CN107642546B - 滚动轴承保护方法、保护装置及使用该保护装置的轴承座 - Google Patents

Abstract

滚动轴承保护方法，具体步骤包括：步骤一、利用第一温度传感器采集轴承外圈的温度T1；步骤二、利用第二温度传感器采集轴承内圈的温度T2；步骤三、利用沿轴承外圈的圆周方向流动的控温油对轴承外圈进行加热或者冷却，使T1趋于T2；步骤四、循环进行步骤一至步骤三。本发明提供一种滚动轴承保护方法，同时提供一种基于该轴承保护方法的保护装置以及使用该保护装置的轴承座，通过对轴承外圈温度进行控制，使轴承内圈和外圈的温度相等，进而使轴承内圈和外圈的膨胀度相同，保证轴承径向游隙大小稳定，从而保护轴承。

Description

滚动轴承保护方法、保护装置及使用该保护装置的轴承座

技术领域

本发明涉及一种轴承保护装置，具体的说是滚动轴承保护方法、保护装置及使用该保护装置的轴承座。

背景技术

滚动轴承在工作过程中内外圈发热量和散热量不同导致了内外圈膨胀程度不同，其中内圈膨胀最为严重，滚子次之，外圈最小，这就将导致滚动轴承的径向游隙变小，增大轴承摩擦。在轻载低速的工况下，轴承内外圈温差造成轴承工作游隙变化对轴承的工作寿命影响不大；但是在高速重载工况下，尤其是在高DN值工况下滚动轴承内外圈温差不但影响系统的回转精度，而且会导致温差加剧，严重影响轴承的使用寿命，此时仅通过普通的润滑降温方法不能解决内外圈温度不一致的问题。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本发明提供一种滚动轴承保护方法，同时提供一种基于该轴承保护方法的保护装置以及使用该保护装置的轴承座，通过对轴承外圈温度进行控制，使轴承内圈和外圈的温度相等，进而使轴承内圈和外圈的膨胀度相同，保证轴承径向游隙大小稳定，从而保护轴承。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

滚动轴承保护方法，具体步骤包括：

步骤一、利用第一温度传感器采集轴承外圈的温度T1；

步骤二、利用第二温度传感器采集轴承内圈的温度T2；

步骤三、利用沿轴承外圈的圆周方向流动的控温油对轴承外圈进行加热或者冷却，使T1趋于T2；

步骤四、循环进行步骤一至步骤三。

所述步骤四中，每一次循环之后对控温油的温度进行调整，若T1>T2，则对控温油进行冷却，若T1<T2，则对控温油进行加热。

滚动轴承保护装置，包括采集机构、控温机构和调温机构；

所述采集机构包括用于检测轴承外圈的温度的第一温度传感器和用于检测轴承内圈的温度的第二温度传感器；

所述控温机构包括设置在轴承外圈圆周侧的控温油路，在控温油路内流动有控温油；

所述调温机构包括依次设置的控温油油箱、温度调整装置、液压泵和单向阀，其中控温油油箱与所述控温油路相连通，在液压泵的作用下，控温油从控温油油箱中流出然后依次经过温度调整装置、液压泵和单向阀后流入控温油路中对轴承外圈进行加热或者冷却，然后重新回流入控温油油箱中。

所述控温油路包括若干条设置在轴承外圈圆周侧的环形油槽，若干条环形油槽沿轴承外圈的轴向均匀分布，且环形油槽的敞开端贴合在轴承外圈上。

还包括计算机，所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述温度调整装置和所述液压泵均与计算机电连接。

轴承座，包括上下设置的用于夹持轴承的顶盖和底座以及分别设置在轴承两侧的两个密封机构，密封机构包括并列设置的密封盘和侧盖，轴承座还包括润滑装置和保护装置；

所述润滑装置包括润滑油回路和循环供油机构；润滑油回路包括依次连通设置的润滑油输入通道、轴承座内腔、油池和润滑油输出通道，其中润滑油输入通道开设在侧盖上，轴承座内腔由轴承、密封盘和侧盖围合而成，油池由侧盖和底座围合而成，润滑油输出通道开设在底座上；循环供油机构包括用于连通润滑油输入通道和润滑油输出通道的润滑油油箱；

所述保护装置包括采集机构、控温机构和调温机构；采集机构包括用于检测轴承外圈温度的第一温度传感器和用于检测轴承内圈温度的第二温度传感器；控温机构包括设置在轴承外圈圆周侧的控温油路，在控温油路内流动有控温油；调温机构包括依次设置的控温油油箱、温度调整装置、液压泵和单向阀，其中控温油油箱与所述控温油路相连通，在液压泵的作用下，控温油从控温油油箱中流出然后依次经过温度调整装置、液压泵和单向阀后流入控温油路中对轴承外圈进行加热或者冷却，然后重新回流入控温油油箱中。

所述控温油路包括依次连通的控温油输入通道、控温油道和控温油输出通道；

所述控温油输入通道开设在所述顶盖上；

所述控温油道包括两个并列设置的环状油道，环状油道由两个分别开设在顶盖和底座内壁上的半环状油道组成，两个环状油道的上端通过开设在顶盖上的上轴向连通槽相连通，上轴向连通槽与所述控温油输入通道相连通，所述控温油输出通道包括开设在底座上的下轴向连通槽和开设在底座内的第一径向通道，两个环状油道的下端通过下轴向连通槽相连通，第一径向通道贯通底座的侧壁。

所述润滑油输出通道包括开设在所述底座内的用于连通两个所述油池的轴向通道，在底座内还开设有垂直通道，垂直通道与轴向通道的中部连通，在底座内还开设有第二径向通道，第二径向通道与垂直通道的中部连通且贯通底座的侧壁。

所述润滑油油箱包括与所述润滑油输出通道相连通的流入端和与所述润滑油输入通道相连通的流出端，所述第二温度传感器设置在润滑油油箱的流入端，流出端依次通过过滤器、液压泵和单向阀与所述润滑油输入通道相连通，过滤器和液压泵之间还连通设置有溢流阀。

所述温度调整装置与所述液压泵之间还连通设置有溢流阀；所述底座上开设有传感器安装孔，传感器安装孔的一端贴合所述轴承内圈，所述第一温度传感器设置在传感器安装孔中。

有益效果：

1、本发明提供的滚动轴承保护方法在轴承工作时，实时检测轴承内圈和外圈的温度，并根据检测结果对轴承外圈进行加热或者冷却，从而使轴承外圈的温度与轴承内圈的温度保持一致并且拥有相同的膨胀度，避免轴承的径向游隙减小和摩擦增大；

2、本发明提供的滚动轴承保护装置，通过在轴承外圈的圆周方向增加控温油路，通过控温油沿轴承外圈流动实现对轴承外圈温度的控制，控温效果好，而且不增加额外设备，不会对轴承的工作产生影响；

3、本发明提供的轴承座，侧盖与轴承座的底座之间围合出油池，可以对轴承座内出现波动的润滑油进行缓冲，避免对密封结构造成负担，也能够避免轴承座内部润滑油过量造成温度过高；

4、通过对从轴承座输出的润滑油的温度进行检测，近似得到轴承内圈的温度，结构简单且误差小。

附图说明

图1是轴承座整体结构径向剖视图；

图2是控温油输出通道和润滑油输出通道的具体结构示意图；

图3是轴承座整体结构轴向剖视图一；

图4是轴承座整体结构轴向剖视图二；

图5是循环供油机构和调温机构示意图。

附图标记：1、控温油输入通道，2、上轴向连通槽，3、环状油道，4、润滑油输入通道，5、轴承外圈，6、轴承滚子，7、轴承内圈，8、控温油输出通道，801、下轴向连通槽，802、第一径向通道，9、润滑油输出通道，901、轴向通道，902、第二径向通道，903、垂直通道，10、密封圈，11、顶盖，12、密封盘，13、侧盖，14、泄压口，15、环状凸台，16、液位计流入通道，17、液位计流出通道，18、油池，19、润滑油油箱，20、溢流阀，21、液压泵，22、单向阀，23、温度调整装置，24、控温油油箱，25、分流阀，26、第二温度传感器，27、过滤器，28、传感器安装孔，29、底座。

具体实施方式

下面根据附图具体说明本发明的实施方式。

滚动轴承保护方法，具体步骤包括：

步骤一、利用第一温度传感器采集轴承外圈的温度T1；

步骤二、利用第二温度传感器采集轴承内圈的温度T2；

步骤三、利用沿轴承外圈的圆周方向流动的控温油对轴承外圈进行加热或者冷却，使T1趋于T2；

步骤四、循环进行步骤一至步骤三，每一次循环之后对控温油的温度进行调整，若T1>T2，则对控温油进行冷却，若T1<T2，则对控温油进行加热。

如图1至5所示，滚动轴承保护装置，包括采集机构、控温机构、调温机构和计算机。采集机构包括用于检测轴承外圈5的温度的第一温度传感器和用于检测轴承内圈7的温度的第二温度传感器26，第一温度传感器、第二温度传感器26、温度调整装置23和液压泵21均与计算机电连接。控温机构包括设置在轴承外圈5圆周侧的控温油路，在控温油路内流动有控温油，控温油路包括若干条设置在轴承外圈5圆周侧的环形油槽，若干条环形油槽沿轴承外圈5的轴向均匀分布，且环形油槽的敞开端贴合在轴承外圈5上。调温机构包括依次设置的控温油油箱24、温度调整装置23、液压泵21和单向阀22，其中控温油油箱24与控温油路相连通。

轴承工作时，由第一温度传感器和第二温度传感器26分别对轴承外圈5和轴承内圈7的温度进行检测，然后通过A/D转换装置将检测到的模拟信号转换为数字信号后传输给计算机，计算机判断轴承外圈5的温度T1与轴承内圈7的温度T2之间的关系，若T1>T2，则需要对控温油进行冷却，若T1<T2，则需要对控温油进行加热，并计算T1与T2的差值T=|T1-T2|，然后生成加热或者冷却指令，并将加热或者冷却指令以及差值T传输给温度调整装置23。之后在液压泵21的作用下，控温油从控温油油箱24中流出，首先经过温度调整装置23，由温度调整装置23将控温油的温度调整至T2，之后控温油流经液压泵21和单向阀22后流入控温油路中对轴承外圈5进行加热或者冷却，最后重新回流入控温油油箱24中。

通常情况下，轴承工作时轴承内圈7的温度高于轴承外圈5的温度，即T1<T2，造成轴承内圈7的膨胀程度大于轴承外圈5的膨胀程度，进而导致轴承的径向游隙减小，摩擦增大，在轻载低速的工况下，轴承内外圈温差造成轴承径向游隙变化对轴承的工作寿命影响不大，但是在高速重载工况下，尤其是在高DN值工况下滚动轴承内外圈温差不但影响系统的回转精度，而且会导致温差加剧，严重影响轴承的使用寿命。通过对轴承外圈5进行加热，使轴承外圈5的膨胀程度与轴承内圈7的膨胀程度保持一致，从而消除轴承径向游隙的变化，由径向游隙变化带来的附加摩擦减小，有效的保护了轴承，延长了轴承的使用寿命。

随着径向游隙的增大，摩擦减小，轴承内圈7的温度降低，此时如果仍然对轴承外圈5进行加热，会导致轴承的径向游隙过大、轴承的回转精度降低，此时通过控温油对轴承外圈5进行冷却，使轴承径向游隙保持在一个最佳区间，从而保护轴承。对控温油的加热或者冷却由轴承外圈5和轴承内圈7的温度决定，并由计算机进行处理，效率高，精度好。

轴承座，包括上下设置的用于夹持轴承的顶盖11和底座29以及分别设置在轴承两侧的两个密封机构，密封机构包括并列设置的密封盘12和侧盖13，其中密封盘12与轴承内圈7贴合，侧盖13与顶盖11和底座29相贴合，在密封盘12上一体连接有若干个环状凸台15，侧盖13上开设有若干个与环状凸台15相匹配的环状凹槽，环状凸台15与环状凹槽配合形成迷宫式密封。在侧盖13与钉盖11和底座29之间设置有密封圈10，因为轴承在工作时侧盖13是不转动的，因此只需要通过密封圈10进行密封即可。

轴承座还包括润滑装置和保护装置，其中润滑装置用于持续向轴承提供润滑油，保护装置用于通过控制轴承外圈5的温度来保护轴承。

润滑装置包括润滑油回路和循环供油机构。润滑油回路包括依次连通设置的润滑油输入通道4、轴承座内腔、油池18和润滑油输出通道9。润滑油输入通道4开设在侧盖13上并沿侧盖13的径向向内延伸。轴承座内腔由轴承、密封盘12和侧盖13围合而成。在侧盖13的底部开设有凹槽，侧盖13与底座29相贴合时凹槽形成油池18。润滑油输出通道9包括开设在底座29内的用于连通两个油池18的轴向通道901，在底座29内还开设有垂直通道903，垂直通道903与轴向通道901的中部连通，在底座29内还开设有第二径向通道902，第二径向通道902与垂直通道903的中部连通且贯通底座29的侧壁。循环供油机构包括用于连通润滑油输入通道4和润滑油输出通道9的润滑油油箱19，润滑油油箱19包括与润滑油输出通道9相连通的流入端和与润滑油输入通道4相连通的流出端，第二温度传感器26设置在润滑油油箱19的流入端，流出端依次通过过滤器27、液压泵21和单向阀22与润滑油输入通道相连通，过滤器27和液压泵21之间还连通设置有溢流阀20。轴承工作时，在液压泵21的作用下，润滑油依次通过过滤器27、液压泵21和单向阀22后被一个分流阀25分成两股，两股润滑油分别从开设在两个侧盖13上的润滑油输入通道4流入轴承座内腔中，并喷向轴承滚子6，对轴承进行润滑，在离心力作用和轴承滚子6的搅拌下，完成润滑的润滑油从轴承内飞溅出，并在重力的作用下向下落入到油池18中，油池18可以吸收润滑油的供给发生波动时产生的过量的润滑油，避免对密封结构造成过大的压力和轴承座内部过热，并通过润滑油输出通道9回流入润滑油油箱19内。

因为轴承内圈7的温度很难直接测量，所以将第二温度传感器26设置在润滑油油箱19的流入端，通过对流出的润滑油的温度进行检测来近似得到轴承内圈7的温度，结构简单、测量方便，而且误差比较小。

在底座29上还开设有液位计流入通道16和液位计流出通道17，通过增加液位计，能够实时监测油池18内的润滑油量，避免润滑油量过大对轴承座造成损坏。

保护装置包括采集机构、控温机构和调温机构。采集机构包括用于检测轴承外圈5温度的第一温度传感器和用于检测轴承内圈7温度的第二温度传感器26，其中第二温度传感器26设置在润滑油油箱19的流入端，第一温度传感器设置在底座29上开设的一个传感器安装孔28中，传感器安装孔28的一端贴合轴承内圈7。控温机构包括设置在轴承外圈5圆周侧的控温油路，在控温油路内流动有控温油，控温油路包括依次连通的控温油输入通道1、控温油道和控温油输出通道8；控温油输入通道1开设在顶盖11上；控温油道包括两个并列设置的环状油道3，环状油道3由两个分别开设在顶盖11和底座29内壁上的半环状油道3组成，两个环状油道3的上端通过开设在顶盖11上的上轴向连通槽2相连通，上轴向连通槽2与控温油输入通道1相连通，控温油输出通道8包括开设在底座29上的下轴向连通槽801和开设在底座29内的第一径向通道802，两个环状油道3的下端通过下轴向连通槽801相连通，第一径向通道802贯通底座29的侧壁。调温机构包括依次设置的控温油油箱24、温度调整装置23、液压泵21和单向阀22，其中控温油油箱24与控温油路相连通，在液压泵21的作用下，控温油从控温油油箱24中流出然后依次经过温度调整装置23、液压泵21和单向阀22后流入控温油路中对轴承外圈5进行加热或者冷却，然后重新回流入控温油油箱24中。在温度调整装置23与液压泵21之间还连通设置有溢流阀20。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.滚动轴承保护装置，其特征在于：包括采集机构、控温机构和调温机构；

所述采集机构包括用于检测轴承外圈（5）的温度的第一温度传感器和用于检测轴承内圈（7）的温度的第二温度传感器（26）；

所述控温机构包括设置在轴承外圈（5）圆周侧的控温油路，在控温油路内流动有控温油；

所述调温机构包括依次设置的控温油油箱（24）、温度调整装置（23）、液压泵（21）和单向阀（22），其中控温油油箱（24）与所述控温油路相连通，在液压泵（21）的作用下，控温油从控温油油箱（24）中流出然后依次经过温度调整装置（23）、液压泵（21）和单向阀（22）后流入控温油路中对轴承外圈（5）进行加热或者冷却，然后重新回流入控温油油箱（24）中；

所述保护装置实施的保护方法的具体步骤包括：

步骤一、利用第一温度传感器采集轴承外圈的温度T1；

步骤二、利用第二温度传感器采集轴承内圈的温度T2；

步骤三、利用沿轴承外圈的圆周方向流动的控温油对轴承外圈进行加热或者冷却，使T1趋于T2，若T1>T2，则对控温油进行冷却，若T1<T2，则对控温油进行加热；

步骤四、循环进行步骤一至步骤三。

2.如权利要求1所述的滚动轴承保护装置，其特征在于：所述控温油路包括若干条设置在轴承外圈（5）圆周侧的环形油槽，若干条环形油槽沿轴承外圈（5）的轴向均匀分布，且环形油槽的敞开端贴合在轴承外圈（5）上。

3.如权利要求1所述的滚动轴承保护装置，其特征在于：还包括计算机，所述第一温度传感器、所述第二温度传感器（26）、所述温度调整装置（23）和所述液压泵（21）均与计算机电连接。

4.轴承座，包括上下设置的用于夹持轴承的顶盖（11）和底座（29）以及分别设置在轴承两侧的两个密封机构，密封机构包括并列设置的密封盘（12）和侧盖（13），其特征在于：轴承座还包括润滑装置和保护装置；

所述润滑装置包括润滑油回路和循环供油机构；润滑油回路包括依次连通设置的润滑油输入通道（4）、轴承座内腔、油池（18）和润滑油输出通道（9），其中润滑油输入通道（4）开设在侧盖（13）上，轴承座内腔由轴承、密封盘（12）和侧盖（13）围合而成，油池（18）由侧盖（13）和底座（29）围合而成，润滑油输出通道（9）开设在底座（29）上；循环供油机构包括用于连通润滑油输入通道（4）和润滑油输出通道（9）的润滑油油箱（19）；

所述保护装置包括采集机构、控温机构和调温机构；采集机构包括用于检测轴承外圈（5）温度的第一温度传感器和用于检测轴承内圈（7）温度的第二温度传感器（26）；控温机构包括设置在轴承外圈（5）圆周侧的控温油路，在控温油路内流动有控温油；调温机构包括依次设置的控温油油箱（24）、温度调整装置（23）、液压泵（21）和单向阀（22），其中控温油油箱（24）与所述控温油路相连通，在液压泵（21）的作用下，控温油从控温油油箱（24）中流出然后依次经过温度调整装置（23）、液压泵（21）和单向阀（22）后流入控温油路中对轴承外圈（5）进行加热或者冷却，然后重新回流入控温油油箱（24）中；

所述保护装置实施的保护方法的具体步骤包括：

步骤一、利用第一温度传感器采集轴承外圈的温度T1；

步骤二、利用第二温度传感器采集轴承内圈的温度T2；

步骤三、利用沿轴承外圈的圆周方向流动的控温油对轴承外圈进行加热或者冷却，使T1趋于T2，若T1>T2，则对控温油进行冷却，若T1<T2，则对控温油进行加热；

步骤四、循环进行步骤一至步骤三。

5.如权利要求4所述的轴承座，其特征在于：所述控温油路包括依次连通的控温油输入通道（1）、控温油道和控温油输出通道（8）；

所述控温油输入通道（1）开设在所述顶盖（11）上；

所述控温油道包括两个并列设置的环状油道（3），环状油道（3）由两个分别开设在顶盖（11）和底座（29）内壁上的半环状油道（3）组成，两个环状油道（3）的上端通过开设在顶盖（11）上的上轴向连通槽（2）相连通，上轴向连通槽（2）与所述控温油输入通道（1）相连通，所述控温油输出通道（8）包括开设在底座（29）上的下轴向连通槽（801）和开设在底座（29）内的第一径向通道（802），两个环状油道（3）的下端通过下轴向连通槽（801）相连通，第一径向通道（802）贯通底座（29）的侧壁。

6.如权利要求4所述的轴承座，其特征在于：所述润滑油输出通道（9）包括开设在所述底座（29）内的用于连通两个所述油池（18）的轴向通道（901），在底座（29）内还开设有垂直通道（903），垂直通道（903）与轴向通道（901）的中部连通，在底座（29）内还开设有第二径向通道（902），第二径向通道（902）与垂直通道（903）的中部连通且贯通底座（29）的侧壁。

7.如权利要求4所述的轴承座，其特征在于：所述润滑油油箱（19）包括与所述润滑油输出通道（9）相连通的流入端和与所述润滑油输入通道（4）相连通的流出端，所述第二温度传感器（26）设置在润滑油油箱（19）的流入端，流出端依次通过过滤器（27）、液压泵（21）和单向阀（22）与所述润滑油输入通道相连通，过滤器（27）和液压泵（21）之间还连通设置有溢流阀（20）。

8.如权利要求4所述的轴承座，其特征在于：所述温度调整装置（23）与所述液压泵（21）之间还连通设置有溢流阀（20）；所述底座（29）上开设有传感器安装孔（28），传感器安装孔（28）的一端贴合所述轴承内圈（7），所述第一温度传感器设置在传感器安装孔（28）中。

Images