CN104792279B - 轴承接触角测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴承接触角测量仪器，主要由加载机构、定位驱动机构、测量控制部分组成。通过加载机构施加载荷于被试轴承内圈上，通过定位驱动机构直接驱动被测轴承外圈，由工业计算机控制外圈转速，再通过激光位移传感器来测量保持架的转速，最后通过被测轴承外圈转速、保持架转速与轴承接触角的关系计算出轴承接触角大小。本发明能准确地测量轴承接触角大小，结构简单，操作方便，可靠性高，重复精度高，是一种自动化轴承接触角测量仪。

Description

轴承接触角测量仪

技术领域

本发明涉及一种轴承接触角测量仪，属于轴承技术领域。

背景技术

轴承接触角是角接触球轴承重要的结构参数，接触角是衡量角接触轴承性能优劣的一个重要参数，其值决定了轴承的轴向和径向承载能力。大量的理论研究和实验证明，对于精密主轴用角接触球轴承，特别是配对用轴承，其接触角度值的大小及一致性，将直接影响到整个轴系的刚度、旋转精度及使用寿命。

由轴承几何学可知，球轴承接触角与原始径向游隙(设计游隙)之间有以下几何关系：

式中：G _r为轴承原始径向游隙；

f _i为内圈沟曲率半径系数；

f _e为外圈沟曲率半径系数；

D _W为钢球直径。

根据上式，可以通过检测轴承的径向游隙计算球轴承接触角。但是此种接触角的计算是建立在轴承零件具有理想几何形状基础上的。在实际生产中， 原始游隙与实际游隙、轴承套圈的沟曲率半径有一定的公差范围和测量误差，因此通过上式计算出的接触角一般误差较大。

由轴承运动学可知，轴承内圈固定外圈旋转时，轴承接触角与轴承保持架转速、外圈转速有以下关系：

式中：D _PW为钢球节圆直径；

D _W为钢球直径；

n _c为轴承保持架转速（转数）；

n _e为轴承外圈转速（转数）。

目前，在国内有几种轴承接触角测量仪，都是运用上述轴承动力学原理测量。以前的测量仪驱动机构，一般都是电机驱动，之后再用减速机构，对电机转动速度进行减速；加载机构一般都是杠杆、凸轮和砝码联合加载，或者气缸加载；通过光电传感器的光线打在被测轴承保持架上来测量保持架转数；而外圈转数是通过电机间接计算过来的。不过上述测量仪存在以下缺点：

1.传动链太长，传动稳定性不好，轴承转动平稳性不好，测量重复性不好，容易损坏被测轴承；

2.杠杆、凸轮和砝码联合加载，加载力与轴承中心线有偏移，轴承内外圈容易产生偏摆角，影响测量精度，容易损坏被测轴承；

3.光电传感器射出的光线打在被测轴承保持架上光点太大，光电传感器只能测量被测轴承保持架大概旋转一圈，却不能很精确，测量误差较大，不能测量微型轴承和高精度要求轴承。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提供一种轴承接触角测量仪，能够使角接触球轴承接触角测量仪测量接触角测量精度更高，被测轴承损坏程度更小，测量重复性好，测量效率更高，使用更加方便，为角接触球轴承配对使用，整个轴系的刚度、旋转精度及使用寿命的提高提供了重要依据。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种轴承接触角测量仪，主要由加载机构、定位驱动机构、测量控制部分组成；所述加载机构由伺服电机、丝杆、螺母、弹簧和负荷拉杆构成，所述伺服电机与丝杆相连，丝杆与螺母形成丝杠螺母传动，一个拉力传感器安装在螺母上方，弹簧安装在拉力传感器与负荷拉杆之间；所述定位驱动机构由中空旋转平台和主轴组成，被测轴承安装在主轴的卡座内，负荷拉杆压在被测轴承内圈上，固定被测轴承内圈，主轴安装在中空旋转平台上；所述测量控制部分由激光位移传感器和工业计算机组成，所述激光位移传感器，中空旋转平台，拉力传感器和伺服电机分别与工业计算机控制箱相连。

所述伺服电机、丝杆、拉力传感器、弹簧、被测轴承和负荷拉杆在同一中轴线上。

所述中空旋转平台是直接驱动电机。

与现有技术相比，本发明具有如下的优点：

1.本发明选择直接驱动，传动链短，传动平稳，测量时轴承稳定，测量结果更为准确；

2.本发明选择伺服电机、丝杠、拉力传感器和弹簧联合加载，加载力与轴承中心线重合，加载稳定，受环境影响因素小，不易损坏被测轴承，能够任意设置加载力大小；

3.本发明使用的激光位移传感器能够准确测量被测轴承保持架旋转一圈，能测量微型轴承和高精度要求轴承接触角大小。

附图说明

图1是本发明角接触球轴承接触角测量仪的一个实施例的测量仪结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的优选实施例详述如下：

如图1所示，一种轴承接触角测量仪，主要由加载机构、定位驱动机构、测量控制部分组成；所述加载机构由伺服电机10、丝杆9、螺母8、弹簧6和负荷拉杆2构成，所述伺服电机10与丝杆9相连，丝杆9与螺母8形成丝杠螺母传动，一个拉力传感器7安装在螺母8上方，弹簧6安装在拉力传感器7与负荷拉杆2之间；所述定位驱动机构由中空旋转平台5和主轴4组成，被测轴承3安装在主轴4的卡座内，负荷拉杆2压在被测轴承3内圈上，固定被测轴承3内圈，主轴4安装在中空旋转平台5上；所述测量控制部分由激光位移传感器1和工业计算机11组成，所述激光位移传感器1，中空旋转平台5，拉力传感器7和伺服电机10分别与工业计算机11控制箱相连。

所述伺服电机10、丝杆9、拉力传感器7、弹簧6、被测轴承3和负荷拉杆2在同一中轴线上。所述中空旋转平台5是直接驱动电机。

本发明轴承接触角测量仪的使用过程如下：

使用本测量仪时，安装好被测轴承3后，给被测轴承3施加一定载荷，加载完成后中空旋转平台5以n _e旋转，从而带动轴承外圈也以n _e旋转，通过激光位移传感器1测量出轴承保持架转速n _c。通过钢球节圆直径D _PW、钢球直径D _W、保持架转速n _c、外圈转速n _e与轴承接触角的关系，就能得出轴承接触角的大小。

被测轴承3加载时，首先预设加载力大小，伺服电机10开始旋转，带动丝杠9旋转，通过丝杆螺母传动拉伸弹簧6，弹簧6带动负荷拉杆2，从而对被测轴承3内圈施加载荷，拉力传感器7采集加载力大小，到达预先设置的加载力大小，工业计算机11控制伺服电机10停止旋转，测量仪完成被测轴承3加载。

Claims (3)

1.一种轴承接触角测量仪，主要由加载机构、定位驱动机构、测量控制部分组成；其特征在于：所述加载机构由伺服电机（10）、拉力传感器（7）、丝杆（9）、螺母（8）、弹簧（6）和负荷拉杆（2）构成，所述伺服电机（10）与丝杆（9）相连，丝杆（9）与螺母（8）形成丝杠螺母传动，一个拉力传感器（7）安装在螺母（8）上方，弹簧（6）安装在拉力传感器（7）与负荷拉杆（2）之间；所述定位驱动机构由中空旋转平台（5）和主轴（4）组成，被测轴承（3）安装在主轴（4）的卡座内，负荷拉杆（2）压在被测轴承（3）内圈上，固定被测轴承（3）内圈，主轴（4）安装在中空旋转平台（5）上；所述测量控制部分由激光位移传感器（1）和工业计算机（11）组成，所述激光位移传感器（1），中空旋转平台（5），拉力传感器（7）和伺服电机（10）分别与工业计算机（11）控制箱相连。

2.根据权利要求1所述的轴承接触角测量仪，其特征在于，所述伺服电机（10）、丝杆（9）、拉力传感器（7）、弹簧（6）、被测轴承（3）和负荷拉杆（2）在同一中轴线上。

3.根据权利要求1所述的轴承接触角测量仪，其特征在于，所述中空旋转平台（5）是直接由驱动电机驱动。