专利名称：关节轴承启动摩擦力矩测量仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种关节轴承启动摩擦力矩测量仪。
背景技术：
关节轴承的摩擦力矩及旋转灵活性是关节轴承动态性能重要技术指标，其摩擦力 矩大小和波动值直接影响到关节轴承的寿命、稳定性和可靠性。由于关节轴承的自身结构 特点，容易产生不均勻磨损和卡咬现象，最终导致操作失灵，严重影响使用关节轴承的设备 的安全性与可靠性。关节轴承摩擦力矩由于受各种影响因素的综合作用，其力矩值呈现一 种随机的、非稳定的周期性变化。鉴于摩擦力矩的随机性、复杂性，用理论分析的方法难以 求得其精确值，因此，定量测量关节轴承启动摩擦力矩对关节轴承摩擦力矩实验研究有着 重要的意义。中国专利申请公开号为CN101458136A的发明专利公开了一种推力轴承摩擦力 矩测量方法及测量仪，所述测量仪包括加载装置、驱动装置、电气系统和计算机，加装装置 中的空气主轴连接有力矩传感器，加载装置和驱动装置由数据处理系统中的计算机给出指 令，并由电气系统自动控制，力矩传感器的信号由数据处理系统采集和处理。所述加载装置 由空气主轴、空气轴承、缸体及上压盘，空气主轴通过两个空气轴承置于缸体内，空气主轴 的上端连接力矩传感器，其下端连接上压盘，上压盘可与待测推力轴承上端接触；所述驱动 装置由下压盘、支承密珠轴、支承套、伺服电机、支承盘及带轮和同步带构成，伺服电机通过 带轮和同步带驱动支承密珠轴转动，支撑密珠轴法兰端连接有下压盘，下压盘上放置待测 推力轴承。测量时将被测推力轴承置于加载装置和驱动装置之间，加装装置连接有力矩传感 器，计算机给加载装置发出加载指令对被测轴承上端施加轴向载荷，再给驱动装置发出转 动指令以带动被测轴承下端转动，由于被测轴承内部存在摩擦力矩M，在其下端转动时其上 端也会产生转动趋势，将摩擦力矩M传递到力矩传感器，力矩传感器产生的摩擦力矩N将阻 碍被测推力轴承上端转动，并与摩擦力矩M保持动态平衡，然后力矩传感器将所测得的摩 擦力矩N信号传递到计算机，计算机对被测推力轴承摩擦力矩N数据进行采集及预处理。但是关节轴承不能在上、下压盘的作用下发生转动，这种测量仪不能用于测量关 节轴承。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种关节轴承启动摩擦力矩测量仪，使用这种测量仪可 以定量测量关节轴承的启动摩擦力矩，为分析关节轴承启动摩擦性能的影响因素提供可靠 的检测分析数据。本实用新型的技术方案是关节轴承启动摩擦力矩测量仪，包括产生驱动力矩的 驱动部分、用于将驱动力矩传递给待测轴承的传动部分、电气系统和计算机，所述驱动部分 包括电机和辅助轴系，所述传动部分连接在辅助轴系的输出端，所述电气系统包括力矩传感器，所述测量仪还包括用于固定待测关节轴承外圈的锁紧机构，所述传动部分包括与辅 助轴系同轴相对间隔设置的精密测量轴系、传动连接于辅助轴系和精密测量轴系之间的传 动轴、与精密测量轴系传动连接的用于与待测轴承内圈过盈配合的支撑轴，所述力矩传感 器设置在传动轴上，所述电气系统还包括设置在传动轴上的角度传感器。所述辅助轴系通过皮带与电机传动连接。所述精密测量轴系包括空气轴承和空气主轴，所述空气轴承固定设置在一支架 上，该空气主轴转动装配在所述空气轴承内。所述支架上还设有一导轨，所述锁紧机构滑动装配在所述导轨上。本实用新型采用直接法测量关节轴承启动摩擦力矩，驱动部分通过传动轴、精密 测量轴系、支撑轴将驱动力矩传递到待测关节轴承内圈，逐步加大驱动力矩，直到关节轴承 达到启动状态，此时角度传感器检测到状态信号，计算机记录当前力矩传感器的力矩值，当 关节轴承的摩擦力矩为驱动力矩的唯一负载力矩时，则当前力矩传感器测量值即为关节轴 承的摩擦力矩值。采用本实用新型可以有效的定量检测关节轴承启动摩擦力矩及旋转灵活 性的性能指标，为分析关节轴承启动摩擦性能的影响因素提供可靠的检测分析数据，依次 来改进关节轴承涉及参数、改进加工工艺和润滑等影响关节轴承摩擦力矩的因素，从而提 高关节轴承的质量。将锁紧机构安装在导轨上，可以根据关节轴承的尺寸范围来调整锁紧机构的位 置，从而可以扩大本实用新型的使用范围。
图1为本实用新型电气控制原理图；图2为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
图1所示为本实用新型关节轴承启动摩擦力矩测量仪的电气控制原理图，由控制 电路驱动电机转动，电机输出驱动力矩M,驱动力矩M经一系列机械传动件传递到关节轴 承上，通过逐步增大输出力矩，直到关节轴承达到启动状态，此时角度传感器监测到状态信 号，计算机记录当前力矩传感器的力矩值。如图1所示，驱动部分和测量环节通过角度传感器组成一个闭环测量过程，可以 有效的满足瞬态测量要求。图2所示为本实用新型关节轴承启动摩擦力矩测量仪的结构示意，关节轴承启动 摩擦力矩测量仪包括产生驱动力矩的驱动部分、用于将驱动力矩传递给待测轴承的传动部 分、用于固定关节轴承外圈的锁紧机构、电气系统和计算机，所述驱动部分包括设置在底座 14上的电机12和辅助轴系13，所述电机12和辅助轴系13之间通过同步皮带轮11传动连 接，该辅助轴系13的输出端通过联轴器10与传动部分的传动轴16传动连接；所述传动部 分包括与辅助轴系13同轴相对间隔设置的精密测量轴系、传动连接于辅助轴系13和精密 测量轴系之间的传动轴16、与精密测量轴系传动连接的用于与待测轴承内圈过盈配合的支 撑轴3，所述传动轴16上套装有力矩传感器8和角度传感器7，所述力矩传感器8和角度传 感器7固设在传感器支架9上，传动轴16 —端通过连接套6与传动部分的精密测量轴系相连接，该精密测量轴系包括固定设置在支架15上的空气轴承4和空气主轴17，所述空气主 轴17转动装配在空气轴承4内，所述空气主轴17 —端通过连接套6与传动轴16传动连接， 另一端传动连接有用于与关节轴承内圈传动配合的支撑轴3;该支架15上还固设有一导轨 5，所述锁紧机构2滑动装配在导轨5上。工作时，控制电路驱动电机12启动，通过同步皮带11带动辅助轴系13转动，辅助 轴系13向传动轴16施加驱动力矩，驱动力矩经精密测量轴系传递到支撑轴3上，再由支撑 轴3传递到关节轴承内圈1上，通过逐步增大输出转矩，当关节轴承达到启动状态，角度传 感器7监测到状态信号，计算机记录当前力矩传感器8的力矩值，当关节轴承的摩擦力矩时 驱动力矩的唯一负载力矩时，则当前力矩传感器的测量值极为关节轴承的摩擦力矩值。采用空气轴承，其空气主轴和空气轴承的启动摩擦力矩相比起关节轴承启动摩擦 力矩可忽略不计。采用本测量仪测量关节轴承启动摩擦力矩，力矩传感器的信号经过电气测量电路 传递到计算机，经计算机处理后，得出关节轴承启动摩擦力矩值，然后测量多点后可以得出 轴承启动力矩的最大值、平均值及力矩变化值。
权利要求关节轴承启动摩擦力矩测量仪，包括产生驱动力矩的驱动部分、用于将驱动力矩传递给待测轴承的传动部分、电气系统和计算机，所述驱动部分包括电机和辅助轴系，所述传动部分连接在辅助轴系的输出端，所述电气系统包括力矩传感器，其特征在于所述测量仪还包括用于固定待测关节轴承外圈的锁紧机构，所述传动部分包括与辅助轴系同轴相对间隔设置的精密测量轴系、传动连接于辅助轴系和精密测量轴系之间的传动轴、与精密测量轴系传动连接的用于与待测轴承内圈过盈配合的支撑轴，所述力矩传感器设置在传动轴上，所述电气系统还包括设置在传动轴上的角度传感器。
2.根据权利要求1所述的关节轴承启动摩擦力矩测量仪，其特征在于所述辅助轴系 通过皮带与电机传动连接。
3.根据权利要求2所述的关节轴承启动摩擦力矩测量仪，其特征在于所述精密测量 轴系包括空气轴承和空气主轴，所述空气轴承固定设置在一支架上，该空气主轴转动装配 在所述空气轴承内。
4.根据权利要求3所述的关节轴承启动摩擦力矩测量仪，其特征在于所述支架上还 设有一导轨，所述锁紧机构滑动装配在所述导轨上。
专利摘要本实用新型公开了关节轴承启动摩擦力矩测量仪，包括驱动部分、传动部分、电气系统和计算机，所述驱动部分包括电机、辅助轴系，传动部分连接在辅助轴系的输出端，电气系统包括力矩传感器，测量仪还包括用于固定待测关节轴承外圈的锁紧机构，传动部分包括精密测量轴系、传动轴和支撑轴，所述力矩传感器设置在传动轴上，所述电气系统还包括设置在传动轴上的角度传感器。采用本实用新型可以有效的定量检测关节轴承启动摩擦力矩及旋转灵活性的性能指标，为分析关节轴承启动摩擦性能的影响因素提供可靠的检测分析数据，依次来改进关节轴承涉及参数、改进加工工艺和润滑等影响关节轴承摩擦力矩的因素，从而提高关节轴承的质量。
文档编号G01L3/00GK201600209SQ20092029729
公开日2010年10月6日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者刘金秀, 廖家祥, 朱孔敏, 李副来, 李国斌, 胡波, 高奋武 申请人:洛阳轴研科技股份有限公司