CN109323790A - 滚动轴承无载启动力矩测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种滚动轴承无载启动力矩测量装置，其包括旋转电机、轴承座、被测轴承、测量芯轴、联轴器以及传感器，旋转电机固定在机架上，所述轴承座的下端圆柱外表面与所述旋转电机的输出轴连接，所述轴承座的内孔与所述被测轴承的外圈固定，所述测量芯轴的底部连接所述被测轴承，所述测量芯轴与所述被测轴承的内圈内表面配合并通过两者之间的摩擦力进行固定，测量芯轴的上部借助于连接机构连接有弹簧联轴器，所述弹簧联轴器连接有扭矩传感器。本发明的锥形测量芯轴结构简单，加工精度要求不高，加工难度小，可以有效降低检测成本。
Description
技术领域
本发明属于轴承检测技术领域，涉及一种滚动轴承无载启动力矩测量装置。
背景技术
滚动轴承基本型是由带有滚道的内圈、外圈，以及滚动体、保持架等组成，具有结构紧 凑、摩擦力矩小、转速高等特点，广泛应用于航空航天、工程机械、载重汽车、水利设施等 方面。根据其结构和类型的不同，可承受径向载荷、轴向载荷，或者是径向、轴向同时作用 的联合载荷。滚动轴承的安装要求在于，在保证径向承载能力的同时，轴承能够承受尽可能 大的轴向力、保证轴承的启动力矩、旋转灵活性等不受影响。
目前，测量时，旋转电机旋转带动芯轴，并带动轴承内圈旋转，外圈与压块之间存在摩 擦力从而保持静止，从而通过外六角销将摩擦力矩传至扭矩传感器从而测得轴承的无载启动 力矩。该测量方法存在的主要问题是，为了保证轴承的外圈静止，压块与轴承外圈之间的摩 擦力应足够大，这就要求压块的质量足够大，才能保证摩擦力足够大。而压块会对轴承产生 一定的轴向力，从而造成实际测得的启动力矩并不是完全无载的，而是在一定轴向力的作用 下测得的启动力矩，轴向力的大小就是压块的重力，因此该测量装置测得的无载启动力矩并 不是真正意义上的无载启动力矩。同时由于内圈与芯轴之间的固定是通过螺母拧紧实现的， 如果拧紧力矩控制不当，会对轴承的内圈造成一定的压伤。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种滚动轴承无载启动力矩测量装置，通过锥形 芯轴与内圈之间的过盈配合，实现内圈与芯轴之间的固定，从而避免了原有测量装置测量过 程中引入轴向力的问题，并避免了螺母拧紧对轴承内圈的伤害。
具体地，本发明提供一种滚动轴承无载启动力矩测量装置，其包括旋转电机、轴承座、 被测轴承、测量芯轴、联轴器以及传感器，
所述旋转电机固定在机架上，所述轴承座的下端圆柱外表面与所述旋转电机的输出轴连 接，所述轴承座的内孔与所述被测轴承的外圈固定，所述测量芯轴的底部连接所述被测轴承， 所述测量芯轴与所述被测轴承的内圈内表面配合并通过两者之间的摩擦力进行固定，
所述测量芯轴的上部借助于连接机构连接有弹簧联轴器，所述弹簧联轴器连接有扭矩传 感器。
优选地，所述轴承座的内孔与所述被测轴承的外圈借助于顶丝固定。
优选地，所述测量芯轴的上部借助于外六角销与弹簧联轴器固定。
优选地，所述测量芯轴的上部设置有内六角孔，所述外六角销与所述内六角孔相互配合。
优选地，所述轴承座的下端圆柱外表面通过顶丝与旋转电机连接。
优选地，所述测量芯轴为锥形芯轴。
优选地，所述测量芯轴为塑料或橡胶。
优选地，本发明还提供一种滚动轴承无载启动力矩测量方法，其包括以下步骤：
S1、将被测轴承装入轴承座中，并用顶丝将被测轴承固定，之后将测量芯轴插入被测轴 承的内孔中；
S2、将轴承座下端通过夹紧装置与旋转电机连接，将扭矩传感器联轴器末端的外六方销 插入测量芯轴的内六方孔中，试验装置安装完毕；
S3、上位机向旋转电机发出控制信号，启动旋转电机，旋转电机按照控制信号中设定的 速度旋转；
S4、扭矩传感器开始测量并记录扭矩的变化值，测得轴承的启动力矩和旋转力矩。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明将轴承外圈与轴承座的固定通过顶丝实现，由于外圈旋转半径大，因此顶丝与 轴承外圈之间的施加较小的正压力就可实现外圈与轴承座之间的固定。该固定方式避免了现 有的采用压块，通过摩擦力带动外圈旋转的方法，从而避免引入轴向力，真正实现了无载旋 转启动力矩的测量。
2、本发明的外圈固定方式，对试验夹具的加工精度要求低，结构简单，安装方便，可以 有效减少试验件装夹的难度，提高工作效率，并可以避免安装过程中对轴承造成伤害。
3、本发明将轴承内圈的固定通过锥形芯轴与内圈之间的过盈配合实现，而锥形芯轴采用 塑料或橡胶等弹性模量小的材料制造，其与轴承内圈之间的摩擦系数大，对轴承内圈产生的 正压力小。
4、本发明的锥形测量芯轴结构简单，加工精度要求不高，加工难度小，可以有效降低检 测成本。
附图说明
图1为本发明的力矩测量装置的结构示意图；
图2为本发明的实施例的结构示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记 表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出， 不必按比例绘制附图。
如图1所示，本发明的滚动轴承无载启动力矩测量装置，其包括轴承座1、顶丝2、顶丝 3、测量芯轴7、外六角销4、弹簧联轴器5、旋转电机9以及扭矩传感器6。
旋转电机9固定在机架上，轴承座1的下端圆柱外表面与旋转电机9的输出轴连接。
轴承座1的内孔与被测轴承8的外圈固定，测量芯轴7的底部连接被测轴承8，测量芯 轴7与被测轴承8的内圈内表面配合并通过两者之间的摩擦力进行固定，将轴承内圈的固定 通过锥形芯轴与内圈之间的过盈配合实现，而锥形芯轴采用塑料或橡胶等弹性模量小的材料 制造，其与轴承内圈之间的摩擦系数大，对轴承内圈产生的正压力小。
测量芯轴7的上部借助于连接机构连接有弹簧联轴器5，弹簧联轴器5连接有扭矩传感 器6。
具体地，轴承座1内孔与被测轴承8外圈通过顶丝3固定，其下端圆柱外表面通过顶丝 2与旋转电机9连接。轴承座1内孔与被测轴承8外圈通过顶丝3固定，外圈旋转半径大，因此顶丝与轴承外圈之间的施加较小的正压力就可实现外圈与轴承座之间的固定。
测量芯轴7与被测轴承8内圈内表面配合，通过测量芯轴7与被测轴承8之间的摩擦力 与内圈固定。
外六角销4与测量芯轴7上的内六角孔配合，外六角销4通过弹簧联轴器5与扭矩传感 器6连接，扭矩传感器6固定在机架上。测量时，旋转电机旋转，带动轴承座旋转，并通过轴承座和顶丝带动轴承外圈旋转，内圈通过锥形测量芯轴和外六角销以及弹簧联轴器与扭矩 传感器连接，从而保持静止，摩擦力矩就传递到扭矩传感器上，从而测得无载启动力矩。
优选地，本发明还提供一种滚动轴承无载启动力矩测量方法，其包括以下步骤：
S1、将被测轴承装入轴承座中，并用顶丝将轴承固定，将测量芯轴插入被测轴承的内孔 中；
S2、将轴承座下端通过夹紧装置与旋转电机连接，将扭矩传感器联轴器末端的外六方销 插入测量芯轴的内六方孔中，这样试验装置安装完毕；
S3、上位机给出控制信号，启动旋转电机，旋转电机按照设定的速度旋转；
S4、扭矩传感器开始测量并记录扭矩的变化值，测得轴承的启动力矩和旋转力矩。
具体实施例
以下以一个密封深沟球轴承启动力矩和旋转力矩的测量试验为例。
该密封深沟球轴承外径26mm,内径10mm，外圈宽8mm，内圈宽12mm。
根据该轴承的结构设计了相应的试验夹具，其中轴承座采用45钢材料，测量芯轴采用较 软的尼龙材料。
其测量步骤如下：
1、测量时，首先将被测轴承装入轴承座中，并用顶丝将轴承固定。将测量芯插入被测轴 承内孔中。
2、将轴承座下端通过夹紧装置与旋转电机连接，将扭矩传感器联轴器末端的外六方销插 入测量芯轴的内六方孔中，试验装置安装完毕。
3、上位机中预先设置有旋转电机的转速，向旋转电机给出控制信号，启动旋转电机，旋 转电机按照一定的速度旋转。
4、扭矩传感器开始测量并记录扭矩的变化值，即可测得轴承的启动力矩和旋转力矩。启 动力矩为轴承由静止到转动所需的最大力矩，在轴承的启动阶段测量。旋转力矩为轴承在稳 定旋转过程中的最大力矩，在轴承稳定旋转时测量。本次试验测得的启动力矩为7mN·m，旋 转力矩为5.8mN·m。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1本发明将轴承外圈与轴承座的固定通过顶丝实现，由于外圈旋转半径大，因此顶丝与 轴承外圈之间的施加较小的正压力就可实现外圈与轴承座之间的固定。该固定方式避免了现 有的采用压块，通过摩擦力带动外圈旋转的方法，从而避免引入轴向力，真正实现了无载旋 转启动力矩的测量。
2本发明的外圈固定方式，对试验夹具的加工精度要求低，结构简单，安装方便，可以 有效减少试验件装夹的难度，提高工作效率，并可以避免安装过程中对轴承造成伤害。
3本发明将轴承内圈的固定通过锥形芯轴与内圈之间的过盈配合实现，而锥形芯轴采用 塑料或橡胶等弹性模量小的材料制造，其与轴承内圈之间的摩擦系数大，对轴承内圈产生的 正压力小。
4锥形测量芯轴结构简单，加工精度要求不高，加工难度小，可以有效降低检测成本。
最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制； 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然 可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替 换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种滚动轴承无载启动力矩测量装置，其特征在于：其包括旋转电机、轴承座、被测轴承、测量芯轴、联轴器以及传感器，
所述旋转电机固定在机架上，所述轴承座的下端圆柱外表面与所述旋转电机的输出轴连接，所述轴承座的内孔与所述被测轴承的外圈固定，所述测量芯轴的底部连接所述被测轴承，所述测量芯轴与所述被测轴承的内圈内表面配合并通过两者之间的摩擦力进行固定，
所述测量芯轴的上部借助于连接机构连接有弹簧联轴器，所述弹簧联轴器连接有扭矩传感器。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承无载启动力矩测量装置，其特征在于：所述轴承座的内孔与所述被测轴承的外圈借助于顶丝固定。
3.根据权利要求1所述的滚动轴承无载启动力矩测量装置，其特征在于：所述测量芯轴的上部借助于外六角销与弹簧联轴器固定。
4.根据权利要求3所述的滚动轴承无载启动力矩测量装置，其特征在于：所述测量芯轴的上部设置有内六角孔，所述外六角销与所述内六角孔相互配合。
5.根据权利要求1所述的滚动轴承无载启动力矩测量装置，其特征在于：所述轴承座的下端圆柱外表面通过顶丝与旋转电机连接。
6.根据权利要求1所述的滚动轴承无载启动力矩测量装置，其特征在于：所述测量芯轴为锥形芯轴。
7.根据权利要求6所述的滚动轴承无载启动力矩测量装置，其特征在于：所述测量芯轴为塑料或橡胶。
8.利用权利要求1所述的滚动轴承无载启动力矩测量装置进行测量的方法，其特征在于：其包括以下步骤：
S1、将被测轴承装入轴承座中，并用顶丝将被测轴承固定，之后将测量芯轴插入被测轴承的内孔中；
S2、将轴承座下端通过夹紧装置与旋转电机连接，将扭矩传感器联轴器末端的外六方销插入测量芯轴的内六方孔中，试验装置安装完毕；
S3、上位机向旋转电机发出控制信号，启动旋转电机，旋转电机按照控制信号中设定的速度旋转；
S4、扭矩传感器开始测量并记录扭矩的变化值，测得轴承的启动力矩和旋转力矩。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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