CN115541083A - 一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轴承专用测量仪器技术领域，具体的是一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪，包括扭矩传感器和测量工装部件，所述测量工装部件包括轴承外圈支撑座和轴承内圈压板，轴承内圈压板用于安装测试轴承，其与测试轴承的内圈过盈配合，轴承外圈支撑座与轴承内圈压板同轴设置，其内壁与测试轴承的外圈过盈配合；轴承内圈压板一端连接有扭矩传感器另一端连接有径向加载机构，所述径向加载机构与测试轴承之间柔性连接从而将待测轴承和质量块隔开，避免了直接将质量块加压在轴承上这种情况造成的质量块和待测轴承形成的刚性整体具备的较大转动惯量而带来的扭矩传感器输出滞后及突变的问题。

Description

一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪

技术领域

本发明涉及轴承专用测量仪器技术领域，具体的是一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪。

背景技术

精密轴承是精密仪器和精密机械设备的重要组成零件，而轴承摩擦力矩是轴承动态性能质量的重要技术指标之一，尤其在航天、航空、航海等高尖端领域使用的轴承，其摩擦力矩大小和波动值直接影响到系统工作的寿命、稳定性和可靠性，因此对轴承摩擦力矩有极严格的要求，准确地测量轴承摩擦力矩，是在轴承研制、生产、装配、使用的过程中检测轴承质量的重要手段。特别地，对于在实际工况中承受轴向力的轴承在测量时需要对其施加一定轴向力，当前适用于此类轴承的摩擦力矩测量的仪器的轴向力加载机构较为复杂，操作不便且精度不高，为解决上述技术问题，本发明提供一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪。

发明内容

为解决上述背景技术中提到的不足，本发明的目的在于提供一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪，解决了现有技术中轴承的摩擦力矩测量的轴向力加载机构较为复杂操作不便的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪，包括扭矩传感器和测量工装部件，所述测量工装部件包括轴承外圈支撑座和轴承内圈压板，轴承内圈压板用于安装测试轴承，其与测试轴承的内圈过盈配合，轴承外圈支撑座与轴承内圈压板同轴设置，其内壁与测试轴承的外圈过盈配合；轴承内圈压板一端连接有扭矩传感器另一端连接有径向加载机构，所述径向加载机构与测试轴承之间柔性连接。

进一步地，所述径向加载机构为液压加载系统，径向加载机构与轴承内圈压板之间转动连接。

进一步地，所述径向加载机构设置于轴承内圈压板下方，所述径向加载机构包括质量块及挂线，质量块通过柔性挂线与轴承内圈压板连接。

进一步地，所述轴承外圈支撑座下方设有有主轴部件，主轴部件包括驱动轴，驱动轴与轴承外圈支撑座固定连接。

进一步地，进一步地，所述驱动轴上安装有码盘。

进一步地，所述扭矩传感器侧面设有扭矩传感器位置调整部件，扭矩传感器位置调整部件包括可以在三维坐标系三轴运动的扭矩传感器安装板，扭矩传感器安装在扭矩传感器安装板上。

进一步地，所述扭矩传感器安装板通过丝杆驱动进行上下运动和水平两个方向上的位移。

进一步地，所述驱动轴采取中空的构型。

进一步地，所述驱动轴下方设有固线罩，所述固线罩上开设有供挂线穿过的通孔。

一种轴承摩擦力矩测量仪施加轴向负载的方法，所述轴向负载与轴承之间采用转动连接或柔性绳连接。

本发明的有益效果：

本发明轴向负载的加载通过质量块及挂线悬吊的方式进行，从而将待测轴承和质量块隔开，避免了直接将质量块加压在轴承上这种情况造成的质量块和待测轴承形成的刚性整体具备的较大转动惯量而带来的扭矩传感器输出滞后及突变的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本发明整体结构示意图；

图2是本发明整体内部结构示意图；

图3是本发明扭矩传感器位置调整部件的结构示意图；

图4是本发明测量工装部件的结构示意图；

图5是本发明主轴部件的结构示意图；

图6是细线悬挂施加轴向载荷的实验示意图；

图7是质量块直接压在轴承上施加轴向载荷主轴部件的实验示意图；

附图标记如下：

1-机座、2-作业平台、3-操作屏幕、4-扭矩传感器、5-扭矩传感器位置调整部件、6-测量工装部件、7-主轴部件、8-质量块、51-丝杠52-丝母安装座、53-扭矩传感器支架、54-手动位移平台、55-扭矩传感器安装板、56-工装机械接口、57-导轨、61-轴承内圈压板、62-轴承外圈压板、63-待测轴承、64-轴承外圈支撑座、71-驱动轴、72-码盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：如图1-5所示，一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪，包括作业平台2、扭矩传感器4、扭矩传感器位置调整部件5、测量工装部件6、主轴部件7、质量块8及挂线，作业平台2上方设有扭矩传感器位置调整部件5，扭矩传感器位置调整部件5上设有可以上下运动的扭矩传感器支架53固接，扭矩传感器支架53固接上安装有扭矩传感器4，作业平台2上安装有测量工装部件6，测量工装部件6下方安装有主轴部件7；

所述扭矩传感器位置调整部件5包括丝杠51、丝母、手动位移平台54、扭矩传感器安装板55和工装机械接口56，丝杠51中部连接有丝母，丝母置于丝母安装座52内，丝母安装座52通过滑块与导轨57相连，导轨57安装于安装架两侧，从而可以实现旋转丝杠51，丝母上下移动的效果，丝母安装座52与扭矩传感器支架53固接，扭矩传感器4安装在扭矩传感器支架53上，扭矩传感器4通过工装机械接口56与测量工装部件6相连接，扭矩传感器安装板55上下运动可以方便待测轴承63的安装和工装机械接口56与测量工装部件6的连接；

在一些公开中，扭矩传感器支架53与扭矩传感器安装板55之间连接有手动位移平台54，通过调整手动位移平台54上的两个旋钮可以实现扭矩传感器4水平方向上位移的微调，方便工装机械接口56与测量工装部件6相连接。

所述测量工装部件6包括轴承外圈支撑座64，轴承外圈支撑座64上安装有轴承外圈压板62和轴承内圈压板61，轴承外圈支撑座64和轴承内圈压板61之间安装有待测轴承63，轴承内圈压板61上接工装机械接口56，轴承内圈压板61下方连接有轴向配重用于对待测轴承63施加轴向的力，轴承外圈支撑座64与主轴部件7中的驱动轴71相连，所述驱动轴71通过电机驱动旋转。

所述上述装置的具体操作步骤如下：先将扭矩传感器支架53升高后将待测轴承63安装在测量工装部件6内，待待测轴承63安装完成后将扭矩传感器支架53调整到合适位置使轴承内圈压板61与工装机械接口56连接，启动电动通过驱动轴71带动轴承外圈旋转通过扭矩传感器4测量轴承摩擦力，同时轴承内圈压板61下方连接有轴向配重用于对待测轴承63施加轴向的力保证负载测试效果。

实施例2：如图1-5所示，一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪，包括机座1、作业平台2、操作屏幕3、扭矩传感器4、扭矩传感器位置调整部件5、测量工装部件6、主轴部件7、质量块8及挂线。机座1、作业平台2和扭矩传感器位置调整部件5从下往上依次连接，操作屏幕3与机座1的正面连接，扭矩传感器4置于扭矩传感器位置调整部件5上，主轴部件7固定于作业平台2下方且上接测量工装部件6，下接质量块8及挂线，扭矩传感器4为静态扭矩传感器，扭矩传感器位置调整部件5用于调整扭矩传感器4空间三轴方向上的位移，从而使扭矩传感器4的中轴与主轴部件7的中轴重合，测量工装部件6用于对待测轴承63进行装夹，主轴部件7用于驱动待测轴承63旋转，质量块8及挂线用于提供轴向负载。

扭矩传感器位置调整部件5包括手轮、夹紧块、丝杠51、锁紧螺母、成对角接触球轴承、固定侧轴承座、外壳、丝母、丝母安装座52、支撑侧轴承座、深沟球轴承、轴用卡簧、扭矩传感器支架53、手动位移平台54、扭矩传感器安装板55、联轴器、工装机械接口56、限位胶墩、滑块、导轨57、限位胶墩和安装架。丝杠51与丝母的组合用于调整扭矩传感器4竖直方向上的位移，丝杠51的上端与成对角接触球轴承相连，成对角接触球轴承置于固定侧轴承座内并被锁紧螺母锁紧，固定侧轴承座与安装架固接，丝杠51的下端与深沟球轴承相连，深沟球轴承置于支撑侧轴承座内并利用轴用卡簧限制深沟球轴承的轴向位移，支撑侧轴承座与安装架固接，丝杠51中部连接有丝母，丝母置于丝母安装座52内，丝母安装座52通过滑块与导轨57相连，导轨57安装于安装架两侧，从而可以实现旋转丝杠51，丝母上下移动的效果，夹紧块固定于安装架的上端，通过螺栓拧紧夹紧块能抱死丝杠51，从而将扭矩传感器4固定于一定高度；

所述限位胶墩和限位胶墩安装于安装架上下两端，能对扭矩传感器支架53进行限位，从而对扭矩传感器4的水平高度进行限位，丝母安装座52与扭矩传感器支架53固接，扭矩传感器4与扭矩传感器安装板55固接，扭矩传感器支架53与扭矩传感器安装板55之间连接有手动位移平台54，通过调整手动位移平台54上的两个旋钮可以实现扭矩传感器4水平方向上位移的微调，扭矩传感器4、联轴器和工装机械接口56从上往下依次连接，调整扭矩传感器4的水平位移并下降其高度能使得工装机械接口56与测量工装部件6相连接。

测量工装部件6包括轴承内圈压板61、轴承外圈压板62、待测轴承63、锁紧螺母和轴承外圈支撑座64，轴承内圈压板61、待测轴承63和锁紧螺母从上往下依次连接，轴承外圈支撑座64、待测轴承63和轴承外圈压板62从下往上依次连接。轴承内圈压板61上接工装机械接口56，下接质量块8及挂线，轴向负载的加载通过质量块8及挂线悬吊的方式进行，从而将待测轴承63和质量块8隔开，避免了直接将质量块8加压在轴承上这种情况造成的质量块8和待测轴承63形成的刚性整体具备的较大转动惯量而带来的扭矩传感器4输出滞后及突变的问题，轴承外圈支撑座64与主轴部件7中的驱动轴71相连；

在一些公开中，所述质量块8与轴承内圈压板61通过转轴转动连接，如此设计，一方面既可以避免了直接将质量块8加压在轴承上这种情况造成的质量块8和待测轴承63形成的刚性整体具备的较大转动惯量而带来的扭矩传感器4输出滞后及突变的问题，同时也避免挂线悬吊在设备运行过程中发生晃动导致待测轴承63的轴向压力发生改变影响测试结果。

主轴部件7包括驱动轴71、手抓盘、轴套、轴承盖、调整垫片、角接触球轴承、轴承套、角接触球轴承、码盘壳、码盘72、电机支架、齿轮一、固线罩、电机、深沟球轴承、孔用卡簧和齿轮二。作业平台2、轴承套、码盘壳、电机支架和固线罩从上往下依次连接。驱动轴71采取中空的构型，为质量块8及挂线留出空间，驱动轴71与角接触球轴承和角接触球轴承相连，角接触球轴承和角接触球轴承置于轴承套内部，角接触球轴承上接调整垫片和轴承盖以限制角接触球轴承和角接触球轴承的轴向位移。驱动轴71的上端连接有手抓盘，手抓盘通过轴套与角接触球轴承隔开，驱动轴71的下端连接深沟球轴承，深沟球轴承置于电机支架内并通过嵌于电机支架内的孔用卡簧限制深沟球轴承的轴向位移，电机输出轴朝下安装于电机支架上，电机输出轴和驱动轴71的下端分别连接齿轮二和齿轮一，齿轮二和齿轮一相互啮合，从而电机输出轴旋转能带动驱动轴71旋转，驱动轴71上安装有码盘72，能检测驱动轴71的转速。

优选地，电机的输出轴和驱动轴71采取平行布置形式。

优选地，固线罩中部开有小孔，能够避免质量块8及挂线的晃动导致的扭矩传感器4采集的数据的波动。

优选地，手动位移平台54的使用能微调扭矩传感器4水，提高扭矩传感器4中轴与驱动轴71的对中精度。

实施例3：如图6-7所示，选用通过细线悬挂施加轴向载荷，测试结果显示测量轴承摩擦力矩其数值集中在在0.05mNm左右，测试数据集中稳定可以很好的反应出轴承摩擦力矩的真实水平；

选用质量块直接压在轴承上施加轴向载荷的方法，轴承的摩擦力矩数值不稳定最大达0.3mNm，波动区间大，不能直观的反应轴承摩擦力矩的真实水平；

上述两种方案采用的被测轴承型号均为SKF生产的618/5。

通过上述实验对比挂线悬吊的方式施加轴向载荷，将待测轴承和质量块隔开，可以明显改善直接将质量块加压在轴承上这种情况造成的质量块和待测轴承形成的刚性整体带来的扭矩传感器输出滞后及突变的问题。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (10)

1.一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪，包括扭矩传感器(4)和测量工装部件(6)，其特征在于，所述测量工装部件(6)包括轴承外圈支撑座(64)和轴承内圈压板(61)，轴承内圈压板(61)用于安装测试轴承，其与测试轴承的内圈过盈配合，轴承外圈支撑座(64)与轴承内圈压板(61)同轴设置，其内壁与测试轴承的外圈过盈配合；轴承内圈压板(61)一端连接有扭矩传感器(4)另一端连接有径向加载机构，所述径向加载机构与测试轴承之间柔性连接。

2.根据权利要求1所述的一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪，其特征在于，所述径向加载机构为液压加载系统，径向加载机构与轴承内圈压板(61)之间转动连接。

3.根据权利要求1所述的一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪，其特征在于，所述径向加载机构设置于轴承内圈压板(61)下方，所述径向加载机构包括质量块(8)及挂线，质量块(8)通过柔性挂线与轴承内圈压板(61)连接。

4.根据权利要求1所述的一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪，其特征在于，所述轴承外圈支撑座(64)下方设有有主轴部件(7)，主轴部件(7)包括驱动轴(71)，驱动轴(71)与轴承外圈支撑座(64)固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪，其特征在于，所述驱动轴(71)上安装有码盘(72)。

6.根据权利要求1所述的一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪，其特征在于，所述扭矩传感器(4)侧面设有扭矩传感器位置调整部件(5)，扭矩传感器位置调整部件(5)包括可以在三维坐标系三轴运动的扭矩传感器安装板(55)，扭矩传感器(4)安装在扭矩传感器安装板(55)上。

7.根据权利要求6所述的一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪，其特征在于，所述扭矩传感器安装板(55)通过丝杆驱动进行上下运动和水平两个方向上的位移。

8.根据权利要求4所述的一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪，其特征在于，所述驱动轴(71)采取中空的构型。

9.根据权利要求8所述的一种可施加轴向负载的轴承摩擦力矩测量仪，其特征在于，所述驱动轴(71)下方设有固线罩，所述固线罩上开设有供挂线穿过的通孔。

10.一种轴承摩擦力矩测量仪施加轴向负载的方法，其特征在于，所述轴向负载与轴承之间采用转动连接或柔性绳连接。

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