龍絕緣套23的 螺紋孔內(nèi)并頂?shù)皆囼灲禽S承22的外側(cè)從而實現(xiàn)電接觸。此外，導電螺絲26穿過軸承套24 的螺絲對心的大孔(孔徑為8mm)，從而保證導電螺絲26和軸承套24的電學非接觸。在本發(fā)明的一個實施例中，振動檢測分析裝置包括計算機以及激光測振探測器， 將激光測振探測器測振的激光點打到軸承套24上面，可通過激光測振探測器監(jiān)測試驗軸 承運轉(zhuǎn)過程中由于破壞所帶來的振動變化情況。本發(fā)明實施例直接采用激光非接觸測振系 統(tǒng)，避免了多個試驗軸承之間振動測試的耦合和干擾以及電場的引入對測振系統(tǒng)的損壞。使用上述的電致軸承破壞試驗的裝置進行試驗的方法包括以下步驟步驟S101，提供上述的電致軸承破壞試驗的裝置，并將試驗軸承安裝在上述裝置 的主軸之上。步驟S102，通過動力裝置旋轉(zhuǎn)主軸，其轉(zhuǎn)速可調(diào)節(jié)。步驟S103，對試驗軸承進行應力加載。步驟S104，對試驗軸承施加外加電場。步驟S105，通過電表記錄通過軸承內(nèi)部的回路電流，并通過振動檢測分析裝置對 實驗軸承的振動變化情況進行測量和分析。步驟S106，在達到預定試驗時間之后，對實驗軸承進行拆卸和分析。例如，可將試 驗軸承拆卸開并對鋼球和滾道進行后續(xù)試驗分析以判斷電場對軸承的破壞。本發(fā)明實施例的優(yōu)點在于，采用了臺架上部的彈簧加載方式，一方面使得下部的 試驗軸承運轉(zhuǎn)過程的穩(wěn)定性得到較好的保證，另一方面拆卸更加方便實用，同時節(jié)約了成 本。另外，本發(fā)明實施例還采用多處絕緣設(shè)計，在不影響軸承正常工作的前提下充分保證了 系統(tǒng)的安全性。其次，本發(fā)明實施例直接采用激光非接觸測振系統(tǒng)，避免了多個試驗軸承之 間振動測試的耦合和干擾以及電場的弓I入對測振系統(tǒng)的損壞。盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以 理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換 和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同限定。
權(quán)利要求
一種電致軸承破壞試驗的方法，其特征在于，包括以下步驟提供主體機架系統(tǒng)、電表、動力裝置和振動檢測分析裝置，其中，所述主體機架系統(tǒng)包括主體臺架機、固定在所述主體臺架機之上的主軸、試驗軸承；通過所述動力裝置旋轉(zhuǎn)所述主軸；對所述試驗軸承進行應力加載；對所述試驗軸承施加外加電場；通過所述電表記錄通過軸承內(nèi)部的回路電流，并通過振動檢測分析裝置對所述實驗軸承的振動變化情況進行測量和分析；和在達到預定試驗時間之后，對所述實驗軸承進行拆卸和分析。
2.如權(quán)利要求1所述的電致軸承破壞試驗的方法，其特征在于，還包括對所述主體臺 架機和所述主軸之間進行絕緣處理，增加絕緣套。
3.如權(quán)利要求1所述的電致軸承破壞試驗的方法，其特征在于，還包括在所述試驗軸 承之外增加軸承套，并對所述試驗軸承和所述軸承套進行絕緣處理，增加絕緣套。
4.如權(quán)利要求3所述的電致軸承破壞試驗的方法，其特征在于，所述主體機架系統(tǒng)還 包括彈簧加載裝置，通過所述彈簧加載裝置對所述軸承套的施加的力實現(xiàn)對所述試驗軸承 的加載。
5.如權(quán)利要求3所述的電致軸承破壞試驗的方法，其特征在于，所述對試驗軸承施加 外加電場包括將外加電源的第一端通過電刷與所述主軸接觸，其中所述第一端通過所述主軸與所述 試驗軸承的內(nèi)側(cè)接觸；將所述外加電源的第二端通過導電螺絲與所述試驗軸承的外側(cè)接觸。
6.如權(quán)利要求5所述的電致軸承破壞試驗的方法，其特征在于，所述導電螺絲穿透所 述軸承套，還包括對所述導電螺絲和所述軸承套之間進行絕緣處理。
7.如權(quán)利要求1所述的電致軸承破壞試驗的方法，其特征在于，所述振動檢測分析裝 置包括計算機以及激光測振探測器。
8.如權(quán)利要求1所述的電致軸承破壞試驗的方法，其特征在于，所述動力裝置控制所 述主軸的轉(zhuǎn)速，且所述轉(zhuǎn)速可調(diào)。
9.一種電致軸承破壞試驗的裝置，其特征在于，包括主體機架系統(tǒng)，其中，所述主體機架系統(tǒng)包括主體臺架機、固定在所述主體臺架機之上 的主軸、套接在所述主軸之上的試驗軸承； 為所述主軸提供動力的動力裝置； 對所述試驗軸承進行應力加載的加載裝置； 對所述試驗軸承施加外加電場的電場施加裝置； 記錄通過軸承內(nèi)部的回路電流的電表；和對所述實驗軸承的振動變化情況進行測量和分析的振動檢測分析裝置。
10.如權(quán)利要求9所述的電致軸承破壞試驗的裝置，其特征在于，其中，所述主軸通過 軸承固定在所述主體臺架機之上，且所述主軸和所述軸承之間具有絕緣套。
11.如權(quán)利要求9所述的電致軸承破壞試驗的裝置，其特征在于，還包括依次套接在所 述試驗軸承之外的絕育套和軸承套。
12.如權(quán)利要求11所述的電致軸承破壞試驗的裝置，其特征在于，所述加載裝置包括 連接在所述軸承套之上且穿過所述主體臺架機的上蓋板的螺紋桿、位于所述上蓋板之上且 由所述螺紋桿穿過的平板鋼、套在所述螺紋桿之外且位于所述上蓋板和所述平板鋼之間的 彈簧、和套接在所述螺紋桿上且位于所述平板鋼之上的螺母。
13.如權(quán)利要求11所述的電致軸承破壞試驗的裝置，其特征在于，所述電場施加裝置 包括外加電源、與所述主軸接觸的電刷和與所述試驗軸承的外側(cè)接觸的導電螺絲，其中所 述外加電源的第一端與所述電刷連接，并通過所述主軸與所述試驗軸承的內(nèi)側(cè)接觸，所述 外加電源與所述導電螺絲連接。
14.如權(quán)利要求13所述的電致軸承破壞試驗的裝置，其特征在于，所述導電螺絲穿過 所述軸承套和絕緣套，并與所述軸承套電學非接觸。
15.如權(quán)利要求9所述的電致軸承破壞試驗的裝置，其特征在于，所述振動檢測分析裝 置包括計算機以及激光測振探測器。
16.如權(quán)利要求9所述的電致軸承破壞試驗的裝置，其特征在于，所述動力裝置控制所 述主軸的轉(zhuǎn)速，且所述轉(zhuǎn)速可調(diào)。
全文摘要
本發(fā)明提出一種電致軸承破壞試驗的裝置，包括主體機架系統(tǒng)；為所述主軸提供動力的動力裝置；對所述試驗軸承進行應力加載的加載裝置；對所述試驗軸承施加外加電場的電場施加裝置；記錄通過軸承內(nèi)部的回路電流的電表；和對所述實驗軸承的振動變化情況進行測量和分析的振動檢測分析裝置。本發(fā)明提供一種低成本且實用，并能模擬實際工況的考察軸承內(nèi)部電致破壞行為的方法和裝置。
文檔編號G01M13/04GK101839804SQ20101012026
公開日2010年9月22日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月8日
發(fā)明者李剛, 解國新, 雒建斌 申請人:清華大學