專利名稱：一種臥式軸承摩擦力矩測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸承的摩擦力矩測量儀器，具體的說是一種臥式軸承摩擦力矩測量裝置。
背景技術(shù)：
軸承摩擦力矩分為啟動(dòng)摩擦動(dòng)力矩和動(dòng)態(tài)摩擦力矩，啟動(dòng)摩擦動(dòng)力矩是指軸承由靜止到轉(zhuǎn)動(dòng)所要克服的阻力矩，動(dòng)態(tài)摩擦力矩是反映軸承在某一轉(zhuǎn)速下所受到的阻力矩的大小和波動(dòng)情況；因此，軸承動(dòng)態(tài)摩擦力矩的好壞，在很大程度上代表了軸承動(dòng)態(tài)性能的好壞和軸承質(zhì)量的高低。軸承摩擦力矩測量技術(shù)的研究目的是研究如何合理評定，準(zhǔn)確測量軸承的摩擦性能，為改進(jìn)軸承設(shè)計(jì)參數(shù)、改進(jìn)加工工藝和分析軸承摩擦力矩的影響因素提供一個(gè)可靠的依據(jù)，從而提高軸承質(zhì)量，提高主軸精度，滿足使用單位對軸承摩擦性能的技術(shù)要求。為此，有關(guān)解決測量軸承摩擦力矩和測量裝置應(yīng)運(yùn)而生。專利號200610052086. 8 “軸承微負(fù)荷、不同轉(zhuǎn)速摩擦力矩測量及測量儀”，只提供
一種在微量徑向負(fù)荷和不同轉(zhuǎn)速下測量軸承摩擦力矩的簡單方法。此測量儀不能測量在不同軸向負(fù)荷、不同轉(zhuǎn)速下軸承的摩擦力矩。專利號200720091651. 1“一種陀螺電機(jī)軸連軸承摩擦力矩測試裝置”，此裝置只能測試小負(fù)荷的特種軸連軸承，且測量范圍小，僅能用加載環(huán)對軸連軸承加ION以下的軸向載荷，并且無法測定在大的軸向載荷和高速條件下的動(dòng)態(tài)摩擦力矩。目前市場上使用的軸承摩擦力矩測量裝置中，如洛陽軸承研究所研制的M9908A、 M695型和PM9906型軸承摩擦力矩測量儀都是采用立式結(jié)構(gòu)，即驅(qū)動(dòng)主軸垂直布置，驅(qū)動(dòng)被測軸承內(nèi)圈水平轉(zhuǎn)動(dòng)。而實(shí)際生產(chǎn)中大多數(shù)裝置、設(shè)備的軸承都是在垂直面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，顯然上述軸承摩擦力矩測量儀的立式結(jié)構(gòu)所測得軸承摩擦力矩?cái)?shù)據(jù)無法真實(shí)全面的反映被測軸承的實(shí)際工況。同時(shí)，市場上使用的軸承摩擦力矩測量儀的主軸都采用皮帶傳動(dòng)的方式驅(qū)動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這種驅(qū)動(dòng)方式會(huì)對主軸的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生偏載，由此產(chǎn)生的振動(dòng)會(huì)對被測軸承摩擦力矩測量數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有軸承摩擦力矩測量裝置使用、測量范圍小等局限性，本發(fā)明提供了一種臥式軸承摩擦力矩測量裝置。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為一種臥式軸承摩擦力矩測量裝置，包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，所述的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括力傳感器、速度傳感器、數(shù)字顯示儀、數(shù)據(jù)采集卡和顯示器，其中，速度傳感器設(shè)置在主軸上，并與數(shù)字顯示儀連接，數(shù)據(jù)采集卡設(shè)置在PC機(jī)主板中，數(shù)據(jù)采集卡的輸入端通過應(yīng)變儀與力傳感器連接，PC機(jī)主板的輸出端與顯示器連接，所述的主軸水平設(shè)置，中部通過左角接觸球軸承和右角接觸球軸承分別對應(yīng)設(shè)置在左軸承座和右軸承座內(nèi)，主軸的一端設(shè)有軸承更換套，另一端通過彈性聯(lián)軸器與電機(jī)主軸連接；軸承更換套內(nèi)設(shè)有被測軸承，被測軸承的內(nèi)圈設(shè)有傳力轉(zhuǎn)盤，且被測軸承的內(nèi)圈與傳力轉(zhuǎn)盤為緊配合連接，傳力轉(zhuǎn)盤上設(shè)有傳力桿，傳力轉(zhuǎn)盤通過傳力桿與力傳感器連接；還設(shè)有軸向加載裝置和徑向加載裝置，其中，軸向加載裝置的載荷輸出球頭與傳力轉(zhuǎn)盤的盤面中心垂直點(diǎn)接觸，徑向加載裝置的載荷輸出端與軸承更換套的外周面相互壓緊對滾。所述的主軸上裝配的左角接觸球軸承和右角接觸球軸承，它們對主軸進(jìn)行軸向和徑向支撐。所述的軸向加載裝置和徑向加載裝置，由加載杠桿和砝碼塊組成，通過在加載杠桿的一端加載砝碼塊，使加載杠桿的另一端的輸出球頭與傳力轉(zhuǎn)盤或軸承更換套接觸，從而完成對被測軸承的載荷加載。有益效果1、本發(fā)明裝置采用臥式結(jié)構(gòu)，電機(jī)通過彈性聯(lián)軸器驅(qū)動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸驅(qū)動(dòng)被測軸承的外圈轉(zhuǎn)動(dòng)，能更貼切的模擬軸承的實(shí)際工況，避免了主軸帶傳動(dòng)方式產(chǎn)生的主軸偏載振動(dòng)問題；
2、以往的測試裝置，只能軸向加載或徑向加載，而本發(fā)明裝置可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向上的加載，從而能更好的模擬實(shí)際工況，可以測量不同大小載荷下的摩擦力矩，加載精度高，結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用性強(qiáng)；
3、本發(fā)明裝置可以測試不同軸承的摩擦力矩，深溝球軸承、角接觸球軸承、圓錐滾子軸承等，測試范圍廣；
4、該測試裝置具有良好的穩(wěn)定性，測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，能正確的反映被測軸承的摩擦性能，為分析軸承力矩的影響因素和改進(jìn)軸承結(jié)構(gòu)及加工工藝提供了可靠的依據(jù)。


圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明的徑向加載裝置的右視附圖標(biāo)記1、軸向加載裝置，2、力傳感器，3、傳力轉(zhuǎn)盤，4、被測軸承，5、軸承更換套，6、 徑向加載裝置，7、左軸承座，8、左角接觸球軸承，9、主軸，10、速度傳感器，11、右軸承座，12、 右角接觸球軸承，13、彈性聯(lián)軸器，14、電機(jī)主軸；
601、滾動(dòng)軸承，602、螺母，603、軸，604、箱體，605、銷軸，606、加載杠桿，607、砝碼塊。
具體實(shí)施例方式如圖所示，一種臥式軸承摩擦力矩測量裝置，包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，所述的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括力傳感器2、速度傳感器10、數(shù)字顯示儀、數(shù)據(jù)采集卡和顯示器，其中，速度傳感器10設(shè)置在主軸9上，并與數(shù)字顯示儀連接，數(shù)據(jù)采集卡設(shè)置在 PC機(jī)主板中，數(shù)據(jù)采集卡的輸入端通過應(yīng)變儀與力傳感器2連接，PC機(jī)主板的輸出端與顯示器連接，所述的主軸9水平設(shè)置，中部通過左角接觸球軸承8和右角接觸球軸承12分別對應(yīng)設(shè)置在左軸承座7和右軸承座11內(nèi)，主軸9的一端設(shè)有軸承更換套5，另一端通過彈性聯(lián)軸器13與電機(jī)主軸14連接；軸承更換套5內(nèi)設(shè)有被測軸承4，被測軸承4的內(nèi)圈設(shè)有傳力轉(zhuǎn)盤3，且被測軸承4的內(nèi)圈與傳力轉(zhuǎn)盤3為緊配合連接，傳力轉(zhuǎn)盤3上設(shè)有傳力桿，傳力轉(zhuǎn)盤3通過傳力桿與力傳感器2連接；還設(shè)有軸向加載裝置1和徑向加載裝置6，其中，軸向加載裝置1的載荷輸出球頭與傳力轉(zhuǎn)盤3的盤面中心垂直點(diǎn)接觸，徑向加載裝置6的載荷輸出端與軸承更換套5的外周面相互壓緊對滾。在主軸9上裝配的一對左角接觸球軸承8和右角接觸球軸承12，它們對主軸9進(jìn)行軸向和徑向支撐，在主軸9上裝有測試主軸轉(zhuǎn)速的速度傳感器10，主軸9水平放置，在主軸9的一端安裝有軸承更換套5，主軸9和軸承更換套5通過螺紋連接，被測軸承4裝在軸承更換套5內(nèi)，主軸9直接驅(qū)動(dòng)被測軸承4外圈轉(zhuǎn)動(dòng)；傳力轉(zhuǎn)盤3安裝在被測軸承4的內(nèi)圈，電機(jī)主軸14通過彈性聯(lián)軸器13與另一端主軸9相連接來驅(qū)動(dòng)軸承更換套5轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)為直流無級變速電機(jī)；
軸向載荷由軸向加載裝置1通過傳力轉(zhuǎn)盤3加載，徑向載荷由徑向加載裝置6加載，如圖2所示，一對滾動(dòng)軸承601通過螺栓安裝在箱體604上，軸向定位通過螺栓、螺母602擰緊，且與軸承更換套5對滾，通過加載杠桿606和砝碼塊607對軸承更換套5進(jìn)行徑向加載， 這種加載方式更有利于對心，即加載時(shí)不容易加偏。主軸9驅(qū)動(dòng)被測軸承4的外圈轉(zhuǎn)動(dòng)，在被測軸承4內(nèi)、外圈之間摩擦力矩的作用下，傳力轉(zhuǎn)盤3通過傳力桿壓迫力傳感2，將被測軸承4內(nèi)、外圈之間的摩擦力矩轉(zhuǎn)變?yōu)榱鞲衅?的力信號，力信號被傳送到數(shù)據(jù)采集卡，然后通過處理將力傳感器2的力信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的摩擦力矩，并顯示在顯示器上。具體測量方法是被測軸承4裝在軸承更換套5內(nèi)，分別通過軸向加載裝置1和徑向加載裝置6對被測軸承4進(jìn)行軸向和徑向加載載荷，電機(jī)主軸14通過彈性聯(lián)軸器13驅(qū)動(dòng)主軸9轉(zhuǎn)動(dòng)，然后通過軸承更換套5驅(qū)動(dòng)被測軸承4外圈隨之一起轉(zhuǎn)動(dòng)；在被測軸承4內(nèi)、 外圈之間摩擦力矩的作用下，傳力轉(zhuǎn)盤3通過傳力桿壓迫力傳感器2，力傳感器2將被測軸承4內(nèi)、外圈之間的摩擦力矩轉(zhuǎn)變?yōu)榱π盘杺魉偷綌?shù)據(jù)采集卡，然后通過處理將力傳感器2 的力信號轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的摩擦力矩，并顯示在顯示器上；當(dāng)需要加載徑向載荷時(shí)，在徑向加載裝置6中加載杠桿的一端加載砝碼塊，使加載杠桿的另一端受向上負(fù)載，一對加載滾動(dòng)軸承601的外圈與軸承更換套5的外周面滾動(dòng)壓緊配合，加載滾動(dòng)軸承601的外圈壓緊在軸承更換套5的外周面上通過軸承更換套5為被測軸承4提供徑向載荷，加載滾動(dòng)軸承601 的外圈可隨軸承更換套5滾動(dòng)，減小加載滾動(dòng)軸承601的外圈對軸承更換套5的摩擦力，從而完成徑向載荷加載；當(dāng)需要加載軸向載荷時(shí)，在軸向加載裝置1中加載杠桿的一端加載砝碼塊，使加載杠桿的另一端的球頭與傳力轉(zhuǎn)盤3點(diǎn)接觸，產(chǎn)生水平作用力，從而完成載荷加載，通過力臂計(jì)算，可以分別求得所加載荷的軸向載荷值和徑向載荷值。
權(quán)利要求
1. 一種臥式軸承摩擦力矩測量裝置，包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)，所述的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)包括力傳感器(2)、速度傳感器(10)、數(shù)字顯示儀、數(shù)據(jù)采集卡和顯示器，其中，速度傳感器(10)設(shè)置在主軸(9)上，并與數(shù)字顯示儀連接，數(shù)據(jù)采集卡設(shè)置在PC 機(jī)主板中，數(shù)據(jù)采集卡的輸入端通過應(yīng)變儀與力傳感器(2)連接，PC機(jī)主板的輸出端與顯示器連接，其特征是所述的主軸(9)水平設(shè)置，中部通過左角接觸球軸承(8)和右角接觸球軸承(12 )分別對應(yīng)設(shè)置在左軸承座(7 )和右軸承座(11)內(nèi)，主軸(9 )的一端設(shè)有軸承更換套(5)，另一端通過彈性聯(lián)軸器(13)與電機(jī)主軸(14)連接；軸承更換套(5)內(nèi)設(shè)有被測軸承(4)，被測軸承(4)的內(nèi)圈設(shè)有傳力轉(zhuǎn)盤(3)，且被測軸承(4)的內(nèi)圈與傳力轉(zhuǎn)盤(3)為緊配合連接，傳力轉(zhuǎn)盤(3)上設(shè)有傳力桿，傳力轉(zhuǎn)盤(3)通過傳力桿與力傳感器(2)連接；還設(shè)有軸向加載裝置(1)和徑向加載裝置(6)，其中，軸向加載裝置(1)的載荷輸出球頭與傳力轉(zhuǎn)盤(3)的盤面中心垂直點(diǎn)接觸，徑向加載裝置(6)的載荷輸出端與軸承更換套(5)的外周面相互壓緊對滾。
全文摘要
一種臥式軸承摩擦力矩測量裝置，速度傳感器設(shè)置在主軸上，轉(zhuǎn)速通過數(shù)字顯示儀讀出，數(shù)據(jù)采集卡的輸入端通過應(yīng)變儀與力傳感器連接，數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)裝于PC機(jī)主板中，主板與顯示器連接，主軸水平設(shè)置，一端設(shè)有軸承更換套，另一端與電機(jī)主軸連接；被測軸承設(shè)置在軸承更換套內(nèi)，其內(nèi)圈設(shè)有傳力轉(zhuǎn)盤，傳力轉(zhuǎn)盤通過傳力桿與力傳感器連接；軸向加載裝置的載荷輸出球頭與傳力轉(zhuǎn)盤的盤面垂直點(diǎn)接觸，徑向加載裝置的載荷輸出端與軸承更換套的外周面相互壓緊對滾。本發(fā)明裝置采用臥式結(jié)構(gòu)，并同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向上的加載，能更貼切的模擬軸承的實(shí)際工況，避免了主軸帶傳動(dòng)方式產(chǎn)生的主軸偏載振動(dòng)問題，結(jié)構(gòu)簡單，實(shí)用性強(qiáng)。
文檔編號G01L3/00GK102519639SQ20111041734
公開日2012年6月27日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者劉綱強(qiáng), 杜輝, 楊伯原, 潘隆, 蘇冰, 郭軍 申請人:河南科技大學(xué)