用于转盘轴承多载荷状态下启动摩擦力矩测量装置及测量方法与流程

1.本发明涉及精密轴承启动摩擦力矩测量领域，具体涉及用于转盘轴承多载荷状态下启动摩擦力矩测量装置及测量方法。


背景技术：

2.轴承是当代机械设备中一种重要零部件，其精度和寿命对精密设备的性能起着重要作用，轴承所受摩擦力矩和轴承的寿命及精度又息息相关。转盘轴承作为轴承重要的一种，实际工况受力复杂，多为联合载荷，即径向载荷、轴向载荷、倾覆力矩载荷中的两者或三者联合作用。因此，模拟轴承实际工况受载下轴承摩擦力矩特性研究具有重要意义。
3.目前轴承启动摩擦力矩测量装中并没有实现径向载荷、轴向载荷、倾覆力矩载荷的联合载荷高精度连续加载下的启动摩擦力矩测量装置。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明要解决的问题是提供用于转盘轴承多载荷状态下启动摩擦力矩测量装置。
5.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
6.用于转盘轴承多载荷状态下启动摩擦力矩测量装置，包括转盘轴承连接机构、加载机构；
7.所述转盘轴承连接机构包括外圈连接板、内圈连接圆盘、芯轴；所述外圈连接板安装在竖直平台上，用于连接转盘轴承的外圈盘，所述内圈连接圆盘用于与芯轴及转盘轴承的内圈盘同轴固定连接；
8.所述加载机构包括力传感器i、力传感器ii、拉紧组件、驱动组件，所述拉紧组件的辅助轴承套装在芯轴上，传感器ii连接辅助轴承；
9.所述驱动组件用于驱动传感器i沿芯轴的轴向往复移动，进而对转盘轴承施加轴向载荷；或用于驱动传感器ii沿芯轴的径向往复移动，进而对转盘轴承施加径向载荷；
10.所述驱动组件的加载支架可沿芯轴的径向往复移动，用于改变径向载荷的加载位置，以实现倾覆力矩的加载。
11.所述驱动组件还包括压紧螺母与螺纹杆，所述加载支架上开设有与所述螺纹杆相适配的开孔，所述螺纹杆一端与压紧螺母螺纹连接，另一端贯穿所述开孔后连接传感器i或传感器ii。
12.所述拉紧组件还包括套环连接块与拉紧套环，所述拉紧套环套装在辅助轴承，所述拉紧套环与传感器ii通过套环连接块相连接。
13.所述传感器i的测量端安装有钢球头支点，所述芯轴的轴向端设置有用于抵触钢球头支点的硬质合金板。
14.所述加载支架通过螺栓安装在水平平台上，所述水平平台沿芯轴的径向上布设有
与所述螺栓相对应的螺纹孔。
15.所述内圈连接圆盘的外周上均匀有用于连接拉力计的挂孔。
16.采用用于转盘轴承多载荷状态下启动摩擦力矩测量装置的测量方法，包括以下步骤；
17.s1:将转盘轴承的外圈盘固定在竖直平台上，将转盘轴承的内圈盘与内圈连接圆盘同轴固定连接；
18.s2:通过需要施加的径向载荷和倾覆力矩载荷参数，确定连接传感器ii的加载支架与芯轴径向的距离；
19.s3:通过需要施加的径向载荷与轴向载荷参数，转动压紧螺母直至传感器i与传感器ii达到相应的数值；
20.s4:使用拉力计拉动内圈连接圆盘，拉力方向沿测点切线方向，读取轴承转动时拉力计拉力值，拉力值与测点到内圈连接圆盘中心的距离之积为总轴承启动摩擦力矩。
21.所述s还包括结果修正，所述结果修正包括以下步骤；
22.c1：计算辅助轴承的启动摩擦力矩；
23.c2：利用总轴承启动摩擦力矩减去辅助轴承的启动摩擦力矩计算转盘轴承启动摩擦力矩值。
24.辅助轴承的启动摩擦力矩满足以下公式：
25.mf＝0.5.μfrd；μ为辅助轴承摩擦系数，fr为施加的径向载荷，d为辅助轴承内径。
26.本发明具有的优点和积极效果是：
27.通过转动其中一组驱动组件的螺母，使得螺纹杆沿芯轴的轴向移动，螺纹杆的载荷通过传感器i传递到钢球头支点，钢球头支点压紧芯轴的硬质合金板，实现轴向载荷加载；
28.通过转动其中另一组驱动组件的螺母，使得螺纹杆沿芯轴的径向移动，螺纹杆的载荷通过力传感器ii传递到套环连接块与拉紧套环，通过拉紧套环拉紧芯轴，实现径向载荷加载。
29.驱动组件的加载支架可沿芯轴的径向往复移动，用于改变加载支架与芯轴的径向距离，以实现倾覆力矩的加载。
附图说明
30.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
31.图1是本发明的用于转盘轴承多载荷状态下启动摩擦力矩测量装置的整体结构图；
32.图2是本发明的用于转盘轴承多载荷状态下启动摩擦力矩测量装置隐藏内圈连接圆盘的结构图；
33.图3是本发明的用于转盘轴承多载荷状态下启动摩擦力矩测量装置的主视图；
34.图4是本发明的用于转盘轴承多载荷状态下启动摩擦力矩测量装置的右视图；
35.图中：1—竖直平台；2—外圈连接板；3—转盘轴承；4—内圈连接圆盘；5—芯轴；6—硬质合金板；7—钢球头支点；81—力传感器i；82—力传感器ii；9—压紧螺母；10—螺纹
杆；11—加载支架；12—水平平台；13—套环连接块；14—拉紧套环；15—辅助轴承；18—挂孔。
具体实施方式
36.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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
38.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
39.用于转盘轴承多载荷状态下启动摩擦力矩测量装置，包括转盘轴承连接机构、加载机构；
40.所述转盘轴承连接机构包括外圈连接板2、内圈连接圆盘4、芯轴5；所述外圈连接板2安装在竖直平台1上，竖直平台1用于为转盘轴承的竖直安放提供稳固支撑，外圈连接板2可通过螺丝或螺钉与转盘轴承的外圈盘固定连接，外圈连接板2在竖直平台1上的高度可调，以适用不同直径的转盘轴承，所述内圈连接圆盘4的圆心处设置有用于连接芯轴5的固定孔41，内圈连接圆盘4覆盖在转盘轴承的内圈盘上，可通过螺丝或螺钉，使得内圈连接圆盘4与芯轴5及转盘轴承的内圈盘同轴固定连接；
41.所述加载机构包括力传感器i81、力传感器ii82、拉紧组件、驱动组件，所述拉紧组件的辅助轴承15套装在芯轴5上，传感器ii82连接辅助轴承15；
42.本实施方案中，设置两组驱动组件，其中一组所述驱动组件用于驱动传感器i81沿芯轴5的轴向往复移动，进而对转盘轴承施加轴向载荷；其中另一组用于驱动传感器ii82沿芯轴5的径向往复移动，进而对转盘轴承施加径向载荷；所述驱动组件的加载支架11可沿芯轴5的径向往复移动，用于改变加载支架11与芯轴5的径向距离，以实现倾覆力矩的加载。
43.具体的，所述驱动组件还包括压紧螺母9与螺纹杆10，所述加载支架11上开设有与所述螺纹杆10相适配的开孔，所述螺纹杆10一端与压紧螺母9螺纹连接，另一端贯穿所述开孔后连接传感器i81或传感器ii82。
44.具体的，所述拉紧组件还包括套环连接块13与拉紧套环14，所述拉紧套环14套装在辅助轴承15，所述拉紧套环14与传感器ii82通过套环连接块13相连接，当转动对应传感器ii82的压紧螺母9时，螺纹杆10通过拉紧套环14拉动辅助轴承15，进而对转盘轴承施加径向载荷；
45.具体的，所述传感器i81的测量端安装有钢球头支点7，所述芯轴5的轴向端设置有
用于抵触钢球头支点7的硬质合金板6，当转动对应传感器ii81的压紧螺母9时，螺纹杆10带动钢球头支点7抵触硬质合金板6，进而对转盘轴承施加轴向载荷；
46.具体的，所述加载支架11通过安装在水平平台12上，所述水平平台12沿芯轴5的径向上布设有与所述相对应的螺纹孔17，以便调整加载支架11与芯轴5的径向距离。
47.具体的，所述内圈连接圆盘4的外周上均匀有用于连接拉力计的挂孔18，通过拉力计测算转盘轴承的启动摩擦力矩值。
48.采用用于转盘轴承多载荷状态下启动摩擦力矩测量装置的测量方法，包括以下步骤；
49.s1:将转盘轴承的外圈盘固定在竖直平台1上，将转盘轴承的内圈盘与内圈连接圆盘4同轴固定连接；
50.具体的，通过螺钉将待测量的转盘轴承固定在外圈连接板和内圈连接圆盘上，然后将外圈连接板调整好高度位置通过螺栓固定在竖直平台上，固定后再将芯轴安装在内圈连接圆盘上。
51.s2:通过需要施加的径向载荷和倾覆力矩载荷参数，确定连接传感器ii82的加载支架11与芯轴5径向的距离；并将辅助轴承、拉紧套环和套环连接块装在芯轴上。
52.s3:通过需要施加的径向载荷与轴向载荷参数，转动压紧螺母9直至传感器i81与传感器ii82达到相应的数值；
53.具体的，安装丝杆10和加载支架11，将丝杆10安装在加载支架11上，并安装压紧螺母9，通过螺栓将加载支架11固定在水平平台12上，使轴向的丝杆10中心与芯轴5中心等高，径向的丝杆10距轴承中心距离为l，即确定连接传感器ii82的加载支架11与芯轴5径向的距离，l可根据轴承承受的倾覆力矩计算得出，公式为l＝m/fr，m为轴承承受的倾覆力矩，fr为轴承承受的径向载荷。
54.s4:使用拉力计拉动内圈连接圆盘4，拉力方向沿测点切线方向，读取轴承转动时拉力计拉力值，拉力值与测点到内圈连接圆盘4中心的距离之积为总轴承启动摩擦力矩；
55.具体的，将拉力计装入内圈连接圆盘4圆周上的挂孔内，使用拉力计拉动内圈连接圆盘4，使拉力方向沿测点切线方向，读取轴承转动时拉力计拉力值，拉力值与测点到圆盘中心的距离之积为轴承启动摩擦力矩，圆周方向测试点的数量依据待测转盘轴承的测量要求确定。
56.进一步的，由于本技术方案引入了一套辅助轴承15，辅助轴承15启动时会产生附加摩擦力矩，因此，要对测量结果进行修正，所述结果修正包括以下步骤；
57.c1：计算辅助轴承15的启动摩擦力矩；
58.c2：利用总轴承启动摩擦力矩减去辅助轴承15的启动摩擦力矩计算转盘轴承启动摩擦力矩值,即待测试转盘轴承真实的启动摩擦力矩值。
59.辅助轴承15在不同径向载荷下启动时的启动摩擦力矩mf可以根据公式mf＝0.5μfrd；μ为辅助轴承摩擦系数，fr为施加的径向载荷，d为辅助轴承内径。
60.本发明的工作原理和工作过程如下：
61.1、通过螺钉或螺丝将测量轴承3固定在外圈连接板2和内圈连接圆盘4上。
62.2、将外圈连接板2调整好高度位置通过螺栓固定在竖直平台1上，固定后再将芯轴5安装在内圈连接圆盘4上，并将辅助轴承15、拉紧套环14和套环连接块13装在芯轴5上。
63.3、安装丝杆10和加载支架11。将丝杆10安装在加载支架11上，并安装压紧螺母9。通过螺钉将加载支架11固定在水平平台12上，使轴向的丝杆10中心与芯轴5中心等高，径向的丝杆10距轴承中心距离为l，即确定连接传感器ii82的加载支架11与芯轴5径向的距离，l可根据轴承承受的倾覆力矩计算得出。
64.4、将力传感器8与丝杆10、钢球头支点7、套环连接块13连接。
65.5、空载状态下，正反转数圈，根据载荷大小，通过调整连接传感器ii82的加载支架11与芯轴5径向的距离及转动压紧螺母9，进行倾覆力矩、轴向、径向载荷的加载。
66.6、使用拉力计拉动内圈连接圆盘4，使拉力方向沿测点切线方向，读取轴承转动时拉力计拉力值，拉力值与测点到圆盘中心的距离之积为总轴承启动摩擦力矩；
67.7、测量结果修整。由于本技术方案引入了一套辅助轴承15，辅助轴承15启动时会产生附加摩擦力矩，因此，要对测量结果进行修正。辅助轴承15在不同径向载荷下启动时的启动摩擦力矩可以根据轴承摩擦系数根据公式m＝0.5μfd计算得出，将测量结果减去附加启动摩擦力矩即为测量轴承3真实的启动摩擦力矩值。
68.以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。