CN108051204A - 一种便携式固体润滑轴承的真空跑合测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于轴承测试技术领域，涉及一种对星载固体润滑轴承质量检测的设备，尤其涉及一种便携式固体润滑轴承的真空跑合测试装置，包括真空包装箱及位于真空包装箱内部的测试组件；测试组件包括轴承工装、驱动电机、固定支架与测压单元；当电机转轴与内圈工装连接时，带动内圈工装使得被测轴承的内圈转动，被测轴承的外圈通过外圈工装与测压单元接触，阻止外圈转动；当电机转轴与外圈工装连接时，带动外圈工装使得被测轴承的外圈转动，被测轴承的内圈通过内圈工装与测压单元接触，阻止内圈转动。解决了采用老旧的设备在大气环境下对轴承进行跑合，使得其出现异常状态(振动、异响)，对其后续使用带来隐患的问题。
Description
技术领域
本发明属于轴承测试技术领域，涉及一种便携式固体润滑轴承的真空跑合-测试装置，尤其涉及一种对星载固体润滑轴承质量检测的设备。
背景技术
轴承跑合测试装置是一种在实验室条件下，对轴承进行初步跑合及摩擦力矩测试的检测设备。
轴承跑合测试装置以电机驱动轴承(轴系)的内圈或外圈，使用气缸或者螺钉对轴承(轴系)加载轴向力，以一定的转速转动固定的时间，对新制造的轴承进行跑合，在跑合完成后，使用砝码测试轴承(轴系)的启动摩擦力矩，启动摩擦力矩最大值和波动值小于双方的商定值，则认为轴承跑合完成，启动摩擦力矩达标，可以进行后续的验收及测试工作。
随着航天和航空技术的发展，目前星载设备上越来越多的使用到固体润滑轴承，轴承的运转特性直接影响到设备的运行状态和寿命，所以在轴承装机前验收测试时，必须对其运转特性进行全面测试，最能反映轴承运转特性的指标为其动态摩擦力矩，动态摩擦力矩的大小及波动即可直接反映轴承是否满足使用要求。
目前，国内普遍使用一些老旧的设备在大气环境下对轴承进行跑合，跑合完成后只进行启动摩擦力矩的测试，此种方式对于使用环境为真空的固体润滑轴承并不适用，原因有两个：第一，在大气环境下，对固体润滑轴承进行跑合时，因不是固体润滑轴承的最佳使用环境，会使得轴承出现异常状态(振动、异响)，这会对轴承的后续使用带来隐患；第二，因固体润滑轴承不在最佳使用环境，即使跑合时未出现异常，跑合完成后测试启动摩擦力矩时力矩会有较大波动，无法判断是否完成跑合，进而影响后续的测试工作。
通过市场调研，目前市场上还没有一种可以便携、快速的在实验室环境下，对固体润滑轴承(轴系)进行真空跑合-测试的装置或方法，也未见相关的公开报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种以较低成本，就可以便携、快速的在实验室环境下，对固体润滑轴承(轴系)进行真空跑合-测试的装置，可以模拟各种转速并实时测试轴承(轴系)的动态摩擦力矩。
本发明的技术解决方案是提供一种便携式固体润滑轴承的真空跑合测试装置，其特殊之处在于：包括真空包装箱及位于真空包装箱内部的测试组件；
上述测试组件包括轴承工装、驱动电机、固定支架与测压单元；
上述轴承工装包括外圈工装与内圈工装，外圈工装套装在内圈工装外，被测轴承位于内圈工装与外圈工装之间且被测轴承的内圈固定在内圈工装上；
上述驱动电机设置在真空包装箱底部，驱动电机的转轴与外圈工装或内圈工装可拆卸连接；
上述固定支架固定于真空包装箱内部；
上述测压单元固定在固定支架上(该固定支架能够在真空包装箱内实现万向调节)，且能够沿被测轴承的径向和轴向移动，实现对不同轴承(轴系)的测试；
当电机转轴与内圈工装连接时，带动内圈工装使得被测轴承的内圈转动，被测轴承的外圈通过外圈工装与测压单元接触，阻止外圈转动；当电机转轴与外圈工装连接时，带动外圈工装使得被测轴承的外圈转动，被测轴承的内圈通过内圈工装与测压单元接触，阻止内圈转动。
优选地，为了防止测试中发生意外，需要监控跑和测试过程中轴承(轴系)的状态，该测试装置还包括监视相机与照明装置，所述监视相机与照明装置均固定在固定支架上，监视相机与照明相机的高度及角度能够调节。
优选地，上述测压单元为压力传感器。
优选地，内圈工装与外圈工装分别为内径不同的轴套结构，均包括大端与小端，外圈工装小端的内径与待测轴承外圈外径匹配，内圈工装小端的外径与待测轴承的内圈内径匹配，外圈工装大端与内圈工装大端均用于与电机转轴连接；
外圈工装小端的内壁具有环形凸台，内圈工装小端的外壁具有环形凸台；外圈工装与内圈工装大端外壁均具有金属块；
被测轴承套装在内圈工装小端，外圈工装的小端套装在被测轴承外，被测轴承的内圈下端面与内圈工装的环形凸台接触，被测轴承的外圈上端面与外圈工装的环形凸台接触；
上述轴承工装还包括压紧板，上述压紧板与内圈工装小端端面可拆卸连接，用于将被测轴承的内圈压紧固定在内圈工装上。
优选地，上述驱动电机的转轴上设有金属圆盘，驱动电机的转轴与内圈工装的大端或外圈工装的大端通过金属圆盘连接。
优选地，为了实现压力传感器及监视相机与照明装置位置调节，上述固定支架包括纵向支架及横向支架，上述纵向支架包括纵向滑轨，上述横向支架能够在所述滑轨内移动并固定，上述纵向支架与横向支架均为伸缩支架，上述压力传感器固定在横向支架上，上述监视相机及照明装置固定在纵向支架上。
优选地，上述真空包装箱为圆柱形不锈钢箱体，分为上箱体及下箱体，上述上箱体和下箱体的连接处设置有O型密封圈，上箱体和下箱体通过定位销钉定位并使用螺钉压紧。
优选地，上述电机转轴与真空包装箱的中心轴重合。
优选地，上述真空包装箱上设置有真空插头、抽气阀门及压力表，上述真空包装箱的底部设置有万向轮。可使用小型真空泵对真空包装箱进行快速的抽真空；真空插头安装在真空包装箱底部的侧壁上，用于供电及信号传输。
本发明真空跑合-测试装置的原理如下：
本发明通过驱动电机提供转矩，使得轴承(轴系)的内圈(外圈)通过工装随电机轴转动，轴承(轴系)的外圈(内圈)通过工装与压力传感器接触，在转动过程中，通过压力值与力臂的关系，即可实时测量并记录轴承(轴系)的动态摩擦力矩：
Mij＝N·R
式中：N为压力传感器显示的压力值，单位：N；
R为工装与压力传感器的接触点距轴线的距离，单位：mm；
Mij为轴承(轴系)的顺时针(逆时针)动态摩擦力矩，单位：Nmm。
本发明的有益效果是：
1、使用本发明装置对固体润滑轴承(轴系)进行跑合测试时，是固体润滑轴承(轴系)的最佳使用环境即真空环境，不会使得其出现异常状态(振动、异响)，不会对其后续使用带来隐患；
2、使用此装置对固体润滑轴承(轴系)进行跑合的同时，就可以得到轴承(轴系)的动态摩擦力矩，通过动态摩擦力矩的最大值、波动量即可看出轴承是否完成跑和、轴承的运转性能是否良好，为后续轴承的验收测试工作打下基础；
3、该装置安装简便、快速，可以快速的实现抽真空，通用性强，便于运输，可以在任何实验室内使用，避免了为测试固体润滑轴承专门使用大型真空设备而造成的人力、物力的浪费；
4、该便携式固体润滑轴承(轴系)真空跑合-测试装置填补了国内在固体润滑轴承跑和测试的空白，本发明的跑合测试装置可以适用多种尺寸的轴承(轴系)，且可对轴承(轴系)的动态摩擦力矩进行实时测量。
附图说明
图1是本发明所提供的一种便携式固体润滑轴承(轴系)的真空跑合测试装置的原理图；
图2为图1沿A-A线的剖视图；
图3为电机转轴与内圈工装大端通过金属圆盘固定示意图；
图4为电机转轴与外圈工装大端通过金属圆盘固定示意图。
图中附图标记为：1-监视相机及照明组件；2-被测轴承(轴系)；3-压力传感器；4-固定支架；5-驱动电机；6-真空插头；7-抽气阀门；8-上箱体；9-定位销钉；10-下箱体；11-万向轮；12-外圈工装；13-内圈工装；14-金属圆盘；15-金属块。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步的描述。
本发明提供了一种低成本、便携、快速的在实验室环境下，对固体润滑轴承(轴系)进行真空跑合测试的装置，从图1可以看出，本发明包括真空包装箱、轴承工装、驱动电机5、固定支架4及压力传感器3，该真空包装箱上设置有真空插头6、抽气阀门7及压力表，通过小型真空泵对真空包装箱抽真空。
该真空跑合-测试装置通过以下原理实现：
制造一个内径为500mm左右(中小型轴承均可使用)、高800mm左右的圆柱形真空包装箱，分为上箱体8及下箱体10，上箱体8与下箱体10的连接处设有O型圈密封，通过定位销钉9定位并使用螺钉压紧，可实现快速装拆，箱体下部装有万向轮11，方便移动及运输；
在真空包装箱下箱体10中安装驱动电机5，电机转轴与真空包装箱中心轴重合，电机转轴前端安装一金属圆盘14，预留安装接口；将固体润滑轴承(轴系)安装在专用的测试工装上，测试工装如图3及图4所示，包括内圈工装13及外圈工装12，内圈工装13与外圈工装12分别为内径不同的轴套结构，均包括大端与小端，外圈工装12小端的内径与待测轴承外圈外径匹配，内圈工装13小端的外径与待测轴承的内圈内径匹配，外圈工装12大端与内圈工装13大端上均设置有金属块15；
外圈工装12小端的内壁具有环形凸台，内圈工装13小端的外壁具有环形凸台，安装待测轴承时，待测轴承套装在内圈工装13，待测轴承内圈的下端面与内圈工装13的环形凸台接触，再将外圈工装12套装在待测轴承上，外圈轴承的环形凸台压紧待测轴承外圈的上端面，还包括压紧板，与内圈工装13小端端面可拆卸连接，当待测轴承固定时，该压紧板压紧待测轴承内圈的上端面，通过该压紧板进一步将待测轴承内圈压紧固定在内圈工装13。
图3为电机转轴与内圈工装大端通过金属圆盘固定，转动内圈工装13，带动轴承内圈转动，压力传感器接触外圈工装12的金属块15；图4为电机转轴与外圈工装12大端通过金属圆盘14固定，转动外圈工装12，带动轴承外圈转动，压力传感器接触内圈工装13的金属块15。在该实施例中内圈工装13、外圈工装12与金属圆盘14通过螺钉固定。在其他实施例中也可以采用其他的固定方式。
金属块15与压力传感器3接触时，要求压力传感器3的受力方向沿轴承(轴系)圆周的切线方向；压力传感器3通过固定支架4进行固定，且可以沿轴承(轴系)径向和轴向方向进行调节，以适用于不同直径、不同高度的轴承(轴系)；监视相机及照明组件1也通过固定支架4进行固定，且高度及角度均可调节，以保证对轴承(轴系)清晰成像；在该实施例中固定支架4包括纵向支架及横向支架，照明装置及监视相机安装在纵向支架上，压力传感器3固定在横向支架上，纵向支架与横向支架均为伸缩支架，横向支架还可以沿着纵向支架上下移动，确保压力传感器3可以沿轴承(轴系)径向和轴向方向进行调节，在其他实施例中也可以采用其他方式进行调节压力传感器3、照明装置及监视相机的位置。
真空插头6安装在真空包装箱下箱体10的侧壁上，用于供电及信号的传输；抽气阀门7用于和小型真空泵进行连接，对真空包装箱进行快速抽真空。
通过压力表，判断箱体内达到真空后，则可通过电脑控制驱动电机5以一定的转速旋转(顺时针或逆时针)，则被测轴承2(轴系)的内圈(外圈)随其一起转动，外圈(内圈)因通过金属块15与压力传感器3接触，不会随内圈(外圈)转动，压力传感器3会输出压力值，在配套软件上设置力臂值R，通过压力值与力臂相乘，得到被测轴承2(轴系)的实时动态摩擦力矩，动态摩擦力矩会通过配套软件自动记录并存储，用于试验后数据处理。
Claims (10)
1.一种便携式固体润滑轴承的真空跑合测试装置，其特征在于：包括真空包装箱及位于真空包装箱内部的测试组件；
所述测试组件包括轴承工装、驱动电机(5)、固定支架(4)与测压单元；
所述轴承工装包括外圈工装(12)与内圈工装(13)，外圈工装(12)套装在内圈工装(13)外，被测轴承位于内圈工装(13)与外圈工装(12)之间且被测轴承的内圈固定在内圈工装(13)上；
所述驱动电机(5)设置在真空包装箱底部，驱动电机(5)的转轴与外圈工装(12)或内圈工装(13)可拆卸连接；
所述固定支架(4)固定于真空包装箱内部；
所述测压单元固定在固定支架(4)上，且能够沿被测轴承(2)的径向和轴向移动；
当电机转轴与内圈工装(13)连接时，带动内圈工装(13)使得被测轴承(2)的内圈转动，被测轴承(2)的外圈通过外圈工装(12)与测压单元接触，阻止外圈转动；当电机转轴与外圈工装(12)连接时，带动外圈工装(12)使得被测轴承(2)的外圈转动，被测轴承(2)的内圈通过内圈工装(13)与测压单元接触，阻止内圈转动。
2.根据权利要求1所述的一种便携式固体润滑轴承的真空跑合测试装置，其特征在于：还包括监视相机，所述监视相机固定在固定支架(4)上，监视相机的高度及角度能够调节。
3.根据权利要求2所述的一种便携式固体润滑轴承的真空跑合测试装置，其特征在于：还包括照明装置，所述照明装置固定在固定支架(4)上，照明装置的高度及角度能够调节。
4.根据权利要求3所述的一种便携式固体润滑轴承的真空跑合测试装置，其特征在于：所述测压单元为压力传感器(3)。
5.根据权利要求4所述的一种便携式固体润滑轴承的真空跑合测试装置，其特征在于：内圈工装(13)与外圈工装(12)分别为内径不同的轴套结构，均包括大端与小端，外圈工装(12)小端的内径与待测轴承外圈外径匹配，内圈工装(13)小端的外径与待测轴承的内圈内径匹配，外圈工装(12)大端与内圈工装(13)大端均用于与电机转轴连接；
外圈工装(12)小端的内壁具有环形凸台，内圈工装(13)小端的外壁具有环形凸台；外圈工装(12)与内圈工装(13)大端外壁均具有金属块(15)；
被测轴承套装在内圈工装(13)小端，外圈工装(12)的小端套装在被测轴承外，被测轴承的内圈下端面与内圈工装(13)的环形凸台接触，被测轴承的外圈上端面与外圈工装(12)的环形凸台接触；
所述轴承工装还包括压紧板，所述压紧板与内圈工装(13)小端端面可拆卸连接，用于将被测轴承的内圈压紧固定在内圈工装(13)上。
6.根据权利要求1-5任一所述的一种便携式固体润滑轴承的真空跑合测试装置，其特征在于：所述驱动电机(5)的转轴上设有金属圆盘(14)，驱动电机(5)的转轴与内圈工装(13)的大端或外圈工装(12)的大端通过金属圆盘(14)连接。
7.根据权利要求6所述的一种便携式固体润滑轴承的真空跑合测试装置，其特征在于：所述固定支架(4)包括纵向支架及横向支架；所述纵向支架包括纵向滑轨，所述横向支架能够在所述滑轨内移动并固定，所述纵向支架与横向支架均为伸缩支架，所述压力传感器(3)固定在横向支架上，所述监视相机及照明装置固定在纵向支架上。
8.根据权利要求7所述的一种便携式固体润滑轴承的真空跑合测试装置，其特征在于：所述真空包装箱为圆柱形不锈钢箱体，分为上箱体(8)及下箱体(10)，所述上箱体(8)和下箱体(10)的连接处设置有O型密封圈，上箱体(8)和下箱体(10)通过定位销钉(9)定位并使用螺钉压紧。
9.根据权利要求8所述的一种便携式固体润滑轴承的真空跑合测试装置，其特征在于：所述电机转轴与真空包装箱的中心轴重合。
10.根据权利要求9所述的一种便携式固体润滑轴承的真空跑合测试装置，其特征在于：所述真空包装箱上设置有真空插头(6)、抽气阀门(7)及压力表，所述真空包装箱的底部设置有万向轮(11)。
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