一种在线监测非接触式轴承跑合装置

专利2025-04-20  18


本发明涉及精密运动机构领域,特别是一种在线监测非接触式轴承跑合装置,主要用于提升空间精密机械转台的摩擦力矩稳定性。


背景技术:

1、针对目前空间激光通信领域的快速发展,对空间激光通信载荷的稳定性要求也越来越高。轴系组件作为激光通信载荷的关键组件,其组装、测试质量直接影响载荷在太空中的工作稳定性。轴系组件的核心为轴承,轴承主要结构由外圈、内圈、滚子和保持架四部分组成。外圈通过较小的间隙和外部结构配合,运行时保持静止。内圈则是与轴系其他组件配合,运行时会与之同步旋转。滚子位于内外圈之间,通过保持架保持相对位置。在系统设计上,为了提高系统的可维护性,降低维护成本,采用了模块化设计。整个系统一共包含五个模块,测量与驱动模块,温控模块,数据采集与处理模块,轴承安装模块与控制模块。针对一些特殊的跑合场景,比如在真空罐中,现有的跑合装置无法有效的在监测的同时进行跑合。

2、专利文献cn109194040a公开了一种非接触式转矩测量装置,同时具有联轴器功能,包含测量模块、第一转子、第二转子三部分,第一转子和第二转子均为永磁转子,第一转子和所述第二转子中的一个与主动端连接,另一个与从动端连接,测量模块测量所述第一转子和第二转子的位置信息,并通过测量结果计算出所述第一转子和第二转子之间传递的转矩。但其数据读取为人工读取,需要查表对比,不能长时间准确的读数。同时他智能化的部分较少,对于开始测试,停止测试等较为简单的操作都需要人工进行,较为繁琐。


技术实现思路

1、针对现有技术的不足,本发明的目的是提供一种在线监测的非接触式轴承跑合装置,该设备能在特殊跑合场景中,不直接接触需要跑合的轴承的情况下,帮助工作人员直观,简单的掌握轴承的跑合情况。并且,在跑合设定圈数后可以对跑合轴承进行测量,会以设定的转速进行测试。根据结果,可以自动让轴承继续跑合或者停止跑合。

2、本装置通过以下的技术方案来具体实现:

3、一种在线监测非接触式轴承跑合装置,其特点在于,包括:

4、电机,安装在电机安装座上,用于提供旋转动力;

5、力矩测试仪,安装在力矩测试仪安装座上,用于测量旋转部件的力矩;

6、膜片联轴器,连接所述电机与力矩测试仪的驱动端,用于传递扭矩;

7、磁联轴器,连接所述力矩测试仪的测量端与轴承安装法兰,实现非接触式力矩传递;

8、支架,用于支撑与固定所述电机安装座和力矩测试仪安装座;

9、电机电源,为电机提供电能;

10、电机驱动装置,用于控制电机的运行状态;

11、控制器,用于接收数据采集与处理模块的信号,控制电机的运行;

12、温控单元,用于监测并控制装置的整体温度;

13、数据采集与处理模块,用于接收并处理力矩测试仪的测量数据,根据处理结果驱动控制器;

14、其中,所述电机由电机电源供电,并通过电机驱动装置控制其运行状态;电机通过膜片联轴器与力矩测试仪的驱动端相连,驱动力矩测试仪旋转;所述电机通过膜片联轴器与力矩测试仪的驱动端相连,驱动力矩测试仪旋转;所述力矩测试仪的测量端通过磁联轴器与轴承安装法兰相连,轴承安装法兰固定轴承并带动其旋转;在旋转过程中,力矩测试仪测量轴承产生的力矩,并将数据传输给数据采集与处理模块;所述数据采集与处理模块接收力矩测试仪的测量数据,进行处理和分析,并根据处理结果,控制器控制电机的运行状态。

15、优选的,所述力矩测试仪和轴承安装法兰之间通过磁联轴器相连,并无直接接触。

16、优选的,磁联轴器的非接触有效范围为小于等于2cm。

17、优选的,所述力矩测试仪为森通八达的力矩测试仪,力矩测试范围为0~0.5n·m,测试精度为0.01n·m。

18、优选的,电机为步进电机,步距1.8°,工作电流为2.3a,最大扭矩为0.89n·m。

19、优选的,数据采集与处理模块读取数据的间隔为10ms-1000ms。

20、优选的,温控单元的设置温度为45℃,即当系统温度达到45℃后,温控组件开始工作。

21、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

22、本发明所设计的一款在线监测的非接触式轴承跑合装置,模块化设计,安装完成后便是一个个整体,便于移动,安装和维护。

23、非接触式跑合,减少直接连接可能带来的额外应力,同时也可以满足大部分特殊情况的跑合需求,在各种环境下都有较大的使用前景。

24、实时在线监测,便于人员直接观测跑合数据,当出现特殊状态的情况下,能更迅速的做出反应,进行参数判读和优化。

25、设置了温控模块,在节省能源的同时保证了装置的正常运行,后续可以增加更多的测点,更精确的测试不同部位的温度,精准降温。

26、数据采集与处理模块可以自行编辑条件和运转模式,可以根据需求在跑合设定圈数后自动进入测试模式,以设置的转速进行测试完后,根据测试数据合格与否进行新一轮测试或者停止测试。

27、能实时监测轴承跑合时的摩擦力矩,设置了温控单元,能有效防止系统过热并同时节约能源。



技术特征:

1.一种在线监测非接触式轴承跑合装置,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述的一种在线监测非接触式轴承跑合装置,其特征在于,所述力矩测试仪和轴承安装法兰之间通过磁联轴器相连,并无直接接触。

3.根据权利要求2所述的一种在线监测非接触式轴承跑合装置,其特征在于磁联轴器的非接触有效范围为小于等于2cm。

4.根据权利要求1所述的一种在线监测非接触式轴承跑合装置,其特征在于,所述力矩测试仪为森通八达的力矩测试仪,力矩测试范围为0~0.5n·m,测试精度为0.01n·m。

5.根据权利要求1所述的一种在线监测非接触式轴承跑合装置,其特征在于电机为步进电机,步距1.8°,工作电流为2.3a,最大扭矩为0.89n·m。

6.根据权利要求1所述的一种在线监测非接触式轴承跑合装置,其特征在于数据采集与处理模块读取数据的间隔为10ms-1000ms。

7.根据权利要求1所述的一种在线监测非接触式轴承跑合装置,其特征在于温控单元的设置温度为45℃,即当系统温度达到45℃后,温控组件开始工作。


技术总结
一种在线监测非接触式轴承跑合装置,构成包括电机、电机安装座、膜片联轴器、力矩测试仪、力矩测试仪安装座、磁联轴器、轴承安装法兰、支架、电机电源、电机驱动装置、控制器、温控单元、数据采集与处理模块。待跑合的轴承与驱动部件之间没有直接接触,依靠磁联轴器的磁力来驱动轴承的转动,在跑合的同时还能够读取轴承当前的摩擦力矩,并根据摩擦力矩的测试数值和分析结果,对轴承进行继续跑合或是判定合格停止跑合。本发明的优点是非接触式跑合,可以满足各种特殊情况的跑合需求,比如真空情况跑合,轴承浸入特殊液体的跑合等等。可以实时监测跑合数据,便于参数判读和优化。装置能够自动控温,节约能源。装置受程序控制,通过数据判断轴承跑合完成与否,并自动让未跑合完成的轴承继续跑合。该装置使用面广,操作方便,智能控制,拥有广阔的使用前景。

技术研发人员:胡鸿磊,侯霞,万渊,方凡,艾海波,黄应霞,甘佳伟,杨帆,周馨
受保护的技术使用者:中国科学院上海光学精密机械研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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