CN101221076A - 一种间接测量成对轴承预紧力的测量方法及测量仪 - Google Patents
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Abstract
一种间接测量成对轴承预紧力的测量方法及测量仪，涉及轴承测量技术领域：本发明采用间接测量原理，通过无级加载对被测成对轴承施加连续增加的轴向载荷，通过压力传感器监控施加于被测成对轴承上的载荷，然后通过位移传感器来判断成对轴承内圈和内隔套是否接触；该测量仪由位移传感器(1)、上定位座(2)、外隔套(4)、内隔套(5)、定位芯轴(6)、空气主轴(7)、加载汽缸(8)、调压阀(9)、压力传感器(10)、基座(11)、基座顶板(12)、电气系统构成，利用该测量方法及测量仪，解决了成对轴承预紧力的测量难题，为轴承的装配和使用提供可靠的检测分析数据，依此改进轴承组件的装配参数和工艺，提高轴承组件的总体性能。
Description
技术领域
本发明属于轴承测量技术领域，特别涉及到一种间接测量成对轴承预紧力的测量方法及测量仪。
背景技术
成对轴承的预紧力是一个非常关键的参数，它的准确度直接影响配对轴承乃至主机的性能。预紧力的作用主要是在轴承原始安装时产生一定的预变形，从而使轴承在实际使用中跳过初期的变形较大阶段，显著提高了支撑的刚性。另外，配对轴承均应用于精密轴系，要求有较高的旋转精度，施加预载荷可满足这一要求。预紧力测试仪可以准确地定量测量配对轴承的预载荷，保证轴承刚度、精度、转速处于优化状态。
轴承工业发达国家对成对轴承预紧力研究一直非常重视，目前，美国、德国和日本处于领先地位，而国内尚没有预紧力测试仪，只有在个别大型主机的主轴轴系中有预紧力测量系统，一般用于监测运行状态下的力变化。轴承试制及生产过程中，原来仅通过测量轴承凸出量进行配对，通过修研套圈端面施加预紧力，但对配对后的实际预紧力无法进行测试验证。
在用户使用过程中，反映预紧力不够准确，有时过大，有时过小；预紧力过大影响轴系旋转灵活性，预紧过小又达不到刚度和旋转精度的要求，因此配对轴承预载荷的准确性问题已严重影响到用户主机的性能和可靠性，所以国内轴承生产厂家和轴承用户急需能解决测量成对轴承预紧力的难题。
发明内容
为解决现有技术的不足之处，本发明提供了一种间接测量成对轴承预紧力的测量方法及测量仪，利用该测量方法及测量仪，解决了成对轴承预紧力的测量难题，为轴承的装配和使用提供可靠的检测分析数据，依此改进轴承组件的装配参数和工艺，从而提高轴承组件的总体性能。
为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
所述的间接测量成对轴承预紧力的测量方法采用间接测量原理，通过无级加载对被测成对轴承施加连续增加的轴向载荷，通过压力传感器监控施加于被测成对轴承上的载荷，然后通过位移传感器来判断成对轴承内圈和内隔套是否接触，当成对轴承的内圈和内隔套接触时，停止增加载荷，这时施加到成对轴承上的轴向载荷，即为成对轴承的预紧力，并通过压力传感器输出轴承的预紧力；压力传感器和位移传感器的数据采集及信号处理通过计算机完成，将采集的数据经过放大、滤波、A/D转换后由计算机对其进行数据处理并得到所需的测量结果。
所述的间接测量成对轴承预紧力的测量仪主要由位移传感器、上定位座、外隔套、内隔套、定位芯轴、空气主轴、加载汽缸、调压阀、压力传感器、基座、基座顶板、电气系统构成，其中基座中心孔内安装空气主轴，在空气主轴上旋接定位芯轴，被测成对轴承的外圈之间设置外隔套、内圈之间设置内隔套被共同安装在定位芯轴上；空气主轴的下方联接加载汽缸，加载汽缸通过空气主轴对被测成对轴承间接施加轴向载荷，压力传感器接在加载汽缸的进气口上，施加轴向载荷的大小由精密调压阀控制，并通过压力传感器输出；基座顶板被固定在基座上，位移传感器固定在基座顶板下方，位移传感器测头通过上定位座中间孔以测量定位芯轴轴端的相对位移值。
所述的间接测量成对轴承预紧力的测量仪，其电气系统包含计算机、I/O口、电磁阀、A/D转换器、放大器、前置电路，对加载汽缸的指令控制、压力传感器和位移传感器的数据采集及信号处理联接方式如下：
1)计算机同时处理I/O口和A/D转换器；
2)I/O口控制电磁阀，加载汽缸的指令控制由计算机给出，经I/O口输出给电磁阀，电磁阀输出压力的大小由精密调压阀调节后控制加载汽缸完成加载动作；测量完成后，给出卸载指令，经I/O输出，控制加载汽缸完成卸载动作；
3)A/D转换器接口一路控制前置电路和位移传感器，另一路控制放大器和压力传感器；
4)压力传感器和位移传感器的数据采集及信号处理通过计算机完成，将采集的数据经过放大、滤波，并经过A/D转换器后由计算机对其进行数据处理并得到所需的测量结果。
由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下优越性：
一、解决了成对轴承预紧力测量的难题，为轴承的装配和使用提供可靠的检测分析数据，依此改进轴承组件的装配参数和工艺，从而提高轴承组件的总体性能；
二、成对轴承预紧力测量仪适用于轴承生产企业、高等院校、轴承用户的检测室和实验室，以满足轴承生产企业对轴承预紧力检测设备的市场需求，也可以为轴承用户装配主机提供试验设备，这将对国内轴承工业的发展起到积极的促进作用；
三、成对轴承预紧力测量仪的研制项目具有良好的市场前景和社会效益。
附图说明
图1是间接测量成对轴承预紧力的测量仪结构示意图；
图2是间接测量成对轴承预紧力的测量仪电气系统框图。
在图1中：1-位移传感器；2-上定位座；3-被测成对轴承；4-外隔套；5-内隔套；6-定位芯轴；7-空气主轴；8-加载汽缸；9-调压阀；10-压力传感器；11-基座；12-基座顶板。
具体实施方式
如图1所示：本发明的间接测量成对轴承预紧力的测量仪的测量方法采用间接测量原理，首先将组配的被测成对轴承(3)通过内隔套(5)用定位芯轴(6)定位于空气主轴(7)上，通过精密调压阀(9)控制加载汽缸(8)对被测成对轴承(3)施加5N左右的力使被测成对轴承(3)中的内圈与上定位座(2)接触，通过位移传感器(1)测量出定位芯轴(6)的位移值X1，然后把内隔套(5)和外隔套(4)都装上，通过精密调压阀(9)控制加载汽缸(8)对被测成对轴承(3)逐级增加载荷，同时测量定位芯轴(6)的位移量，当定位芯轴(6)的位移值等于X1时，这时施加到被测轴承(3)上的载荷，即为被测组配轴承的预紧力，通过压力传感器(10)输出被测成对轴承(3)的预紧力。
被测成对轴承(3)、内隔套(5)和外隔套(4)通过定位芯轴(6)安装在空气主轴(7)上，加载汽缸(8)通过空气主轴(7)对被测成对轴承(3)施加轴向载荷，压力传感器(10)接在加载汽缸(8)的进气口上，施加轴向载荷的大小由精密调压阀(9)控制，并通过压力传感器(10)输出，位移传感器(1)固定在基座端盖(12)与上定位座(2)的下方以测量定位芯轴(6)轴端的相对位移值；空气主轴(7)主要用于支承、导向和旋转，空气主轴(7)的下方是加载汽缸(8)，基座顶板(12)被固定在基座(11)上。
如图2所示：本发明的间接测量成对轴承预紧力的测量仪其电气系统包含计算机、I/O口、电磁阀、A/D转换器、放大器、前置电路，对加载汽缸(8)的指令控制、压力传感器(10)和位移传感器(1)的数据采集及信号处理联接方式如下：
1)计算机同时处理I/O口和A/D转换器；
2)I/O口控制电磁阀，加载汽缸(8)的指令控制由计算机给出，经I/O口输出给电磁阀，电磁阀输出压力的大小由精密调压阀(9)调节后控制加载汽缸(8)完成加载动作；测量完成后，给出卸载指令，经I/O输出，控制加载汽缸(8)完成卸载动作；
3)A/D转换器接口一路控制前置电路和位移传感器(1)，另一路控制放大器和压力传感器(10)；
4)压力传感器(10)和位移传感器(1)的数据采集及信号处理通过计算机完成，将采集的数据经过放大、滤波，并经过A/D转换器后由计算机对其进行数据处理并得到所需的测量结果。
Claims (3)
1.一种间接测量成对轴承预紧力的测量方法，其特征在于：该测量方法采用间接测量原理，通过无级加载对被测成对轴承施加连续增加的轴向载荷，通过压力传感器监控施加于被测成对轴承上的载荷，然后通过位移传感器来判断成对轴承内圈和内隔套是否接触，当成对轴承的内圈和内隔套接触时，停止增加载荷，这时施加到成对轴承上的轴向载荷，即为成对轴承的预紧力，并通过压力传感器输出轴承的预紧力；压力传感器和位移传感器的数据采集及信号处理通过计算机完成，将采集的数据经过放大、滤波、A/D转换后由计算机对其进行数据处理并得到所需的测量结果。
2.一种间接测量成对轴承预紧力的测量仪，其特征在于：该测量仪主要由位移传感器(1)、上定位座(2)、外隔套(4)、内隔套(5)、定位芯轴(6)、空气主轴(7)、加载汽缸(8)、调压阀(9)、压力传感器(10)、基座(11)、基座顶板(12)、电气系统构成，其中基座(11)中心孔内安装空气主轴(7)，在空气主轴(7)上旋接定位芯轴(6)，被测成对轴承(3)的外圈之间设置外隔套(4)、内圈之间设置内隔套(5)被共同安装在定位芯轴上(6)；空气主轴(7)的下方联接加载汽缸(8)，加载汽缸(8)通过空气主轴(7)对被测成对轴承(3)间接施加轴向载荷，压力传感器(10)接在加载汽缸(8)的进气口上，施加轴向载荷的大小由精密调压阀(9)控制，并通过压力传感器(10)输出；基座顶板(12)被固定在基座(11)上，位移传感器(1)固定在基座顶板(12)下方，位移传感器(1)测头通过上定位座(2)中间孔以测量定位芯轴(6)轴端的相对位移值。
3.如权利要求2所述的间接测量成对轴承预紧力的测量仪，其特征在于：其电气系统包含计算机、I/O口、电磁阀、A/D转换器、放大器、前置电路，对加载汽缸(8)的指令控制、压力传感器(10)和位移传感器(1)的数据采集及信号处理联接方式如下：
1)计算机同时处理I/O口和A/D转换器；
2)I/O口控制电磁阀，加载汽缸(8)的指令控制由计算机给出，经I/O口输出给电磁阀，电磁阀输出压力的大小由精密调压阀(9)调节后控制加载汽缸(8)完成加载动作；测量完成后，给出卸载指令，经I/O输出，控制加载汽缸(8)完成卸载动作；
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