CN102607749A - 一种滚动轴承摩擦力矩测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种滚动轴承摩擦力矩测量装置，包括交流伺服驱动电机和传动转轴，交流伺服驱动电机的下端设有交流伺服电机传动齿轮，传动转轴下端设有传动转轴传动齿轮，传送带连接交流伺服电机传动齿轮和传动转轴传动齿轮；传动转轴与支撑座、滚动轴承、升温器同轴安装，滚动轴承安装在支撑座与升温器之间，升温器内径与滚动轴承外径紧密连接，升温器上设有加放砝码的平台或凹槽；升温器上还设有与温控装置，滚动轴承的内外圈之间还设有与力传感器相连接的柔性线。本发明提供的滚动轴承摩擦力矩测量装置，在检测过程当中，可以任意改变三种外界因素中的任何一种或者两种因素，而不影响其他因素对轴承摩擦力矩的变化。

Description

一种滚动轴承摩擦力矩测量装置
技术领域
本发明涉及轴承摩擦力测量装置，涉及一种滚动轴承摩擦力矩测量装置。
背景技术
滚动轴承广泛应用于机械领域的各个方面，其运转的灵活性与使用寿命的长短直接影响它的性能，而滚动轴承的摩擦力矩是影响其灵活性和寿命的重要指标。轴承摩擦力矩过大，不仅会增加功率的损耗，同时还会引起工作温度的上升，如果温度过高，会导致润滑油劣质化，降低其润滑作用，引起磨损加剧，破坏工作环境，甚至可能会造成滚动接触表面烧伤，最终损坏轴承。
轴承的摩擦力矩是由多种不同摩擦因素构成在一起的阻力矩，是轴承的一个重要性能指标。在众多的摩擦因素当中，各个因素对摩擦力矩的影响方式、改变大小以及变化趋势是不同的。但在实际生产应用中，轴承承受载荷的大小、转动速度的变化和工作温度的升高是三种主要和影响方式。基于此，测量轴承在改变上述三种外界摩擦因素情况下的摩擦力矩，对于研究轴承性能的好坏，以及改良轴承的设计具有重要意义。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种滚动轴承摩擦力矩测量装置，能够改变轴承的承受载荷、轴承运转的转速以及轴承工作的环境温度三种外界因素，并检测获得相应的滚动轴承摩擦力矩变化情况。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种滚动轴承摩擦力矩测量装置，包括交流伺服驱动电机和传动转轴，交流伺服驱动电机的下端设有交流伺服电机传动齿轮，传动转轴下端设有传动转轴传动齿轮，传送带连接交流伺服电机传动齿轮和传动转轴传动齿轮；传动转轴与支撑座、滚动轴承、升温器同轴安装，滚动轴承安装在支撑座与升温器之间，升温器内径与滚动轴承外径紧密连接，升温器上设有加放砝码的平台或凹槽；升温器上还设有与温控装置，滚动轴承的内外圈之间还设有与力传感器相连接的柔性线。
所述的交流伺服驱动电机固定在保持架上，保持架固定在检测台下板面上，检测台上板面与检测台下板面固定连接，传动转轴固定在检测台上板面上。
所述的交流伺服驱动电机还与交流伺服电机控制器相连接。
所述的支撑座与传动转轴通过四周螺栓固定连接，支撑座的支撑座轴径还与滚动轴承内圈紧密结合在一起。
所述的升温器通过阶梯台将升温器内径与滚动轴承外径紧密连接，阶梯台的四周设有串联的加热电阻。
所述的力传感器设置有高度调节螺栓，高度调节螺栓旋入与旋出改变力传感器测量的高度，力传感器下方还设有左右调节块，调节左右调节块改变力传感器左右的测量位置，获得不同的测量角度。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的滚动轴承摩擦力矩测量装置，在检测过程当中，可以任意改变三种外界因素中的任何一种或者两种因素，而不影响其他因素对轴承摩擦力矩的变化。支撑座与传动轴承的连接可以随时调整其与传动轴承的同轴度，有利于检测数据的准确性。升温器可以充分给滚动轴承加热，但其与上下连接部件接触面积较少，可以减少热量的散失。力传感器与滚动轴承是通过柔性细线连接的，可以降低仪器振动带来的测量误差，同时，柔性细线是沿着升温器的切线方向将力传递给力传感器的，因此，当升温器旋转一定角度时，所测得的数据依然是准确有效的数据。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为支撑座、滚动轴承、升温器同轴安装示意图；
图3为升温器剖面图；
图4为升温器俯视图；
图5为支撑座剖面图；
其中：1、检测台下板面；2、保持架；3、交流伺服电机传动齿轮；4、传送带；5、传动转轴传动齿轮；6、传动转轴；7、交流伺服驱动电机；8、力传感器；9、支撑座；10、砝码；11、升温器；12、检测台上板面；13、加热电阻；14、螺栓；15、滚动轴承。
具体实施方式
本发明提供的滚动轴承摩擦力矩测量装置，可以任意改变三种外界因素中的任何一种或者两种因素，而不影响其他因素对轴承摩擦力矩的变化。下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
参见图1～图5，一种滚动轴承摩擦力矩测量装置，包括交流伺服驱动电机7和传动转轴6，交流伺服驱动电机7的下端设有交流伺服电机传动齿轮3，传动转轴6下端设有传动转轴传动齿轮5，传送带4连接交流伺服电机传动齿轮3和传动转轴传动齿轮5；交流伺服驱动电机7被驱动后，通过调节的交流伺服电机控制器来获得电机的不同转速，交流伺服驱动电机7下端的交流伺服电机传动齿轮3通过传送带4将转速传递给传动转轴传动齿轮5，由传动转轴传动齿轮5带动传动转轴6运转起来；
所述的交流伺服驱动电机7固定在保持架2上，保持架2固定在检测台下板面1上，检测台上板面12与检测台下板面1固定连接，传动转轴6固定在检测台上板面12上；具体的伺服驱动电机7与传动转轴6分别设置在检测台下板面1的两侧。
参见图2，传动转轴6与支撑座9、滚动轴承15、升温器11同轴安装，滚动轴承15安装在支撑座9与升温器11之间，升温器11的内径与滚动轴承15的外径紧密连接，升温器11上设有加放砝码10的平台或凹槽；升温器11上还设有温控装置，滚动轴承15的内外圈之间还设有与力传感器8相连接的柔性线。力传感器8通过数据传输线与计算机相连接。
具体的支撑座9与传动转轴6是通过四周螺栓固定在一起的，并达到同轴的装配；支撑座9通过螺栓14旋入支撑座轴径，将支撑座与滚动轴承15内圈紧密结合在一起；升温器11通过阶梯台与滚动轴承15外圈结合在一起，阶梯台的四周安装有二十个同径的加热电阻，电阻串联在一起与温控装置连接在一起控制对滚动轴承15加热的温度；升温器11上端通过凹槽将砝码10放入其中，调节滚动轴承15上加载的力的大小。由于升温器和轴承外圈是紧密联系在一起的，传动转轴6转动后，带动安装在支撑座9同轴运转，并将转速传递给待测量滚动轴承15的内圈，使其同步旋转；内圈旋转带动外圈和升温器一起转动。
柔性细线穿过升温器的孔(参见图4所示的升温器的俯视图)，然后连接力传感器的测量端也即升温器与力传感器通过柔性细线切向连接，将测量的力传递给力传感器。所述力传感器设置有调节螺栓，调节螺栓旋入与旋出改变力传感器测量的高度，同时，力传感器下方的支撑块，可以改变力传感器左右的测量位置，以获得不同的测量角度。同一个实验条件下，摩擦力矩是不变的，改变传感器的位置获得不同的测量角度，以便于测量方便。
在进行检测时，可以随时通过升温器11调节滚动轴承加热的温度、通过砝码10的增减变化调节滚动轴承加载力的变化、通过控制交流伺服驱动电机7获得不同的转速。柔性细线与升温器切向连接，并将实验时的摩擦转矩传递给力传感器8。计算机通过数据采集板将测量的数据结果，记录并处理。
具体的检测过程如下：
1)首先对力传感器进行标定，得到应变信号与摩擦力的关系；
2)测试前，将交流伺服电机的控制器设置一个合理的参数，根据要求设置电机的转速(比如50r/min)，并将控制器调至监视模式，以便随时观察电机的转速。在支撑座的上端安装上被测试的滚动轴承，并用螺栓将轴承内圈与支撑座紧密结合在一起。然后，把升温器安放在滚动轴承上面并用力压紧。用柔性细线将力传感器与升温器连接起来，通过数据采集板将力传感器接入计算机，调整升温器的角度，使力传感器获得稳定信号；
3)进行检测时，在升温器的上端放入砝码，来获得需要的轴向压力；
调节温控装置，加热升温器以达到温度的要求；
启动交流伺服电机，传送带稳定地将转速传递给传动转轴，使其带动被测试轴承内圈稳定旋转。待传感器获得的数据稳定时，记录数据。
在检测过程中，可以随时改变轴承承受的载荷、电机转动的速度以及工作的温度。

Claims (6)

1.一种滚动轴承摩擦力矩测量装置，其特征在于，包括交流伺服驱动电机(7)和传动转轴(6)，交流伺服驱动电机(7)的下端设有交流伺服电机传动齿轮(3)，传动转轴(6)下端设有传动转轴传动齿轮(5)，传送带(4)连接交流伺服电机传动齿轮(3)和传动转轴传动齿轮(5)；传动转轴(6)与支撑座(9)、滚动轴承(15)、升温器(11)同轴安装，滚动轴承(15)安装在支撑座(9)与升温器(11)之间，升温器(11)的内径与滚动轴承(15)的外径紧密连接，升温器(11)上设有加放砝码(10)的平台或凹槽；升温器(11)上还设有温控装置，滚动轴承(15)的内外圈之间还设有与力传感器(8)相连接的柔性线。
2.如权利要求1所述的滚动轴承摩擦力矩测量装置，其特征在于，所述的交流伺服驱动电机(7)固定在保持架(2)上，保持架(2)固定在检测台下板面(1)上，检测台上板面(12)与检测台下板面(1)固定连接，传动转轴(6)固定在检测台上板面上。
3.如权利要求1所述的滚动轴承摩擦力矩测量装置，其特征在于，所述的交流伺服驱动电机(7)还与交流伺服电机控制器相连接。
4.如权利要求1所述的滚动轴承摩擦力矩测量装置，其特征在于，所述的支撑座(9)与传动转轴(6)通过四周螺栓固定连接，支撑座(9)的支撑座轴径还与滚动轴承(15)内圈紧密结合在一起。
5.如权利要求1所述的滚动轴承摩擦力矩测量装置，其特征在于，所述的升温器(11)通过阶梯台将升温器内径与滚动轴承外径紧密连接，阶梯台的四周设有串联的加热电阻。
6.如权利要求1所述的滚动轴承摩擦力矩测量装置，其特征在于，所述的力传感器设置有高度调节螺栓，高度调节螺栓旋入与旋出改变力传感器测量的高度；力传感器下方还设有左右调节块，调节左右调节块改变力传感器左右的测量位置，获得不同的测量角度。
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