專利名稱：滾動(dòng)軸承摩擦力矩動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種測(cè)量滾動(dòng)軸承摩擦力矩的儀器。
背景技術(shù)：
摩擦力矩是滾動(dòng)軸承的ー項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，它直接影響軸承的運(yùn)行能耗、溫升、旋轉(zhuǎn)精度和平穩(wěn)性，長(zhǎng)期地還將影響軸承的使用壽命。但由于滾動(dòng)軸承摩擦力矩產(chǎn)生機(jī)理的復(fù)雜性和實(shí)際表現(xiàn)的欠穩(wěn)定性以及各種應(yīng)用領(lǐng)域所追求目標(biāo)的巨大差異，以往對(duì)滾動(dòng)軸承摩擦力矩的測(cè)量技術(shù)的研究和儀器的開發(fā)比較少，即使有也大多是針對(duì)某類軸承或某種應(yīng)用領(lǐng)域的，如針對(duì)精密軸承、微小型軸承和對(duì)摩擦カ矩有明確要求的特種軸承。對(duì)于 大多數(shù)的通用軸承，雖然在技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)上對(duì)摩擦カ矩沒有明確要求，但在中國(guó)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)JB/T10336-2002中，對(duì)成品滾動(dòng)軸承有旋轉(zhuǎn)靈活，平穩(wěn)、輕快、無阻滯的要求，其檢測(cè)方法目前仍依靠人工檢測(cè)，憑經(jīng)驗(yàn)判斷，實(shí)踐中難以把握。滾動(dòng)軸承摩擦力矩的來源可以分成兩部分穩(wěn)定部分與變化部分。穩(wěn)定部分來自設(shè)計(jì)上可預(yù)期的因素，也是不可避免的，如由于材料弾性滯后引起的純滾動(dòng)阻力，滾動(dòng)接觸面上的差動(dòng)滑動(dòng)摩擦，滾動(dòng)體自旋運(yùn)動(dòng)引起的滑動(dòng)摩擦，軸承零件相互間的滑動(dòng)摩擦，潤(rùn)滑劑的粘滯作用等等，如果制造和應(yīng)用條件達(dá)到理想要求，它引起的摩擦カ矩基本上是穩(wěn)定的；變化部分來自各種干擾因素，如制造誤差，清潔度，零部件缺陷，環(huán)境和外界干擾等等，其中前3項(xiàng)與制造方有關(guān)，后ー項(xiàng)與使用方有夫。對(duì)于制造方，通過對(duì)摩擦力矩跟蹤測(cè)量，如發(fā)現(xiàn)摩擦カ矩有異常變化，可以推斷有干擾因素存在，從而鑒別出有問題的軸承，對(duì)保證軸承質(zhì)量有重要意義。此外，通過動(dòng)態(tài)跟蹤一段時(shí)空區(qū)段摩擦力矩變化的豐富信息，有助于對(duì)問題軸承作出診斷，也有助于對(duì)摩擦力矩進(jìn)行深入研究。從摩擦力矩的測(cè)量方式上來看，現(xiàn)有的摩擦カ矩測(cè)量?jī)x基本都只是收集摩擦カ矩M本身的數(shù)據(jù)，再從這些離散數(shù)據(jù)作數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)，得到最大值、平均值等等，較先進(jìn)的采用自動(dòng)數(shù)據(jù)采集，得到一個(gè)時(shí)間序列數(shù)據(jù)M(t)，經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理，能得到摩擦カ矩有效值以及ー些頻率特性。以上基本上都屬于ー維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，它只能采集摩擦力矩ー個(gè)序列數(shù)據(jù)，不能跟蹤摩擦カ矩M與軸承套圈之間相對(duì)旋轉(zhuǎn)角位移0之間的關(guān)系。要得到這種關(guān)系，只有采用2維數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，即同時(shí)采集摩擦力矩和相對(duì)角位移2個(gè)序列的數(shù)據(jù)M(t)和0 (t)，直接取得它們的相互關(guān)系M( 0 )。雖然從理論上如果已知速度，可以從時(shí)間座標(biāo)轉(zhuǎn)換到位移座標(biāo)，但實(shí)際上由于轉(zhuǎn)速的測(cè)量和控制本身存在一定誤差，經(jīng)過不斷旋轉(zhuǎn)帶來的累積誤差不可忽視，因此這種間接得到的M( 0 )關(guān)系的應(yīng)用價(jià)值就大大降低。M( 0 )關(guān)系的應(yīng)用之一如可以幫助進(jìn)行軸承零件缺陷的診斷如果在M(0)關(guān)系圖上發(fā)現(xiàn)有周期性的異常，通過在圖上量得其波長(zhǎng)(△ 9，與轉(zhuǎn)速無關(guān))，與按照滾動(dòng)軸承運(yùn)動(dòng)學(xué)原理計(jì)算出的該軸承的各種零件缺陷反映的理論波長(zhǎng)比較，可確定缺陷所在。要求直接測(cè)取摩擦力矩隨套圈角位移的關(guān)系是本實(shí)用新型的儀器的主要目標(biāo)?，F(xiàn)有專利中名稱上接近的有CN101509814B《ー種微型軸承動(dòng)態(tài)摩擦カ矩測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)方法》和CN201285334Y《一種用于檢測(cè)軸承動(dòng)態(tài)摩擦力矩的測(cè)量?jī)x》，細(xì)讀內(nèi)容，其中動(dòng)態(tài)摩擦力矩是指軸承的動(dòng)態(tài)摩擦カ矩，相對(duì)啟動(dòng)摩擦力矩而言的，而不是指測(cè)量方式動(dòng)態(tài)測(cè)量。其主要技術(shù)特征是采用阻尼裝置，以提高穩(wěn)定性，包括在傳感器的傳遞路徑內(nèi)使用阻尼器和柔性材料以降低沖擊，從而使測(cè)量結(jié)果變化變得平緩。本實(shí)用新型的目標(biāo)和技術(shù)特征要點(diǎn)與上述專利是不同的。要實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)軸承摩擦力矩動(dòng)態(tài)測(cè)量，必須分析測(cè)量系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，理清改善動(dòng)態(tài)特性的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。一般受測(cè)滾動(dòng)軸承具有內(nèi)圈和外圈(對(duì)于推力軸承有軸圈和座圏)，在測(cè)量摩擦カ矩時(shí)，其中之ー套圈由驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的稱為主動(dòng)圏，另ー個(gè)套圈連接到測(cè)量力矩或カ的傳感器或儀表(以下統(tǒng)稱為力矩測(cè)量単元，它包括傳感器或儀表本身和必要的連接件在內(nèi))的套圈稱為受測(cè)圏。圈4是包含受測(cè)圈、力矩測(cè)量単元在內(nèi)的一測(cè)量系統(tǒng)模型。系統(tǒng)內(nèi)有質(zhì)量元件即受測(cè)圈，有弾性元件即カ矩測(cè)量單元，這些就構(gòu)成ー個(gè)振動(dòng)系統(tǒng)，它的動(dòng)力學(xué)方程式為
權(quán)利要求1.ー種滾動(dòng)軸承摩擦カ矩動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量?jī)x，其特征在于包括機(jī)體及驅(qū)動(dòng)部分、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集、處理、控制和操作部分，所述計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集、處理、控制和操作部分包括摩擦カ矩采集系統(tǒng)、角位移采集系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)及輸出設(shè)備和操作設(shè)備，所述驅(qū)動(dòng)部分安裝在所述機(jī)體上，用于驅(qū)動(dòng)被測(cè)軸承主動(dòng)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，所述摩擦力矩采集系統(tǒng)與所述機(jī)體和計(jì)算機(jī)連接，用于采集被測(cè)軸承的測(cè)量摩擦カ矩Mc，所述摩擦力矩采集系統(tǒng)的固有頻率0^滿足ωη ^ SjX/kf,式中Qsjx為滾動(dòng)軸承摩擦力矩動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量?jī)x的設(shè)計(jì)頻率響應(yīng)范圍上極限，kf為與頻率響應(yīng)范圍定義的衰減系數(shù)和系統(tǒng)阻尼有關(guān)的系數(shù)，所述角位移采集系統(tǒng)與所述驅(qū)動(dòng)部分和計(jì)算機(jī)連接，用于采集被測(cè)軸承主動(dòng)圈的角位移Θ i，兩套采集系統(tǒng)由一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制，進(jìn)行同步采集。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滾動(dòng)軸承摩擦カ矩動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量?jī)x，其特征在于所述摩擦カ矩采集系統(tǒng)包括力矩測(cè)量単元，所述カ矩測(cè)量單元包括具有數(shù)字輸出功能的力或カ矩傳感件，所述カ或力矩傳感件設(shè)置在所述機(jī)體的安裝架上，并與所述計(jì)算機(jī)連接，所述カ矩測(cè)量単元的綜合扭轉(zhuǎn)剛度ち^滿足，式中Jd為摩擦力矩采集系統(tǒng)的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，它除了包括受測(cè)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量外，還包括與受測(cè)圈相連并隨受測(cè)圈一起運(yùn)動(dòng)的物件折算得到的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滾動(dòng)軸承摩擦カ矩動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量?jī)x，其特征在于所述カ矩測(cè)量單元還包括用于連接力或力矩傳感件與被測(cè)軸承受測(cè)圈的連接件，所述摩擦力矩采集系統(tǒng)的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量還包括所述連接件折算得到的當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滾動(dòng)軸承摩擦カ矩動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量?jī)x，其特征在于所述カ或カ矩傳感件為數(shù)字測(cè)カ計(jì)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的滾動(dòng)軸承摩擦カ矩動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量?jī)x，其特征在于所述連接件為鋼絲繩，其一端與所述カ或力矩傳感件用加固結(jié)扣聯(lián)結(jié)，另一端與可固著于被測(cè)軸承受測(cè)圈上的固著件加固聯(lián)結(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滾動(dòng)軸承摩擦カ矩動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量?jī)x，其特征在于所述機(jī)體包括機(jī)箱、平板和安裝架，所述平板設(shè)置在機(jī)箱的頂部，所述安裝架設(shè)置在平板上，所述驅(qū)動(dòng)部分包括電動(dòng)機(jī)、摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、用于固定被測(cè)軸承主動(dòng)圈的接適件、主軸、軸承和軸承座，所述電動(dòng)機(jī)通過摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)連接，所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)和接適件與主軸的上端聯(lián)接，所述主軸通過軸承設(shè)置在軸承座上，所述軸承座設(shè)置在平板上，所述角位移采集系統(tǒng)包括角位移傳感器，所述角位移傳感器為轉(zhuǎn)角編碼器，所述轉(zhuǎn)角編碼器安裝在支架上，所述支架安裝在軸承座的下端，所述轉(zhuǎn)角編碼器的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸器與主軸的下端聯(lián)接，所述轉(zhuǎn)角編碼器與計(jì)算機(jī)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的滾動(dòng)軸承摩擦カ矩動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量?jī)x，其特征在于所述回轉(zhuǎn)工作臺(tái)為開ロ向下的盤狀殼體，所述摩擦傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括主動(dòng)輪、中間輪、活接板、杠桿、扭簧、離合凸輪、操縱軸、拉簧，所述主動(dòng)輪安裝在電動(dòng)機(jī)的動(dòng)カ輸出軸上，且位于平板的上方，所述中間輪鉸接在活接板的一端，且位于平板的上方，所述中間輪與回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的內(nèi)壁接觸，并可與主動(dòng)輪接觸和分離，所述杠桿位于平板的下方，所述活接板鉸接在杠桿的一端，且在其與杠桿的鉸接處設(shè)置有用于約束二者的扭簧，所述杠桿的支點(diǎn)與平板鉸接，所述杠桿的另一端與位于平板下方的離合凸輪接觸，所述離合凸輪與可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置在平板上的操縱軸的下端固定聯(lián)接，所述杠桿從其支點(diǎn)至另一端間的部分上還連接有用于使杠桿與離合凸輪保持接觸的拉簧。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的滾動(dòng)軸承摩擦カ矩動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量?jī)x，其特征在于所述中間輪的柱面上包有橡膠，所述中間輪分別與主動(dòng)輪和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)內(nèi)壁的接觸點(diǎn)的壓カ線夾角β在90° ±10°的范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的滾動(dòng)軸承摩擦カ矩動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量?jī)x，其特征在于所述電動(dòng)機(jī)為無級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量?jī)x，其采用由一臺(tái)計(jì)算機(jī)控制的摩擦力矩采集系統(tǒng)和角位移采集系統(tǒng)來同步采集軸承摩擦力矩和套圈角位移，該儀器摩擦力矩采集系統(tǒng)的固有頻率和扭轉(zhuǎn)剛度所具有的特征可滿足動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)量的要求。儀器的數(shù)據(jù)處理程序?qū)y(cè)得的數(shù)據(jù)作動(dòng)力學(xué)方面的修正，得到動(dòng)態(tài)實(shí)際摩擦力矩與軸承套圈相對(duì)角位移的精確關(guān)系。本實(shí)用新型的測(cè)量?jī)x能直接動(dòng)態(tài)跟蹤測(cè)取軸承的摩擦力矩，具有結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好，跟蹤測(cè)量結(jié)果精準(zhǔn)，適應(yīng)范圍廣，操作簡(jiǎn)便，自動(dòng)化程度高的優(yōu)點(diǎn)，可用于各類滾動(dòng)軸承品質(zhì)的鑒別診斷和分析研究。
文檔編號(hào)G01L3/00GK202393537SQ20112044076
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月9日
發(fā)明者周春茂 申請(qǐng)人:江蘇帝達(dá)貝軸承有限公司