CN102607755B

CN102607755B - 一种弹性预紧轴承组件预紧力检测装置

Info

Publication number: CN102607755B
Application number: CN201210096059.6A
Authority: CN
Inventors: 李�荣; 史士财; 赵静; 朱映远; 王金; 刘宏
Original assignee: Harbin Institute of Technology; Heilongjiang Institute of Technology
Current assignee: Harbin Institute of Technology; Heilongjiang Institute of Technology
Priority date: 2012-04-01
Filing date: 2012-04-01
Publication date: 2014-02-19
Anticipated expiration: 2032-04-01
Also published as: CN102607755A

Abstract

一种弹性预紧轴承组件预紧力检测装置，它涉及一种预紧力检测装置。本发明为解决目前没有对弹性预紧轴承组件进行预紧力检测的装置的问题。两个直线导轨竖直固装在下支撑板的上端面上，导向平板和加载平板均穿装在两个直线导轨上所述丝杠轴承座竖直安装在加载平板上且丝杠轴承座的下端位于加载平板的第三通孔处，丝杠轴承安装在丝杠轴承座的上端，两个加载弹簧导向轴竖直固装在导向平板的上端面上，每个加载弹簧导向轴上穿装有一个加载弹簧，加载平板上加工有两个第四通孔，每个加载弹簧导向轴位于相应的第四通孔内，力传感器安装在导向平板的中心处，球形加载头安装在力传感器的下端。本发明的预紧力检测装置用于检测弹性预紧轴承组件预紧力。

Description

一种弹性预紧轴承组件预紧力检测装置

技术领域

本发明涉及一种弹性预紧轴承组件预紧力检测装置。

背景技术

轴承组件是许多装备的关键部件，是确保装备正常运转的核心。如何保证轴承组件在大温差等恶劣的工作环境中正常工作是许多科技工作者共同关心的问题。轴承组件的预紧方式主要有两种，即定位预紧和定压预紧，工作在大温差环境且承载能力要求不是很高的情况下，为了确保轴承组件能够安全可靠的工作，设计者多采用定压预紧方式来实现，也就是我们常说的弹性预紧方式，并且弹性元件的刚度要远远低于轴承的刚度。一般设计者认为设计中采用了弹性预载方式，就可以确保设备能够安全可靠的运转，往往会忽视设备实际的装调结果。因此需要有一种检测装置能够对弹性预紧轴承组件的实际预紧力进行检测，进而对设备的性能进行评价。但是目前没有对弹性预紧轴承组件进行预紧力检测的装置。

发明内容

本发明为解决目前没有对弹性预紧轴承组件进行预紧力检测的装置的问题，进而提供一种弹性预紧轴承组件预紧力检测装置。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的弹性预紧轴承组件预紧力检测装置包括电机、联轴器、丝杠外壳、丝杠、上支撑板、丝杠轴承、丝杠轴承座、加载平板、力传感器、导向平板、球形加载头、下支撑板、位移传感器、两个球轴承、两个直线导轨、四个直线轴承、两个加载弹簧、两个预紧弹簧和两个加载弹簧导向轴，所述两个直线导轨竖直固装在下支撑板的上端面上，所述下支撑板上加工有第一通孔，所述位移传感器位于下支撑板的第一通孔处，所述导向平板和加载平板均穿装在两个直线导轨上，所述加载平板位于导向平板的正上方，所述上支撑板固装在两个直线导轨的上端，所述丝杠外壳呈圆筒形状，所述上支撑板上加工有第二通孔，所述丝杠外壳竖直安装在支撑板上且丝杠外壳的下端位于支撑板的第二通孔处，所述丝杠的上部通过两个球轴承竖直安装在丝杠外壳内，所述电机安装在丝杠外壳的上端，电机的输出轴通过联轴器与丝杠的上端连接，所述加载平板上加工有第三通孔，所述第三通孔与第二通孔上下对应设置，所述丝杠轴承座呈圆筒形状，所述丝杠轴承座竖直安装在加载平板上且丝杠轴承座的下端位于加载平板的第三通孔处，所述丝杠的下部位于丝杠轴承座内且丝杠的下端由丝杠轴承座穿出，所述丝杠轴承套装在丝杠上且固装在丝杠轴承座的上端，所述丝杠轴承与丝杠螺纹连接，每个直线导轨上安装有两个直线轴承，加载平板和导向平板的上端面上均安装有两个直线轴承；

所述两个加载弹簧导向轴竖直固装在导向平板的上端面上，每个加载弹簧导向轴上穿装有一个加载弹簧，所述加载平板上加工有两个第四通孔，每个加载弹簧导向轴位于相应的第四通孔内，所述力传感器安装在导向平板的中心处，所述球形加载头安装在力传感器的下端。

本发明的有益效果是：

本发明的弹性预紧轴承组件预紧力检测装置采用弹簧加载，并通过力传感器检测加载载荷，与现有的成对轴承预紧力测试方法需要采用气源相比，操作更加简单、对环境要求更低；与现有的成对轴承预紧力测试方法采用砝码加载相比，操作更加稳定，大大提高了轴承预紧力测试精度，对操作者的要求更低、劳动强度更低；

本发明在检测轴承组件弹性预紧力的同时还可以检测轴承组件弹性预紧环节的弹簧的弹性是否能够有效起到弹性预紧的作用和检测轴承组件是否会发生卡滞和复位不好的现象的发生，以及具有弹簧限位环的弹性预紧轴承组件的弹簧限位行程的大小；

本发明采用通用的安装接口，可以对多种弹性预紧轴承组件的预紧力进行检测，应用范围广。

附图说明

图1是本发明的具体实施方式一的预紧力检测装置的主视剖视图，图2是具体实施方式二的主视剖视图，图3是图1的局部放大图，图4是图2的局部放大图，图5是轴承加载载荷与位移关系变化曲线图，其中F1、F2为加载载荷，V₁和V₂是位移拐点，其中a为轴承23-1卸载过程曲线，b为碟簧压缩过程曲线，c为碟簧限位环25起作用时轴承23-2的加载过程曲线。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1～5所示，本实施方式的弹性预紧轴承组件预紧力检测装置包括电机1、联轴器2、丝杠外壳5、丝杠6、上支撑板8、丝杠轴承9、丝杠轴承座10、加载平板15、力传感器18、导向平板20、球形加载头21、下支撑板30、位移传感器31、两个球轴承4、两个直线导轨12、四个直线轴承14、两个加载弹簧16、两个预紧弹簧17和两个加载弹簧导向轴19，所述两个直线导轨12竖直固装在下支撑板30的上端面上，所述下支撑板30上加工有第一通孔30-1，所述位移传感器31位于下支撑板30的第一通孔30-1处，所述导向平板20和加载平板15均穿装在两个直线导轨12上，所述加载平板15位于导向平板20的正上方，所述上支撑板8固装在两个直线导轨12的上端，所述丝杠外壳5呈圆筒形状，所述上支撑板8上加工有第二通孔8-1，所述丝杠外壳5竖直安装在支撑板8上且丝杠外壳5的下端位于支撑板8的第二通孔8-1处，所述丝杠6的上部通过两个球轴承4竖直安装在丝杠外壳5内，所述电机1安装在丝杠外壳5的上端，电机1的输出轴通过联轴器2与丝杠6的上端连接，所述加载平板15上加工有第三通孔15-1，所述第三通孔15-1与第二通孔8-1上下对应设置，所述丝杠轴承座10呈圆筒形状，所述丝杠轴承座10竖直安装在加载平板15上且丝杠轴承座10的下端位于加载平板15的第三通孔15-1处，所述丝杠6的下部位于丝杠轴承座10内且丝杠6的下端由丝杠轴承座10穿出，所述丝杠轴承9套装在丝杠6上且固装在丝杠轴承座10的上端，所述丝杠轴承9与丝杠6螺纹连接，每个直线导轨12上安装有两个直线轴承14，加载平板15和导向平板20的上端面上均安装有两个直线轴承14；

所述两个加载弹簧导向轴19竖直固装在导向平板20的上端面上，每个加载弹簧导向轴19上穿装有一个加载弹簧16，所述加载平板15上加工有两个第四通孔15-2，每个加载弹簧导向轴19位于相应的第四通孔15-2内，所述力传感器18安装在导向平板20的中心处，所述球形加载头21安装在力传感器18的下端。

检测时，将测试工装22放置在轴承组件的上端面上；

本发明的预紧力测试装置采用通用的安装接口，可以实现对多种弹性预紧轴承组件的预紧力进行检测；

被测轴承组件中的弹簧可以采用碟簧，也可以采用圆柱螺旋弹簧、波形垫圈等其它种类的弹簧，弹簧可以通过轴承的内环施加预紧力，也可以通过轴承外环施加预紧力；

两个预紧弹簧17用于抵消导向平板20上零件的重力，并对丝杠6施加一定的预紧力，避免本发明的预紧力检测装置运行过程中产生间隙；

测量过程中位移通过位移传感器31检测，载荷通过力传感器18检测；

轴承组件的预紧力的大小通过轴承组件轴向刚度曲线的变化来确定。同时也可以检测轴承组件弹性预紧环节的弹簧的弹性是否能够有效起到弹性预紧的作用，是否会发生卡滞和复位不好的现象；还可以同时检测具有限位机构的弹性预紧轴承组件的弹簧行程的大小。

具体实施方式二：如图1和图3所示，本实施方式所述被测轴承组件由第一轴承外壳24、第二轴承外壳28、碟簧挡板27、空心轴29、第一被测轴承23-1和第二被测轴承23-2构成，所述空心轴29的上部加工有第一台肩29-1，所述碟簧挡板27、碟簧26、碟簧限位环25由上至下依次穿装在空心轴29上，碟簧挡板27的下端面与第一台肩29-1搭接，所述第二轴承外壳28呈U字形，所述第二轴承外壳28的底面上加工有第五通孔28-1，所述第一轴承外壳24上加工有第六通孔24-1，第一轴承外壳24安装在第二轴承外壳28的上端，所述第一被测轴承23-1安装在第一轴承外壳24的第六通孔24-1处且位于碟簧限位环25的上端面上，所述第二被测轴承23-2安装在第二轴承外壳28的第五通孔28-1处，所述空心轴29通过第一被测轴承23-1和第二被测轴承23-2竖直安装在第一轴承外壳24和第二轴承外壳28上，所述位移传感器31位于空心轴29内。本实施方式适用于转速不高并且轴上有预紧弹簧安装空间的轴承组件，可以减小轴向的总长度，使得结构更加紧凑。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：如图2和图4所示，本实施方式所述被测轴承组件由第一轴承外壳24、第二轴承外壳28、碟簧挡板27、空心轴29、第一被测轴承23-1和第二被测轴承23-2构成，所述空心轴29的下部加工有第一台肩29-1，所述碟簧挡板27、碟簧26、碟簧限位环25由下至上依次穿装在空心轴29上，碟簧挡板27的上端面与第一台肩29-1搭接，所述第二轴承外壳28呈倒U字形，所述第二轴承外壳28的上端面上加工有第五通孔28-1，所述第一轴承外壳24上加工有第六通孔24-1，第一轴承外壳24安装在第二轴承外壳28的下端，所述第一被测轴承23-1安装在第二轴承外壳28的第五通孔28-1处，所述第二被测轴承23-2安装在第一轴承外壳24的第六通孔24-1处且位于碟簧限位环25的上端面上，所述空心轴29通过第一被测轴承23-1和第二被测轴承23-2竖直安装在第一轴承外壳24和第二轴承外壳28上，所述位移传感器31位于空心轴29内。本实施方式适用于转速较高的轴承组件，该实施方式可以减小轴系的转动惯量，进而减小对轴承组件的转矩需求。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

工作原理：

如图1～5所示，

力的加载过程：启动电机1，电机1的输出轴通过联轴器2带动丝杠6转动，丝杠6的转动驱动丝杠轴承9向下移动，从而带动加载平板15沿两个直线导轨12向下移动，加载平板15向下移动压缩加载弹簧16，然后通过加载弹簧导向轴19将载荷传递到导向平板21上，从而将载荷传递到力传感器18上，当力传感器18向下移动直到球形加载头21与测试工装22接触时，载荷将作用到被测轴承组件上，检测得到轴承组件的轴向刚度曲线，从而检测轴承组件的弹性预紧力；测量过程中位移通过位移传感器31检测，载荷通过力传感器18检测，位移传感器31采用旁向电感测头、轴向电感测头或其它光栅传感器。

采用间接测量原理，通过弹性预紧轴承组件轴向加载过程力-位移曲线中的拐点V₁对应的加载载荷值F₁来确定弹性预紧轴承组件预紧力，弹性预紧轴承组件轴向加载过程力-位移曲线中的拐点V₁和V₂对应的位移δ₁和δ₂，可以确定间隙s(预紧弹簧限位行程)的大小，即s＝δ₂-δ₁。

Claims

1.一种弹性预紧轴承组件预紧力检测装置，其特征在于：所述预紧力检测装置包括电机（1）、联轴器（2）、丝杠外壳（5）、丝杠（6）、上支撑板（8）、丝杠轴承（9）、丝杠轴承座（10）、加载平板（15）、力传感器（18）、导向平板（20）、球形加载头（21）、下支撑板（30）、位移传感器（31）、两个球轴承（4）、两个直线导轨（12）、四个直线轴承（14）、两个加载弹簧（16）、两个预紧弹簧（17）和两个加载弹簧导向轴（19），所述两个直线导轨（12）竖直固装在下支撑板（30）的上端面上，所述下支撑板（30）上加工有第一通孔（30-1），所述位移传感器（31）位于下支撑板（30）的第一通孔（30-1）处，所述导向平板（20）和加载平板（15）均穿装在两个直线导轨（12）上，所述加载平板（15）位于导向平板（20）的正上方，所述上支撑板（8）固装在两个直线导轨（12）的上端，所述丝杠外壳（5）呈圆筒形状，所述上支撑板（8）上加工有第二通孔（8-1），所述丝杠外壳（5）竖直安装在上支撑板（8）上且丝杠外壳（5）的下端位于上支撑板（8）的第二通孔（8-1）处，所述丝杠（6）的上部通过两个球轴承（4）竖直安装在丝杠外壳（5）内，所述电机（1）安装在丝杠外壳（5）的上端，电机（1）的输出轴通过联轴器（2）与丝杠（6）的上端连接，所述加载平板（15）上加工有第三通孔（15-1），所述第三通孔（15-1）与第二通孔（8-1）上下对应设置，所述丝杠轴承座（10）呈圆筒形状，所述丝杠轴承座（10）竖直安装在加载平板（15）上且丝杠轴承座（10）的下端位于加载平板（15）的第三通孔（15-1）处，所述丝杠（6）的下部位于丝杠轴承座（10）内且丝杠（6）的下端由丝杠轴承座（10）穿出，所述丝杠轴承（9）套装在丝杠（6）上且固装在丝杠轴承座（10）的上端，所述丝杠轴承（9）与丝杠（6）螺纹连接，每个直线导轨（12）上分别安装有位于加载平板（15）和导向平板（20）的上端面上的直线轴承（14），

所述两个加载弹簧导向轴（19）竖直固装在导向平板（20）的上端面上，每个加载弹簧导向轴（19）上穿装有一个加载弹簧（16），所述加载平板（15）上加工有两个第四通孔（15-2），每个加载弹簧导向轴（19）位于相应的第四通孔（15-2）内，所述力传感器（18）安装在导向平板（20）的中心处，所述球形加载头（21）安装在力传感器（18）的下端。

2.根据权利要求1所述的弹性预紧轴承组件预紧力检测装置，其特征在于：被测轴承组件由第一轴承外壳（24）、第二轴承外壳（28）、碟簧（26）、碟簧限位环（25）、碟簧挡板（27）、空心轴（29）、第一被测轴承（23-1）和第二被测轴承（23-2）构成，所述空心轴（29）的上部加工有第一台肩（29-1），所述碟簧挡板（27）、碟簧（26）、碟簧限位环（25）由上至下依次穿装在空心轴（29）上，碟簧挡板（27）的下端面与第一台肩（29-1）搭接，所述第二轴承外壳（28）呈U字形，所述第二轴承外壳（28）的底面上加工有第五通孔（28-1），所述第一轴承外壳（24）上加工有第六通孔（24-1），第一轴承外壳（24）安装在第二轴承外壳（28）的上端，所述第一被测轴承（23-1）安装在第一轴承外壳（24）的第六通孔（24-1）处且位于碟簧限位环（25）的上端面上，所述第二被测轴承（23-2）安装在第二轴承外壳（28）的第五通孔（28-1）处，所述空心轴（29）通过第一被测轴承（23-1）和第二被测轴承（23-2）竖直安装在第一轴承外壳（24）和第二轴承外壳（28）上，所述位移传感器（31）位于空心轴（29）内。

3.根据权利要求1所述的弹性预紧轴承组件预紧力检测装置，其特征在于：被测轴承组件由第一轴承外壳（24）、第二轴承外壳（28）、碟簧（26）、碟簧限位环（25）、碟簧挡板（27）、空心轴（29）、第一被测轴承（23-1）和第二被测轴承（23-2）构成，所述空心轴（29）的下部加工有第一台肩（29-1），所述碟簧挡板（27）、碟簧（26）、碟簧限位环（25）由下至上依次穿装在空心轴（29）上，碟簧挡板（27）的上端面与第一台肩（29-1）搭接，所述第二轴承外壳（28）呈倒U字形，所述第二轴承外壳（28）的上端面上加工有第五通孔（28-1），所述第一轴承外壳（24）上加工有第六通孔（24-1），第一轴承外壳（24）安装在第二轴承外壳（28）的下端，所述第一被测轴承（23-1）安装在第二轴承外壳（28）的第五通孔（28-1）处，所述第二被测轴承（23-2）安装在第一轴承外壳（24）的第六通孔（24-1）处且位于碟簧限位环（25）的上端面上，所述空心轴（29）通过第一被测轴承（23-1）和第二被测轴承（23-2）竖直安装在第一轴承外壳（24）和第二轴承外壳（28）上，所述位移传感器（31）位于空心轴（29）内。