一种精密轴承动态摩擦力矩测试方法与流程

专利2026-03-08  4


本发明涉及,具体为一种精密轴承动态摩擦力矩测试方法。


背景技术:

1、轴承是当代机械设备中一种重要零部件,它的主要功能是支撑机械旋转体,降低其运动过程中的摩擦系数,并保证其回转精度。

2、轴承看似简单,但它是各种旋转设备和机构中应用最广泛的基本件和关键件,历史事实统计,活动件机构的故障80%以上都是由于轴承的故障造成的,特别在一些特殊场合中(比如空间环境,连续运转生产线)的轴承由于无法进行备份,所以轴承一旦出现故障,将会影响一个整体,后果将是灾难性的。

3、近二十年来,由于轴承的问题,已引发了各级人员对此越来越重视,在对轴承质量控制、性能评价的有效性要求越来越高的情况下,对以往的评价指标和手段也提出了更高的要求。

4、长久以来,国内对轴承的检测一直是以轴承及各元件(内、外圈和滚珠)的静态指标(如尺寸公差、形状公差,各元件之间的位置公差和配合间隙等)来评价轴承,但静态指标无法反应各种运转条件下的状态,使用者更需要动态量的指标,才能够对在轴承的轴承在使用和实验过程中的状况了解并给出正确的判断。

5、反映轴承动态性能最基本和最主要的并且可以量化的指标就是摩擦力矩,它反映了轴承的功耗和性能,轴承的运动是很复杂的过程,主要以实际的测试为依据,并且首先对单轴承的摩擦力矩进行测试,单轴承是的最基本的单件,只有从最基本的控制开始,才能对轴承的使用进行有效的控制。

6、轴承摩擦力矩实际上是阻碍轴承运转的转动力矩,按照其基本原理,在现代工程中,常用的测量轴承摩擦力矩的方法可分为传递法、平衡力矩法和能量转换法。

7、1、传递法

8、传递法是根据弹性元件在传递转矩时所产生的应变、应力或者转角等物理量参数的变化来测量力矩的方法。

9、当驱动轴承旋转时,由于轴承摩擦力矩的存在会引起驱动轴(扭矩传递体)的扭转变形,当扭矩传递体由弹性体等与扭矩有对应关系的轴类(传感器)构成时,可以根据弹性体等传递扭矩时所产生的机械、液压、气动、电阻、电容、电感、光学、光电、磁阻等物理参数的变化量来确定扭矩大小,即轴承摩擦力矩。

10、传递法的结构一般有:驱动电机、角度传感器、精密测量轴系、摩擦力矩传感器和定位胎轴等部件组成,结构较为复杂。

11、测量轴系主要用于传递被测轴系的摩擦力矩,并承受被测轴系旋转过程中,由于不平衡量、不同心度等引起的微小振动产生的径向力,保护扭矩传感器。由于测量轴系的摩擦力矩包含在测量结果中,其摩擦力矩直接影响测量的误差。

12、2、平衡力矩法

13、平衡力矩法是在驱动机构机体转轴上作用与所受的转矩大小相等、方向相反的平衡力矩来测量摩擦力矩的方法。

14、轴承内圈(外圈)转动时在轴承外圈(内圈)上必然存在着阻碍转动的摩擦力矩,此摩擦力矩带动外圈(内圈)转动,在轴承外圈(内圈)上施加与摩擦力矩大小相等方向相反的平衡力矩(平衡力)阻碍轴承外圈(内圈)的转动,我们只要测量出平衡力矩(平衡力)的大小就可以了,这种摩擦力矩测量方法叫平衡力矩(平衡力)法。

15、因平衡力法具有测量系统稳定性好、动态频响较好、输出信号易采集及抗干扰性能好的特点,且易实现加载等测量条件,被广泛应用于轴承动态摩擦力矩测量中。但是无法用于启动摩擦力矩的测量。

16、3、能量转换法

17、利用能量间相互转换的方法测量摩擦力矩的方法叫能量转换法。

18、轴承在驱动其旋转的力矩发生器等(或电机)驱动下转动,输入力矩发生器的能量一部分变成轴承的动能,另一部分由于轴承摩擦力矩的存在变成热能等其它形式的能量被消耗。测量能量转换过程中能量的损失,从而间接测量轴承摩擦力矩的原理方法被定义为能量转换法测量原理。

19、力矩发生器(电磁驱动器)驱动空心杯转子和轴承外圈转动,测速传感器测量空心杯转子转速,智能控制器控制电磁驱动器的输入能量使空心杯保持恒定的转速,即保持其动能不变。

20、摩擦力矩的测试方法主要有传递法、平衡法和这三种,但这三种都有不足处,其中能量转换法是利用能量间相互转换的方法测量摩擦力矩,不能精确测量轴承摩擦力矩,其它两种方法基本的原理就是由于轴承摩擦力矩的存在引扭矩传递体变形,用扭矩变形时所产生的机械、液压、气动、电阻、电容、电感、光学、光电、磁阻等物理参数的变化量来确定轴承摩擦力矩,也是间接测试,而且这些方法需要由驱动电机、角度传感器、精密测量轴系、摩擦力矩传感器和定位胎轴等多种部件组成,结构较为复杂,操作繁琐。

21、因此,亟待一种改进的承动态摩擦力矩测试方法来解决现有技术中所存在的这一问题。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种将测试轴承安装在设备的轴承转接轴上,当主轴转动后,带动轴承内圈旋转,在轴承外座圈上对称安装有测试头a、测试头b,测量时,测量点和传感器接触,测量时,在轴承内座圈上的测量点和传感器接触,轴承的摩擦力通过测量点作用在传感器后,通过二次仪表,再变为相应的电讯号输出,输出的电讯号输入到计算机数据采集处理系统进行记录,轴承动态摩擦力矩测试方法采用一个传感器就可以满足常用轴承的测试范围需要,测试的数据直接就可以用,不需再做转换,方便并测试精度高的精密轴承动态摩擦力矩测试方法,以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种精密轴承动态摩擦力矩测试方法,所述轴承动态摩擦力矩测试过程中:

3、将测试轴承安装在设备的轴承转接轴上,当主轴转动后,带动轴承内圈旋转;

4、在轴承外座圈上对称安装有测试头a、测试头b,测量时,测量点和传感器接触;

5、测量时,在轴承内座圈上的测量点和传感器接触,轴承的摩擦力通过测量点作用在传感器后,通过二次仪表,再变为相应的电讯号输出;

6、输出的电讯号输入到计算机数据采集处理系统进行记录。

7、优选的,所述测量时,测量点和传感器接触,将轴承摩擦力作用到传感器上;

8、当轴承是外圈旋转时,过渡轴和轴承外圈相配;

9、当电机转动后,轴承外圈旋转。

10、优选的,所述精密轴承动态摩擦力矩测试上包括计算机处理系统、二次仪表、屏蔽机构、传感器、测试头a、外座圈、轴承外圈、轴承内圈、轴承转接轴、被测轴承、测试头b。

11、优选的,所述轴承动态摩擦力矩测试过程中每次的测试数据定时存入数据库,并提供试验数据的查询、统计、作图和打印输出功能;

12、数据库采用access数据库,数据库中的试验数据可按试验编号、测试时间、产品编号等条件查询,对查询获得的原始数据可进行编辑、作图,并可以excel电子表格形式导出,不同的记录间隔的数据记录在不同的数据表中。

13、优选的,所述测试头a、测试头b对称设置于被测轴承外部外座圈的两侧。

14、优选的,所述轴承动态摩擦力矩测试连接电脑,电脑采用研华的12.1寸svga超薄液晶工业平板电脑,电脑提供rs232串口2个,其中一个还可配置为rs422或者rs485串口模式、同时电脑配有两个rj45网线接口。

15、优选的,所述轴承动态摩擦力矩测试过程中采用采集卡、二次仪表,采集卡的一连接端与二次仪表连接,二次仪表的另一连接端与摩擦力传感器、加载力传感器配合连接。

16、与现有技术相比,本发明的有益效果是:

17、(1)测试头a、测试头b对称设置于被测轴承外部外座圈的两侧,通过两侧对称安装检测,能够更精确的测出轴承的偏差数值;

18、(2)该轴承动态摩擦力矩测试方法采用一个传感器就可以满足常用轴承的测试范围需要,测试的数据直接就可以用,不需再做转换,方便并测试精度高。


技术特征:

1.一种精密轴承动态摩擦力矩测试方法,其特征在于:所述轴承动态摩擦力矩测试过程中:

2.根据权利要求1所述的一种精密轴承动态摩擦力矩测试方法,其特征在于:所述测量时,测量点和传感器接触,将轴承摩擦力作用到传感器上;

3.根据权利要求1所述的一种精密轴承动态摩擦力矩测试方法,其特征在于:所述精密轴承动态摩擦力矩测试上包括计算机处理系统(1)、二次仪表(2)、屏蔽机构(3)、传感器(4)、测试头a(5)、外座圈(6)、轴承外圈(7)、轴承内圈(8)、轴承转接轴(9)、被测轴承(10)、测试头b(11)。

4.根据权利要求1所述的一种精密轴承动态摩擦力矩测试方法,其特征在于:所述轴承动态摩擦力矩测试过程中每次的测试数据定时存入数据库,并提供试验数据的查询、统计、作图和打印输出功能;

5.根据权利要求1所述的一种精密轴承动态摩擦力矩测试方法,其特征在于:所述测试头a(5)、测试头b(11)对称设置于被测轴承(10)外部外座圈(6)的两侧。

6.根据权利要求1所述的一种精密轴承动态摩擦力矩测试方法,其特征在于:所述轴承动态摩擦力矩测试连接电脑,电脑采用研华的12.1寸svga超薄液晶工业平板电脑,电脑提供rs232串口2个,其中一个还可配置为rs422或者rs485串口模式、同时电脑配有两个rj45网线接口。

7.根据权利要求1所述的一种精密轴承动态摩擦力矩测试方法,其特征在于:所述轴承动态摩擦力矩测试过程中采用采集卡、二次仪表(2),采集卡的一连接端与二次仪表(2)连接,二次仪表(2)的另一连接端与摩擦力传感器、加载力传感器配合连接。


技术总结
本发明公开了一种精密轴承动态摩擦力矩测试方法,将测试轴承安装在设备的轴承转接轴上,当主轴转动后,带动轴承内圈旋转,在轴承外座圈上对称安装有测试头A、测试头B,测量时,测量点和传感器接触,测量时,在轴承内座圈上的测量点和传感器接触,轴承的摩擦力通过测量点作用在传感器后,通过二次仪表,再变为相应的电讯号输出,输出的电讯号输入到计算机数据采集处理系统进行记录,该轴承动态摩擦力矩测试方法采用一个传感器就可以满足常用轴承的测试范围需要,测试的数据直接就可以用,不需再做转换,方便并测试精度高。

技术研发人员:季建成,苏元元
受保护的技术使用者:上海延目光电技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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