CN101458136B - 推力轴承摩擦力矩的测量方法及测量仪 - Google Patents
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Abstract
一种推力轴承摩擦力矩的测量方法是根据力矩平衡法来测量推力轴承的摩擦力矩，将被测推力轴承7置于加载装置15和驱动装置16之间，加载装置联接力矩传感器2，先在计算机内设定测量转速，发出加载指令对被测推力轴承上端施加轴向载荷，再给驱动装置发出转动指令。被测推力轴承存在摩擦力矩M，在其下端转动时其上端也会产生转动，力矩传感器产生的摩擦力矩M0将阻碍其上端转动并与M保持动态平衡，这样力矩传感器对被测推力轴承的M0就等于被测推力轴承的M，这就是力矩平衡法。力矩传感器将所测得的M0信号通过数据处理系统中的前置电路进行转换、滤波、放大并输出至计算机，经评定、分析、描绘M动态曲线，给出最大值、平均值和波动值。
Description
技术领域
本发明属于轴承测量技术领域，尤其涉及到一种推力轴承摩擦力矩的测量方法及测量仪。
背景技术
推力轴承的摩擦力矩是综合评价推力轴承动态性能的重要技术指标，即推力轴承摩擦力矩的大小和分散度是用户非常关心的质量指标。然而，推力轴承的摩擦力矩值并不是一个定值，而是一个变量，其影响因素相当复杂，是推力轴承结构设计参数、各零件加工精度、制作和装配工艺、润滑和清洁度等多种影响因素的综合反映结果，其中有稳定因素，也有许多不确定的因素。反映在测量结果上，摩擦力矩的变动量较大，因此用户为了获得推力轴承较稳定的摩擦性能，应根据推力轴承的测量结果和力矩变化曲线进行科学的分析后，逐一解决其摩擦力矩的影响因素，从而提高推力轴承综合性能指标，满足使用要求。
目前，各主机厂家对推力轴承摩擦力矩的技术参数要求越来越高，尤其是一些主机厂家要求提供推力轴承的准确技术参数，而对推力轴承摩擦力矩的估算和测试方法无法满足要求，因此需要开发专用的推力轴承摩擦力矩测量仪，以满足现在对推力轴承摩擦力矩的测试要求。
推力轴承在工况条件下需承受较大的轴向载荷，在测量时需要施加较大的轴向载荷，才能更精确的对推力轴承的摩擦性能进行精确的测量。由于其加载一直是测量中的难点，因此国内还没有一个很好的直接测量推力轴承摩擦力矩仪。
发明内容
为了能达到测量推力轴承摩擦力矩的目的，本发明提供了一种推力轴承摩擦力矩的测量方法及测量仪，依据该测量方法，解决了推力轴承摩擦力矩的测量难题，利用该测量仪为分析推力轴承摩擦性能的影响因素提供可靠的检测分析数据，依此改进轴承设计参数、改进加工工艺和润滑等影响轴承摩擦力矩的因素，从而提高轴承质量。
为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
所述的推力轴承摩擦力矩的测量方法是根据力矩平衡法来测量推力轴承的摩擦力矩，将被测推力轴承置于加载装置和驱动装置之间，加载装置联接有力矩传感器，先在计算机内设定测量转速，给加载装置发出加载指令对被测推力轴承上端施加轴向载荷，轴向载荷的大小由加载装置调节，再给驱动装置发出转动指令，以带动被测推力轴承下端转动；由于被测推力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M0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，这样力矩传感器对被测推力轴承的摩擦力矩M0就等于被测推力轴承的摩擦力矩M，这就是力矩平衡法；力矩传感器将所测得的摩擦力矩M0信号通过数据处理系统中的前置电路进行转换、滤波、放大并输出至计算机，计算机对被测推力轴承摩擦力矩M0数据进行采集及预处理，数据采集结束后计算机将被测推力轴承摩擦力矩M0的测试结果、变动曲线进行评定、分析并描绘被测推力轴承整个转动过程中的摩擦力矩M动态曲线，给出最大值、平均值和波动值。
所述的推力轴承摩擦力矩的测量方法，其加载装置被固定在支架的上端，驱动装置被固定在支架内，力矩传感器与加载装置中的空气主轴联接，加载装置和驱动装置由数据处理系统中计算机给出指令、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、处理和显示。
所述的推力轴承摩擦力矩的测量方法，其加载装置由空气主轴、空气轴承、缸体及上压盘构成，缸体被固定在支架的上端，空气主轴通过两个空气轴承置于缸体内，空气主轴的上端联接力矩传感器，其下端联接上压盘，上压盘可与被测推力轴承上端接触，在缸体上端联接导轨，导轨调整和固定力矩传感器；空气轴承具有气缸端盖作用，空气主轴、空气轴承、缸体和上压盘构成了转动灵活的加载装置，减少了该装置的附加误差，提高了测量精度。
所述的推力轴承摩擦力矩的测量方法，其驱动装置由下压盘、支承密珠轴、支承套、伺服电机、支承盘及带轮和同步带构成，支承套被固定在支架内，支承套内和其上、下端分别通过滚珠联接支承密珠轴、支承密珠轴法兰端和与其相连的支承盘，支承密珠轴法兰端联接下压盘，下压盘上放置被测推力轴承，支承密珠轴通过带轮和同步带与伺服电机联接。
所述的推力轴承摩擦力矩的测量方法，其导轨调整和固定力矩传感器，当空气主轴上、下升降时，力矩传感器在导轨中随空气主轴一齐上、下升降。
所述的推力轴承摩擦力矩的测量方法，其数据处理系统中的计算机通过I/O卡与伺服电机串接，计算机通过数据采集器分别与轴向力检测和前置检测串接，二者再与加载控制和力矩传感器串接，上述串接构成各自的监控回路。
由于采用了如上所述技术方案，本发明产生如下优越性：
1、本发明的测量方法解决了推力轴承摩擦力矩的测量难题。
2、本发明的测量方法为分析推力轴承摩擦性能的影响因素提供可靠的检测分析数据。
3、本发明的测量方法可以解决各种结构的推力轴承摩擦力矩测量，而且可以推广测量圆锥轴承，通用性较强。
4、随着精密推力轴承组件在各行业的广泛使用，对推力轴承组件的性能要求不断提高，相应地主机厂家对推力轴承摩擦力矩测量仪的需求也随之增多，
本发明具有良好的市场前景和社会效益。
附图说明
图1是本发明的测量方法原理图。
图2是本发明的结构示意图。
图3是本发明的数据处理系统控制原理简图。
图1、2中：1-导轨；2-力矩传感器；3-空气主轴；4-空气轴承；5-缸体；6-上压盘；7-被测推力轴承；8-下压盘；9-支架；10-支承密珠轴；11-支承套；12-伺服电机；13-支承盘；14-带轮和同步带；15-加载装置；16-驱动装置。
具体实施方式
结合图1，本发明的推力轴承摩擦力矩的测量方法是根据力矩平衡法来测量推力轴承的摩擦力矩，将被测推力轴承(7)置于加载装置(15)和驱动装置(16)之间，加载装置(15)联接有力矩传感器(2)，先在计算机内设定测量转速，给加载装置(15)发出加载指令对被测推力轴承(7)上端施加轴向载荷，轴向载荷的大小由加载装置(15)调节，再给驱动装置(16)发出转动指令，以带动被测推力轴承(7)下端转动；由于被测推力轴承(7)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(2)，力矩传感器(2)产生的摩擦力矩M0将阻碍被测推力轴承(7)上端转动，并与摩擦力矩M保持动态平衡，这样力矩传感器(2)对被测推力轴承(7)的摩擦力矩M0就等于被测推力轴承(7)的摩擦力矩M，这就是力矩平衡法；力矩传感器(2)将所测得的摩擦力矩M0信号通过数据处理系统中的前置电路进行转换、滤波、放大并输出至计算机，计算机对被测推力轴承(7)摩擦力矩M0数据进行采集及预处理，数据采集结束后计算机将被测推力轴承(7)摩擦力矩M0的测试结果、变动曲线进行评定、分析并描绘被测推力轴承(7)整个转动过程中的摩擦力矩M动态曲线，给出最大值、平均值和波动值。
结合图2、3，本发明的推力轴承摩擦力矩的测量方法，其加载装置(15)被固定在支架(9)的上端，驱动装置(16)被固定在支架(9)内，力矩传感器(2)与加载装置(15)中的空气主轴(3)联接，加载装置(15)和驱动装置(16)由数据处理系统中计算机给出指令、电气系统自动控制，力矩传感器(2)的信号由数据处理系统采集、处理和显示。
本发明的推力轴承摩擦力矩的测量方法，其加载装置(15)由空气主轴(3)、空气轴承(4)、缸体(5)及上压盘(6)构成，缸体(5)被固定在支架(9)的上端，空气主轴(3)通过两个空气轴承(4)置于缸体(5)内，空气主轴(3)的上端联接力矩传感器(2)，其下端联接上压盘(6)，上压盘(6)可与被测推力轴承(7)上端接触，在缸体(5)上端联接导轨(1)，导轨(1)调整和固定力矩传感器(2)；空气轴承(4)具有气缸端盖作用，空气主轴(3)、空气轴承(4)、缸体(5)和上压盘(6)构成了转动灵活的加载装置，减少了该装置的附加误差，提高了测量精度。
本发明的推力轴承摩擦力矩的测量方法，其驱动装置(16)由下压盘(8)、支承密珠轴(10)、支承套(11)、伺服电机(12)、支承盘(13)及带轮和同步带(14)构成，支承套(11)被固定在支架(9)内，支承套(11)内和其上、下端分别通过滚珠联接支承密珠轴(10)、支承密珠轴(10)法兰端和与其相连的支承盘(13)，支承密珠轴(10)法兰端联接下压盘(8)，下压盘(8)上放置被测推力轴承(7)，支承密珠轴(10)通过带轮和同步带(14)与伺服电机(12)联接。
本发明的推力轴承摩擦力矩的测量方法，其导轨(1)调整和固定力矩传感器(2)，当空气主轴(3)上、下升降时，力矩传感器(2)在导轨(1)中随空气主轴(3)一齐上、下升降。
本发明的推力轴承摩擦力矩的测量方法，其数据处理系统中的计算机通过I/O卡与伺服电机串接，计算机通过数据采集器分别与轴向力检测和前置检测串接，二者再与加载控制和力矩传感器串接，上述串接构成各自的监控回路。
被测推力轴承(7)下端面安装在支承密珠轴(10)法兰端联接的下压盘(8)上端面，当伺服电机(12)转动时，通过带轮和同步带(14)带动支承密珠轴(10)转动，即可驱动被测推力轴承(7)下端面转动。
加载装置(15)可以完成两个功能：空气主轴(3)和空气轴承(4)组成空气轴系，实现测量系统的支承功能，保证测量系统的灵活性，减少了外部附加摩擦力矩误差；空气主轴(3)和缸体(5)组成加载机构，实施加载功能，保证测量中施加轴向大载荷的测量条件。
Claims (6)
1.一种推力轴承摩擦力矩的测量方法，其特征在于：该测量方法是根据力矩平衡法来测量推力轴承的摩擦力矩，将被测推力轴承(7)置于加载装置(15)和驱动装置(16)之间，加载装置(15)联接有力矩传感器(2)，先在计算机内设定测量转速，给加载装置(15)发出加载指令对被测推力轴承(7)上端施加轴向载荷，轴向载荷的大小由加载装置(15)调节，再给驱动装置(16)发出转动指令，以带动被测推力轴承(7)下端转动；由于被测推力轴承(7)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(2)，力矩传感器(2)产生的摩擦力矩M0将阻碍被测推力轴承(7)上端转动，并与摩擦力矩M保持动态平衡，这样力矩传感器(2)对被测推力轴承(7)的摩擦力矩M0就等于被测推力轴承(7)的摩擦力矩M，这就是力矩平衡法；力矩传感器(2)将所测得的摩擦力矩M0信号通过数据处理系统中的前置电路进行转换、滤波、放大并输出至计算机，计算机对所测得的摩擦力矩M0信号进行采集及预处理，信号采集结束后计算机将所测得的摩擦力矩M0信号的测试结果和变动曲线进行评定、分析并描绘被测推力轴承(7)整个转动过程中的摩擦力矩M动态曲线，给出最大值、平均值和波动值。
2.根据权利要求1所述的推力轴承摩擦力矩的测量方法，其特征在于：加载装置(15)被固定在支架(9)的上端，驱动装置(16)被固定在支架(9)内，力矩传感器(2)与加载装置(15)中的空气主轴(3)联接，加载装置(15)和驱动装置(16)由数据处理系统中计算机给出指令、电气系统自动控制，力矩传感器(2)的信号由数据处理系统采集、处理和显示。
3.根据权利要求1所述的推力轴承摩擦力矩的测量方法，其特征在于：加载装置(15)由空气主轴(3)、空气轴承(4)、缸体(5)及上压盘(6)构成，缸体(5)被固定在支架(9)的上端，空气主轴(3)通过两个空气轴承(4)置于缸体(5)内，空气主轴(3)的上端联接力矩传感器(2)，其下端联接上压盘(6)，上压盘(6)可与被测推力轴承(7)上端接触，在缸体(5)上端联接导轨(1)，导轨(1)调整和固定力矩传感器(2)；空气轴承(4)具有气缸端盖作用，空气主轴(3)、空气轴承(4)、缸体(5)和上压盘(6)构成了转动灵活的加载装置，减少了该加载装置的附加误差，提高了测量精度。
4.根据权利要求1所述的推力轴承摩擦力矩的测量方法，其特征在于：驱动装置(16)由下压盘(8)、支承密珠轴(10)、支承套(11)、伺服电机(12)、支承盘(13)及带轮和同步带(14)构成，支承套(11)被固定在支架(9)内，支承套(11)内和支承套(11)的上、下端分别通过滚珠联接支承密珠轴(10)、支承密珠轴(10)法兰端和与支承密珠轴(10)相连的支承盘(13)，支承密珠轴(10)法兰端联接下压盘(8)，下压盘(8)上放置被测推力轴承(7)，支承密珠轴(10)通过带轮和同步带(14)与伺服电机(12)联接。
5.根据权利要求3所述的推力轴承摩擦力矩的测量方法，其特征在于：导轨(1)调整和固定力矩传感器(2)，当空气主轴(3)上、下升降时，力矩传感器(2)在导轨(1)中随空气主轴(3)一齐上、下升降。
6.根据权利要求1所述的推力轴承摩擦力矩的测量方法，其特征在于：数据处理系统中的计算机通过I/O卡与伺服电机串接，计算机通过数据采集器分别与轴向力检测部份和前置检测部份串接，轴向力检测部份和前置检测部份分别与加载控制部份和力矩传感器串接，轴向力检测部份和加载控制部份串接及前置检测部份和力矩传感器串接构成各自的监控回路。
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