专利名称：背对背配对微型球轴承施加轴向载荷下摩擦力矩测试方法
技术领域：
本发明属于配对微型轴承摩擦力矩测试技术领域，特别涉及到一种背对背配对微型球轴承施加轴向载荷下摩擦力矩测试方法。
背景技术：
航天、航空、航海等领域的某些机构，在较强的振动、冲击条件下低速或是摆动工作时，要求所用微型球轴承的摩擦力矩低、定位精度高且轴向和径向刚度也高。为满足这些使用要求，现多采用配对安装的且施加有轴向预负荷的微型球轴承。配对微型球轴承的摩擦力矩是保证上述某些机构精确、可靠工作的关键因素，因此，精确测试配对微型球轴承的摩擦力矩至关重要。将轴向紧固配对微型球轴承内圈的方式自定义为背对背配对微型球轴承，所述配对是指两套微型球轴承的结构尺寸相同，所述背对背是指对两套微型球轴承内圈采用紧配合并对其内圈的轴向端面施加有轴向载荷，该轴向载荷是一种轴向予负荷，背对背配对微型球轴承在其两外圈旋转工作时其两内圈保持相对静止。目前轴承行业所使用的微型球轴承摩擦力矩测试仪只能用于单套微型球轴承摩擦力矩的测试，对背对背配对微型球轴承摩擦力矩的测试还无法直接使用微型球轴承摩擦力矩测试仪，需要通过一套辅助装置的配合才能在微型球轴承摩擦力矩测试仪实现背对背配对微型球轴承摩擦力矩的测试。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种背对背配对微型球轴承施加轴向载荷下摩擦力矩测试方法，该方法借助一套辅助装置并在微型球轴承摩擦力矩测试仪实现了背对背配对微型球轴承摩擦力矩的测试，测试结果准确可靠，方法简单易行。为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案
一种背对背配对微型球轴承施加轴向载荷下摩擦力矩测试方法，该摩擦力矩测试方法将轴向紧固两配对微型球轴承的内圈的方式自定义为背对背配对微型球轴承，所述配对是指第一被测微型球轴承和第二被测微型球轴承的结构尺寸相同，所述背对背是指对第一被测微型球轴承和第二被测微型球轴承的内圈采用紧配合并对其内圈的轴向端面施加有轴向载荷；该摩擦力矩测试方法借助了一套辅助装置，辅助装置与微型球轴承摩擦力矩测试仪中的光栅转子和测试头中心轴配合并借助微型球轴承摩擦力矩测试仪的其它部件完成背对背配对微型球轴承在施加轴向载荷下的摩擦力矩测试方法，该摩擦力矩包括启动摩擦力矩和动态摩擦力矩。上述辅助装置由预紧螺栓、加载环和支撑轴构成，其中加载环带有两阶梯状内孔且外形呈圆锥体，所述两阶梯状内孔的最大内径孔处于所述圆锥体的大端面，所述两阶梯状内孔的最小内径孔处于所述圆锥体的小端面，所述最大内径孔的内径等于第一被测微型球轴承或是第二被测微型球轴承外圈的外径，所述最大内径孔的轴向长度等于第一被测微型球轴承的宽度加上第二被测微型球轴承的宽度，所述最小内径孔的内径 < 第一被测微型球轴承或是第二被测微型球轴承外圈的内径，加载环外形呈圆锥体的外锥度与微型球轴承摩擦力矩测试仪中光栅转子的内锥度相配合；预紧螺栓带有内螺纹孔且外形呈T型结构， 在所述T型结构的大端上部设置有两个对称盲孔，在所述T型结构的小端是具有两个外径不等的大圆柱体和小圆柱体，所述大圆柱体的外径小于加载环所述最小内径孔的内径，所述小圆柱体的外径<第一被测微型球轴承或是第二被测微型球轴承内圈的外径，预紧螺栓的所述内螺纹孔为通孔，所述内螺纹孔的公称内径<第一被测微型球轴承或是第二被测微型球轴承内圈的内径；支撑轴呈凸状并分为上段和下段，支撑轴所述上段由支撑段、配合段和螺纹段构成，所述支撑段的外径等于第一被测微型球轴承或是第二被测微型球轴承内圈的外径，所述配合段的外径等于第一被测微型球轴承或是第二被测微型球轴承内圈的内径，所述配合段的轴向长度小于第一被测微型球轴承的宽度加上第二被测微型球轴承的宽度，所述螺纹段的公称外径等于预紧螺栓所述内螺纹孔的公称内径，支撑轴所述下段的底面车制有沉头内孔，所述沉头内孔的内径等于微型球轴承摩擦力矩测试仪中测试头中心轴输出轴头的外径。先将结构尺寸相等的第一被测微型球轴承和第二被测微型球轴承依次装入加载环所述最大内径孔内，其中第一被测微型球轴承外圈的轴向一端面紧靠在所述最小内径孔端面，将支撑轴所述配合段穿在第一被测微型球轴承和第二被测微型球轴承的内圈内，并让支撑轴所述支撑段紧靠第二被测微型球轴承内圈的轴向一端面，在支撑轴所述螺纹段旋接上预紧螺栓，通过预紧螺栓上所述两个对称盲孔内所插入的力矩扳手对第一被测微型球轴承和第二被测微型球轴承施加轴向载荷，该轴向载荷又称为轴向预负荷，所述轴向预负荷的大小控制在微型球轴承的理论值内，所述轴向预载荷通过预紧螺栓所述小圆柱体传递给第一被测微型球轴承的内圈和第二被测微型球轴承的内圈，所述轴向预载荷实现轴向紧固两配对微型球轴承的内圈；然后将配装好的支承轴通过所述沉头内孔紧配合在测试头中心轴输出轴头上，然后将光栅转子扣在加载环圆锥体上，此时预紧螺栓、加载环和光栅转子的总重量形成摩擦力矩测试时第一被测微型球轴承和第二被测微型球轴承的轴向力，该轴向力的大小在预紧螺栓和光栅转子重量不变时通过调整加载环的高度尺寸来控制，由于光栅转子和测试头中心轴之间配置有光电传感器，根据测试头中心轴不同转速或不同旋转方向，能够从微型球轴承摩擦力矩测试仪上读出在所述轴向力时的启动摩擦力矩值或是动态摩擦力矩值。由于采用如上所述技术方案，本发明具有如下积极效果
1、本发明通过辅助装置的配置，解决了现有微型球轴承摩擦力矩测试仪不能测试背对背配对微型球轴承摩擦力矩的难题。2、本发明通过辅助装置可以对背对背配对微型球轴承施加轴向予负荷，然后通过微型球轴承摩擦力矩测试仪测试出背对背配对微型球轴承的启动摩擦力矩或是动态摩擦力矩。3、本发明的摩擦力矩测试方法，其方法正确可行，结果可靠，简单易行。4、根据本发明的方法，可以在各种微型球轴承摩擦力矩测试仪上展开并用于背对背配对微型球轴承的摩擦力矩测试。5、本发明的摩擦力矩测试方法具有实际应用效果。
图1是本发明摩擦力矩测试方法的装配示意图。图1中1 一预紧螺栓；2—加载环；3—第一被测微型球轴承；4一第二被测微型球轴承；5—光栅转子；6—支撑轴；7—测试头中心轴。
具体实施例方式结合图1，本发明是一种背对背配对微型球轴承施加轴向载荷的摩擦力矩测试方法，该摩擦力矩测试方法将轴向紧固两配对微型球轴承的内圈的方式自定义为背对背配对微型球轴承，所述配对是指第一被测微型球轴承3和第二被测微型球轴承4的结构尺寸相同，比如第一被测微型球轴承3和第二被测微型球轴承4的型号为628/5，外形尺寸为 Φ 5mmX Φ IlmmX 4mm。所述背对背是指对第一被测微型球轴承3和第二被测微型球轴承4 的内圈采用紧配合并对其内圈的轴向端面施加有轴向载荷。一般而言，微型球轴承由外圈、内圈、滚动球和保持架构成，外圈或是内圈都具有外径和内径。本发明的摩擦力矩测试方法借助了一套辅助装置，辅助装置与微型球轴承摩擦力矩测试仪中的光栅转子5和测试头中心轴7配合，并借助微型球轴承摩擦力矩测试仪的其它部件(如光电传感器等)，完成背对背配对微型球轴承在施加轴向载荷下的摩擦力矩测试方法，该摩擦力矩包括启动摩擦力矩和动态摩擦力矩。目前使用YZC型微型球轴承摩擦力矩测量仪，该测量仪的测量范围是轴承内径0. 5 20mm、轴承外径5 33mm、轴承高度2 IOmm0本发明的辅助装置由预紧螺栓1、加载环2和支撑轴6构成。上述加载环2带有两阶梯状内孔且外形呈圆锥体，所述两阶梯状内孔的最大内径孔处于所述圆锥体的大端面，所述两阶梯状内孔的最小内径孔处于所述圆锥体的小端面， 所述最大内径孔的内径等于第一被测微型球轴承3或是第二被测微型球轴承4外圈的外径，所述最大内径孔的轴向长度等于第一被测微型球轴承3的宽度加上第二被测微型球轴承4的宽度，所述最小内径孔的内径<第一被测微型球轴承3或是第二被测微型球轴承4 外圈的内径，加载环2外形呈圆锥体的外锥度与微型球轴承摩擦力矩测试仪中光栅转子5 的内锥度相配合。比如型号为6观/5的微型球轴承所使用的加载环基本结构尺寸是加载环的轴向总高度为9mm，加载环所述最大内径孔的内径为ΦΙΙπιπι，加载环所述最大内径孔的轴向长度等于8. 0mm，加载环所述最小内径孔的内径< Φ9. 6mm，加载环所使用的材料为 LY12。上述预紧螺栓1带有内螺纹孔且外形呈T型结构，所述T型结构的大端上部设置有两个对称盲孔用于安装力矩扳手，所述T型结构的小端是具有两外径不等的大圆柱体和小圆柱体，所述大圆柱体的外径小于加载环所述最小内径孔的内径Φ9. 6mm,小圆柱体的外径<第一被测微型球轴承3或是第二被测微型球轴承4内圈的外径，预紧螺栓1的所述内螺纹孔为通孔，所述内螺纹孔的公称内径<第一被测微型球轴承3或是第二被测微型球轴承4内圈的内径Φ5mm。上述支撑轴6呈凸状并分为上段和下段，支撑轴6所述上段由支撑段、配合段和螺纹段构成，所述支撑段的外径等于第一被测微型球轴承或是第二被测微型球轴承内圈的外径，所述配合段的外径等于第一被测微型球轴承或是第二被测微型球轴承内圈的内径 Φ5πιπι，所述配合段的轴向长度<第一被测微型球轴承的宽度加上第二被测微型球轴承的宽度< 8 mm，所述螺纹段的公称外径等于预紧螺栓所述内螺纹孔的公称内径Μ5，支撑轴所述下段的底面车制有沉头内孔，所述沉头内孔的内径等于微型球轴承摩擦力矩测试仪中测试头中心轴7输出轴头的外径。先将结构尺寸相等的第一被测微型球轴承3和第二被测微型球轴承4依次装入加载环2所述最大内径孔内，其中第一被测微型球轴承3外圈的轴向一端面紧靠在所述最小内径孔端面，将支撑轴6所述配合段穿在第一被测微型球轴承3和第二被测微型球轴承4 的内圈内，并让支撑轴6所述支撑段紧靠第二被测微型球轴承4内圈的轴向一端面，在支撑轴6所述螺纹段旋接上预紧螺栓1，通过预紧螺栓1上所述两个对称盲孔内所插入的力矩扳手对第一被测微型球轴承3和第二被测微型球轴承4施加轴向载荷，该轴向载荷又称为轴向预负荷，所述轴向预负荷的大小控制在微型球轴承的理论值内，所述轴向预载荷通过预紧螺栓所述小圆柱体传递给第一被测微型球轴承的内圈和第二被测微型球轴承的内圈，所述轴向预载荷实现轴向紧固两配对微型球轴承的内圈。.
然后将配装好的支承轴6通过所述沉头内孔紧配合在测试头中心轴7输出轴头上，然后将光栅转子5扣在加载环2圆锥体上，此时预紧螺栓1、加载环2和光栅转子5的总重量形成摩擦力矩测试时第一被测微型球轴承3和第二被测微型球轴承4的轴向力，该轴向力的大小在预紧螺栓1和光栅转子5重量不变时通过调整加载环2的高度尺寸来控制，由于光栅转子5和测试头中心轴7之间配置有光电传感器，根据测试头中心轴7不同转速或不同旋转方向，能够从微型球轴承摩擦力矩测试仪上读出在所述轴向力时的启动摩擦力矩值或是动态摩擦力矩值。综上，本发明先将背对背配对微型球轴承即配对的第一被测微型球轴承3和第二被测微型球轴承4安装在辅助装置内，通过预紧螺栓1对第一被测微型球轴承3和第二被测微型球轴承4的内圈轴向端面施加轴向载荷，然后将装配好的辅助装置安装在微型球轴承摩擦力矩测试仪上，此时预紧螺栓1、加载环2和光栅转子5的总重量形成摩擦力矩测试时第一被测微型球轴承3和第二被测微型球轴承4的轴向力，在该轴向力作用下通过测试头中心轴7不同转速或不同旋转方向测出面对面配对微型球轴承的启动摩擦力矩或是动态摩擦力矩。因此从以上综述可以看出轴向载荷与轴向力是两个不同的概念，本发明既施加有轴向载荷，又有总重量形成的轴向力，故而将本发明简称为背对背配对微型球轴承施加轴向载荷下摩擦力矩测试方法。表1是背对背配对微型球轴承施加轴向预负荷后且在1.5N的轴向力
权利要求
1. 一种背对背配对微型球轴承施加轴向载荷下摩擦力矩测试方法，该摩擦力矩测试方法将轴向紧固两配对微型球轴承的内圈的方式自定义为背对背配对微型球轴承，所述配对是指第一被测微型球轴承( 和第二被测微型球轴承的结构尺寸相同，所述背对背是指对第一被测微型球轴承C3)和第二被测微型球轴承(4)的内圈采用紧配合并对其内圈的轴向端面施加有轴向载荷；该摩擦力矩测试方法借助了一套辅助装置，辅助装置与微型球轴承摩擦力矩测试仪中的光栅转子( 和测试头中心轴(7)配合并借助微型球轴承摩擦力矩测试仪的其它部件完成背对背配对微型球轴承在施加轴向载荷下的摩擦力矩测试方法， 该摩擦力矩包括启动摩擦力矩和动态摩擦力矩，其特征是上述辅助装置由预紧螺栓(1)、加载环( 和支撑轴(6)构成，其中加载环( 带有两阶梯状内孔且外形呈圆锥体，所述两阶梯状内孔的最大内径孔处于所述圆锥体的大端面， 所述两阶梯状内孔的最小内径孔处于所述圆锥体的小端面，所述最大内径孔的内径等于第一被测微型球轴承C3)或是第二被测微型球轴承(4)外圈的外径，所述最大内径孔的轴向长度等于第一被测微型球轴承(3)的宽度加上第二被测微型球轴承的宽度，所述最小内径孔的内径<第一被测微型球轴承C3)或是第二被测微型球轴承(4)外圈的内径，加载环⑵外形呈圆锥体的外锥度与微型球轴承摩擦力矩测试仪中光栅转子(5)的内锥度相配合；预紧螺栓(1)带有内螺纹孔且外形呈T型结构，在所述T型结构的大端上部设置有两个对称盲孔，在所述T型结构的小端是具有两个外径不等的大圆柱体和小圆柱体，所述大圆柱体的外径小于加载环(2)所述最小内径孔的内径，所述小圆柱体的外径《第一被测微型球轴承C3)或是第二被测微型球轴承内圈的外径，预紧螺栓(1)的所述内螺纹孔为通孔，所述内螺纹孔的公称内径<第一被测微型球轴承C3)或是第二被测微型球轴承(4) 内圈的内径；支撑轴(6)呈凸状并分为上段和下段，支撑轴(6)所述上段由支撑段、配合段和螺纹段构成，所述支撑段的外径等于第一被测微型球轴承( 或是第二被测微型球轴承(4)内圈的外径，所述配合段的外径等于第一被测微型球轴承C3)或是第二被测微型球轴承内圈的内径，所述配合段的轴向长度小于第一被测微型球轴承(3)的宽度加上第二被测微型球轴承的宽度，所述螺纹段的公称外径等于预紧螺栓所述内螺纹孔的公称内径，支撑轴(6)所述下段的底面车制有沉头内孔，所述沉头内孔的内径等于微型球轴承摩擦力矩测试仪中测试头中心轴(7)输出轴头的外径；先将结构尺寸相等的第一被测微型球轴承( 和第二被测微型球轴承(4)依次装入加载环( 所述最大内径孔内，其中第一被测微型球轴承C3)外圈的轴向一端面紧靠在所述最小内径孔端面，将支撑轴(6)所述配合段穿在第一被测微型球轴承( 和第二被测微型球轴承的内圈内，并让支撑轴(6)所述支撑段紧靠第二被测微型球轴承内圈的轴向一端面，在支撑轴(6)所述螺纹段旋接上预紧螺栓(1)，通过预紧螺栓(1)上所述两个对称盲孔内所插入的力矩扳手对第一被测微型球轴承( 和第二被测微型球轴承(4)施加轴向载荷，该轴向载荷又称为轴向预负荷，所述轴向预负荷的大小控制在微型球轴承的理论值内，所述轴向预载荷通过预紧螺栓所述小圆柱体传递给第一被测微型球轴承(3)的内圈和第二被测微型球轴承的内圈，所述轴向预载荷实现轴向紧固两配对微型球轴承的内圈；然后将配装好的支承轴(6)通过所述沉头内孔紧配合在测试头中心轴(7)输出轴头上， 然后将光栅转子( 扣在加载环O)圆锥体上，此时预紧螺栓(1)、加载环( 和光栅转子(5)的总重量形成摩擦力矩测试时第一被测微型球轴承( 和第二被测微型球轴承的轴向力，该轴向力的大小在预紧螺栓(1)和光栅转子( 重量不变时通过调整加载环(2) 的高度尺寸来控制，由于光栅转子( 和测试头中心轴(7)之间配置有光电传感器，根据测试头中心轴不同转速或不同旋转方向，能够从微型球轴承摩擦力矩测试仪上读出在所述轴向力时的启动摩擦力矩值或是动态摩擦力矩值。
全文摘要
一种背对背配对微型球轴承施加轴向载荷下摩擦力矩测试方法，包括辅助装置的预紧螺栓(1)、加载环(2)和支撑轴(6)，将配对的第一被测微型球轴承(3)和第二被测微型球轴承(4)安装在辅助装置内，通过预紧螺栓对其内圈轴向端面施加轴向载荷，然后将装配好的辅助装置安装在微型球轴承摩擦力矩测试仪上，此时预紧螺栓、加载环和光栅转子(5)的总重量形成摩擦力矩测试时第一被测微型球轴承和第二被测微型球轴承的轴向力，在该轴向力作用下通过测试头中心轴(7)不同转速或不同旋转方向测出背对背配对微型球轴承的启动摩擦力矩或是动态摩擦力矩。本发明的方法正确可行，结果可靠，简单易行，具有实际应用效果。
文档编号G01L3/00GK102410898SQ20111023043
公开日2012年4月11日 申请日期2011年8月12日 优先权日2011年8月12日
发明者周咏, 孙北奇, 徐俊, 程俊景, 葛世东, 谢鹏飞, 郭金芳, 靳国栋 申请人:洛阳轴研科技股份有限公司