专利名称：滚动轴承摩擦力矩动态跟踪测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及ー种测量滚动轴承摩擦力矩的仪器。
背景技术：
摩擦力矩是滚动轴承的ー项重要技术指标，它直接影响轴承的运行能耗、温升、旋转精度和平稳性，长期地还将影响轴承的使用寿命。但由于滚动轴承摩擦力矩产生机理的复杂性和实际表现的欠稳定性以及各种应用领域所追求目标的巨大差异，以往对滚动轴承摩擦力矩的测量技术的研究和仪器的开发比较少，即使有也大多是针对某类轴承或某种应用领域的，如针对精密轴承、微小型轴承和对摩擦カ矩有明确要求的特种轴承。对于 大多数的通用轴承，虽然在技术标准上对摩擦カ矩没有明确要求，但在中国技术标准JB/T10336-2002中，对成品滚动轴承有旋转灵活，平稳、轻快、无阻滞的要求，其检测方法目前仍依靠人工检测，凭经验判断，实践中难以把握。滚动轴承摩擦力矩的来源可以分成两部分稳定部分与变化部分。稳定部分来自设计上可预期的因素，也是不可避免的，如由于材料弾性滞后引起的纯滚动阻力，滚动接触面上的差动滑动摩擦，滚动体自旋运动引起的滑动摩擦，轴承零件相互间的滑动摩擦，润滑剂的粘滞作用等等，如果制造和应用条件达到理想要求，它引起的摩擦カ矩基本上是稳定的；变化部分来自各种干扰因素，如制造误差，清洁度，零部件缺陷，环境和外界干扰等等，其中前3项与制造方有关，后ー项与使用方有夫。对于制造方，通过对摩擦力矩跟踪測量，如发现摩擦カ矩有异常变化，可以推断有干扰因素存在，从而鉴别出有问题的轴承，对保证轴承质量有重要意义。此外，通过动态跟踪一段时空区段摩擦力矩变化的丰富信息，有助于对问题轴承作出诊断，也有助于对摩擦力矩进行深入研究。从摩擦力矩的测量方式上来看，现有的摩擦カ矩测量仪基本都只是收集摩擦カ矩M本身的数据，再从这些离散数据作数学统计，得到最大值、平均值等等，较先进的采用自动数据采集，得到一个时间序列数据M(t)，经过计算机处理，能得到摩擦カ矩有效值以及ー些频率特性。以上基本上都属于ー维数据采集系统，它只能采集摩擦力矩ー个序列数据，不能跟踪摩擦カ矩M与轴承套圈之间相对旋转角位移0之间的关系。要得到这种关系，只有采用2维数据采集系统，即同时采集摩擦力矩和相对角位移2个序列的数据M(t)和0 (t)，直接取得它们的相互关系M( 0 )。虽然从理论上如果已知速度，可以从时间座标转换到位移座标，但实际上由于转速的測量和控制本身存在一定误差，经过不断旋转带来的累积误差不可忽视，因此这种间接得到的M( 0 )关系的应用价值就大大降低。M( 0 )关系的应用之一如可以帮助进行轴承零件缺陷的诊断如果在M(0)关系图上发现有周期性的异常，通过在图上量得其波长(△ 9，与转速无关)，与按照滚动轴承运动学原理计算出的该轴承的各种零件缺陷反映的理论波长比较，可确定缺陷所在。要求直接测取摩擦力矩随套圈角位移的关系是本实用新型的仪器的主要目标。现有专利中名称上接近的有CN101509814B《ー种微型轴承动态摩擦カ矩测量仪的设计方法》和CN201285334Y《一种用于检测轴承动态摩擦力矩的测量仪》，细读内容，其中动态摩擦力矩是指轴承的动态摩擦カ矩，相对启动摩擦力矩而言的，而不是指測量方式动态测量。其主要技术特征是采用阻尼装置，以提高稳定性，包括在传感器的传递路径内使用阻尼器和柔性材料以降低冲击，从而使測量结果变化变得平缓。本实用新型的目标和技术特征要点与上述专利是不同的。要实现滚动轴承摩擦力矩动态測量，必须分析測量系统的动态特性，理清改善动态特性的技术关键点。一般受测滚动轴承具有内圈和外圈(对于推力轴承有轴圈和座圏)，在測量摩擦カ矩时，其中之ー套圈由驱动装置驱动旋转的称为主动圏，另ー个套圈连接到測量力矩或カ的传感器或仪表(以下统称为力矩测量単元，它包括传感器或仪表本身和必要的连接件在内)的套圈称为受测圏。圈4是包含受测圈、力矩测量単元在内的一測量系统模型。系统内有质量元件即受测圈，有弾性元件即カ矩测量单元，这些就构成ー个振动系统，它的动力学方程式为
权利要求1.ー种滚动轴承摩擦カ矩动态跟踪测量仪，其特征在于包括机体及驱动部分、计算机数据采集、处理、控制和操作部分，所述计算机数据采集、处理、控制和操作部分包括摩擦カ矩采集系统、角位移采集系统、计算机及输出设备和操作设备，所述驱动部分安装在所述机体上，用于驱动被测轴承主动圈转动，所述摩擦力矩采集系统与所述机体和计算机连接，用于采集被测轴承的測量摩擦カ矩Mc，所述摩擦力矩采集系统的固有频率0^满足ωη ^ SjX/kf,式中Qsjx为滚动轴承摩擦力矩动态跟踪测量仪的设计频率响应范围上极限，kf为与频率响应范围定义的衰减系数和系统阻尼有关的系数，所述角位移采集系统与所述驱动部分和计算机连接，用于采集被测轴承主动圈的角位移Θ i，两套采集系统由一台计算机控制，进行同步采集。
2.根据权利要求I所述的滚动轴承摩擦カ矩动态跟踪测量仪，其特征在于所述摩擦カ矩采集系统包括力矩测量単元，所述カ矩测量单元包括具有数字输出功能的力或カ矩传感件，所述カ或力矩传感件设置在所述机体的安装架上，并与所述计算机连接，所述カ矩测量単元的综合扭转刚度ち^满足，式中Jd为摩擦力矩采集系统的当量转动惯量，它除了包括受测圈的转动惯量外，还包括与受测圈相连并随受测圈一起运动的物件折算得到的当量转动惯量。
3.根据权利要求2所述的滚动轴承摩擦カ矩动态跟踪测量仪，其特征在于所述カ矩測量单元还包括用于连接力或力矩传感件与被测轴承受测圈的连接件，所述摩擦力矩采集系统的当量转动惯量还包括所述连接件折算得到的当量转动惯量。
4.根据权利要求2所述的滚动轴承摩擦カ矩动态跟踪测量仪，其特征在于所述カ或カ矩传感件为数字测カ计。
5.根据权利要求3所述的滚动轴承摩擦カ矩动态跟踪测量仪，其特征在于所述连接件为钢丝绳，其一端与所述カ或力矩传感件用加固结扣联结，另一端与可固着于被测轴承受测圈上的固着件加固联结。
6.根据权利要求I所述的滚动轴承摩擦カ矩动态跟踪测量仪，其特征在于所述机体包括机箱、平板和安装架，所述平板设置在机箱的顶部，所述安装架设置在平板上，所述驱动部分包括电动机、摩擦传动机构、回转工作台、用于固定被测轴承主动圈的接适件、主轴、轴承和轴承座，所述电动机通过摩擦传动机构与回转工作台传动连接，所述回转工作台和接适件与主轴的上端联接，所述主轴通过轴承设置在轴承座上，所述轴承座设置在平板上，所述角位移采集系统包括角位移传感器，所述角位移传感器为转角编码器，所述转角编码器安装在支架上，所述支架安装在轴承座的下端，所述转角编码器的转轴通过联轴器与主轴的下端联接，所述转角编码器与计算机连接。
7.根据权利要求I所述的滚动轴承摩擦カ矩动态跟踪测量仪，其特征在于所述回转工作台为开ロ向下的盘状壳体，所述摩擦传动机构包括主动轮、中间轮、活接板、杠杆、扭簧、离合凸轮、操纵轴、拉簧，所述主动轮安装在电动机的动カ输出轴上，且位于平板的上方，所述中间轮铰接在活接板的一端，且位于平板的上方，所述中间轮与回转工作台的内壁接触，并可与主动轮接触和分离，所述杠杆位于平板的下方，所述活接板铰接在杠杆的一端，且在其与杠杆的铰接处设置有用于约束二者的扭簧，所述杠杆的支点与平板铰接，所述杠杆的另一端与位于平板下方的离合凸轮接触，所述离合凸轮与可转动地设置在平板上的操纵轴的下端固定联接，所述杠杆从其支点至另一端间的部分上还连接有用于使杠杆与离合凸轮保持接触的拉簧。
8.根据权利要求7所述的滚动轴承摩擦カ矩动态跟踪测量仪，其特征在于所述中间轮的柱面上包有橡胶，所述中间轮分别与主动轮和回转工作台内壁的接触点的压カ线夹角β在90° ±10°的范围内。
9.根据权利要求6所述的滚动轴承摩擦カ矩动态跟踪测量仪，其特征在于所述电动机为无级调速电动机。
专利摘要本实用新型公开一种滚动轴承摩擦力矩动态跟踪测量仪，其采用由一台计算机控制的摩擦力矩采集系统和角位移采集系统来同步采集轴承摩擦力矩和套圈角位移，该仪器摩擦力矩采集系统的固有频率和扭转刚度所具有的特征可满足动态跟踪测量的要求。仪器的数据处理程序对测得的数据作动力学方面的修正，得到动态实际摩擦力矩与轴承套圈相对角位移的精确关系。本实用新型的测量仪能直接动态跟踪测取轴承的摩擦力矩，具有结构紧凑，动态响应特性好，跟踪测量结果精准，适应范围广，操作简便，自动化程度高的优点，可用于各类滚动轴承品质的鉴别诊断和分析研究。
文档编号G01L3/00GK202393537SQ20112044076
公开日2012年8月22日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者周春茂 申请人:江苏帝达贝轴承有限公司