CN106979755A - 汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪，包括旋转机构、气动加载机构、测量机构和测量系统，将被测轴承的内圈固定于旋转机构的芯轴并随芯轴旋转，由气动加载机构对被测轴承的外圈施加载荷，测量机构采用位移传感器采集外圈位移值并将数据传输至测量系统的单片机处理，单片机通过WiFi模块将数据传输给上位机PC。本发明用无线通信技术进行数据传输，无需复杂的布线即可完成搭建工作，节省空间，可以实现远距离传输；采用气动加载方式，通过减压阀调节载荷大小，通过电磁换向阀改变加载机构的运动方向，施加载荷均匀且不受外界干扰；芯轴带动内圈旋转，内外圈的制造偏差及安装偏差在旋转过程中通过滚动体的旋转得到弥补，提高了测量的准确值。

Description

汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪

技术领域

本发明涉及轴承测量技术领域，具体涉及一种轴承轴向游隙测量仪。

背景技术

汽车水泵轴承目前有两种类型：一种是一列球一列滚子轴承，另一种是双列球轴承。为了减小摩擦和提高汽车水泵轴承的寿命，通常将一列球一列滚子轴承的球端设计四点接触式，通常按四点接触和深沟球轴承来计算球端的径向游隙，按滚子轴承来计算滚子端的径向游隙，对于成套轴承则取两者的并集来计算径向游隙，对于轴向游隙则取球端游隙来计算。而双列球轴承通常设计为背靠背式，对于这种轴承则不能按深沟球轴承的径向游隙和轴向游隙的计算方法来计算轴承的游隙。

针对汽车水泵轴承轴向游隙的测量，传统的轴向游隙测量系统存在以下问题：

1、通常采用串口通信方式进行数据传输，这种传输形式需要大量的布线，使得搭建轴向游隙测量系统时的工作量变得极大，维护不便；在工业生产过程中往往会受到距离的限制，当测量设备和上位机PC之间距离过远时无法保证数据的可靠性，且传输速率变慢；另外，测量精度受环境因素的影响较大。

2、通常采用手动加载，加载的载荷值不稳定，操作过程复杂，工作效率低，影响生产。

3、通常采用静态的测量仪，芯轴不旋转，轴承内圈的沟道偏差不能弥补，影响结果值。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪，它可以自动采集数据，将采集的数据通过无线传输的WiFi技术发送到PC端，并能自动施加准确的载荷，用来满足实际中大批量生产的需要，保证该类轴承的轴向游隙能得到了准确的检测和很好的控制。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：提出一种汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪，包括

工作台；

旋转机构，包括驱动电机和芯轴，所述驱动电机带动所述芯轴旋转，所述旋转机构安装在所述工作台上，被测轴承安装于所述芯轴的端部；

气动加载机构，包括加载头，所述加载头作用于被测轴承的外圈；

测量机构，包括位移传感器，所述位移传感器安装于所述工作台并能够相对所述工作台移动，所述位移传感器位于被测轴承外圈的外侧；

测量系统，包括单片机、WiFi模块和上位机PC，所述单片机与所述位移传感器连接，所述单片机通过所述WiFi模块将数据传输给上位机PC。

上述方案中，被测轴承通过过松配合安装于所述芯轴的端部，被测轴承的内圈通过轴承压盖及固定螺钉与所述芯轴固定。

上述方案中，所述旋转机构还包括减速器、带轮和同步带，所述驱动电机与所述减速器连接，所述减速器与所述带轮的轴连接，所述带轮通过所述同步带与所述芯轴上的从动带轮相连。

上述方案中，所述测量机构还包括测杆和套圈，所述工作台上固定有立柱，所述套圈套设于所述立柱并通过锁紧螺母固定，所述测杆与所述套圈活动连接，所述位移传感器通过锁紧螺钉、微调螺母与所述测杆固定连接。

上述方案中，所述气动加载机构还包括气源装置和气动执行元件，所述气源装置包括依次相连的空压机、冷却器、油水分离器、贮气罐和分水滤气器，所述气动执行元件包括依次相连的减压阀、油雾器、电磁换向阀、节流阀和双作用气缸，所述分水滤气器与所述减压阀连接，所述加载头固定安装于所述双作用气缸的活塞杆的端部。

上述方案中，所述减压阀为外部先导式减压阀。

上述方案中，所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀。

上述方案中，所述节流阀为单向节流阀。

上述方案中，所述位移传感器为激光位移传感器。

上述方案中，所述单片机为STC89C52RC单片机。

本发明的有益效果在于：

1.将采集的数据通过无线传输的WiFi技术发送到PC端，用无线通信技术进行数据传输大大降低了搭建系统硬件的工作量，无需复杂的布线即可完成搭建工作，节省空间，维修方便，可以实现远距离传输，工作者可以随时随地连接互联网，通过互联网接入来监控检测系统的监测数据，大大减轻了管理人员的工作量，使得远距离得以实现，对汽车水泵轴承轴向游隙的测量变得更加方便快捷。

2.采用气动加载的方式，通过减压阀进行载荷大小的调节，通过电磁换向阀改变加载机构的运动方向，施加载荷均匀且不受外界干扰，结果准确。

3.芯轴带动被测轴承内圈旋转，内外圈的制造偏差以及安装偏差在旋转过程中通过滚动体的旋转可以得到弥补，有利于提高测量的准确值。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪的部分结构示意图；

图2是本发明汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪的气动加载机构示意图；

图3是本发明汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪的测量机构示意图。

图4是本发明汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪的测量系统示意图。

图5是本发明汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪的时钟电路图。

图6是本发明汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪的复位电路图。

图7是本发明汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪的MOS管的电平转换原理图。

图8是本发明汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪的主程序程序流程图。

图中：10、工作台；11、立柱；20、旋转机构；21、驱动电机；22、减速器；23、带轮；24、同步带；25、芯轴；30、气动加载机构；31、气源装置；311、空压机；312、冷却器；313、油水分离器；314、贮气罐；315、分水滤气器；32、气动执行元件；321、减压阀；322、油雾器；323、电磁换向阀；324、节流阀；325、双作用气缸；3251、活塞杆；326、加载头；40、测量机构；41、位移传感器；42、单总线；43、锁紧螺钉；44、微调螺母；45、测杆；46、套圈；47、锁紧螺母；50、被测轴承；51、轴承压盖；52、固定螺钉。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-3所示，为本发明一较佳实施例的汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪，包括工作台10、旋转机构20、气动加载机构30、测量机构40和测量系统，旋转机构20和测量机构40安装于工作台10上。

如图1所示，工作台10上固定有立柱11，测量机构40安装在立柱11上。

旋转机构20包括驱动电机21和芯轴25，驱动电机21安装在工作台10上，芯轴25通过轴承安装在工作台10上，驱动电机21带动芯轴25旋转。具体的，旋转机构20还包括减速器22、带轮23和同步带24，驱动电机21与减速器22连接，减速器22与带轮23的轴连接，带轮23通过同步带24与芯轴25上的从动带轮相连。被测轴承50通过过松配合安装于芯轴25的顶端，并通过轴承压盖51及固定螺钉52将被测轴承50的内圈与芯轴25固定，使被测轴承50的内圈能够随芯轴25旋转。测量汽车水泵轴承轴向游隙时，由于被测轴承50的内圈可以随芯轴25一起旋转，且转速均匀，使得内外圈的制造偏差以及安装偏差在旋转过程中通过滚动体的旋转可以得到弥补，减小轴承轴向游隙测量误差，有利于提高测量的准确值。

如图2所示，气动加载机构30，包括气源装置31和气动执行元件32，气源装置31包括依次相连的空压机311、冷却器312、油水分离器313、贮气罐314和分水滤气器315。空压机311用来产生一定压力和流量的压缩空气；冷却器312用来将高温气体降至常温，使高温汽化的油分、水分分离出来；油水分离器313可以使降温的油滴和水滴等杂质从空气中分离出来，并从排污口出去；贮气罐314用来贮存气体；分水滤气器315用来除去压缩空气中的油污、水分和灰尘等杂质。气动执行元件32包括依次相连的减压阀321、油雾器322、电磁换向阀323、节流阀324和双作用气缸325。分水滤气器315与减压阀321连接，双作用气缸325的活塞杆3251的端部固定安装有加载头326，加载头326作用于被测轴承50的外圈。减压阀321用来将气压减到装置所需要的压力，并保持减压后的压力值稳定；油雾器322可以使润滑油雾化，并随气流进入到需要润滑的部件，润滑油随气流运动，使润滑油附着在部件上以达到润滑的目的；电磁换向阀323可以控制气流的流动方向，气流方向的改变可以实现加载头326的上下运动；节流阀324通过改变气体流量的大小来实现对执行元件运动速度的控制；双作用气缸325通过压缩空气驱动活塞向两个方向运动，双作用气缸325内设有缓冲装置，使活塞接近行程终点时减速。在本实施例中，减压阀321为外部先导式减压阀，电磁换向阀323为三位四通电磁换向阀，节流阀324为单向节流阀。气动加载机构30采用减压阀321调节载荷的大小，通过电磁换向阀323改变加载机构的运动方向，减压阀321施加的载荷均匀不受外界干扰，结果准确。

如图3所示，测量机构40，包括位移传感器41，位移传感器41安装于工作台10并能够相对工作台10移动，位移传感器41位于被测轴承50外圈的外侧。具体的，测量机构40还包括测杆45和套圈46，套圈46套设于立柱11并通过锁紧螺母47固定，套圈46能够沿立柱11上下移动以调节其竖直高度。测杆45与套圈46活动连接使测杆45能够相对套圈46在水平方向做平移运动。位移传感器41通过锁紧螺钉43、微调螺母44与测杆45固定连接。在本实施例中，位移传感器41为激光位移传感器，用来采集被测轴承50外圈上下位移的变化信号，测量精度高，抗干扰能力强，反应速度快，结构轻小，采集信号经过一些列变换转化为数字信号，测量误差小，结果准确。

如图4所示，测量系统包括单片机、WiFi模块和上位机PC，位移传感器41通过单总线42与单片机连接，位移传感器41将采集到的轴承轴向游隙值的数据通过单总线42传输给单片机，单片机对数据进行处理，单片机会将数字信号保持，单片机系统会将数字进行存储，单片机系统会将数字进行处理，计算出所得数据的平均值。单片机再通过WiFi模块将数据传输给PC端，PC端来显示测量值。在本实施例中，单片机为STC89C52RC单片机。

图5为系统的时钟电路，可以调节系统的时钟频率并使其维持稳定的状态，本实施例中C₁和C₂大小为20Pf，以保证电路具有良好的对称性。

单片机在每次开始工作时都必须执行复位操作，以保证CPU和系统的所有组件都处在一个确定的初始状态。常用外部复位电路有有两种，分别是上电自动复位与手动按键复位。本实施例中采用手动按键复位的方式，即通过人工在复位引脚输入持续的高电平，图6为复位电路，通常是在RST端和VCC之间加入人工开关，当按下开关时，VCC就会被直接加到RST端。

在本实施例中WiFi模块为3.3V，STC89C52RC单片机为5V，因而两者之间进行串口通信时需要加电平转换模块才能保证通信的正常进行。正确的信号电平可以保证系统的可靠工作，图7为MOS管的电平转换电路。

本发明的汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪的工作原理如下：

在测量前，根据被测轴承50的规格及尺寸计算出轴向游隙测量时需要加载的载荷值和需要测量的总次数。然后对被测轴承50进行必要的清洗后将其安装在芯轴25上，调节测杆45使位移传感器41处在合适的范围内。

启动驱动电机21，芯轴25在驱动电机21的带动下开始旋转，带动被测轴承50的内圈开始旋转，外圈保持不动。双作用气缸325开始逐渐向下对被测轴承50的外圈施加载荷，被测轴承50的外圈开始沿轴向向下移动，从一个极限位置移动到另一个极限位置。位移传感器41记录被测轴承50的外圈沿轴向的移动量，并将采集到的数据通过单总线42传输给单片机，由单片机进行数据处理，单片机再通过WiFi模块将数据传输给PC端，PC端来显示测量值。一次测量完成后通过电磁换向阀323控制加载机构反向移动，被测轴承50的外圈又返回到原来的位置。重新启动驱动电机21进行下一次测量，计算机会记录这几次测量的值，然后对数据求平均值就可以准确得到水泵轴连轴承的轴向游隙值。

使用本发明的汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪的有益效果有：

1.将采集的数据通过无线传输的WiFi技术发送到PC端，用无线通信技术进行数据传输大大降低了搭建系统硬件的工作量，无需复杂的布线即可完成搭建工作，节省空间，维修方便，可以实现远距离传输，工作者可以随时随地连接互联网，通过互联网接入来监控检测系统的监测数据，大大减轻了管理人员的工作量，使得远距离得以实现，对汽车水泵轴承轴向游隙的测量变得更加方便快捷。

2.采用气动加载的方式，通过减压阀321进行载荷大小的调节，通过电磁换向阀323改变加载机构的运动方向，施加载荷均匀且不受外界干扰，结果准确。

3.芯轴25带动被测轴承50内圈旋转，内外圈的制造偏差以及安装偏差在旋转过程中通过滚动体的旋转可以得到弥补，有利于提高测量的准确值。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪，其特征在于，包括：

工作台；

旋转机构，包括驱动电机和芯轴，所述驱动电机带动所述芯轴旋转，所述旋转机构安装在所述工作台上，被测轴承安装于所述芯轴的端部；

气动加载机构，包括加载头，所述加载头作用于被测轴承的外圈；

测量机构，包括位移传感器，所述位移传感器安装于所述工作台并能够相对所述工作台移动，所述位移传感器位于被测轴承外圈的外侧；

测量系统，包括单片机、WiFi模块和上位机PC，所述单片机与所述位移传感器连接，所述单片机通过所述WiFi模块将数据传输给上位机PC。

2.根据权利要求1所述的汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪，其特征在于，被测轴承通过过松配合安装于所述芯轴的端部，被测轴承的内圈通过轴承压盖及固定螺钉与所述芯轴固定。

3.根据权利要求1或2所述的汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪，其特征在于，所述旋转机构还包括减速器、带轮和同步带，所述驱动电机与所述减速器连接，所述减速器与所述带轮的轴连接，所述带轮通过所述同步带与所述芯轴上的从动带轮相连。

4.根据权利要求1所述的汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪，其特征在于，所述测量机构还包括测杆和套圈，所述工作台上固定有立柱，所述套圈套设于所述立柱并通过锁紧螺母固定，所述测杆与所述套圈活动连接，所述位移传感器通过锁紧螺钉、微调螺母与所述测杆固定连接。

5.根据权利要求1所述的汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪，其特征在于，所述气动加载机构还包括气源装置和气动执行元件，所述气源装置包括依次相连的空压机、冷却器、油水分离器、贮气罐和分水滤气器，所述气动执行元件包括依次相连的减压阀、油雾器、电磁换向阀、节流阀和双作用气缸，所述分水滤气器与所述减压阀连接，所述加载头固定安装于所述双作用气缸的活塞杆的端部。

6.根据权利要求5所述的汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪，其特征在于，所述减压阀为外部先导式减压阀。

7.根据权利要求5所述的汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪，其特征在于，所述电磁换向阀为三位四通电磁换向阀。

8.根据权利要求5所述的汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪，其特征在于，所述节流阀为单向节流阀。

9.根据权利要求1所述的汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪，其特征在于，所述位移传感器为激光位移传感器。

10.根据权利要求1所述的汽车水泵轴承轴向游隙自动测量仪，其特征在于，所述单片机为STC89C52RC单片机。