高速精密球轴承钢球三维运动状态检测

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1、堡!Q二!轴承2010年1期45—48，63CN41—1148／THBearing2010，No．1．．I测量与仪器高速精密球轴承钢球三维运动状态检测高翔，张晨阳(天津商业大学机械工程学院，天津300134)摘要：提出了通过在装有一个磁化钢球的轴承外圈及保持架侧面配置霍尔传感器，测量钢球三维运动的新方法，阐述了该测试方法的基本原理；设计开发了相关的检测试验装置，并介绍了其基本原理和结构。关键词：球轴承；霍尔传感器；钢球；三维运动；静止斜角坐标系中图分类号：'17-I133．331；TG806文献标志码：B文章编号：100

2、0—3762(2010)01—0045—04MeasuringMethodfor3DMotionofBallsinHigh—-speedPrecisionBallBearingsGAOXiang，ZHANGChen—yang(SchoolofMechanicalEngineering，TianjinUnivemityofCommerce，Tianjin300134，China)Abstract：Anewmethodformeasuringthe3Dmotionofballsinangularcontactballbeat

3、ingsfittedwithamagnetizedballisproposed，inwhichHallSensorisfixedtoitsouterringandcagesideface．Thebasicprincipleofthemeasuringmethodisexpounded．Therelatedme~uringtestdeviceisdeveloped，anditsfundamentalprincipleandstructureareintroduced．Keywords：ballbearing；HallSen

4、sor；steelball；3Dmotion；staticobliquecordinatesystem高速精密球轴承应用日益广泛，对其性能要l钢球三维运动的试验测量方法求也愈来愈高。高速轻载轴承的主要失效形式——打滑磨损的失效机理与钢球在高速运转、对滚动轴承钢球运动的研究从很早就开始尝苛刻的润滑条件以及复杂的承载状况的运动状态试，如把角接触球轴承的保持架外壁切开，分别在密切相关。因此，对高速精密球轴承高速运转时其中装上表面涂有白色印记或打有通孔的钢球，钢球的自转、公转、自旋及陀螺运动等三维运动的用高速摄像机和频闪观测计拍

5、摄标记的运动轨研究和把握，对预测和分析轴承的性能很有意义。迹，以观察钢球的运动状态-2J。该方法由于视目前，关于钢球运动的认识大多是基于数值仿真野有限，拍摄到的轨迹纷乱复杂。文献[3]用带有和宏观运动信号测试及频谱分析，但在实际应用棱镜的光学计测装置和保持架同期回转，用摄像中受到回转速度、润滑状态和弹性变形等复杂的机拍摄保持架内有印记的钢球的运动，由于在球摩擦润滑环境的影响，钢球的运动状态并不一定上设定的印记有时会离开拍摄的视野，因此，难以和理论相一致。通过试验研究掌握钢球运动状态进行准确的、长时间的观察。的难度较大，至

6、今没有比较成熟的方法。与上述光学测量方法完全不同的是由平野开发的方法，其把一个磁化的钢球装人轴承，测出伴收稿日期：2009—06—02；修回日期：2009—08—07随着钢球的自转产生的磁束变化引起探查线圈的基金项目：国家自然科学基金资助项目(50675157)；教育部留学回国人员科研启动基金资助项目([20061331)诱起电压。2O世纪8O年代川北L4等人对此方作者简介：高翔(1963一)，女，硕士，副教授，主要从事机法进行了进一步的发展，提出了用感磁性半导体械设计及机械摩擦等方面的研究工作。元件(霍尔元件)作为传感

7、器测量钢球运动的三维E—mail：gaoxiangtj@126．tomo测量方法，其直接把霍尔元件埋人保持架和轴承·46·《轴承)2010．№．1外壳中与磁化钢球构成磁回路(图1)，测量出磁2基于静止斜角坐标系的钢球运动化钢球磁轴的三轴方向的变化，从而分析出钢球测量方法的三维运动。此方法(称作旋转直角坐标系法)解决了以前测量方法的若干问题，曾被评价为在现2．1检测原理阶段能够真正测量钢球三维运动的唯一妥当方本测量方法的基本原理是，将预先经过磁化法。但在实际应用中，把极小的霍尔元件埋人轴处理的钢球装配于轴承中，直接把霍尔传

8、感器配承的保持架内来测出磁化钢球磁轴的公转方向等置在试验轴承的外圈及保持架侧面，与磁化钢球构成磁气回路。由于霍尔元件输出电压与磁场数据需要非常精密的加工技术，而且接触角的变强度成正比，轴承旋转时随着钢球的运动，霍尔化和接触点的移动等都对测量结果产生一定的影元件输出的检测电压随磁化钢球的磁轴方向的响。还有，在高速、高荷