CN104792280A - 位移式轴承接触角测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种角接触球轴承接触角测量方法，属于轴承测量技术领域。主要解决目前无法准确测量高精度轴承接触角大小的问题。用激光位移传感器测量保持架上标记点的位移变化信号，通过这些变化信号来分析保持架转速nc，把被测轴承外圈转速ne、保持架转速nc、轴承节圆直径DPW和轴承钢球直径DW代入公式 ，就能计算出轴承接触角大小。本发明能准确的测量轴承接触角大小，操作方便，可靠性高，重复精度高。

Description

位移式轴承接触角测量方法
技术领域
本发明涉及一种位移式轴承接触角测量方法，属于轴承测量技术领域。
背景技术
轴承接触角测量仪是应用了行星轮系的运动原理，即轴承内（外）圈固定，钢球和外（内）圈按一定的速比转动，这个速比是轴承接触角的函数，通过测量轴承外（内）圈和保持架转速即可得出被测轴承的接触角值。
结合附图1，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（转数）、外圈转速（转数）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，国内的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，测量轴承外（内）圈和保持架转速都是转化为转数（转角），即在同一时间内，测量被测轴承外（内）圈和保持架的转数（转角），从而求出被测轴承的接触角大小。测量保持架转数（转角）是在被测轴承保持架上贴一个光电反光片，当被测轴承转动时，光电传感器光电管发出的光线垂直打在被测轴承保持架上，每当被测轴承保持架上的反光片转到光电传感器光电管发出的光线时，光电传感器就接受一个光电信号，从而得到保持架转数（转角）。测量外（内）圈转数（转角）是通过电机转换而来的。测量时让保持架转预定圈数，当光电传感器接受到保持架第一个光电信号时，立即发信号系统开始测量外（内）圈转数（转角），当接受到预定保持架圈数的最后一个光电信号时，马上发信号系统停止记测量外（内）圈的转数（转角），通过轴承外（内）圈和保持架的转数（转角）就能得出轴承接触角度的大小。不过目前的测量方法存在以下不足之处：
1.目前测量轴承外（内）圈和保持架转速都是转化为转数（转角），所以要求在同一时间内测出轴承外（内）圈和保持架的转数（转角）。光电传感器接受到保持架光电信号后才触发信号系统开始和停止测量外（内）圈的转数（转角），存在时间延迟，测量不同步。
2.目前测量保持架转速都是通过光电传感器，由于光电传感器光电管射出的光线打在保持架上形成的光点比较大，反光片也有一定大小，所以很难精确的测量保持架的转数（转角），尤其是小尺度保持架。
3.目前测量轴承外圈转速都是通过驱动机构转速间接转换过来的，存在较大的精度误差。
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位移式轴承接触角测量方法，能够使角接触球轴承接触角测量仪的测量精度更高，测量方法更为简单，操作更加方便。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种位移式轴承接触角测量方法，所述测量方法涉及的测量装置主要由加载机构、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、拉力传感器、弹簧和负荷拉杆构成，所述定位驱动机构由中空旋转平台和主轴组成，所述测量控制部分由激光位移传感器和工业计算机组成，本方法步骤为：
1）在被测轴承的保持架上做适当大小标记点，将负荷拉杆压在被测轴承内圈上，固定被测轴承内圈，外圈安装在主轴的卡座内，由中空旋转平台驱动旋转；
2）外圈的转速n e由中空旋转平台直接设定；
3）当外圈匀速旋转时，激光位移传感器提取保持架第1圈最大位移值所对应的采集点数N 1，提取保持架第n圈最大位移值所对应的采集点数N n，计算第1圈与第n圈最大位移值的时间间隔t n- t 1，即第n圈最大位移值与第1圈最大位移值轴承保持架旋转了n-1圈，所旋转圈数与时间的比值n-1/ t n - t 1就是保持架的转速n c，激光位移传感器采样频率f的倒数与采样点数N乘积即是对应的时间坐标t n=N n/f，即n c=(n-1)f/N n- N 1；
4）通过计算公式，就能得出轴承接触角的大小；其中，D PW为钢球节圆直径；D W为钢球直径。
所述激光位移传感器采集保持架位移信号，明显凸出部分是标记点位移信号，较为平坦部分是保持架其他部分位移信号，位移量与采集点数一一对应，激光位移传感器采集到的标记点位移信号点数大于2000个点，激光位移传感器采样到的保持架位移信号最大值只有1个点。
所述标记点有一定凸出量，且能够被激光位移传感器所识别。激光位移传感器的激光打在标记点所在圆上。
与现有技术相比，本发明具有如下的优点：
1.本发明只需要测量保持架转速，外圈转速由驱动机构直接设定，所以就不需要考虑时间同步的问题，测量更加简单。
2.本发明使用的激光位移传感器能够精确的测量保持架的转速，尤其小尺度保持架。
3.本发明外圈转速由驱动机构直接设定，外圈转速精度误差小。
附图说明
图1是本发明位移式轴承接触角测量方法的角接触球轴承结构模型图。
图2是本发明位移式轴承接触角测量方法的轴承接触角测量仪整体结构示意图。
图3是本发明位移式轴承接触角测量方法的测量原理图。
图4是本发明位移式轴承接触角测量方法的激光位移传感器采集保持架位移信号图。
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和图2所示，一种位移式轴承接触角测量方法，所述测量方法涉及的测量装置主要由加载机构、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、拉力传感器7、弹簧6和负荷拉杆2构成，所述定位驱动机构由中空旋转平台5和主轴4组成，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，如图3所示，本方法步骤为：
1）在被测轴承3的保持架上14做适当大小标记点13，将负荷拉杆2压在被测轴承3内圈15上，固定被测轴承3内圈15，外圈16安装在主轴4的卡座内，由中空旋转平台5驱动旋转；
2）外圈16的转速n e由中空旋转平台5直接设定；
3）当外圈16匀速旋转时，激光位移传感器1提取保持架14第1圈最大位移值所对应的采集点数N 1，提取保持架14第n圈最大位移值所对应的采集点数N n，计算第1圈与第n圈最大位移值的时间间隔t n- t 1，即第n圈最大位移值与第1圈最大位移值轴承保持架14旋转了n-1圈，所旋转圈数与时间的比值n-1/ t n - t 1就是保持架14的转速n c，激光位移传感器1采样频率f的倒数与采样点数N乘积即是对应的时间坐标t n=N n/f，即n c=(n-1)f/N n- N 1；
4）通过计算公式，就能得出轴承接触角的大小；其中，D PW为钢球节圆直径；D W为钢球直径。
如图4所示，所述标记点13有一定凸出量，且能够被激光位移传感器1所识别。激光位移传感器1的激光打在标记点13所在圆上。激光位移传感器1采集保持架14位移信号，明显凸出部分是标记点13位移信号，较为平坦部分是保持架14其他部分位移信号，位移量与采集点数一一对应，激光位移传感器1采集到的标记点13位移信号点数大于2000个点，激光位移传感器1采样到的保持架14位移信号最大值只有1个点。

Claims (4)

1.一种位移式轴承接触角测量方法，所述测量方法涉及的测量装置主要由加载机构、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）、拉力传感器（7）、弹簧（6）和负荷拉杆（2）构成，所述定位驱动机构由中空旋转平台（5）和主轴（4）组成，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，其特征在于，本方法步骤为：
1）在被测轴承（3）的保持架上（14）做适当大小标记点（13），将负荷拉杆（2）压在被测轴承（3）内圈（15）上，固定被测轴承（3）内圈（15），外圈（16）安装在主轴（4）的卡座内，由中空旋转平台（5）驱动旋转；
2）外圈（16）的转速n e由中空旋转平台（5）直接设定；
3）当外圈（16）匀速旋转时，激光位移传感器（1）提取保持架（14）第1圈最大位移值所对应的采集点数N 1，提取保持架（14）第n圈最大位移值所对应的采集点数N n，计算第1圈与第n圈最大位移值的时间间隔t n - t 1，即第n圈最大位移值与第1圈最大位移值轴承保持架（14）旋转了n-1圈，所旋转圈数与时间的比值n-1/ t n - t 1就是保持架（14）的转速n c，激光位移传感器（1）采样频率f的倒数与采样点数N乘积即是对应的时间坐标t n=N n/f，即n c=(n-1)f/N n- N 1；
4）通过计算公式                                                ，就能得出轴承接触角的大小；其中，D PW为钢球节圆直径；D W为钢球直径。
2.根据权利要求1所述的一种位移式轴承接触角测量方法，其特征在于，所述激光位移传感器（1）采集保持架（14）位移信号，明显凸出部分是标记点（13）位移信号，较为平坦部分是保持架（14）其他部分位移信号，位移量与采集点数一一对应，激光位移传感器（1）采集到的标记点（13）位移信号点数大于2000个点，激光位移传感器（1）采样到的保持架（14）位移信号最大值只有1个点。
3.根据权利要求1所述的一种位移式轴承接触角测量方法，其特征在于，所述标记点（13）有一定凸出量，且能够被激光位移传感器（1）所识别。
4.根据权利要求1所述的一种位移式轴承接触角测量方法，其特征在于，激光位移传感器（1）的激光打在标记点（13）所在圆上。
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