[發明專利]一種滾動軸承當量摩擦系數測量裝置與方法

有效

• 申請號: 201811283190.7
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109238709B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 任成祖;葛翔;陳光;陳洋;閆傳濱;靳新民
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04;G01N19/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李素蘭

本發明公開了一種滾動軸承當量摩擦系數測量裝置，包括機身、滑座、兩個氣浮主軸組件、芯軸、轉速傳感器和數據采集/處理/計算/顯示系統。氣浮主軸組件包括氣浮主軸基體和氣浮主軸；一個氣浮主軸基體與機身固連，另一個氣浮主軸基體與滑座固連，兩個氣浮主軸同軸；芯軸的兩端分別通過錐面配合或是聯軸器與兩個氣浮主軸連接；被測滾動軸承內圈安裝于芯軸的軸肩；轉速傳感器用于監測芯軸或氣浮主軸的角速度；數據采集/處理/計算/顯示系統用于采集、處理轉速傳感器監測到的芯軸或氣浮主軸的角速度信號，計算被測滾動軸承的當量摩擦力矩和當量摩擦系數。本發明測量裝置具有快速精密測量滾動軸承當量摩擦力矩和當量摩擦系數的能力。

技術領域

本發明屬于滾動軸承摩擦能耗特性測試技術領域，涉及一種滾動軸承當量摩擦系數測量裝置與方法。

背景技術

滾動軸承運行過程中的摩擦能耗直接影響軸承的發熱、溫升和磨損等，進而影響滾動軸承的性能和壽命。滾動軸承的摩擦能耗特性是滾動軸承自身的一種固有特性，一定程度上反映了滾動軸承的制造品質和清潔程度。

現階段分別采用啟動摩擦力矩和轉動摩擦力矩來評價滾動軸承的啟動摩擦能耗和轉動摩擦能耗，并使用各式滾動軸承摩擦力矩測量裝置測量被測滾動軸承的啟動摩擦力矩和轉動摩擦力矩。

由于測試條件下滾動軸承的啟動摩擦力矩和轉動摩擦力矩的幅值較小，現有的滾動軸承摩擦力矩測量裝置所使用的微力或微力矩傳感器在進行高精度測量時精度明顯不足。因此，亟需開發一種新型測量裝置用于檢測滾動軸承摩擦能耗特性。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提出一種用于深溝球軸承和圓柱滾子軸承當量摩擦系數測量裝置與方法。本發明所述的滾動軸承特指深溝球軸承和圓柱滾子軸承。本發明中，將被測滾動軸承抽象為一個滑動配合面過被測滾動軸承滾動體中心的虛擬徑向滑動軸承，即所述虛擬徑向滑動軸承是一個滑動配合面過被測滾動軸承滾動體中心的虛擬的徑向滑動軸承，所述虛擬徑向滑動軸承的內圈和虛擬徑向滑動軸承的外圈在滑動配合面處組成滑動摩擦副。將所述虛擬徑向滑動軸承處于與對應的被測滾動軸承相同的測量工況下，所述滑動摩擦副的摩擦功耗相當于被測滾動軸承的摩擦功耗，所述滑動摩擦副的摩擦功率等于所述滑動摩擦副的滑動摩擦力矩與所述虛擬徑向滑動軸承的回轉角速度的乘積，所述滑動摩擦副的滑動摩擦力矩等于所述滑動配合面的半徑R、所述滑動配合面處的徑向負荷和所述滑動摩擦副的摩擦系數的乘積。將所述滑動摩擦副的滑動摩擦力矩記為本發明所述的被測滾動軸承的當量摩擦力矩，將所述滑動摩擦副的滑動摩擦系數記為本發明所述的被測滾動軸承的當量摩擦系數。本發明所述當量摩擦系數客觀反映了被測滾動軸承的制造品質和清潔程度，屬被測滾動軸承的固有特性。本發明滾動軸承當量摩擦系數測量裝置具有快速精密測量滾動軸承當量摩擦力矩和當量摩擦系數的能力。

為了解決上述技術問題，本發明提出一種滾動軸承當量摩擦系數測量裝置，該測量裝置包括機身、滑座、兩個氣浮主軸組件、芯軸、轉速傳感器和數據采集/處理/計算/顯示系統；所述氣浮主軸組件包括氣浮主軸基體和氣浮主軸；所述兩個氣浮主軸基體，其中一個與所述機身固連，另一個與所述滑座固連，所述兩個氣浮主軸同軸；所述芯軸的兩端分別通過錐面配合或是聯軸器與所述兩個氣浮主軸連接，所述芯軸與所述兩個氣浮主軸同軸；所述芯軸上設有用于安裝被測滾動軸承的內圈的軸肩；所述滑座在外力驅動下沿所述氣浮主軸的軸向平動；包括所述兩個氣浮主軸組件、芯軸和被測滾動軸承在內的零部件共同構成了本發明測量裝置的回轉軸系，所述回轉軸系上的運動件包括所述兩個氣浮主軸、芯軸、被測滾動軸承的內圈、被測滾動軸承的滾動體和被測滾動軸承的保持架；所述轉速傳感器用于監測所述芯軸或氣浮主軸的角速度；所述數據采集/處理/計算/顯示系統用于采集、處理所述轉速傳感器采監測到的所述芯軸或氣浮主軸的角速度信號，計算并顯示被測滾動軸承的當量摩擦力矩和當量摩擦系數。

本發明中，所述回轉軸系優選為臥式布局，所述氣浮主軸的軸線平行于水平面。