CN108318165B - 一种轴承动态摩擦力矩测试仪 - Google Patents

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Abstract

本发明属于测试技术,公开了一种轴承动态摩擦力矩测试仪。包括主机、控制器、显示器组成。轴承动态摩擦力矩测试仪是轴承检测装置。它通过精密主轴以1r/min(或0.5r/min或10r/min)速率驱动下,带动被测轴承低速转动,在实际预载条件下,由测力计检测轴承的动态力矩并实时显示测试曲线,通过连续的力矩曲线分析,判断轴承轨道、钢球表面光洁度、沟槽表面光洁度、清洁度、润滑状态及摩擦力矩均值等轴承质量信息。因此利用轴承动态摩擦力矩测试仪可进行轴承的质量控制,有利于提高产品的精度和使用寿命,同时,也是轴承使用者进行轴承筛选,轴承质量检验的设备。

Description

一种轴承动态摩擦力矩测试仪
技术领域
本发明属于测试技术,涉及一种轴承动态摩擦力矩测试仪。
背景技术
在陀螺研制生产中,陀螺马达转速很高,轴承质量、轴承的清洁程度对陀螺的性能产生了较大影响。为了消除因轴承质量产生的影响,需要一种轴承动态摩擦力矩的测量仪,用于检验轴承质量,对轴承进行筛选,检查轴承的清洁程度,而国内无类是产品满足需求。因此,自行研制了轴承动态摩擦力矩测量仪,并推广到了轴承研制和航空航天等应用领域。
发明内容
本发明的目的是:提出一种轴承动态摩擦力矩测试仪,用于测量微型、小型轴承的动态摩擦力矩。要求通过低速转动,在实际预载条件下,由测力计检测轴承的动态摩擦力矩,通过连续的力矩曲线分析,判断轴承轨道、钢球表面光洁度、沟槽表面光洁度、清洁度、润滑状态及摩擦力矩均值等轴承质量信息。因此利用轴承动态摩擦力矩测试仪可进行轴承的质量控制,有利于提高产品的精度和使用寿命,是轴承研制与生产中不可缺少的检测仪器;同时,也是轴承使用者进行轴承筛选,轴承质量检验的重要设备。
本发明的技术方案是:
一种轴承动态摩擦力矩测试仪,其特征在于,包括控制器、显示器及主机;所述的主机包括力矩测量机构[1]、被测轴承[2]、被测轴承座[3]、第一锁紧螺母[4]、上罩壳[5]、精密主轴组件[6]、主轴座[7]、膜片联轴器[8]、中罩壳[9]、驱动机构[10]、加载机构[11]和底座组件[12];力矩测量机构[1]安装在底座组件[12]的立柱[68]上;被测轴承座[3]安装于精密主轴组件[6]顶端的定位锥座[25]内,用第一锁紧螺母[4]锁紧;上罩壳[5]安装在中罩壳[9]上,中罩壳[9]安装在驱动机构[10]上,主轴座[7]安装在驱动机构[10]的上端盖[38]上,精密主轴组件[6]安装在主轴座[7]上,驱动机构[10]安装在底座组件[12]的驱动机构支座[65]上,通过第七螺钉[69]和压板[70]固紧;加载机构[11]安装在底座组件[12]的支座[66]安装孔内。
所述被测轴承座[3]为轴套类零件,其外部两段圆柱,下部的外圆与精密主轴组件[6]的定位锥座[25]的孔配合,内部为三段从上到下直径依次减小的孔,上段的孔和端面用于安装被测轴承[2],下面两段孔和端面用于安装第一锁紧螺母[4],第一锁紧螺母[4]为一个内部有贯穿孔的开槽螺钉,用于锁紧被测轴承座[3],主轴座[7]外形为一个圆柱体,靠近底部设有一法兰盘,法兰盘上均匀分布4个孔,用于将其联接在驱动机构[10]上,主轴座[7]内部为两个阶梯孔,上端孔径较小,作为精密主轴组件[6]的安装定位孔,主轴座[7]上表面设有四个螺孔,用于联接精密主轴组件[6],联轴器[8]用于联接驱动机构[10]的联机轴和精密主轴组件[6]的主轴,中罩壳[9]是一桶形零件,其底部有小段较大直径孔和端面,内部设一圆环形成一法兰,法兰上沿圆周分布有四孔,用螺钉将中罩壳联接于驱动机构机壳上,上罩壳[5]为薄壁圆柱形壳体,下部开口,上部设有贯穿孔,穿过主轴,外圆底部设有一小段小直径台阶,通过它将上罩壳[5]套装于中罩壳[9]上,用沿圆周径向分布的螺钉联接。
所述力矩测量机构[1],由测力计[20]、力传递板[21]、加载轴[22]、测力臂[23]组成;力传递板[21]为金属薄板,一端安装在测力计[20]上,另一端设有开口向下的槽,卡于测力臂[23]的环形槽内,加载轴[22]是一个四段的台阶轴,从上到下依次为测力臂安装段、被测轴承安装的轴肩、被测轴承安装轴、悬丝悬挂段;为减轻重量,测力臂沿径向设有通孔,用于安装测力臂[23],测力臂[23]为圆柱状,靠近两端各设有一环形槽,测力臂以加载轴[22]轴线对称安装,过盈配合,悬丝悬挂段沿轴心线对称开有窄槽,在槽的中部沿径向压一柱销,用于系加载机构[11]的悬丝[60];测力计[20]安装在测力计安装支架上,安装支架上设有一垂直于测力方向的通孔,用于将测力计安装在底座组件[12]的立柱[68]上,测力计在垂直方向的位置,由限位环[67]及其固定螺钉定位。
所述加载轴[22]测力臂安装段内部为空心、薄壁。
所述的精密主轴组件[6],由定位锥座[25]、主轴[26]、第一螺钉[27]、轴承座[28]、外隔套[29]、内隔套[30]、成对轴承[31]、2个轴承盖[32]、套筒[33]和双第二锁紧螺母[34]组成;主轴[26]内部为空心,用来穿过加载悬丝;其外部的上端为圆锥,用来安装被测轴承的定位锥座[25];主轴圆锥段的下部为台阶轴,末端设有外螺纹,上、下装有一对成对轴承[31],中间用内隔套[30]和外隔套[29]隔开,通过套筒[33]和双第二锁紧螺母[34]将轴承固定在主轴上;轴承座[28]为桶状零件,成对轴承[31]外圈安装在轴承座内,用上下两个轴承盖[32],通过第一螺钉[27]在轴向压紧固定;下端外部设有一法兰,用螺钉将精密主轴组件安装在主轴座[7]上;主轴[26]轴承内圈安装段与上部的圆锥同轴,定位锥座[25]为一轴套类零件,安装于主轴[26]上,用于安装被测轴承座[3];其外部上段为圆柱下段为圆盘,圆盘上分布着2个螺纹孔用于拆卸定位锥座;内部为贯通的圆孔和锥孔,下段的锥孔与主轴[26]的圆锥配合,上端的圆孔与被测轴承座[3]外圆配合。
所述精密主轴组件[6]的主轴径向跳动小于4微米。
所述驱动机构[10],由、螺钉[36]、测速发电机[37]、上端盖[38]、第三螺钉[39]、两个深沟球轴承[40]、联机轴[41]、上轴承盖[42]、第四螺钉[43]、第五螺钉[44]、力矩电机[45]、下轴承盖[46]、下端盖[47]组成;联机轴[41]内部设有通孔,外部为台阶轴,从上到下依次为联轴器、小轴承内圈、发电机转子、力矩电机转子、大轴承安装段;机壳[35]为桶状零件,内部为阶梯孔,从上到下依次为上端盖、发电机定子、力矩电机定子、下端盖安装孔;上端盖[38]为盘类零件,靠近边缘沿圆周均匀分布4个通孔,用第二螺钉[36]安装在机壳孔内,其上部凸起圆环用于安装主轴座[7],下部内孔用于安装小轴承,支撑联机轴;下端盖[47]亦为盘类零件,安装在机壳[35]下端孔内,其内孔用于安装大轴承,支撑联机轴,两个深沟球轴承[40]用上轴承盖[42]、下端盖[47]轴承盖做轴向固定,用调整垫片调整轴承的轴向位置,保证驱动机构的旋转要求,轴承盖[32]用第三螺钉[39]紧固;测速发电机[37]为外购成品,其定子安装在机壳[35]内,用第五螺钉[44]固定,转子安装在联机轴[41]上,用第四螺钉[43]固定;力矩电机[45]也是外购成品,其定子安装在机壳[35]内,用第五螺钉[44]固定,转子安装在联机轴[41]上,用螺钉固定。
所述加载机构[11],由配重[50]、轴承座套[51]、球轴承[52]、支点轴[53]、锁紧螺母座[54]、锁紧螺钉[55]、加载砝码[56]、杠杆[57]、第六螺钉[58]、锥锤[59]、悬丝[60]组成;悬丝[60]其一端系在力矩测量机构[1]的加载轴[22]下端,另一端系在锥锤[59]的上端;锥锤[59]为圆柱形,末端为圆锥,上端沿中心轴开有窄槽,在槽的中部沿径向压一柱销,用于系悬丝[60];杠杆[57]是一截面为矩形的杆,左端有一孔,杠杆[57]通过该孔安装在杠杆支点轴上;支点孔右端的部分用于安装配重[50];杠杆中部与主轴对应的位置局部截面宽度为锥锤直径的两倍,设有一与主轴中心线对应的孔,用于穿过锥锤[59];其侧面中心设有与锥锤孔正交的通孔,用来穿过锁紧螺钉[55];杠杆[57]左端设置有砝码托盘,托盘中心设置有圆柱杆,用于精确放置加载砝码[56]。锁紧螺母座[54]安装在杠杆[57]中部两侧,用四个第六螺钉[58]联接,锁紧螺母座[54]外形圆柱和长方板组合而成,长方板为安装法兰,设有四个过孔;沿圆柱体轴线,设有贯通的螺孔,用于安装锁紧螺钉[55],支点轴[53]为台阶轴,两端等径,用于安装轴承[52],中间部分直径较大,与杠杆上的孔过盈配合,两端的球轴承[52]安装于轴承座套[51]内,轴承座套[51]安装于底座组件[12]的支座[66]上,轴承座套[51]的外形为两段圆柱,较大直径圆柱全段为外螺纹;端面上刻有十字槽,用来旋紧轴承座套[51];较小的直径的外圆为安装定位段;从较小的直径的外圆端面向里开有直径依次从大到小的三段台阶孔,中间的孔安装轴承[52],配重[50]外形为圆柱,中间设有与杠杆[57]截面相配合的矩形孔,径向设有一个螺纹孔。
所述悬丝[60]用鱼线或细钢丝制作。
所述的底座组件[12],由底盘[64]、支撑地脚[61]、支柱[62]、杠杆支撑手轮[63]、驱动机构支座[65]、支座[66]、立柱[68]、限位环[67]、螺钉[69]、压板[70]组成;底盘[64]为盘类零件,中心有较大贯穿孔,端面外侧圆周均匀分布着三个螺孔,用于安装支柱[61],端面内侧圆周均匀分布着六个通孔,用于安装驱动机构支座[65],左侧设有四个螺孔,用于安装支座[66],支座[66]外形为四段长方体,自上而下,1、3段截面相同,2、4段截面相同且长度较1、3段大且对称;内部形状为第1段有垂直孔,用于安装立柱[68];第2段内部中间设有平行于底面的贯穿孔,孔两端设有螺纹和退刀槽,用于安装杠杆支点轴;底面向上开有两个正交的槽,垂直于支点轴安装孔的槽较宽,用于安装杠杆,另一槽从底面贯穿至支点轴安装孔,便于装配加载装置[11]的支点轴[53];立柱[68]为简单的圆柱杆,用于安装测力计;支撑地脚[61]中部是薄圆柱形手轮,上端是螺柱,圆锥形地脚,安装于支柱[62]下面,支柱[62]是一圆柱,上端有螺杆,下端设有螺孔,用来支撑底盘[64];杠杆支撑手轮[63]为一个手轮,下部设有螺杆,上部为一段圆柱,顶端为圆锥,用于支撑加载机构[11]的杠杆[57];驱动机构支座[65]是长方块零件,用于支撑驱动机构及其以上零部件;其底面设有两个螺孔,用于将其用螺钉连接在底盘[64]的上表面;上面有一长方形缺口,形成一个支撑面,用来支撑驱动机构[10];上表面设有一螺孔,用第七螺钉[69]通过压板[70],固定驱动机构[10]。
本发明的优点是:
1.采用力矩电机和测速发电机组成一个低速驱动系统,系统稳定,转速平滑,抗干扰能力强;
2.采用电机直接驱动,无需减速装置,结构简单,成本低;
3.采用了精密主轴,避免了传动误差对测量精度的影响;
4.采用了高精度成品测力计,测量精度高,成本低;
5.轴向加载装置结构简单,采用砝码加载,操作方便;
6.采用计算机控制和数据采集,输出连续的动态摩擦力矩曲线,便于对被测轴承缺陷进行定位、定量分析。
附图说明
图1是本发明的主机结构示意图。
其中,1是力矩测量机构、2是被测轴承、3是被测轴承座、4是第一锁紧螺母、5是上罩壳、6是精密主轴组件、7是主轴座、8是膜片联轴器、9是中罩壳、10是驱动机构、11是加载机构、12是底座组件。
图2是力矩测量机构结构示意图。
其中,20是测力计、21是力传递板、22是加载轴、23是测力臂。
图3是精密主轴组件结构示意图。
其中,25是定位锥座、26是主轴、27是第一螺钉、28是轴承座、29是外隔套、30是内隔套、31是成对轴承、32是轴承盖、33是套筒、34是第二锁紧螺母。
图4是驱动机构结构示意图。
其中,35是机壳、36是第二螺钉、37是测速发电机、38是上端盖、39是第三螺钉、40深沟球轴承、41是联机轴、42是上轴承盖、43是第四螺钉、44是第五螺钉、45是力矩电机、46是下轴承盖、47是下端盖。
图5是加载机构结构示意图。
其中,50是配重、51是轴承座套、52是球轴承、53是支点轴、54是锁紧螺母座、55是锁紧螺钉、56是加载砝码、57是杠杆、58是第六螺钉、59是锥锤、60是悬丝。
图6是底座组件结构示意图
其中,61支撑地脚、62支柱、63杠杆支撑手轮、64底盘、65驱动机构支座、66支座、67限位环、68立柱、69第七螺钉、70压板。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
本发明的主机结构图参见图1。轴承动态摩擦力矩测试仪,主机包括力矩测量机构[1]、被测轴承[2]、被测轴承座[3]、第一锁紧螺母[4]、上罩壳[5]、精密主轴组件[6]、主轴座[7]、膜片联轴器[8]、中罩壳[9]、驱动机构[10]、加载机构[11]和底座组件[12]。
力矩测量机构[1]安装在底座组件[12]的立柱[68]上;被测轴承座[3]安装于精密主轴组件[6]顶端的定位锥座[25]内,用第一锁紧螺母[4]锁紧;上罩壳[5]安装在中罩壳[9]上,用径向螺钉紧固;中罩壳[9]安装在驱动机构[10]上,用螺钉紧固;主轴座[7]安装在驱动机构[10]的上端盖[38]上,用螺钉紧固;精密主轴组件[6]安装在主轴座[7]上,用螺钉紧固;驱动机构[10]安装在底座组件[12]的驱动机构支座[65]上,通过第七螺钉[69]和压板[70]固紧;加载机构[11]安装在装在底座组件[12]的支座[66]安装孔内。
所述被测轴承座[3]为轴套类零件,其外部两段圆柱,下部的外圆与精密主轴组件[6]的定位锥座[25]的孔配合,内部为三段从上到下直径依次减小的孔,上段的孔和端面用于安装被测轴承[2],下面两段孔和端面用于安装第一锁紧螺母[4],第一锁紧螺母[4]为一个内部有贯穿孔的开槽螺钉,用于锁紧被测轴承座[3],主轴座[7]外形为一个圆柱体,靠近底部设有一法兰盘,法兰盘上均匀分布4个孔,用于将其联接在驱动机构[10]上,主轴座[7]内部为两个阶梯孔,上端孔径较小,作为精密主轴组件[6]的安装定位孔,主轴座[7]上表面设有四个螺孔,用于联接精密主轴组件[6],联轴器[8]用于联接驱动机构[10]的联机轴和精密主轴组件[6]的主轴,中罩壳[9]是一桶形零件,其底部有小段较大直径孔和端面,内部设一圆环形成一法兰,法兰上沿圆周分布有四孔,用螺钉将中罩壳联接于驱动机构机壳上,上罩壳[5]为薄壁圆柱形壳体,下部开口,上部设有贯穿孔,穿过主轴,外圆底部设有一小段小直径台阶,通过它将上罩壳[5]套装于中罩壳[9]上,用沿圆周径向分布的螺钉联接。
所述力矩测量机构[1]如图2所示,由测力计[20]、力传递板[21]、加载轴[22]、测力臂[23]组成。测力计[20]为外购成品。力传递板[21]为金属薄板,一端安装在测力计上,另一端设有开口向下的槽,卡于测力臂[23]的环形槽内。加载轴[22]是一个四段的台阶轴,从上到下依次为测力臂安装段、被测轴承安装的轴肩、被测轴承安装轴、悬丝悬挂段;为减轻重量,测力臂安装段内部空心、薄壁,沿径向设有通孔,用于安装测力臂[23]。测力臂[23]为圆柱状,靠近两端各设有一环形槽,测力臂以加载轴[22]轴线对称安装,过盈配合。悬丝悬挂段沿轴心线对称开有窄槽,在槽的中部沿径向压一柱销,用于系加载机构[11]的悬丝[60]。测力计[20]安装在测力计安装支架上,安装支架上设有一垂直于测力方向的通孔,用于将测力计安装在底座组件[12]的立柱[68]上,测力计在垂直方向的位置,由限位环[67]及其固定螺钉定位。
所述的精密主轴组件[6],如图3所示,由定位锥座[25]、主轴[26]、第一螺钉[27]、轴承座[28]、外隔套[29]、内隔套[30]、成对轴承[31]、2个轴承盖[32]、套筒[33]和双第二锁紧螺母[34]组成。主轴[26]内部为空心,用来穿过加载悬丝;其外部的上端为圆锥,用来安装被测轴承的定位锥座[25];主轴圆锥段的下部为台阶轴,末端设有外螺纹,上、下装有一对成对轴承[31],中间用内隔套[30]和外隔套[29]隔开,通过套筒[33]和双第二锁紧螺母[34]将轴承固定在主轴上。轴承座[28]为桶状零件,成对轴承[31]外圈安装在轴承座内,用上下两个轴承盖[32],通过螺钉[27]在轴向压紧固定;下端外部设有一法兰,用螺钉将精密主轴组件安装在主轴座[7]上。主轴[26]轴承内圈安装段与上部的圆锥有很高的同轴度要求。精密主轴组件的主轴径向跳动小于4微米。定位锥座[25]为一轴套类零件,安装于主轴[26]上,用于安装被测轴承座[3];其外部上段为圆柱下段为圆盘,圆盘上分布着2个螺纹孔用于拆卸定位锥座;内部为贯通的圆孔和锥孔,下段的锥孔与主轴[26]的圆锥配合,上端的圆孔与被测轴承座[3]外圆配合。
所述驱动机构[10],如图4所示,由机壳[35]、第二螺钉[36]、测速发电机[37]、上端盖[38]、第三螺钉[39]、两个深沟球轴承[40]、联机轴[41]、上轴承盖[42]、第四螺钉[43]、第五螺钉[44]、力矩电机[45]、下轴承盖[46]、下端盖[47]组成。联机轴[41]内部设有通孔,外部为台阶轴,从上到下依次为联轴器、小轴承内圈、发电机转子、力矩电机转子、大轴承安装段;机壳[35]为桶状零件,内部为阶梯孔,从上到下依次为上端盖、发电机定子、力矩电机定子、下端盖安装孔;上端盖[38]为盘类零件,靠近边缘沿圆周均匀分布4个通孔,用第二螺钉[36]安装在机壳孔内,其上部凸起圆环用于安装主轴座[7],下部内孔用于安装小轴承,支撑联机轴;下端盖[47]亦为盘类零件,安装在机壳[35]下端孔内,其内孔用于安装大轴承,支撑联机轴,两个深沟球轴承[40]用上轴承盖[42]、下端盖[47]与下轴承盖[46]做轴向固定,用调整垫片调整轴承的轴向位置,保证驱动机构的旋转要求,轴承盖用第三螺钉[39]紧固;测速发电机[37]为外购成品,其定子安装在机壳[35]内,用第五螺钉[44]固定,转子安装在联机轴[41]上,用第四螺钉[43]固定;力矩电机[45]也是外购成品,其定子安装在机壳[35]内,用第五螺钉[44]固定,转子安装在联机轴[41]上,用螺钉固定。
所述加载机构[11]如图5所示,由配重[50]、轴承座套[51]、球轴承[52]、支点轴[53]、锁紧螺母座[54]、锁紧螺钉[55]、加载砝码[56]、杠杆[57]、第六螺钉[58]、锥锤[59]、悬丝[60]组成。
悬丝[60]用鱼线或细钢丝制作,其一端系在力矩测量机构[1]的加载轴[22]下端,另一端系在锥锤[59]的上端。锥锤[59]为圆柱形,末端为圆锥,上端沿中心轴开有窄槽,在槽的中部沿径向压一柱销,用于系悬丝[60]。杠杆[57]是一截面为矩形的杆,左端有一孔,杠杆[57]通过该孔安装在杠杆支点轴上;支点孔右端的部分用于安装配重[50];杠杆中部与主轴对应的位置局部截面宽度为锥锤直径的两倍,设有一与主轴中心线对应的孔,用于穿过锥锤[59];其侧面中心设有与锥锤孔正交的通孔,用来穿过锁紧螺钉[55];杠杆左端设置有砝码托盘,托盘中心设置有圆柱杆,用于精确放置加载砝码[56]。锁紧螺母座[54]安装在杠杆中部两侧,用四个第六螺钉[58]联接。锁紧螺母座[54]外形圆柱和长方板组合而成,长方板为安装法兰,设有四个过孔;沿圆柱体轴线,设有贯通的螺孔,用于安装锁紧螺钉[55]。支点轴[53]为台阶轴,两端等径,用于安装轴承[52],中间部分直径较大,与杠杆上的孔过盈配合。两端的球轴承[52]安装于轴承座套[51]内,轴承座套[51]安装于底座组件[12]的支座66上。轴承座套[51]的外形为两段圆柱,较大直径圆柱全段为外螺纹;端面上刻有十字槽,用来旋紧轴承座套[51];较小的直径的外圆为安装定位段;从较小的直径的外圆端面向里开有直径依次从大到小的三段台阶孔,中间的孔安装轴承[52]。配重[50]外形为圆柱,中间设有与杠杆[57]截面相配合的矩形孔,径向设有一个螺纹孔,配重的作用是在放置砝码前,通过调整配重位置,将杠杆调整至水平位置。
所述的底座组件[12]如图6所示,由底盘[64]、支撑地脚[61]、支柱[62]、杠杆支撑手轮[63]、驱动机构支座[65]、支座[66]、立柱[68]、限位环[67]、第七螺钉[69]、压板[70]组成。
底盘[64]为盘类零件,中心有较大贯穿孔,端面外侧圆周均匀分布着三个螺孔,用于安装支柱[61],端面内侧圆周均匀分布着六个通孔,用于安装驱动机构支座[65],左侧设有四个螺孔,用于安装支座[66]。支座[66]外形为四段长方体,自上而下,1、3段截面相同,2、4段截面相同且长度较1、3段大,对称;内部形状为1段有垂直孔,用于安装立柱[68];第2段内部中间设有平行于底面的贯穿孔,孔两端设有螺纹和退刀槽,用于安装杠杆支点轴;底面向上开有两个正交的槽,垂直于支点轴安装孔的槽较宽,用于安装杠杆,另一槽从底面贯穿至支点轴安装孔,便于装配加载装置[11]的支点轴[53]。立柱[68]为简单的圆柱杆,用于安装测力计。支撑地脚[61]中部是薄圆柱形手轮,上端是螺柱,圆锥形地脚,安装于支柱[62]下面,用来支调平轴承动态摩擦力矩测试仪。支柱[62]是一圆柱,上端有螺杆,下端设有螺孔,用来支撑底盘[64]。杠杆支撑手轮[63]为一个手轮下部设有螺杆,上部为一段圆柱顶端为圆锥,用于支撑加载机构[11]的杠杆[57]。驱动机构支座[65]是长方块零件,用于支撑驱动机构及其以上零部件;其底面设有两个螺孔,用于将其用螺钉连接在底盘[64]的上表面;上面有一长方形缺口,形成一个支撑面,用来支撑驱动机构[10];上表面设有一螺孔,用第七螺钉[69]通过压板压板[70],固定驱动机构[10]。
本发明的工作原理是:当要对被测轴承进行动态摩擦力矩测量时,按以下步骤操作(参见图1):
1.水平面调节:调整支撑地脚[61],用水平仪检查,保证底盘[64]水平;
2.杠杆平衡调节:去掉砝码,调整杠杆支撑手轮[63]到最低位置,调整配重[50]位置,使杠杆[57]处于水平平衡状态,锁紧配重[50],再调整杠杆支撑手轮[63],支撑住杠杆[57];
3.安装被测轴承:将下端系好锥锤[59]的悬丝[60]从轴芯穿出并从被测轴承中穿过,系在加载轴[22]下端,再将被测轴承安装在被测轴承座[3]上,最后将加载轴[22]安装在被测轴承上。
4.旋紧2个锁紧螺钉[55],将锥锤[59]锁紧,再将加载砝码[56]放置在砝码托盘上,最后将杠杆支撑手轮[63]旋至最低位置,完成加载。
5.调整限位环[67]的位置,使测力计端力传递板[21]的卡口能够卡入测力臂[23]并锁紧,最后调整测力计,将力传递板[21]的卡口卡入测力臂[23]的环槽内。
6.启动控制器(计算机),运行测试程序,完成测试,打印测试曲线。

Claims (8)

1.一种轴承动态摩擦力矩测试仪,其特征在于,包括控制器、显示器及主机;所述的主机包括力矩测量机构[1]、被测轴承[2]、被测轴承座[3]、第一锁紧螺母[4]、上罩壳[5]、精密主轴组件[6]、主轴座[7]、膜片联轴器[8]、中罩壳[9]、驱动机构[10]、加载机构[11]和底座组件[12];力矩测量机构[1]安装在底座组件[12]的立柱[68]上;被测轴承座[3]安装于精密主轴组件[6]顶端的定位锥座[25]内,用第一锁紧螺母[4]锁紧;上罩壳[5]安装在中罩壳[9]上,中罩壳[9]安装在驱动机构[10]上,主轴座[7]安装在驱动机构[10]的上端盖[38]上,精密主轴组件[6]安装在主轴座[7]上,驱动机构[10]安装在底座组件[12]的驱动机构支座[65]上,通过第七螺钉[69]和压板[70]固紧;加载机构[11]安装在底座组件[12]的支座[66]安装孔内,所述力矩测量机构[1],由测力计[20]、力传递板[21]、加载轴[22]、测力臂[23]组成;力传递板[21]为金属薄板,一端安装在测力计[20]上,另一端设有开口向下的槽,卡于测力臂[23]的环形槽内,加载轴[22]是一个四段的台阶轴,从上到下依次为测力臂安装段、被测轴承安装的轴肩、被测轴承安装轴、悬丝悬挂段;为减轻重量,测力臂沿径向设有通孔,用于安装测力臂[23],测力臂[23]为圆柱状,靠近两端各设有一环形槽,测力臂以加载轴[22]轴线对称安装,过盈配合,悬丝悬挂段沿轴心线对称开有窄槽,在槽的中部沿径向压一柱销,用于系加载机构[11]的悬丝[60];测力计[20]安装在测力计安装支架上,安装支架上设有一垂直于测力方向的通孔,用于将测力计安装在底座组件[12]的立柱[68]上,测力计在垂直方向的位置,由限位环[67]及其固定螺钉定位;所述的精密主轴组件[6],由定位锥座[25]、主轴[26]、第一螺钉[27]、轴承座[28]、外隔套[29]、内隔套[30]、成对轴承[31]、2个轴承盖[32]、套筒[33]和双第二锁紧螺母[34]组成;主轴[26]内部为空心,用来穿过悬丝[60];其外部的上端为圆锥,用来安装被测轴承的定位锥座[25];主轴圆锥段的下部为台阶轴,末端设有外螺纹,上、下装有一对成对轴承[31],中间用内隔套[30]和外隔套[29]隔开,通过套筒[33]和双第二锁紧螺母[34]将轴承固定在主轴上;轴承座[28]为桶状零件,成对轴承[31]外圈安装在轴承座内,用上下两个轴承盖[32],通过第一螺钉[27]在轴向压紧固定;下端外部设有一法兰,用螺钉将精密主轴组件安装在主轴座[7]上;主轴[26]轴承内圈安装段与上部的圆锥同轴,定位锥座[25]为一轴套类零件,安装于主轴[26]上,用于安装被测轴承座[3];其外部上段为圆柱,下段为圆盘,圆盘上分布着2个螺纹孔用于拆卸定位锥座;内部为贯通的圆孔和锥孔,下段的锥孔与主轴[26]的圆锥配合,上端的圆孔与被测轴承座[3]外圆配合。
2.如权利要求1所述的轴承动态摩擦力矩测试仪,其特征在于,所述被测轴承座[3]为轴套类零件,其外部为两段圆柱,下部的外圆与精密主轴组件[6]的定位锥座[25]的孔配合,内部为三段从上到下直径依次减小的孔,上段的孔和端面用于安装被测轴承[2],下面两段孔和端面用于安装第一锁紧螺母[4],第一锁紧螺母[4]为一个内部有贯穿孔的开槽螺钉,用于锁紧被测轴承座[3],主轴座[7]外形为一个圆柱体,靠近底部设有一法兰盘,法兰盘上均匀分布4个孔,用于将其联接在驱动机构[10]上,主轴座[7]内部为两个阶梯孔,上端孔径较小,作为精密主轴组件[6]的安装定位孔,主轴座[7]上表面设有四个螺孔,用于联接精密主轴组件[6],联轴器[8]用于联接驱动机构[10]的联机轴和精密主轴组件[6]的主轴,中罩壳[9]是一桶形零件,其底部有小段较大直径孔和端面,内部设一圆环形成一法兰,法兰上沿圆周分布有四孔,用螺钉将中罩壳联接于驱动机构机壳上,上罩壳[5]为薄壁圆柱形壳体,下部开口,上部设有贯穿孔,穿过主轴,外圆底部设有一小段小直径台阶,通过它将上罩壳[5]套装于中罩壳[9]上,用沿圆周径向分布的螺钉联接。
3.如权利要求1所述的轴承动态摩擦力矩测试仪,其特征在于,所述加载轴[22]测力臂安装段内部为空心、薄壁。
4.如权利要求1所述的轴承动态摩擦力矩测试仪,其特征在于,所述精密主轴组件[6]的主轴径向跳动小于4微米。
5.如权利要求1所述的轴承动态摩擦力矩测试仪,其特征在于,所述驱动机构[10],由第二螺钉[36]、测速发电机[37]、上端盖[38]、第三螺钉[39]、两个深沟球轴承[40]、联机轴[41]、上轴承盖[42]、第四螺钉[43]、第五螺钉[44]、力矩电机[45]、下轴承盖[46]、下端盖[47]组成;联机轴[41]内部设有通孔,外部为台阶轴,从上到下依次为联轴器、小轴承内圈、发电机转子、力矩电机转子、大轴承安装段;机壳[35]为桶状零件,内部为阶梯孔,从上到下依次为上端盖、发电机定子、力矩电机定子、下端盖安装孔;上端盖[38]为盘类零件,靠近边缘沿圆周均匀分布4个通孔,用第二螺钉[36]安装在机壳孔内,其上部凸起圆环用于安装主轴座[7],下部内孔用于安装小轴承,支撑联机轴;下端盖[47]亦为盘类零件,安装在机壳[35]下端孔内,其内孔用于安装大轴承,支撑联机轴,两个深沟球轴承[40]用上轴承盖[42]、下端盖[47]、下轴承盖[46]做轴向固定,用调整垫片调整轴承的轴向位置,保证驱动机构的旋转要求,上轴承盖[42]用第三螺钉[39]紧固;测速发电机[37]为外购成品,其定子安装在机壳[35]内,用第五螺钉[44]固定,转子安装在联机轴[41]上,用第四螺钉[43]固定;力矩电机[45]也是外购成品,其定子安装在机壳[35]内,用第五螺钉[44]固定,转子安装在联机轴[41]上,用螺钉固定。
6.如权利要求1所述的轴承动态摩擦力矩测试仪,其特征在于,所述加载机构[11],由配重[50]、轴承座套[51]、球轴承[52]、支点轴[53]、锁紧螺母座[54]、锁紧螺钉[55]、加载砝码[56]、杠杆[57]、第六螺钉[58]、锥锤[59]、悬丝[60]组成;悬丝[60]其一端系在力矩测量机构[1]的加载轴[22]下端,另一端系在锥锤[59]的上端;锥锤[59]为圆柱形,末端为圆锥,上端沿中心轴开有窄槽,在槽的中部沿径向装配一个圆柱销,用于系悬丝[60];杠杆[57]是一截面为矩形的杆,左端有一孔,杠杆[57]通过该孔安装在杠杆支点轴上;支点孔右端的部分用于安装配重[50];杠杆中部与主轴对应的位置局部截面宽度为锥锤直径的两倍,设有一与主轴中心线对应的孔,用于穿过锥锤[59];其侧面中心设有与锥锤孔正交的通孔,用来穿过锁紧螺钉[55];杠杆[57]左端设置有砝码托盘,托盘中心设置有圆柱杆,用于精确放置加载砝码[56];锁紧螺母座[54]安装在杠杆[57]中部两侧,用四个第六螺钉[58]联接,锁紧螺母座[54]由圆柱和长方板组合而成,长方板为安装法兰,设有四个过孔;沿圆柱体轴线,设有贯通的螺孔,用于安装锁紧螺钉[55],支点轴[53]为台阶轴,两端等径,用于安装轴承[52],中间部分直径较大,与杠杆上的孔过盈配合,两端的球轴承[52]安装于轴承座套[51]内,轴承座套[51]安装于底座组件[12]的支座[66]上,轴承座套[51]的外形为两段圆柱,较大直径圆柱全段为外螺纹;端面上刻有十字槽,用来旋紧轴承座套[51];较小的直径的外圆为安装定位段;从较小的直径的外圆端面向里开有直径依次从大到小的三段台阶孔,中间的孔安装轴承[52],配重[50]外形为圆柱,中间设有与杠杆[57]截面相配合的矩形孔,径向设有一个螺纹孔。
7.如权利要求6所述的轴承动态摩擦力矩测试仪,其特征在于,所述悬丝[60]用鱼线或细钢丝制作。
8.如权利要求1-7任意一项所述的轴承动态摩擦力矩测试仪,其特征在于,所述的底座组件[12],由底盘[64]、支撑地脚[61]、支柱[62]、杠杆支撑手轮[63]、驱动机构支座[65]、支座[66]、立柱[68]、限位环[67]、第七螺钉[69]、压板[70]组成;底盘[64]为盘类零件,中心有较大贯穿孔,端面外侧圆周均匀分布着三个螺孔,用于安装支柱[61],端面内侧圆周均匀分布着六个通孔,用于安装驱动机构支座[65],左侧设有四个螺孔,用于安装支座[66],支座[66]外形为四段长方体,自上而下,第1段、第3段截面相同,第2段、第4段截面相同且长度较第1段、第3段大且对称;内部形状为第1段有垂直孔,用于安装立柱[68];第2段内部中间设有平行于底面的贯穿孔,孔两端设有螺纹和退刀槽,用于安装杠杆支点轴;底面向上开有两个正交的槽,垂直于支点轴安装孔的槽较宽,用于安装杠杆,另一槽从底面贯穿至支点轴安装孔,便于装配加载装置[11]的支点轴[53];立柱[68]为简单的圆柱杆,用于安装测力计;支撑地脚[61]中部是薄圆柱形手轮,上端是螺柱,圆锥形地脚,安装于支柱[62]下面,支柱[62]是一圆柱,上端有螺杆,下端设有螺孔,用来支撑底盘[64];杠杆支撑手轮[63]为一个手轮,下部设有螺杆,上部为一段圆柱,顶端为圆锥,用于支撑加载机构[11]的杠杆[57];驱动机构支座[65]是长方块零件,用于支撑驱动机构及其以上零部件;其底面设有两个螺孔,用于将其用螺钉连接在底盘[64]的上表面;上面有一长方形缺口,形成一个支撑面,用来支撑驱动机构[10];上表面设有一螺孔,用第七螺钉[69]通过压板[70],固定驱动机构[10]。
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