CN109900402B - 一种轴承摩擦力矩测量工装 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种轴承摩擦力矩测量工装，以解决现有技术中测试过程中轴承未受轴向作用力而导致测量误差较大的问题。测量工装包括用于止转安装待测轴承固定套圈的轴承安装座，还包括用于带动待测轴承转动套圈转动的主轴结构，所述主轴结构上设有扭矩传感器，其特征在于：测量工装还包括用于向待测轴承施加轴向作用力的施力结构，测量工装还包括固定底座，所述轴承安装座轴向导向移动、周向止转地设于固定底座上，固定底座和轴承安装座之间设有用于测量所述轴向作用力的压力传感器。压力传感器不会随轴承转动套圈的转动而发生转动，减小测量误差。本发明通过向轴承转动套圈施加轴向作用力，使测量过程更加符合实际工况，减小了测量误差。

Description

一种轴承摩擦力矩测量工装

技术领域

本发明涉及一种轴承摩擦力矩测量工装。

背景技术

轴承摩擦力矩是轴承的一个重要性能指标，在实际应用中，将不同类型的轴承组合成轴系使用，以满足在不同载荷类型及转速下工作，有些轴承用来承担轴向力，有些轴承用来承担径向力，通过计算或测试得到该轴承在某一方向的作用力下的摩擦力矩，进而得到该轴系所需的驱动力大小。

现有技术中对轴承摩擦力矩进行测量的方法如国家标准GB/T 32562-2016中所示，测量时，轴承内圈和外圈中的一个固定而称为轴承固定套圈，内圈和外圈中的另一个转动而被称为轴承转动套圈。通过轴承安装座将轴承固定套圈周向固定使其不能进行周向转动，通过主轴结构带动轴承转动套圈进行转动，在主轴结构上设置有扭矩传感器，通过扭矩传感器可以测量得出轴承的摩擦力矩。

但是现有技术中对轴承摩擦力矩进行测量时轴承未受轴向作用力，但是对于大多数的轴承而言，在实际使用时必然会承担轴向力的作用，此时，若继续采用上述的测试方法测出的摩擦力矩与实际使用过程中的摩擦力矩的差值较大，无法正确测量该摩擦力矩。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轴承摩擦力矩测量工装，以解决现有技术中测试过程中轴承未受轴向作用力而导致测量误差较大的问题。

为实现上述目的，本发明轴承摩擦力矩测量工装的技术方案是：一种轴承摩擦力矩测量工装，包括用于止转安装待测轴承固定套圈的轴承安装座，还包括用于带动待测轴承转动套圈转动的主轴结构，所述主轴结构上设有扭矩传感器，测量工装还包括用于向待测轴承施加轴向作用力的施力结构，测量工装还包括固定底座，所述轴承安装座轴向导向移动、周向止转地设于固定底座上，固定底座和轴承安装座之间设有用于测量所述轴向作用力的压力传感器。

更进一步地，所述轴承安装座和固定底座之间设有相互适配咬合以实现轴承安装座和固定底座周向止转装配的凹槽和凸齿，所述凹槽和凸齿分设于轴承安装座和固定底座上。

更进一步地，固定底座上设有供轴承安装座穿过的安装孔，所述固定底座套装于轴承安装座的外部，固定底座的安装孔孔壁与轴承安装座的外周面上分设于所述的凹槽和凸齿。

更进一步地，施力结构包括沿轴向间隔布置的固定永磁铁和活动永磁铁，所述活动永磁铁固设于所述主轴结构上。

更进一步地，固定永磁铁的外部缠绕有线圈。

更进一步地，测量工装还包括用于分隔施力结构与待测轴承的隔磁结构。

更进一步地，隔磁结构包括设于主轴结构上靠近施力结构一端端面的隔磁板，所述活动永磁铁固设于隔磁板上。

更进一步地，隔磁结构还包括与所述隔磁板一起形成封闭腔的隔磁柜，所述主轴结构、轴承安装座和固定底座均设于所述封闭腔内。

更进一步地，测量工装还包括与主轴结构传动相连的电机，所述电机与所述施力结构分设于所述轴承安装座的轴向两侧。

更进一步地，所述主轴结构的一端具有用于承受施力结构轴向作用力的受力部，该端上还设有用于与待测轴承固定套圈沿轴向顶压配合的外翻沿。

本发明的有益效果是：本发明在使用时，将待测轴承固定套圈安装在轴承安装座实现与轴承安装座的止转安装，轴承安装座轴向导向移动、周向止转地设在固定底座上，通过将待测轴承固定套圈固定并带动待测轴承转动套圈进行转动。测量过程中，施力结构对轴承施加轴向作用力，带动轴承安装座发生轴向的位移，压迫压力传感器，使压力传感器读取轴向作用力的大小，扭矩传感器读取摩擦力矩的大小。本发明中压力传感器不会随轴承转动套圈的转动而发生转动，减小测量误差。本发明通过向轴承转动套圈施加轴向作用力，使测量过程更加符合实际工况，减小了测量误差。

附图说明

图1为本发明轴承摩擦力矩测量工装实施例一的使用示意图；

图2为本发明轴承摩擦力矩测量工装实施例一中固定底座和轴承安装座之间的配合示意图；

图3为本发明轴承摩擦力矩测量工装实施例二的使用示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的轴承摩擦力矩测量工装的具体实施例一：

如图1和图2所示，测量工装包括固定底座14，在固定底座14的通孔内穿装有轴承安装座7，在固定底座14的通孔内壁上开设有沿固定底座14轴向贯穿的凹槽16，在轴承安装座7的外周面上设置有与凹槽16适配的凸齿15，通过凹槽16和凸齿15的相互挡止，能够实现固定底座14和轴承安装座7之间的止转装配，而且，轴承安装座7可以沿轴向导向移动。本实施例中，固定底座14内的通孔为阶梯贯通孔，形成了朝上的台阶面，在台阶面和轴承安装座7之间压装有压力传感器6。

轴承安装座7具有与轴承8的外圈过盈配合的配合面，安装时，轴承8放置在轴承安装座7内并能够保证轴承8的外圈部会转动。在轴承安装座7穿装有转轴9，转轴9能够与轴承8的内圈过盈配合，通过转轴9的转动可以带动轴承8的内圈转动。转轴9的上端为T形结构，即在转轴9的上端具有向外的外翻沿，外翻沿可以向下顶压轴承8的内圈向轴承8施加轴向作用力。在轴承安装座7的下方设置有电机1，电机1的输出轴通过第一联轴器2、第二联轴器4与转轴9相连，第一联轴器2和第二联轴器4之间安装有扭矩传感器3。使用时，当电机1带动轴承8的内圈转动时，电机1的输出扭矩值与负载力矩相同，而负载力矩等于待测轴承的摩擦力矩，因此，扭矩传感器3所测出的扭矩值即为待测轴承的摩擦力矩。

测量工装还包括向轴承8施加向下轴向作用力的施力结构，通过压力传感器6能够测量出该轴向作用力的大小。施力结构包括固定永磁铁12和活动永磁铁11，固定永磁铁12和活动永磁铁11的N极相互靠近产生斥力，在固定永磁铁12上缠绕有线圈13，通电后线圈13能够加大磁场作用力，加大斥力，通过调节通入线圈13内的电流大小，可以获得不同斥力，使轴承8受到不同大小的轴向作用力。

在转轴9的上端端面上设置有隔磁板10，活动永磁铁11固定在隔磁板10，施力结构通过转轴9向轴承8施加向下的轴向作用力。测量工装还包括隔磁柜5，隔磁柜5与隔磁板10构成了一个封闭腔，轴承8、固定底座14、轴承安装座7、电机1、转轴9、压力传感器6以及扭矩传感器3均位于封闭腔内，而固定永磁铁12、活动永磁铁11和线圈13均位于封闭腔外，隔磁柜5和隔磁板10构成了隔磁结构，通过隔磁结构能够防止磁场对轴承8产生影响，防止对测量结果的影响。

本发明的测量工装还包括控制部分，控制部分包括可以调节通入线圈电流大小的电流控制器，还包括控制电机转速的电机控制系统。该内容均为现有技术，本实施例中将不再赘述。

本发明测量工装的使用过程如下：将轴承8放置在轴承安装座7内并将转轴9穿过轴承8的内圈后。通过电流控制器控制通入线圈的电流大小，通过压力传感器6可以读取出轴向作用力的大小，并使其符合测试的要求。通过电机控制系统调节电机1的转速达到测试要求，在转速和轴向作用力均达到设定值后，通过扭矩传感器3采集到轴承在特定转速、特定轴向载荷下的摩擦力矩的大小。

本发明采用非接触式的方式对轴承施加轴向载荷，避免采用接触式加压的方式会加大负载力矩而导致扭矩传感器的测量值不准确。同时，本发明中，压力传感器在使用时不会随着轴承8内圈的转动而转动，减小了压力传感器的测量误差。

本实施例中，转轴、第一联轴器、第二联轴器构成了主轴结构。

本实施例中，固定底座套装在轴承安装座的外部，两者的配合面为固定底座的孔壁和轴承安装座的外周面，在其他实施例中，固定底座和轴承安装座可以沿轴向上下布置，在两者相互配合的端面上开设凹槽和凸齿实现周向止转和轴向导向移动。

本实施例中，施力结构通过将作用力施加在主轴结构上实现对轴承的轴向施力，更加符合实际的工况。在其他实施例中，外部的施力件也可以直接对待测轴承进行施力。

本实施例中，电机和施力结构分设于轴承安装座的轴向两侧，能够避免位于同一侧时导致的结构复杂的情况。

本实施例中，轴承固定套圈为轴承的外圈，轴承转动套圈为轴承的内圈。本实施例中，施力结构向轴承转动套圈施加轴向作用力，在其他实施例中，可以向轴承转动套圈施加轴向作用力。

本发明轴承摩擦力矩测量工装的具体实施例二：

如图2所示，与实施例一的不同之处在于，本实施例中，轴承固定套圈为轴承的内圈2，轴承转动套圈为轴承的外圈1。在内圈2中过盈装配有固定杆7，固定杆7装配在固定底座6上，固定杆7和固定底座6之间的具体装配方式可以参考实施例一中固定底座和轴承安装座的装配方式。在轴承的下方设置转轴5，转轴5上固设有安装座3，安装座3与外圈1止转安装，在内圈2和安装座3之间设置有压力传感器4，通过向固定杆7施加轴向的作用力，使内圈2产生移动的轴向位置，轴向力的大小可以通过压力传感器4测出。在转轴5上设置电机和扭矩传感器来测量摩擦力矩的大小，其连接方式与实施例一的连接方式一致。

本实施例中，外圈构成了转动套圈，内圈构成了固定套圈，施力结构向固定套圈施加轴向作用力。

本实施例中，通过固定轴承的内圈而轴承的外圈进行转动，并通过扭矩传感器能够测量出待测轴承的摩擦力矩的大小。

本实施例中，固定杆7构成了轴承安装座。

Claims (4)

1.一种轴承摩擦力矩测量工装，包括用于止转安装待测轴承固定套圈的轴承安装座，还包括用于带动待测轴承转动套圈转动的主轴结构，所述主轴结构上设有扭矩传感器，其特征在于：测量工装还包括用于向待测轴承施加轴向作用力的施力结构，测量工装还包括固定底座，所述轴承安装座轴向导向移动、周向止转地设于固定底座上，固定底座和轴承安装座之间设有用于测量所述轴向作用力的压力传感器，施力结构包括沿轴向间隔布置的固定永磁铁和活动永磁铁，所述活动永磁铁固设于所述主轴结构上，所述主轴结构的一端具有用于承受施力结构轴向作用力的受力部，该端上还设有用于与待测轴承转动套圈沿轴向顶压配合的外翻沿，固定永磁铁的外部缠绕有线圈，测量工装还包括用于分隔施力结构与待测轴承的隔磁结构，隔磁结构包括设于主轴结构上靠近施力结构一端端面的隔磁板，所述活动永磁铁固设于隔磁板上，隔磁结构还包括与所述隔磁板一起形成封闭腔的隔磁柜，所述主轴结构、轴承安装座和固定底座均设于所述封闭腔内。

2.根据权利要求1所述的轴承摩擦力矩测量工装，其特征在于：所述轴承安装座和固定底座之间设有相互适配咬合以实现轴承安装座和固定底座周向止转装配的凹槽和凸齿，所述凹槽和凸齿分设于轴承安装座和固定底座上。

3.根据权利要求2所述的轴承摩擦力矩测量工装，其特征在于：固定底座上设有供轴承安装座穿过的安装孔，所述固定底座套装于轴承安装座的外部，固定底座的安装孔孔壁与轴承安装座的外周面上分设于所述的凹槽和凸齿。

4.根据权利要求1或2或3所述的轴承摩擦力矩测量工装，其特征在于：测量工装还包括与主轴结构传动相连的电机，所述电机与所述施力结构分设于所述轴承安装座的轴向两侧。

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