[發明專利]測量滾動軸承摩擦力矩的電磁驅動裝置及其測量方法

有效

• 申請號: 201910344104.7
• 申請日: 2019-04-26
• 公開（公告）號: CN110095218B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 吳參;董國寶;熊銳峰;李興林;常振
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01L5/00
• 分類號: G01L5/00;G01M13/04
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發明公開了測量滾動軸承摩擦力矩的電磁驅動裝置及其測量方法。現有滾動軸承摩擦力矩測量方式精度低，難以準確評定滾動軸承性能。本發明包括固定底板、固定底座、卡盤、光電檢測裝置、環形電磁鐵、軸承內軸、套筒和光柵盤。本發明通過電磁鐵提供持續穩定的外加磁場，使得軸承外部套筒邊緣的帶電金屬導線受力帶動外部軸承轉動，同時通過計數器記錄套筒外部邊緣光電編碼器的脈沖信號個數，得到待測軸承轉過的角度，然后根據能量守恒間接計算出準確的軸承摩擦力矩。

技術領域

本發明屬于滾動軸承檢測領域，具體涉及一種測量滾動軸承摩擦力矩的電磁驅動裝置及其測量方法。

背景技術

目前，滾動軸承以結構簡單，摩擦小，易維修的有優點被廣泛應用于各個領域，隨著工業技術的飛速發展，對于滾動軸承的性能要求不斷提高，如何在保持原有優勢的同時進一步提高滾動軸承的性能成為了機械行業的共同難題。軸承的摩擦力矩是軸承穩定性與潤滑性的綜合體現，過大的摩擦力矩，不但會產生振動和噪音，降低系統穩定性，而且還會導致運行過程溫度急劇升高，加快零件及潤滑油的損耗，進而大大減少軸承的使用壽命。因此，摩擦力矩是衡量軸承性能的重要指標之一，如何準確、快捷地測量滾動軸承摩擦力矩成了備受關注的話題。

申請號201310747699.2的專利公開了一種測量滾動軸承實際靜摩擦力矩的方法及裝置，將滾動軸承安裝在被測滾動軸承的內孔圈中，同時將被測滾動軸承固定在支架的軸承孔中，然后在傳動軸的兩端分別固定有配重盤和外圓半徑為R的轉盤，在轉盤上繞有吊線，在掉線的一段懸掛有托盤；由于托盤通過吊線對轉盤的作用力矩小于被測滾動軸承實際靜摩擦力矩M，轉盤靜止不動，向托盤中加入細鐵砂直至轉盤剛開始轉動，托盤與細鐵砂質量之和為W，即可得到被測滾動軸承靜摩擦力距M為：M＝W×R。但此發明未考慮由于細鐵砂質量變化而引起的軸承內軸對外軸產生力矩，從而導致系統穩定性降低，加劇軸承內部磨損，進而加大摩擦力矩的測量值，而且人工添加鐵砂的方式也使得實驗增加了不確定因素。申請號201210080297.8的專利公開了一種滾動軸承摩擦力矩測量裝置，包括交流伺服電機和傳動轉軸，交流伺服電機的下端設有交流伺服電機傳動齒輪，傳動轉軸下端設有傳動轉軸傳動齒輪，傳送帶連接交流伺服電機傳動齒輪和傳動轉軸傳動齒輪；傳動轉軸與支持座，滾動軸承，升溫器同軸安裝，滾動軸承安裝在支撐座與升溫器之間，升溫器內徑與滾動軸承外徑緊密連接，升溫器上設有加砝碼的凹槽，還設有與溫控裝置，滾動軸承的內外圈之間還設有與力傳感器相連接的柔性線。但該專利機構較為復雜，對零件精度要求較高，不適合批量化檢測軸承性能，而且使用力傳感器作為數據收集裝置，極大地限制了測量精度。申請號201811283092.3的專利公開了滾動軸承當量摩擦系數測量裝置與方法，動力裝置通過離合裝置驅動氣浮主軸回轉、氣浮主軸、芯軸和被測滾動軸承的內圈保持同步回轉；逐漸提高氣浮主軸和芯軸的回轉速度至給定值并穩定運行，離合裝置分離動力裝置的輸出軸與氣浮主軸，氣浮主軸和芯軸的回轉速度在被測滾動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，數據采集/處理/計算/顯示系統獲得“芯軸角速度-時間”數值關系，最后通過“芯軸角速度-時間”關系推算出摩擦力矩。但該發明未考慮保持架的動能、滾動體自轉和公轉的動能以及潤滑油脂的渦動能量，使得計算時結果失真較大。

發明內容

本發明針對滾動軸承摩擦力矩測量精度低，測量不準確，難以準確評定滾動軸承性能的問題，提出了一種測量滾動軸承摩擦力矩的電磁驅動裝置及其測量方法，摒棄了以轉矩傳感器作為主要測量方式的傳統方法，創新性地提出了一種電磁驅動方式，通過電磁鐵提供持續穩定的外加磁場，使得軸承外部套筒邊緣的帶電金屬導線受力帶動外部軸承轉動，同時通過計數器記錄套筒外部邊緣光電編碼器的脈沖信號個數，得到待測軸承轉過的角度，然后根據能量守恒間接計算出準確的軸承摩擦力矩。