[發(fā)明專利]一種測(cè)量滾動(dòng)軸承摩擦力矩的裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910344090.9
• 申請(qǐng)日: 2019-04-26
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110095217B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳參;熊銳峰;周春林;李興林;常振
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L5/00
• 分類號(hào): G01L5/00;G01M13/04
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發(fā)明公開(kāi)了一種測(cè)量滾動(dòng)軸承摩擦力矩的裝置及方法?，F(xiàn)有滾動(dòng)軸承摩擦力矩測(cè)量方式精度低，難以準(zhǔn)確評(píng)定滾動(dòng)軸承性能。本發(fā)明包括電機(jī)、滾珠絲杠滑臺(tái)、S型力傳感器、摩擦塊安裝角鋁、摩擦塊、卡盤、軸、套筒、直線導(dǎo)軌、光柵盤、光電檢測(cè)裝置和底板。本發(fā)明通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠滑臺(tái)帶動(dòng)摩擦塊運(yùn)動(dòng)，將軸承內(nèi)的摩擦能量等效為摩擦塊與套筒之間的摩擦做功，通過(guò)應(yīng)變式力傳感測(cè)量摩擦力的變化，使摩擦做功測(cè)量更為準(zhǔn)確，同時(shí)通過(guò)處理器記錄套筒外部邊緣光電編碼器的脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)，得到待測(cè)軸承轉(zhuǎn)過(guò)的角度，將傳統(tǒng)直接測(cè)量摩擦力矩的方式改為由能量守恒方式間接計(jì)算得出，使結(jié)果更為可靠，提高了準(zhǔn)確率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軸承測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高的測(cè)量滾動(dòng)軸承摩擦力矩的裝置及方法。

背景技術(shù)

隨著我國(guó)工業(yè)水平的提升，軸承被廣泛應(yīng)用于航空航天、精密機(jī)床、高速電主軸、軌道交通、超精密級(jí)醫(yī)療機(jī)械等領(lǐng)域。而軸承的摩擦力矩是軸承潤(rùn)滑狀態(tài)和運(yùn)轉(zhuǎn)性能的綜合表現(xiàn)，過(guò)大的摩擦力矩會(huì)導(dǎo)致軸承在運(yùn)行過(guò)程中溫升過(guò)高，從而降低潤(rùn)滑性能，加劇摩擦損耗，最終加速軸承疲勞損壞。與此同時(shí)，摩擦力矩也是引起軸承振動(dòng)和噪音的一大原因，嚴(yán)重影響軸承的動(dòng)態(tài)性能。因此如何精確地測(cè)量出軸承轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦力矩，通過(guò)摩擦力矩來(lái)科學(xué)客觀的判定轉(zhuǎn)臺(tái)軸承摩擦阻力大小，對(duì)軸承的潤(rùn)滑狀態(tài)和運(yùn)轉(zhuǎn)性能做出有效的評(píng)估，是軸承行業(yè)研究的重點(diǎn)。

目前，申請(qǐng)?zhí)?01811135185.1的專利公開(kāi)了一種軸承摩擦力矩測(cè)試工裝，包括底座、支撐架、轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)、懸臂軸、軸承安裝組件和第一力矩傳感器，所述懸臂軸通過(guò)支撐架水平設(shè)置在底座的上方，軸承安裝組件設(shè)置在懸臂軸上，第一力矩傳感器設(shè)置在軸承安裝組件上，軸承安裝組件上套設(shè)有軸承，所述軸承安裝組件與軸承的內(nèi)圈相對(duì)固定設(shè)置，且轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)與軸承的外圈相對(duì)固定設(shè)置。該發(fā)明在實(shí)際工程中被發(fā)現(xiàn)由于軸承組件間的摩擦力矩較小，而用常規(guī)力矩傳感器測(cè)量微小的摩擦力時(shí)數(shù)值波動(dòng)很大，同一軸承多次測(cè)量值前后不一致，難于準(zhǔn)確測(cè)量。申請(qǐng)?zhí)?01811283092.3的專利公開(kāi)了滾動(dòng)軸承當(dāng)量摩擦系數(shù)測(cè)量裝置與方法，動(dòng)力裝置通過(guò)離合裝置驅(qū)動(dòng)氣浮主軸回轉(zhuǎn)、氣浮主軸、芯軸和被測(cè)滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈保持同步回轉(zhuǎn)；逐漸提高氣浮主軸和芯軸的回轉(zhuǎn)速度至給定值并穩(wěn)定運(yùn)行，離合裝置分離動(dòng)力裝置的輸出軸與氣浮主軸，氣浮主軸和芯軸的回轉(zhuǎn)速度在被測(cè)滾動(dòng)軸承的摩擦功耗作用下逐漸衰減直至氣浮主軸和芯軸停止回轉(zhuǎn)，數(shù)據(jù)采集/處理/計(jì)算/顯示系統(tǒng)獲得“芯軸角速度-時(shí)間”數(shù)值關(guān)系，最后通過(guò)“芯軸角速度-時(shí)間”關(guān)系推算出摩擦力矩。但該發(fā)明未考慮保持架的動(dòng)能、滾動(dòng)體自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)的動(dòng)能以及潤(rùn)滑油脂的渦動(dòng)能量，使得計(jì)算時(shí)結(jié)果失真較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有滾動(dòng)軸承摩擦力矩測(cè)量方式精度低，測(cè)量不準(zhǔn)確，很難做到精準(zhǔn)測(cè)量的問(wèn)題，提出一種精度高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的測(cè)量滾動(dòng)軸承摩擦力矩的裝置及方法，規(guī)避了傳統(tǒng)直接用力矩傳感器測(cè)量的不足，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠滑臺(tái)帶動(dòng)摩擦塊運(yùn)動(dòng)，將軸承內(nèi)的摩擦能量等效為摩擦塊與套筒之間的摩擦做功，通過(guò)應(yīng)變式力傳感測(cè)量摩擦力的變化，使摩擦做功測(cè)量更為準(zhǔn)確，同時(shí)通過(guò)處理器記錄套筒外部邊緣光電編碼器的脈沖信號(hào)個(gè)數(shù)，得到待測(cè)軸承轉(zhuǎn)過(guò)的角度，將傳統(tǒng)直接測(cè)量摩擦力矩的方式改為由能量守恒方式間接計(jì)算得出，使結(jié)果更為可靠，提高了準(zhǔn)確率。

本發(fā)明一種測(cè)量滾動(dòng)軸承摩擦力矩的裝置，包括電機(jī)、滾珠絲杠滑臺(tái)、S型力傳感器、摩擦塊安裝角鋁、摩擦塊、卡盤、軸、套筒、直線導(dǎo)軌、光柵盤、光電檢測(cè)裝置和底板。所述電機(jī)的底座固定在底板上，電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠滑臺(tái)；所述S型力傳感器的一端固定在滾珠絲杠滑臺(tái)的滑塊上，另一端固定有摩擦塊安裝角鋁；S型力傳感器的信號(hào)輸出端連接處理器；所述的摩擦塊與摩擦塊安裝角鋁靠近直線導(dǎo)軌的一側(cè)固定；直線導(dǎo)軌的滑軌固定在底板上，卡盤的底座固定在直線導(dǎo)軌的滑動(dòng)塊上；直線導(dǎo)軌的滑動(dòng)塊與直線導(dǎo)軌的滑軌構(gòu)成滑動(dòng)副，且直線導(dǎo)軌的滑動(dòng)塊與直線導(dǎo)軌的滑軌通過(guò)螺栓固定連接；所述的光電檢測(cè)裝置固定在底板上，并設(shè)置在直線導(dǎo)軌一側(cè)；光電檢測(cè)裝置的信號(hào)輸出端連接處理器；所述軸的軸徑以及套筒內(nèi)徑均有多種尺寸規(guī)格；不同內(nèi)徑尺寸規(guī)格的套筒的外徑也各不相同，每個(gè)尺寸規(guī)格的套筒外固定一個(gè)內(nèi)徑等于該套筒外徑的光柵盤。