CN109916541A - 一种转台轴承摩擦力矩试验机 - Google Patents

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张占立
张开哲
孟思远
李文博
周鹏举
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马明阳
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本发明涉及轴承试验机领域，具体的说是一种转台轴承摩擦力矩试验机。包括机架、沿竖直方向转动设置在机架上的主轴、用于驱动主轴转动的驱动机构以及设置在主轴上的力矩测量机构；力矩测量机构包括法兰盘、销子以及拉力计，法兰盘同心固定连接在主轴上，在法兰盘上开设有用于与转台轴承通过螺栓连接的多个螺纹孔，多个螺纹孔以主轴为圆心呈环形分布，销子的一端插设在转台轴承外圈的空孔中，另一端与拉力计的测力挂钩相连。本发明不仅可以在试验过程中保证转台轴承转速的稳定性，并且可实现不同转速下转台轴承的摩擦力矩的测量，同时便于安装与拆卸试验轴承，实验结果较为可靠。

Description

一种转台轴承摩擦力矩试验机
技术领域
本发明涉及轴承试验机领域，具体的说是一种转台轴承摩擦力矩试验机。
背景技术
轴承是机械设备中的重要关键基础零部件，其性能的优劣影响着整机的功能、可靠性及寿命。在轴承的设计开发和生产制造过程中必须对轴承做相应模拟工况的验证，为研究、设计、制造和使用提供依据。 转台轴承是一种可承受联合载荷的高精度三排滚子转盘轴承，主要应用于数控机床高精度回转工作台、分度头、雷达等精密仪器中。转台轴承摩擦力矩的大小和稳定性直接影响回转部件的旋转精度和性能，因此摩擦力矩已成为其设计中非常重要的技术指标。
现有的转台轴承摩擦力矩测量主要通过人工测量，效率低，精度差，无法在试验过程中保证转台轴承转速的稳定性，并无法测量不同转速下转台轴承的摩擦力矩，实验结果可靠性低。
发明内容
本发明旨在提供一种转台轴承摩擦力矩试验机，不仅可以在试验过程中保证转台轴承转速的稳定性，并且可实现不同转速下转台轴承的摩擦力矩的测量，同时便于安装与拆卸试验轴承，实验结果较为可靠。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案为：一种转台轴承摩擦力矩试验机，包括机架、沿竖直方向转动设置在机架上的主轴、用于驱动主轴转动的驱动机构以及设置在主轴上的力矩测量机构；力矩测量机构包括法兰盘、销子以及拉力计，法兰盘同心固定连接在主轴上，在法兰盘上开设有用于与转台轴承通过螺栓连接的多个螺纹孔，多个螺纹孔以主轴为圆心呈环形分布，销子的一端插设在转台轴承外圈的空孔中，另一端与拉力计的测力挂钩相连。
优选的，驱动机构包括设置在机架上并位于主轴下端位置的调速电机、减速机以及联轴器；调速电机连接在固定于机架上的L形脚架上，调速电机的输出端与减速机传动连接，减速机的输出端通过联轴器与主轴的下端相连。
优选的，在机架上设有用于控制调速电机转向和转速的控制器。
优选的，在机架上沿由上至下的方向依次设有供主轴转动配合的第一轴座和第二轴座，第一轴座中设有第一深沟球轴承，第二轴座中设有第二深沟球轴承。
优选的，试验机还包括用于避免主轴窜动的防窜动机构，防窜动机构包括设置在主轴上并与第一深沟球轴承内圈的上沿配合的环形凸台、套设在主轴上并与第二深沟球轴承内圈的下沿配合的环形垫圈以及配合安装在主轴上并用于支撑环形垫圈的第一锁紧螺母。
优选的，法兰盘与主轴之间通过键结构传动连接，在主轴上还配合安装有用于将法兰盘紧压在环形凸台上沿的第二锁紧螺母。
优选的，在法兰盘上开设有多组呈环形分布的螺纹孔。
优选的，销子为台阶轴，销子的小直径段用于与转台轴承外圈的空孔配合安装，在销子的大直径段上开设有供拉力计的测力挂钩连接的环形槽。
有益效果
本发明以主轴通过法兰盘带动转台轴承内圈转动，外圈静止的方式来测量转台轴承转动过程中内外圈之间的摩擦力，进而计算得出其摩擦力矩。与现有的技术相比，可以控制被试转台轴承的正反转和转速，可以方便的变换其工况，测试其在不同工况下的摩擦力矩。
优选的实施方式中，由于法兰盘上有适用于不同被试轴承的尺寸不同的螺纹孔，可以固定不同型号的转台轴承，使用十分方便。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中法兰盘的俯视图；
图3为本发明中销子的结构示意图；
图中标记：1、机架，2、驱动机构，201、调速电机，202、减速机，203、联轴器，204、L形脚架，3、第二轴座，4、第二深沟球轴承，5、主轴，6、第一轴座，7、第一深沟球轴承，8、转台轴承，9、第二锁紧螺母，10、力矩测量机构，1001、法兰盘，1001-1、螺纹孔，1002、销子，1002-1、环形槽，1003、拉力计，11、防窜动机构，1101、环形凸台，1102、环形垫圈，1103、第一锁紧螺母。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种转台轴承摩擦力矩试验机，包括机架1和转动设置在机架1上的主轴5，在机架1上位于主轴5的两端分别设有用于测量转台轴承8摩擦力矩的力矩测量机构10和用于驱动主轴5转动的驱动机构2。
本发明的主轴5沿竖直方向分布，在机架1上沿由上至下方向依次固定设有用于支撑主轴5转动的第一轴座6和第二轴座3。第一轴座6中设有第一深沟球轴承7，第二轴座3中设有第二深沟球轴承4。第一深沟球轴承7和第二深沟球轴承4的外圈分别与第一轴座6和第二轴座3固定，内圈分别以过盈方式与主轴5连接，从而通过第一深沟球轴承7和第二深沟球轴承4共同配合以支撑主轴5的轴向重力。
在主轴5和机架1之间设设有用于避免主轴5窜动的防窜动机构11。防窜动机构11包括设置在主轴5上并与第一深沟球轴承7内圈的上沿配合的环形凸台1101、套设在主轴5上并与第二深沟球轴承4内圈的下沿配合的环形垫圈1102以及配合安装在主轴5上并用于支撑环形垫圈1102的第一锁紧螺母1103。环形凸台1101与主轴5一体成型，其下沿压设在第一深沟球轴承7内圈的上沿。环形垫圈1102卡设在第二深沟球轴承4和第一锁紧螺母1103之间，其上下沿分别与第二深沟球轴承4内圈的下沿以及第一锁紧螺母1103的上沿紧触。
本发明的力矩测量机构10包括法兰盘1001、销子1002以及拉力计1003。
法兰盘1001为圆盘状并同心固定连接在主轴5的上端。在主轴5上设有键，在法兰盘1001的中心孔中开设有与键相配合的键槽，使得主轴5与法兰盘1001之间通过键结构传动连接。在主轴5的上端还设有第二锁紧螺母9，并通过第二锁紧螺母9和垫片将法兰盘1001紧压在环形凸台1101的上沿，避免在试验过程中法兰盘1001轴向移动。在法兰盘1001上开设有用于与转台轴承8通过螺栓连接的多个螺纹孔1001-1，多个螺纹孔1001-1以主轴5为圆心呈环形分布。本实施例中，如图2所示，在法兰盘1001上开设有多组呈环形分布的螺纹孔1001-1，且任意一组螺纹孔1001-1所形成的环形的半径各不相同，可以固定不同型号的转台轴承8，并便于更换。
销子1002的一端插设在转台轴承8外圈的空孔中，另一端与拉力计1003的测力挂钩相连。本实施例中，如图3所示，销子1002为台阶轴，销子1002的小直径段用于与转台轴承8外圈的空孔配合安装，在销子1002的大直径段上开设有供拉力计1003的测力挂钩连接的环形槽1002-1。
本发明的驱动机构2包括设置在机架1上并位于主轴5下端位置的调速电机201、减速机202以及联轴器203；调速电机201和减速机202连接在固定于机架1上的L形脚架204上，调速电机201的输出端与减速机202传动连接，减速机202的输出端通过联轴器203与主轴5的下端相连。在机架1上设有用于控制调速电机201转向和转速的控制器。
试验时，首先通过螺栓与螺纹孔1001-1的配合将转台轴承8的外圈同心固定在法兰盘1001上，开启调速电机201的电源开关，通过控制器使被试转台轴承8的旋转方向及转速达到试验要求值，之后关闭电源开关；然后将销子1002的小直径段插入被试转台轴承8外圈的空孔中，同时将拉力计1003的测力挂钩挂在销子1002的环形凹槽中并保持拉力计1003水平，拉力计1003的基部可固定在机架1上或采用手持的方式固定；最后，再次开启试验机的电源开关，待拉力计1003的数值稳定后读取其数值即得到此时被试转台轴承8的外圈和内圈间的摩擦力，将此数值乘以销子1002所在空孔与被试转台轴承8中心点的距离即得到轴承的摩擦力矩。
当需要测量轴承不同转向、转速的摩擦力矩时，只需通过控制器调整调速电机201的旋向及速度，使轴承的旋转方向及转速达到试验要求值，其余测量步骤相同。

Claims (8)

1.一种转台轴承摩擦力矩试验机，其特征在于：包括机架（1）、沿竖直方向转动设置在机架（1）上的主轴（5）、用于驱动主轴（5）转动的驱动机构（2）以及设置在主轴（5）上的力矩测量机构（10）；力矩测量机构（10）包括法兰盘（1001）、销子（1002）以及拉力计（1003），法兰盘（1001）同心固定连接在主轴（5）上，在法兰盘（1001）上开设有用于与转台轴承（8）通过螺栓连接的多个螺纹孔（1001-1），多个螺纹孔（1001-1）以主轴（5）为圆心呈环形分布，销子（1002）的一端插设在转台轴承（8）外圈的空孔中，另一端与拉力计（1003）的测力挂钩相连。
2.根据权利要求1所述的一种转台轴承摩擦力矩试验机，其特征在于：驱动机构（2）包括设置在机架（1）上并位于主轴（5）下端位置的调速电机（201）、减速机（202）以及联轴器（203）；调速电机（201）和减速机（202）连接在固定于机架（1）上的L形脚架（204）上，调速电机（201）的输出端与减速机（202）传动连接，减速机（202）的输出端通过联轴器（203）与主轴（5）的下端相连。
3.根据权利要求2所述的一种转台轴承摩擦力矩试验机，其特征在于：在机架（1）上设有用于控制调速电机（201）转向和转速的控制器。
4.根据权利要求1所述的一种转台轴承摩擦力矩试验机，其特征在于：在机架（1）上沿由上至下的方向依次设有供主轴（5）转动配合的第一轴座（6）和第二轴座（3），第一轴座（6）中设有第一深沟球轴承（7），第二轴座（3）中设有第二深沟球轴承（4）。
5.根据权利要求4所述的一种转台轴承摩擦力矩试验机，其特征在于：试验机还包括用于避免主轴（5）窜动的防窜动机构（11），防窜动机构（11）包括设置在主轴（5）上并与第一深沟球轴承（7）内圈的上沿配合的环形凸台（1101）、套设在主轴（5）上并与第二深沟球轴承（4）内圈的下沿配合的环形垫圈（1102）以及配合安装在主轴（5）上并用于支撑环形垫圈（1102）的第一锁紧螺母（1103）。
6.根据权利要求5所述的一种转台轴承摩擦力矩试验机，其特征在于：法兰盘（1001）与主轴（5）之间通过键结构传动连接，在主轴（5）上还配合安装有用于将法兰盘（1001）紧压在环形凸台（1101）上沿的第二锁紧螺母（9）。
7.根据权利要求1所述的一种转台轴承摩擦力矩试验机，其特征在于：在法兰盘（1001）上开设有多组呈环形分布的螺纹孔（1001-1）。
8.根据权利要求1所述的一种转台轴承摩擦力矩试验机，其特征在于：销子（1002）为台阶轴，销子（1002）的小直径段用于与转台轴承（8）外圈的空孔配合安装，在销子（1002）的大直径段上开设有供拉力计（1003）的测力挂钩连接的环形槽（1002-1）。
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