一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置及方法
【專利摘要】一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置及方法，該裝置包括實(shí)驗(yàn)主軸、后支承組件、加載帶輪、前支承組件、實(shí)驗(yàn)臺(tái)以及固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的前托架、微型梁傳感器托架和后托架等；該方法包括以下步驟：1)分別將微型梁稱重傳感器、力傳感器以及位移傳感器安裝在對(duì)應(yīng)的位置上；2)通過向加載套圈施力，使待測(cè)角接觸球軸承實(shí)現(xiàn)預(yù)緊；3)啟動(dòng)拖動(dòng)電主軸，帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)主軸在設(shè)定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)；4)測(cè)量得到待測(cè)角接觸球軸承的摩擦力矩、軸承軸向載荷變化量及內(nèi)外圈相對(duì)位移；5)將測(cè)得的軸向載荷變化量、內(nèi)圈相對(duì)位移繪制成軸承剛度曲線，得到待測(cè)角接觸球軸承的軸承剛度。本發(fā)明能夠測(cè)量在不同轉(zhuǎn)速、預(yù)緊力、軸上載荷三個(gè)因素影響下滾動(dòng)軸承的摩擦力矩與剛度。
【專利說明】一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置及方法
【【技術(shù)領(lǐng)域】】
[0001]本發(fā)明屬于測(cè)量【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置及方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]滾動(dòng)軸承作為機(jī)械裝備的重要基礎(chǔ)部件，在機(jī)械制造的各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，其在機(jī)械裝備中起著承載和傳遞運(yùn)動(dòng)的作用。滾動(dòng)軸承在旋轉(zhuǎn)過程中，由于其外圈、內(nèi)圈、保持架、滾珠、密封部件的相互接觸，存在著摩擦力矩，摩擦力矩的大小不僅取決于軸承本身的結(jié)構(gòu)尺寸、幾何精度、材料性能，還與工作載荷、裝配精度、潤(rùn)滑條件以及加工因素等有關(guān)。滾動(dòng)軸承摩擦力矩的大小影響著功率消耗以及軸承的發(fā)熱量，直接影響著軸承的溫升失效，是軸承優(yōu)化設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要的性能指標(biāo)。
【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置及方法，其能夠檢測(cè)一種安裝在軸系中的滾動(dòng)軸承在不同轉(zhuǎn)速、預(yù)緊力以及軸上載荷作用下，相應(yīng)的摩擦力矩及剛度。
[0004]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明通過如下的技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置，包括實(shí)驗(yàn)主軸、后支承組件、加載帶輪、前支承組件、實(shí)驗(yàn)臺(tái)以及固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的前托架、微型梁傳感器托架和后托架；其中，實(shí)驗(yàn)主軸的前后兩端各設(shè)有一個(gè)軸肩；前支承組件包括設(shè)置在實(shí)驗(yàn)主軸前端軸肩處的待測(cè)角接觸球軸承，待測(cè)角接觸球軸承的一端與實(shí)驗(yàn)主軸前端軸肩貼合，其另一端通過前支承鎖緊螺母鎖緊，待測(cè)角接觸球軸承的周向由內(nèi)向外依次設(shè)置有加載套圈、空氣徑向軸承和前支承軸承座，前支承軸承座固定在前托架上，實(shí)驗(yàn)主軸前端還設(shè)置有用于貼合加載套圈、空氣徑向軸承的空氣止推軸承和用于密封前支承軸承座的前支承前端蓋，空氣止推軸承的端面上周向均勻設(shè)置有若干提供壓縮空氣的空氣止推軸承氣孔，空氣徑向軸承的周向均勻設(shè)置有若干用以提供壓縮空氣的空氣徑向軸承氣孔，加載套圈的周向設(shè)置有一個(gè)加載套圈凸臺(tái)，若干力傳感器周向均勻安裝在加載套圈的擋邊內(nèi)，且與待測(cè)角接觸球軸承外圈端面接觸，若干位移傳感器周向均勻安裝在前支承前端蓋上；后支承組件包括設(shè)置在實(shí)驗(yàn)主軸后端軸肩處的角接觸球軸承，角接觸球軸承的一端與實(shí)驗(yàn)主軸后端軸肩貼合，其另一端通過后支承鎖緊螺母鎖緊，角接觸球軸承的周向設(shè)置有后支承軸承座，后支承軸承座固定在后托架上，后支承軸承座的前后兩端通過后支承前端蓋和后支承后端蓋密封；微型梁稱重傳感器安裝在微型梁傳感器托架，其通過柔性細(xì)線穿過開設(shè)在前支承軸承座周向的通孔與加載套圈凸臺(tái)相連接；加載帶輪安裝在實(shí)驗(yàn)主軸的中部。
[0006]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:加載套圈采用過盈配合安裝在待測(cè)角接觸球軸承的外圈。
[0007]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:加載套圈凸臺(tái)位于加載套圈)的后部周向最低點(diǎn)位置，使得微型梁稱重傳感器的測(cè)量端與加載套圈切向連接。
[0008]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:空氣止推軸承的端面上周向均勻設(shè)置有六個(gè)提供壓縮空氣的空氣止推軸承氣孔。
[0009]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:空氣徑向軸承的周向均勻設(shè)置有四列用以提供壓縮空氣的空氣徑向軸承氣孔，每列上各周向均勻設(shè)置有六個(gè)空氣徑向軸承氣孔。
[0010]本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)在于:力傳感器的數(shù)量為三個(gè)，其導(dǎo)線通過加載套圈上的線槽引出。
[0011]一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置的測(cè)量方法，包括以下步驟:
[0012]I)安裝傳感器:將微型梁稱重傳感器安裝在微型梁傳感器托架上，柔性細(xì)線一端連接微型梁稱重傳感器的測(cè)頭，其另一端穿過前支承軸承座上通孔并膠粘在加載套圈周向的加載套圈凸臺(tái)上；將若干力傳感器周向均勻安裝在加載套圈擋邊內(nèi)，并與待測(cè)角接觸球軸承的外圈端面接觸；將若干位移傳感器周向均勻安裝在前支承前端蓋上的安裝孔內(nèi)，并保證位移傳感器的測(cè)頭與加載套圈保持設(shè)定距離；
[0013]2)打開供氣系統(tǒng)，檢查空氣止推軸承和空氣徑向軸承供氣回路工作狀態(tài)；調(diào)節(jié)供氣壓力，使空氣徑向軸承與加載套圈之間形成穩(wěn)定的氣膜；空氣止推軸承向加載套圈施加推力，并通過加載套圈傳遞給待測(cè)角接觸球軸承外圈，使待測(cè)角接觸球軸承實(shí)現(xiàn)預(yù)緊；
[0014]3)啟動(dòng)拖動(dòng)電主軸,帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)主軸在設(shè)定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0015]4)由微型梁稱重傳感器、若干力傳感器、若干位移傳感器分別得到待測(cè)角接觸球軸承的摩擦力矩M、軸承軸向載荷變化量AF以及內(nèi)外圈相對(duì)位移Λχ ;
[0016]5)將測(cè)得的待測(cè)角接觸球軸承不同工作條件下的摩擦力矩Μ、軸向載荷變化量AF、內(nèi)外圈相對(duì)位移Λ X記錄下來；將測(cè)得的軸向載荷變化量AF、內(nèi)圈相對(duì)位移ΛΧ繪制成軸承剛度曲線，得到待測(cè)角接觸球軸承的軸承剛度。
[0017]8、根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于，還包括以下步驟:
[0018]6) 一次數(shù)據(jù)測(cè)量完成后，通過改變待測(cè)角接觸球軸承的轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)空氣止推軸承施加的載荷改變待測(cè)角接觸球軸承所承受的預(yù)緊力、通過加載帶輪調(diào)節(jié)施加在實(shí)驗(yàn)主軸上的載荷，得到待測(cè)角接觸球軸承在不同工作條件下的摩擦力矩與剛度測(cè)量數(shù)據(jù)。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的技術(shù)效果:
[0020]本發(fā)明一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置及方法，該方法能夠測(cè)量轉(zhuǎn)速、預(yù)緊力、軸上載荷三個(gè)因素影響下滾動(dòng)軸承的摩擦力矩與剛度；該裝置中利用空氣軸承實(shí)現(xiàn)非接觸式的加載和支撐可以保證待測(cè)角接觸球軸承可自由運(yùn)動(dòng)而不受約束，使得所測(cè)得的數(shù)據(jù)更加接近軸承運(yùn)動(dòng)的實(shí)際情況。
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0021]圖1為本發(fā)明一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置的立體圖；
[0022]圖2a為本發(fā)明一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置去除實(shí)驗(yàn)臺(tái)后的一種狀態(tài)的正視圖，圖2b為圖2a的A-A向剖視圖；
[0023]圖3a為本發(fā)明一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置去除實(shí)驗(yàn)臺(tái)后的另一種狀態(tài)的正視圖，圖3b為圖3a的B-B向剖視圖；
[0024]圖4為本發(fā)明空氣止推軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為本發(fā)明空氣徑向軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6為本發(fā)明力傳感器安裝位置圖。
[0027]其中:1、實(shí)驗(yàn)主軸；2、后支承組件；3、加載帶輪；4、前支承組件；5、實(shí)驗(yàn)臺(tái)；6、前托架；7、微型梁稱重傳感器；8、微型梁傳感器托架；9、后托架；10、后支承后端蓋；11、后支承鎖緊螺母；12、后支承軸承座；13、角接觸球軸承；14、后支承前端蓋；15、空氣止推軸承；16、前支承軸承座；17、空氣徑向軸承；18、前支承前端蓋；19、前支承鎖緊螺母；20、待測(cè)角接觸球軸承；21、加載套圈；22、力傳感器；23、位移傳感器；151、空氣止推軸承氣孔；171、空氣徑向軸承氣孔；211、加載套圈凸臺(tái)。
【【具體實(shí)施方式】】
[0028]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0029]參見圖1至圖6，本發(fā)明一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置，包括實(shí)驗(yàn)主軸1、后支承組件2、加載帶輪3、前支承組件4、實(shí)驗(yàn)臺(tái)5以及固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)5上的前托架6、微型梁傳感器托架8和后托架9 ;其中，實(shí)驗(yàn)主軸I的前后兩端各設(shè)有一個(gè)軸肩；前支承組件4包括設(shè)置在實(shí)驗(yàn)主軸I前端軸肩處的待測(cè)角接觸球軸承20，待測(cè)角接觸球軸承20的一端與實(shí)驗(yàn)主軸I前端軸肩貼合，其另一端通過前支承鎖緊螺母19鎖緊，待測(cè)角接觸球軸承20的周向由內(nèi)向外依次設(shè)置有加載套圈21、空氣徑向軸承17和前支承軸承座16，前支承軸承座16通過螺栓固定在前托架6上，實(shí)驗(yàn)主軸I前端還設(shè)置有用于貼合加載套圈21、空氣徑向軸承17的空氣止推軸承15和用于密封前支承軸承座16的前支承前端蓋18，空氣徑向軸承17和空氣止推軸承15作為加載和支撐裝置，空氣止推軸承15的端面上周向均勻設(shè)置有若干提供壓縮空氣的空氣止推軸承氣孔151，空氣徑向軸承17的周向均勻設(shè)置有若干用以提供壓縮空氣的空氣徑向軸承氣孔171，加載套圈21的周向設(shè)置有一個(gè)加載套圈凸臺(tái)211，若干力傳感器22周向均勻安裝在加載套圈21的擋邊內(nèi)，且與待測(cè)角接觸球軸承20外圈端面接觸，若干位移傳感器23周向均勻安裝在前支承前端蓋18上；后支承組件2包括設(shè)置在實(shí)驗(yàn)主軸I后端軸肩處的角接觸球軸承13，角接觸球軸承13的一端與實(shí)驗(yàn)主軸I后端軸肩貼合，其另一端通過后支承鎖緊螺母11鎖緊，角接觸球軸承13的周向設(shè)置有后支承軸承座12,后支承軸承座12通過螺栓固定在后托架9上,后支承軸承座12的前后兩端通過后支承前端蓋14和后支承后端蓋10密封；微型梁稱重傳感器7安裝在微型梁傳感器托架8，其通過柔性細(xì)線穿過開設(shè)在前支承軸承座16周向的通孔與加載套圈凸臺(tái)211相連接；加載帶輪3安裝在實(shí)驗(yàn)主軸I的中部，可向?qū)嶒?yàn)主軸I施加載荷。
[0030]其中，加載套圈21采用過盈配合安裝在待測(cè)角接觸球軸承20的外圈，以保證與待測(cè)角接觸球軸承20的外圈運(yùn)動(dòng)保持一致。
[0031]進(jìn)一步地，加載套圈凸臺(tái)211位于加載套圈21的后部周向最低點(diǎn)位置，使得微型梁稱重傳感器7的測(cè)量端與加載套圈21切向連接，將測(cè)量的力傳遞給力傳感器22。即微型梁稱重傳感器7的測(cè)量端與加載套圈凸臺(tái)211的位置保持平行，且高度與加載套圈凸臺(tái)211的高度位置保持一致。
[0032]進(jìn)一步地，空氣止推軸承15的端面上周向均勻設(shè)置有六個(gè)提供壓縮空氣的空氣止推軸承氣孔151，從而在待測(cè)角接觸球軸承20上施加預(yù)緊力?？諝鈴较蜉S承17的周向均勻設(shè)置有四列用以提供壓縮空氣的空氣徑向軸承氣孔171，每列上各周向均勻設(shè)置有六個(gè)空氣徑向軸承氣孔171，使得在空氣徑向軸承17與加載套圈21與之間形成氣膜，從而為實(shí)驗(yàn)主軸提供后部支撐。力傳感器22的數(shù)量為三個(gè)，其導(dǎo)線通過加載套圈21上的線槽引出。
[0033]為了對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步了解，現(xiàn)對(duì)其結(jié)構(gòu)做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0034]本發(fā)明一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置，包括實(shí)驗(yàn)主軸1、滾動(dòng)軸承剛度檢測(cè)裝置和測(cè)量滾動(dòng)軸承的摩擦力矩的微型梁稱重傳感器7 ;實(shí)驗(yàn)主軸I通過前托架6和后托架9安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)5上；實(shí)驗(yàn)主軸I的后端與拖動(dòng)電主軸的前端使用聯(lián)軸器連接并保證同軸。實(shí)驗(yàn)主軸I由前后兩個(gè)支承作為支撐，實(shí)驗(yàn)主軸I中部安裝有用來加載力的加載帶輪3。
[0035]前支承組件4為軸承摩擦力矩測(cè)試對(duì)象，同時(shí)起支撐作用。包括待測(cè)角接觸球軸承20，待測(cè)角接觸球軸承20的一端由實(shí)驗(yàn)主軸I的軸肩固定，另一端由前支承鎖緊螺母19鎖緊。待測(cè)角接觸球軸承20外裝有加載套圈21，加載套圈21與待測(cè)角接觸球軸承20采用過盈配合，以保證加載套圈21與待測(cè)角接觸球軸承20外圈運(yùn)動(dòng)保持同步。加載套圈21外同軸安裝有空氣止推軸承15和空氣徑向軸承17作為加載和支撐裝置；空氣徑向軸承17外同軸安裝有前支承軸承座16，前支承軸承座16通過前托架6固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)5上。后支承組件2只起支撐的作用，包括角接觸球軸承13，角接觸球軸承13 —端由實(shí)驗(yàn)主軸I的軸肩固定，另一端由后支承鎖緊螺母11鎖緊；角接觸球軸承13上套裝有后支承軸承座12，后支承軸承座12用螺檢固定在后托架9上，后托架9固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)5板面上。
[0036]空氣止推軸承15周向均布六個(gè)空氣止推軸承氣孔151用以提供壓縮空氣，從而在待測(cè)角接觸球軸承20上施加預(yù)緊力?？諝鈴较蜉S承17上分周向均布四列空氣徑向軸承氣孔171，每列上各有六個(gè)空氣徑向軸承氣孔171，用以提供壓縮空氣，在加載套圈21與待測(cè)角接觸球軸承20之間形成氣膜，從而為實(shí)驗(yàn)主軸I提供后部支撐。
[0037]前支承軸承座16與微型梁稱重傳感器7平行位置打有細(xì)孔以使柔性細(xì)線從軸承座中穿出，連接到微型梁稱重傳感器7上。
[0038]利用空氣止推軸承15實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)軸承預(yù)緊力的非接觸式加載，通過調(diào)節(jié)供氣壓力的大小，可以控制作用在待測(cè)角接觸球軸承20上預(yù)緊力的大小。利用空氣徑向軸承17作為實(shí)驗(yàn)主軸前部以及待測(cè)角接觸球軸承20、前支承鎖緊螺母19、加載套圈21的支撐，這種非接觸式的加載和支撐方式可以保證待測(cè)角接觸球軸承20可自由運(yùn)動(dòng)而不受約束，使得所測(cè)得的數(shù)據(jù)更加接近軸承運(yùn)動(dòng)的實(shí)際情況。
[0039]測(cè)量裝置中傳感器包括測(cè)量軸承摩擦力矩的微型梁稱重傳感器7、測(cè)量軸承所受載荷的力傳感器22以及測(cè)量軸承內(nèi)外圈相對(duì)位移的位移傳感器23。微型梁稱重傳感器7通過微型梁傳感器托架8固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)5上，力傳感器22安裝在加載套圈21上，位移傳感器23設(shè)置在前支承軸承座上16。
[0040]加載套圈21根據(jù)待測(cè)角接觸球軸承20的外徑配套加工；采用輕質(zhì)材料以減小其對(duì)待測(cè)角接觸球軸承20運(yùn)動(dòng)的影響。該加載套圈21采用過盈配合與待測(cè)角接觸球軸承20外圈連接，加載套圈21的前端面和圓柱表面經(jīng)過局部加工處理以用于和空氣止推軸承15、空氣徑向軸承17配合實(shí)現(xiàn)軸向的加載和徑向的支撐。加載套圈21擋邊徑向分布有三個(gè)圓槽用以安裝力傳感器22，套圈內(nèi)壁與圓槽對(duì)應(yīng)位置開有三個(gè)線槽用以將傳感器線引出。所述套圈的后部周向最低點(diǎn)位置設(shè)有加載套圈凸臺(tái)211，用于和微型梁稱重傳感器7連接以實(shí)現(xiàn)摩擦力矩測(cè)量。
[0041]微型梁稱重傳感器7通過微型梁傳感器托架8固聯(lián)于實(shí)驗(yàn)臺(tái)5上，膠粘在加載套圈凸臺(tái)211上的柔性細(xì)線另一端連接在微型梁稱重傳感器7上。待測(cè)角接觸球軸承20內(nèi)圈隨實(shí)驗(yàn)主軸I旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的摩擦力傳遞到待測(cè)角接觸球軸承20外圈，繼而傳遞到加載套圈21上，使加載套圈21和微型梁稱重傳感器7之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)，此時(shí)通過微型梁稱重傳感器7測(cè)量到的作用力即可推算出待測(cè)角接觸球軸承20啟動(dòng)及穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦力矩。
[0042]力傳感器22共三只，徑向均布安裝在加載套圈21擋邊內(nèi)，與待測(cè)角接觸球軸承20外圈端面接觸，導(dǎo)線通過加載套圈21的線槽引出。位移傳感器23共三只，周向均布安裝在前支承端蓋18上。
[0043]本發(fā)明一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置的測(cè)量方法，該方法可進(jìn)行不同轉(zhuǎn)速、預(yù)緊力、軸力的工況下軸承的剛度及摩擦力矩的測(cè)量，具體包括下列步驟:
[0044]I)安裝傳感器:將微型梁稱重傳感器7安裝在微型梁傳感器托架8上，柔性細(xì)線一端連接微型梁稱重傳感器7的測(cè)頭，其另一端穿過前支承軸承座16上通孔并膠粘在加載套圈21周向的加載套圈凸臺(tái)211上；將若干力傳感器22周向均勻安裝在加載套圈21擋邊內(nèi)，并與待測(cè)角接觸球軸承20的外圈端面接觸；將若干位移傳感器23周向均勻安裝在前支承前端蓋18上的安裝孔內(nèi)，并保證位移傳感器23的測(cè)頭與加載套圈21保持設(shè)定距離；
[0045]2)打開供氣系統(tǒng)，檢查空氣止推軸承15和空氣徑向軸承17供氣回路工作狀態(tài)；調(diào)節(jié)供氣壓力，使空氣徑向軸承17與加載套圈21之間形成穩(wěn)定的氣膜；空氣止推軸承15向加載套圈21施加推力，并通過加載套圈21傳遞給待測(cè)角接觸球軸承20外圈，使待測(cè)角接觸球軸承20實(shí)現(xiàn)預(yù)緊；
[0046]3)啟動(dòng)拖動(dòng)電主軸，帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)主軸I在設(shè)定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0047]4)由微型梁稱重傳感器7、若干力傳感器22、若干位移傳感器23分別得到待測(cè)角接觸球軸承20的摩擦力矩M、軸承軸向載荷變化量AF以及內(nèi)外圈相對(duì)位移Λχ ;
[0048]5)將測(cè)得的待測(cè)角接觸球軸承20不同工作條件下的摩擦力矩Μ、軸向載荷變化量AF、內(nèi)外圈相對(duì)位移ΛΧ記錄下來；將測(cè)得的軸向載荷變化量AF、內(nèi)圈相對(duì)位移ΛΧ繪制成軸承剛度曲線，得到待測(cè)角接觸球軸承20的軸承剛度；
[0049]6) 一次數(shù)據(jù)測(cè)量完成后，通過改變待測(cè)角接觸球軸承20的轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)空氣止推軸承15施加的載荷改變待測(cè)角接觸球軸承20所承受的預(yù)緊力、通過加載帶輪3調(diào)節(jié)施加在實(shí)驗(yàn)主軸I上的載荷，得到待測(cè)角接觸球軸承20在不同工作條件下的摩擦力矩與剛度測(cè)量數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置，其特征在于:包括實(shí)驗(yàn)主軸(I)、后支承組件(2)、加載帶輪(3)、前支承組件(4)、實(shí)驗(yàn)臺(tái)(5)以及固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)(5)上的前托架(6)、微型梁傳感器托架(8)和后托架(9);其中，實(shí)驗(yàn)主軸(I)的前后兩端各設(shè)有一個(gè)軸肩；前支承組件(4)包括設(shè)置在實(shí)驗(yàn)主軸(I)前端軸肩處的待測(cè)角接觸球軸承(20)，待測(cè)角接觸球軸承(20)的一端與實(shí)驗(yàn)主軸(I)前端軸肩貼合，其另一端通過前支承鎖緊螺母(19)鎖緊，待測(cè)角接觸球軸承(20)的周向由內(nèi)向外依次設(shè)置有加載套圈(21)、空氣徑向軸承(17)和前支承軸承座(16)，前支承軸承座(16)固定在前托架(6)上，實(shí)驗(yàn)主軸(I)前端還設(shè)置有用于貼合加載套圈(21)、空氣徑向軸承(17)的空氣止推軸承(15)和用于密封前支承軸承座(16)的前支承前端蓋(18)，空氣止推軸承(15)的端面上周向均勻設(shè)置有若干提供壓縮空氣的空氣止推軸承氣孔(151)，空氣徑向軸承(17)的周向均勻設(shè)置有若干用以提供壓縮空氣的空氣徑向軸承氣孔(171)，加載套圈(21)的周向設(shè)置有一個(gè)加載套圈凸臺(tái)(211)，若干力傳感器(22)周向均勻安裝在加載套圈(21)的擋邊內(nèi)，且與待測(cè)角接觸球軸承(20)外圈端面接觸，若干位移傳感器(23)周向均勻安裝在前支承前端蓋(18)上；后支承組件(2)包括設(shè)置在實(shí)驗(yàn)主軸(I)后端軸肩處的角接觸球軸承(13)，角接觸球軸承(13)的一端與實(shí)驗(yàn)主軸(I)后端軸肩貼合，其另一端通過后支承鎖緊螺母(11)鎖緊，角接觸球軸承(13)的周向設(shè)置有后支承軸承座(12)，后支承軸承座(12)固定在后托架(9)上，后支承軸承座(12)的前后兩端通過后支承前端蓋(14)和后支承后端蓋(10)密封；微型梁稱重傳感器(7)安裝在微型梁傳感器托架(8)，其通過柔性細(xì)線穿過開設(shè)在前支承軸承座(16)周向的通孔與加載套圈凸臺(tái)(211)相連接；加載帶輪(3)安裝在實(shí)驗(yàn)主軸⑴的中部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置，其特征在于:加載套圈(21)采用過盈配合安裝在待測(cè)角接觸球軸承(20)的外圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置，其特征在于:加載套圈凸臺(tái)(211)位于加載套圈(21)的后部周向最低點(diǎn)位置，使得微型梁稱重傳感器(7)的測(cè)量端與加載套圈(21)切向連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置，其特征在于:空氣止推軸承(15)的端面上周向均勻設(shè)置有六個(gè)提供壓縮空氣的空氣止推軸承氣孔(151)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置，其特征在于:空氣徑向軸承(17)的周向均勻設(shè)置有四列用以提供壓縮空氣的空氣徑向軸承氣孔(171)，每列上各周向均勻設(shè)置有六個(gè)空氣徑向軸承氣孔(171)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置，其特征在于:力傳感器(22)的數(shù)量為三個(gè)，其導(dǎo)線通過加載套圈(21)上的線槽引出。
7.權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于，包括以下步驟: I)安裝傳感器:將微型梁稱重傳感器(7)安裝在微型梁傳感器托架(8)上，柔性細(xì)線一端連接微型梁稱重傳感器(7)的測(cè)頭，其另一端穿過前支承軸承座(16)上通孔并膠粘在加載套圈(21)周向的加載套圈凸臺(tái)(211)上；將若干力傳感器(22)周向均勻安裝在加載套圈(21)擋邊內(nèi)，并與待測(cè)角接觸球軸承(20)的外圈端面接觸；將若干位移傳感器(23)周向均勻安裝在前支承前端蓋(18)上的安裝孔內(nèi)，并保證位移傳感器(23)的測(cè)頭與加載套圈(21)保持設(shè)定距離； 2)打開供氣系統(tǒng)，檢查空氣止推軸承(15)和空氣徑向軸承(17)供氣回路工作狀態(tài)；調(diào)節(jié)供氣壓力，使空氣徑向軸承(17)與加載套圈(21)之間形成穩(wěn)定的氣膜；空氣止推軸承(15)向加載套圈(21)施加推力，并通過加載套圈(21)傳遞給待測(cè)角接觸球軸承(20)外圈，使待測(cè)角接觸球軸承(20)實(shí)現(xiàn)預(yù)緊； 3)啟動(dòng)拖動(dòng)電主軸，帶動(dòng)實(shí)驗(yàn)主軸(I)在設(shè)定轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)； 4)由微型梁稱重傳感器(7)、若干力傳感器(22)、若干位移傳感器(23)分別得到待測(cè)角接觸球軸承(20)的摩擦力矩M、軸承軸向載荷變化量AF以及內(nèi)外圈相對(duì)位移Λχ; 5)將測(cè)得的待測(cè)角接觸球軸承(20)不同工作條件下的摩擦力矩Μ、軸向載荷變化量AF、內(nèi)外圈相對(duì)位移Λ X記錄下來；將測(cè)得的軸向載荷變化量AF、內(nèi)圈相對(duì)位移ΛΧ繪制成軸承剛度曲線，得到待測(cè)角接觸球軸承(20)的軸承剛度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種滾動(dòng)軸承摩擦力矩與剛度測(cè)量裝置的測(cè)量方法，其特征在于，還包括以下步驟: 6)一次數(shù)據(jù)測(cè)量完成后，通過改變待測(cè)角接觸球軸承(20)的轉(zhuǎn)速、調(diào)節(jié)空氣止推軸承(15)施加的載荷改變待測(cè)角接觸球軸承(20)所承受的預(yù)緊力、通過加載帶輪(3)調(diào)節(jié)施加在實(shí)驗(yàn)主軸(I)上的載荷，得到待測(cè)角接觸球軸承(20)在不同工作條件下的摩擦力矩與剛度測(cè)量數(shù)據(jù)。
【文檔編號(hào)】G01M13/04GK104236907SQ201410448639
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月4日
【發(fā)明者】張進(jìn)華, 洪軍, 馬劭航, 李小虎, 楊朝暉, 吳文武, 劉光輝, 萬少可 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)