[發明專利]一種復合載荷下軸承摩擦力矩測試裝置和方法

有效

• 申請號: 201810121140.2
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108344534B
• 公開（公告）日: 2020-04-14
• 發明（設計）人: 鄭德志;高翔;古樂;王黎欽;張傳偉;趙小力;解志杰
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司 11340
• 代理人: 陳新勝

1.一種復合載荷下軸承摩擦力矩測試裝置，其特征在于，包括：機械系統、驅動系統、伺服加載系統、徑向和軸向氣浮加載系統、傳感系統、驅動控制系統和數據采集與分析系統，

所述機械系統對驅動系統、伺服加載系統、徑向和軸向氣浮加載系統、傳感系統、驅動控制系統和數據采集與分析系統進行集成，

所述驅動系統帶動試驗軸承(3)實現位置和轉速可控的轉動，

所述伺服加載系統與徑向和軸向氣浮加載系統實現對試驗軸承(3)軸向和徑向的低摩擦低耦合加載，

所述傳感系統實現對試驗軸承(3)加載載荷和摩擦力矩的監測以及氣浮軸承的狀態監測，

所述驅動控制系統實現對試驗軸承(3)旋轉速度與位置的控制以及復合加載載荷的控制，

所述數據采集與分析系統通過力矩傳感器(8)實現對復合載荷下軸承摩擦力矩的測量并將其轉換成電信號并進行數據分析；

所述驅動控制系統包括伺服電機(2)和碼盤(1)，所述伺服電機(2)為試驗軸承(3)內圈提供轉動力矩，所述碼盤(1)讀取位置和轉速；

所述傳感系統包括力矩傳感器(8)和氣浮軸承狀態監測器(13)，所述力矩傳感器(8)與試驗軸承(3)外圈固連，測量試驗軸承(3)內外圈轉動所產生的摩擦力矩；所述氣浮軸承狀態監測器(13)設置在雙向氣浮軸承(12)上，檢測氣浮軸承內外圈支撐面是否保持分離狀態；

所述伺服加載系統、徑向和軸向氣浮加載系統構成的加載系統由第一伺服電動缸(4)、第一力傳感器(5)、徑向加載頭(6)、軸向加載頭(7)、第二伺服電動缸(10)和第二力傳感器(11)構成；其中，徑向加載由第一伺服電動缸(4)提供動力，通過第一力傳感器(5)實現加載力的閉環控制，將加載力通過低耦合徑向加載頭(6)作用在雙向氣浮軸承(12)上；軸向加載裝置由第二伺服電動缸(10)提供動力，通過第二力傳感器(11)實現加載力的閉環控制，將加載力通過低耦合軸向加載頭(7)作用在雙向氣浮軸承(12)上；設在加載頭前端的滾動體可自由滾動，消除了同時施加軸、徑向載荷時的相互干擾，實現了低耦合加載；力矩傳感器(8)通過滑鍵(9)與固定支架連接，從而在限制力矩傳感器(8)的旋轉的同時，方便力矩傳感器(8)做軸向移動。

2.基于權利要求1復合載荷下軸承摩擦力矩測試裝置的測試方法，其特征在于，按照下述步驟進行：

步驟一：安裝試驗軸承(3)，確認試驗軸承(3)外圈與力矩傳感器(8)和雙向氣浮軸承(12)內圈連接無誤后，將試驗軸承(3)內圈與驅動系統主軸連接；

步驟二：給雙向氣浮軸承(12)注入壓縮空氣，當氣浮軸承狀態監測器(13)指示軸承支撐面之間已完全分離后，控制伺服電機(2)開始工作，帶動試驗軸承(3)轉動，根據碼盤(1)顯示讀取轉數；

步驟三：第一伺服電動缸(4)為徑向加載提供動力，通過第一力傳感器(5)將加載力通過低耦合徑向加載頭(6)對雙向氣浮軸承(12)不斷施加載荷，第二伺服電動缸(10)為軸向加載提供動力，通過第二力傳感器(11)將加載力通過低耦合軸向加載頭(7)對雙向氣浮軸承(12)不斷施加載荷，力矩傳感器(8)通過滑鍵(9)與固定支架連接，即可測得不斷變化的摩擦力矩。