專利名稱：微型軸承摩擦系數(shù)測試方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微型軸承摩擦系數(shù)測試方法與裝置，尤其涉及一種利用柔索制動(dòng)剖分軸瓦測試微型軸承摩擦系數(shù)的方法與裝置，屬于微機(jī)械或摩擦學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。
隨著納米科學(xué)和技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是微型機(jī)械、微型電機(jī)的高速發(fā)展，迫切需要解決微型摩擦副、特別是微型轉(zhuǎn)子軸承的摩擦磨損問題，從而使微摩擦學(xué)的研究成為科學(xué)家關(guān)注的熱點(diǎn)。
對(duì)于微型軸承，不僅回轉(zhuǎn)副的摩擦阻力小，而且轉(zhuǎn)軸直徑小。轉(zhuǎn)軸的力臂作用不僅沒有放大力矩值，反而縮小了力矩輸出，因而使摩擦阻力矩更小，而摩擦阻力矩的測試尤為困難。
與本發(fā)明相關(guān)的現(xiàn)有技術(shù)中，〔蘇〕JI.K.沃爾科夫等著《精密儀表軸承》(尹士杰譯，國防工業(yè)出版社，1987年，P303～305)中介紹的測定儀表軸承摩擦力矩的裝置，其軸承徑向力采用單向加載的方式，對(duì)微型軸承的軸頸產(chǎn)生很大的彎矩作用，不能用于直徑過小的軸承測試。此外，由于測試力臂的作用，不能反映較小的摩擦力矩。張有頤編著的《轉(zhuǎn)矩測量技術(shù))》(計(jì)量出版社，1986年，P204～205)介紹的繩索制動(dòng)器，提供了一種將繩索拉力轉(zhuǎn)化為徑向壓力的方法，但是該方法測試的是軸頸與柔索之間的正壓力與摩擦力。陳永校、湯宗武編的高等學(xué)校教材《小功率電動(dòng)機(jī)》(機(jī)械工業(yè)出版社，1992年9月，P42)介紹了利用柔索兩端拉力差測量柔索與轉(zhuǎn)軸之間摩擦轉(zhuǎn)矩的方法，但不能直接用于軸瓦與軸頸之間的摩擦測試。A.pauschitz A.Vujanic and F.Franek，Tribologicalinvestigations on sub-miniature tribosystems，Proceedings of AISATRIB’98(P288～294)通過應(yīng)變傳感器精確測試柔性拉索拉力的變化，精確反映微小轉(zhuǎn)矩，但是也不能直接用來精確測試軸瓦與軸頸之間的摩擦系數(shù)。
本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)一種能夠精確測試微型軸承微摩擦系數(shù)的裝置，提供簡單易行的有效測試方法，既可精確測出微小摩擦，又不會(huì)對(duì)微細(xì)軸頸造成較大彎曲影響，以實(shí)現(xiàn)微型軸承微摩擦系數(shù)的測試。
為實(shí)現(xiàn)這樣的目的，本發(fā)明在設(shè)計(jì)的微摩擦測試裝置中，采用了剖分軸瓦結(jié)構(gòu)的軸承試件，在軸承試件的剖分軸瓦外圈圓周上纏繞一根加力柔性拉索，使上下兩個(gè)剖分軸瓦抱繞在測試軸頸上，拉索的一端懸掛微砝碼，另一端懸掛在貼有應(yīng)變片的懸臂測試彈簧片的端部。
如此，可利用拉索制動(dòng)原理，將柔性拉索的拉力通過兩個(gè)剛性剖分軸瓦轉(zhuǎn)換為軸瓦與軸頸之間的徑向壓力。當(dāng)軸頸與軸瓦發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，軸頸與軸瓦表面的摩擦力通過兩個(gè)剖分軸瓦施加于加力拉索，導(dǎo)致拉索兩端拉力發(fā)生變化，通過測試轉(zhuǎn)動(dòng)前后拉索力的變化量，可反應(yīng)摩擦力的大小。將加力拉索一端直接懸掛測試微砝碼，另一端懸掛在一個(gè)懸臂測試彈簧片的端部。利用貼在彈簧片上的應(yīng)變片的電壓信號(hào)變化，可以以高的靈敏度反應(yīng)出微摩擦力的微小變化。


圖1為本發(fā)明微摩擦測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
如圖所示，采用剖分軸瓦結(jié)構(gòu)的軸承試件4與夾持軸頸的卡頭6、調(diào)速電機(jī)7同軸相連，在軸承試件4的剖分軸瓦外圈圓周上纏繞一根加力柔性拉索3，柔性拉索3的一端懸掛微砝碼5，另一端懸掛在貼有應(yīng)變片1的懸臂測試彈簧片2的端部。
圖2為圖1中軸承試件4的B向結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中可見，軸承試件的旋轉(zhuǎn)軸頸10外有上剖分軸瓦8和下剖分軸瓦9，在這對(duì)剖分軸瓦的外圈圓周上纏繞一根加力柔性拉索3，使上下兩個(gè)剖分軸瓦抱繞在旋轉(zhuǎn)軸頸10上。
本發(fā)明采用剖分軸瓦結(jié)構(gòu)，利用拉索制動(dòng)原理，在微型軸承軸瓦與軸頸之間施加徑向壓力，由于作用在軸頸上的正壓力的合力抵消，避免了微小軸頸的彎曲。本發(fā)明通過柔索兩端拉力的和反映正壓力的大小，利用柔索兩端拉力的差反映摩擦力的大小，通過測量轉(zhuǎn)動(dòng)前后柔索拉力的和值與差值，就可以分析計(jì)算出微小軸承的滑動(dòng)摩擦性能。
本發(fā)明利用了懸臂測試彈簧應(yīng)變變化反映柔索微小拉力的變化，使得微小轉(zhuǎn)子軸承摩擦性能得以精確測量，提供了一種簡單易行的測試微型軸承摩擦性能的有效方法，為微型運(yùn)動(dòng)副的摩擦學(xué)設(shè)計(jì)提供一種實(shí)用的評(píng)價(jià)手段。
本發(fā)明不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)直徑為微米級(jí)、載荷在毫牛頓量級(jí)的微型軸承微摩擦系數(shù)的測試，也可以用于普通滑動(dòng)軸承摩擦性能的測試。
權(quán)利要求
1.一種微型軸承摩擦系數(shù)測試方法，其特征在于利用拉索制動(dòng)原理，將柔性拉索(3)的拉力通過軸承試件(4)的兩個(gè)剛性剖分軸瓦(8、9)轉(zhuǎn)換為軸瓦與軸頸(10)之間的徑向壓力；使軸頸(10)與軸瓦發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)并使拉索(3)兩端拉力發(fā)生變化；利用與拉索(3)一端相連的彈簧應(yīng)變片(1)的電壓信號(hào)變化，測出微型軸承摩擦力。
2.一種微型軸承摩擦系數(shù)測試裝置，其特征在于采用剖分軸瓦結(jié)構(gòu)的軸承試件(4)與夾持軸頸的卡頭(6)、調(diào)速電機(jī)(7)同軸相連，在軸承試件(4)的外圈圓周上纏繞加力柔性拉索(3)，使上剖分軸瓦(8)和下剖分軸瓦(9)抱繞在旋轉(zhuǎn)軸頸(10)上，柔性拉索(3)的一端懸掛微砝碼(5)，另一端懸掛在貼有應(yīng)變片(1)的懸臂測試彈簧片(2)的端部。
全文摘要
一種微型軸承摩擦系數(shù)測試方法與裝置,采用剖分軸瓦結(jié)構(gòu)的軸承試件,在試件的剖分軸瓦外圈圓周上纏繞加工柔性拉索,利用拉索制動(dòng)原理,將拉索拉力轉(zhuǎn)換為軸瓦與軸頸之間的徑向壓力,由軸頸轉(zhuǎn)動(dòng)后柔索兩端拉力的差值反映軸頸與軸瓦間的摩擦力大小,并利用懸臂測試彈簧應(yīng)變片的電壓信號(hào)變化,精確測量微型軸承摩擦力。本發(fā)明提供了一種簡單易行的微型軸承摩擦性能測試的有效手段,也可用于普通滑動(dòng)軸承摩擦性能的測試。
文檔編號(hào)G01N19/02GK1261663SQ0011171
公開日2000年8月2日 申請日期2000年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月24日
發(fā)明者姚振強(qiáng), 張琦 申請人:上海交通大學(xué)