一种空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩的测试装置制造方法
一种空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩的测试装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩的测试装置，它包括机座、通电线圈、永磁体、力传感器、止推盘、主轴转子、电主轴、支承轴和被测的径向气浮推力轴承。径向气浮推力轴承安装在支承轴上，径向气浮推力轴承的端面安放压杆，压杆的伸出段压在安装的力传感器上；径向气浮推力轴承通过非接触式的电磁加载装置进行轴向加载，机座的一端固定可以通电的线圈，径向气浮推力轴承的端面固定永磁体，线圈获得磁性，且磁性与正对永磁体相同，径向气浮推力轴承将受到一个轴向的推力。为了测得不同轴向推力下的动态摩擦力矩，本发明采用非接触的电磁加载装置进行轴向加载。非接触的加载方式消除了因接触而产生的摩擦对测试结果的影响。
【专利说明】一种空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩的测试装置
【技术领域】
[0001]本发明公开一种空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩的测试装置，属于机电工程【技术领域】。
【背景技术】
[0002]摩擦力矩是轴承的一项重要的性能指标，直接关系到轴承运行中的能量损耗、温度、噪声、振动的变化等。
[0003]随着现代科学技术的高度发展，对精密仪器和精密机械的性能提出越来越高的要求，而影响其性能的主要因素之一就是摩擦力矩。因此，精确地测量摩擦力矩的大小非常重要。
[0004]目前测试推力轴承摩擦力矩的方法有很多，有直接摩擦力矩测量法、平衡力矩法和能量转换法，一般常用的也是最简洁的是平衡力矩法。推力轴承摩擦力矩的装置也有很多，但测试气浮轴承动态摩擦力矩的几乎没有。因此有必要发明一种空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩的测试装置。而且大多数测试摩擦力矩的加载方式为接触式，本发明将采用一种新型的非接触式加载方式。
【发明内容】
[0005]针对目前测试气浮轴承形成的推力轴承动态摩擦力矩的不足，本发明提供一种空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩的测试装置。该装置以电主轴作为驱动装置，利用压缩空气使径向气浮推力轴承悬浮，形成径向气浮轴承；同时使径向气浮推力轴承与止推盘隔离，形成轴向推力轴承。然后利用止推盘和气膜之间的摩擦力带动径向气浮推力轴承有旋转的趋势，并通过径向气浮推力轴承侧面的压杆与力传感器测得摩擦力大小，最后计算出摩擦力矩。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
本发明的空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩测试装置包括机座、通电线圈、永磁体、力传感器、环形槽、径向截流孔、轴向截流孔、止推盘、主轴转子、电主轴、支承轴、径向气浮推力轴承、压杆等组成。其特征在于被测径向气浮推力轴承安装在支承轴上，支承轴与止推盘断开，在径向气浮推力轴承的端面，安放一根压杆，压杆的伸出段压在安装的力传感器上。
[0007]上述空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩测试装置，其特征在于通过气孔将压缩空气通入环形槽，一方面使径向气浮推力轴承和支承轴间形成径向的压力气膜，将径向气浮推力轴承悬浮起来，形成径向气浮轴承；另一方面使径向气浮推力轴承和止推盘间形成轴向的压力气膜，使其与止推盘隔离，形成轴向推力轴承。
[0008]上述空气静压推力轴承动态摩擦力矩测试装置，其特征在于主轴转子与止推盘连接，而止推盘与支承轴断开，电主轴带动止推盘高速旋转，旋转的止推盘与空气间存在相对运动，产生切向的摩擦力，该摩擦力带动径向气浮推力轴承有旋转的趋势，从而使安装在径向气浮推力轴承侧面的压杆压紧力传感器，测得的力乘以力臂R就得出其摩擦力矩。
[0009]上述空气静压推力轴承动态摩擦力矩测试装置，其特征在于径向气浮推力轴承通过非接触式的电磁加载装置进行轴向加载，机座的一端固定可以通电的线圈，径向气浮推力轴承的端面固定永磁体，当给线圈通电后，线圈获得磁性，且磁性与正对永磁体相同，根据磁极同性相斥的原理，径向气浮推力轴承将受到一个轴向的推力。改变通电线圈的电流大小可以改变推力的大小。
[0010]本发明与现有技术相比较，具有以下突出实质性的特点和显著进步:
(I)现有测试推力轴承动态摩擦力矩的装置中没有气浮轴承的，本发明将提供一种测试气浮轴承形成的推力轴承动态摩擦力矩的测试装置。压缩空气通入环形槽中，其中一部分压缩空气通入径向截流孔，使径向气浮推力轴承和支承轴之间形成径向的压力气膜，从而使径向气浮推力轴承悬浮于支承轴上，形成径向气浮轴承。这样可以减少径向的摩擦，使测得结果更精确。
[0011](2)采用新型的电磁加载装置来对空气轴承轴向加载，相比较其他接触式的加载方法，避免了轴向接触时的摩擦力和因此产生的热对被测轴承的影响，能较准确的测试出推力轴承的摩擦力矩。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩测试装置的结构示意图。
[0013]图2是径向气浮推力轴承形成径向气浮轴承和轴向推力轴承原理图。
[0014]图3是摩擦力矩测试原理图。
[0015]图4是电磁加载装置原理的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]本发明的优选实施例结合【专利附图】
【附图说明】如下:
实施例一:
参见图f图4，本空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩测试装置，包括机座1、通电线圈2、永磁体3、力传感器4、止推盘8、主轴转子9、电主轴10、支承轴11和被测的径向气浮推力轴承12，其特征在于所述径向气浮推力轴承12安装在支承轴11上，支承轴11与止推盘8断开，在径向气浮推力轴承12的端面，安放一根压杆13，压杆13的伸出段压在安装的力传感器4上；径向气浮推力轴承12通过非接触式的电磁加载装置进行轴向加载，机座I的一端固定可以通电的线圈2，径向气浮推力轴承12的端面固定永磁体3，当给线圈2通电后，线圈获得磁性，且磁性与正对永磁体3相同，根据磁极同性相斥的原理，径向气浮推力轴承12将受到一个轴向的推力。改变通电线圈2的电流大小可以改变推力的大小。
[0017]实施例二:
如图1所示，本空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩测试装置主要是由机座1、通电线圈2、永磁体3、力传感器4、环形槽5、径向截流孔6、轴向截流孔7、止推盘8、主轴转子9、电主轴10、支承轴11、径向气浮推力轴承12、压杆13等组成。支承轴11固定在机座I上，被测径向气浮推力轴承12安装在支承轴11上，以电主轴10作为驱动装置。主轴转子9与止推盘8相连接，止推盘8与径向气浮推力轴承12断开，在空气轴承12的端面，安放一根压杆13，压杆13的伸出段压在安装的力传感器4上。
[0018]如图2所示，压缩空气通过气孔通入环形槽5中，一部分压缩空气通入径向截流孔6，使径向气浮推力轴承12和支承轴11之间形成径向的压力气膜,从而使径向气浮推力轴承12悬浮于支承轴11上，形成径向气浮轴承；另一部分压缩空气通入轴向截流孔7，使径向气浮推力轴承12和止推盘8之间形成轴向的压力气膜,气膜给止推盘8 —个轴向的推力，形成轴向推力轴承。
[0019]如图3所示，在径向气浮推力轴承12的端面，安放一根压杆13，压杆13的伸出段压在安装的力传感器4上，当径向气浮推力轴承12没有旋转的趋势时，记录此时的压杆13对力传感器4的压力为初始压力，当启动电主轴10，径向气浮推力轴承12有旋转的趋势时，记录此时的压力为结束压力，结束压力减去初始压力即为所测推力轴承的摩擦力，该摩擦力与压杆13到支承轴11中心轴线的距离R的乘积即所测摩擦力矩。通过调节电主轴10转速可以测量不同转速下空气静压轴向推力轴承的摩擦力矩。
[0020]如图4所示，电磁加载装置主要是由通电线圈2和电磁体3组成，当给线圈2通电后，线圈获得磁性，且磁性与正对永磁体3相同，根据磁极同性相斥的原理，径向气浮推力轴承12将受到一个轴向的推力。并且通过改变通电线圈2的电流大小可以改变径向气浮推力轴承12轴向所受的载荷从而改变推力的大小，以便于测得不同轴向加载下的摩擦力矩。
【权利要求】
1.一种空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩测试装置，包括机座(I)、通电线圈(2)、永磁体(3)、力传感器(4)、止推盘(8)、主轴转子(9)、电主轴(10)、支承轴(11)和被测的径向气浮推力轴承(12)，其特征在于所述径向气浮推力轴承(12)安装在支承轴(11)上，支承轴(11)与止推盘(8)断开，在径向气浮推力轴承(12)的端面，安放一根压杆(13)，压杆(13)的伸出段压在安装的力传感器(4)上；径向气浮推力轴承(12)通过非接触式的电磁加载装置进行轴向加载，机座(I)的一端固定可以通电的线圈(2)，径向气浮推力轴承(12)的端面固定永磁体(3)，当给线圈(2)通电后，线圈获得磁性，且磁性与正对永磁体(3)相同，根据磁极同性相斥的原理，径向气浮推力轴承(12)将受到一个轴向的推力。改变通电线圈(2)的电流大小可以改变推力的大小。
2.根据权利要求书I所述的空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩测试装置，其特征在于所述径向气浮推力轴承(12)内有环形槽(5)，该环形槽(5)接通有径向截流孔(6)、轴向截流孔(7)和进气孔，通过进气孔将压缩空气通入环形槽(5)，一方面使径向气浮推力轴承(12)和支承轴(11)间形成径向的压力气膜，将径向气浮推力轴承(12)悬浮起来，形成径向气浮轴承；另一方面使径向气浮推力轴承(12)和止推盘(8)间形成轴向的压力气膜，使其与止推盘(8)隔离，形成轴向推力轴承。
3.根据权利要求书I所述的空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩测试装置，其特征在于所述主轴转子(9 )与止推盘(8 )连接，而止推盘(8 )与支承轴(11)断开，电主轴(10 )带动止推盘(8)高速旋转，旋转的止推盘(8)与空气间存在相对运动，产生切向的摩擦力，该摩擦力带动径向气浮推力轴承(12)有旋转的趋势，从而使安装在径向气浮推力轴承(12)侧面的压杆(13)压紧力传感器(4)，测得的力乘以力臂R就得出其摩擦力矩。
【文档编号】G01L5/00GK103759871SQ201410001539
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】李松生, 俞锋, 邵娟, 黄小泵 申请人:上海大学
【专利摘要】本发明公开了一种空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩的测试装置，它包括机座、通电线圈、永磁体、力传感器、止推盘、主轴转子、电主轴、支承轴和被测的径向气浮推力轴承。径向气浮推力轴承安装在支承轴上，径向气浮推力轴承的端面安放压杆，压杆的伸出段压在安装的力传感器上；径向气浮推力轴承通过非接触式的电磁加载装置进行轴向加载，机座的一端固定可以通电的线圈，径向气浮推力轴承的端面固定永磁体，线圈获得磁性，且磁性与正对永磁体相同，径向气浮推力轴承将受到一个轴向的推力。为了测得不同轴向推力下的动态摩擦力矩，本发明采用非接触的电磁加载装置进行轴向加载。非接触的加载方式消除了因接触而产生的摩擦对测试结果的影响。
【专利说明】一种空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩的测试装置
【技术领域】
[0001]本发明公开一种空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩的测试装置，属于机电工程【技术领域】。
【背景技术】
[0002]摩擦力矩是轴承的一项重要的性能指标，直接关系到轴承运行中的能量损耗、温度、噪声、振动的变化等。
[0003]随着现代科学技术的高度发展，对精密仪器和精密机械的性能提出越来越高的要求，而影响其性能的主要因素之一就是摩擦力矩。因此，精确地测量摩擦力矩的大小非常重要。
[0004]目前测试推力轴承摩擦力矩的方法有很多，有直接摩擦力矩测量法、平衡力矩法和能量转换法，一般常用的也是最简洁的是平衡力矩法。推力轴承摩擦力矩的装置也有很多，但测试气浮轴承动态摩擦力矩的几乎没有。因此有必要发明一种空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩的测试装置。而且大多数测试摩擦力矩的加载方式为接触式，本发明将采用一种新型的非接触式加载方式。
【发明内容】
[0005]针对目前测试气浮轴承形成的推力轴承动态摩擦力矩的不足，本发明提供一种空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩的测试装置。该装置以电主轴作为驱动装置，利用压缩空气使径向气浮推力轴承悬浮，形成径向气浮轴承；同时使径向气浮推力轴承与止推盘隔离，形成轴向推力轴承。然后利用止推盘和气膜之间的摩擦力带动径向气浮推力轴承有旋转的趋势，并通过径向气浮推力轴承侧面的压杆与力传感器测得摩擦力大小，最后计算出摩擦力矩。
[0006]为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案:
本发明的空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩测试装置包括机座、通电线圈、永磁体、力传感器、环形槽、径向截流孔、轴向截流孔、止推盘、主轴转子、电主轴、支承轴、径向气浮推力轴承、压杆等组成。其特征在于被测径向气浮推力轴承安装在支承轴上，支承轴与止推盘断开，在径向气浮推力轴承的端面，安放一根压杆，压杆的伸出段压在安装的力传感器上。
[0007]上述空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩测试装置，其特征在于通过气孔将压缩空气通入环形槽，一方面使径向气浮推力轴承和支承轴间形成径向的压力气膜，将径向气浮推力轴承悬浮起来，形成径向气浮轴承；另一方面使径向气浮推力轴承和止推盘间形成轴向的压力气膜，使其与止推盘隔离，形成轴向推力轴承。
[0008]上述空气静压推力轴承动态摩擦力矩测试装置，其特征在于主轴转子与止推盘连接，而止推盘与支承轴断开，电主轴带动止推盘高速旋转，旋转的止推盘与空气间存在相对运动，产生切向的摩擦力，该摩擦力带动径向气浮推力轴承有旋转的趋势，从而使安装在径向气浮推力轴承侧面的压杆压紧力传感器，测得的力乘以力臂R就得出其摩擦力矩。
[0009]上述空气静压推力轴承动态摩擦力矩测试装置，其特征在于径向气浮推力轴承通过非接触式的电磁加载装置进行轴向加载，机座的一端固定可以通电的线圈，径向气浮推力轴承的端面固定永磁体，当给线圈通电后，线圈获得磁性，且磁性与正对永磁体相同，根据磁极同性相斥的原理，径向气浮推力轴承将受到一个轴向的推力。改变通电线圈的电流大小可以改变推力的大小。
[0010]本发明与现有技术相比较，具有以下突出实质性的特点和显著进步:
(I)现有测试推力轴承动态摩擦力矩的装置中没有气浮轴承的，本发明将提供一种测试气浮轴承形成的推力轴承动态摩擦力矩的测试装置。压缩空气通入环形槽中，其中一部分压缩空气通入径向截流孔，使径向气浮推力轴承和支承轴之间形成径向的压力气膜，从而使径向气浮推力轴承悬浮于支承轴上，形成径向气浮轴承。这样可以减少径向的摩擦，使测得结果更精确。
[0011](2)采用新型的电磁加载装置来对空气轴承轴向加载，相比较其他接触式的加载方法，避免了轴向接触时的摩擦力和因此产生的热对被测轴承的影响，能较准确的测试出推力轴承的摩擦力矩。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩测试装置的结构示意图。
[0013]图2是径向气浮推力轴承形成径向气浮轴承和轴向推力轴承原理图。
[0014]图3是摩擦力矩测试原理图。
[0015]图4是电磁加载装置原理的结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]本发明的优选实施例结合【专利附图】
【附图说明】如下:
实施例一:
参见图f图4，本空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩测试装置，包括机座1、通电线圈2、永磁体3、力传感器4、止推盘8、主轴转子9、电主轴10、支承轴11和被测的径向气浮推力轴承12，其特征在于所述径向气浮推力轴承12安装在支承轴11上，支承轴11与止推盘8断开，在径向气浮推力轴承12的端面，安放一根压杆13，压杆13的伸出段压在安装的力传感器4上；径向气浮推力轴承12通过非接触式的电磁加载装置进行轴向加载，机座I的一端固定可以通电的线圈2，径向气浮推力轴承12的端面固定永磁体3，当给线圈2通电后，线圈获得磁性，且磁性与正对永磁体3相同，根据磁极同性相斥的原理，径向气浮推力轴承12将受到一个轴向的推力。改变通电线圈2的电流大小可以改变推力的大小。
[0017]实施例二:
如图1所示，本空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩测试装置主要是由机座1、通电线圈2、永磁体3、力传感器4、环形槽5、径向截流孔6、轴向截流孔7、止推盘8、主轴转子9、电主轴10、支承轴11、径向气浮推力轴承12、压杆13等组成。支承轴11固定在机座I上，被测径向气浮推力轴承12安装在支承轴11上，以电主轴10作为驱动装置。主轴转子9与止推盘8相连接，止推盘8与径向气浮推力轴承12断开，在空气轴承12的端面，安放一根压杆13，压杆13的伸出段压在安装的力传感器4上。
[0018]如图2所示，压缩空气通过气孔通入环形槽5中，一部分压缩空气通入径向截流孔6，使径向气浮推力轴承12和支承轴11之间形成径向的压力气膜,从而使径向气浮推力轴承12悬浮于支承轴11上，形成径向气浮轴承；另一部分压缩空气通入轴向截流孔7，使径向气浮推力轴承12和止推盘8之间形成轴向的压力气膜,气膜给止推盘8 —个轴向的推力，形成轴向推力轴承。
[0019]如图3所示，在径向气浮推力轴承12的端面，安放一根压杆13，压杆13的伸出段压在安装的力传感器4上，当径向气浮推力轴承12没有旋转的趋势时，记录此时的压杆13对力传感器4的压力为初始压力，当启动电主轴10，径向气浮推力轴承12有旋转的趋势时，记录此时的压力为结束压力，结束压力减去初始压力即为所测推力轴承的摩擦力，该摩擦力与压杆13到支承轴11中心轴线的距离R的乘积即所测摩擦力矩。通过调节电主轴10转速可以测量不同转速下空气静压轴向推力轴承的摩擦力矩。
[0020]如图4所示，电磁加载装置主要是由通电线圈2和电磁体3组成，当给线圈2通电后，线圈获得磁性，且磁性与正对永磁体3相同，根据磁极同性相斥的原理，径向气浮推力轴承12将受到一个轴向的推力。并且通过改变通电线圈2的电流大小可以改变径向气浮推力轴承12轴向所受的载荷从而改变推力的大小，以便于测得不同轴向加载下的摩擦力矩。
【权利要求】
1.一种空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩测试装置，包括机座(I)、通电线圈(2)、永磁体(3)、力传感器(4)、止推盘(8)、主轴转子(9)、电主轴(10)、支承轴(11)和被测的径向气浮推力轴承(12)，其特征在于所述径向气浮推力轴承(12)安装在支承轴(11)上，支承轴(11)与止推盘(8)断开，在径向气浮推力轴承(12)的端面，安放一根压杆(13)，压杆(13)的伸出段压在安装的力传感器(4)上；径向气浮推力轴承(12)通过非接触式的电磁加载装置进行轴向加载，机座(I)的一端固定可以通电的线圈(2)，径向气浮推力轴承(12)的端面固定永磁体(3)，当给线圈(2)通电后，线圈获得磁性，且磁性与正对永磁体(3)相同，根据磁极同性相斥的原理，径向气浮推力轴承(12)将受到一个轴向的推力。改变通电线圈(2)的电流大小可以改变推力的大小。
2.根据权利要求书I所述的空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩测试装置，其特征在于所述径向气浮推力轴承(12)内有环形槽(5)，该环形槽(5)接通有径向截流孔(6)、轴向截流孔(7)和进气孔，通过进气孔将压缩空气通入环形槽(5)，一方面使径向气浮推力轴承(12)和支承轴(11)间形成径向的压力气膜，将径向气浮推力轴承(12)悬浮起来，形成径向气浮轴承；另一方面使径向气浮推力轴承(12)和止推盘(8)间形成轴向的压力气膜，使其与止推盘(8)隔离，形成轴向推力轴承。
3.根据权利要求书I所述的空气静压轴向推力轴承动态摩擦力矩测试装置，其特征在于所述主轴转子(9 )与止推盘(8 )连接，而止推盘(8 )与支承轴(11)断开，电主轴(10 )带动止推盘(8)高速旋转，旋转的止推盘(8)与空气间存在相对运动，产生切向的摩擦力，该摩擦力带动径向气浮推力轴承(12)有旋转的趋势，从而使安装在径向气浮推力轴承(12)侧面的压杆(13)压紧力传感器(4)，测得的力乘以力臂R就得出其摩擦力矩。
【文档编号】G01L5/00GK103759871SQ201410001539
【公开日】2014年4月30日 申请日期:2014年1月2日 优先权日:2014年1月2日
【发明者】李松生, 俞锋, 邵娟, 黄小泵 申请人:上海大学
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