CN1587952A - 含油轴承动态负载性能试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种含油轴承摩擦学性能测试试验台。由驱动装置，加载装置，试验信号采集控制系统组成。本发明利用偏心轮产生动态加载力和ADAM4000系列智能模块实现信号的检测和控制。是用于测试动态加载条件下，含油轴承PV值、滑动摩擦系数、温升摩擦学性能。该试验台结构简单，制造成本低，性能稳定，智能化程度高。

Description

含油轴承动态负载性能试验台

所属技术领域

本发明涉及一种含油轴承动态负载性能试验台。

背景技术

含油轴承是用金属粉末和其它减磨材料经压制、烧结、整形和浸油而成，其材料呈多孔质特征，能储存润滑油，具有自润滑作用。它常用于不便加润滑油或者不能有润滑油泄露的情况，如食品加工机器和纺织机械，它还在农业机械、仪器仪表以及微电机中得到广泛的应用。我国含油轴承的年产量以亿件计。对含油轴承的研究与应用，除了在结构、工艺、材料等方面的研究，含油轴承的性能评定方法也是一个十分值得重视的研究课题。目前国内还没有统一的含油轴承摩擦学性能台架测试方法、评定标准和测试台架。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含油轴承动态负载性能试验台，是用于测试动态加载条件下，含油轴承PV值、滑动摩擦系数、温升摩擦学性能。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种含油轴承动态负载性能试验台包括：驱动装置，加载装置，试验信号采集控制系统；其中：

1)驱动装置：包括两路，一路由三相异步电动机通过带轮带动主轴箱的主轴转动，主轴箱的主轴上装有对偶试件轴，被测含油轴承装在对偶试件轴上，含油轴承安装在加载套内；另一路是直流减速电机的输出轴上装有偏心轮；

2)加载装置：第一杠杆的一端挂有砝码，另一端与滑轮相接触，滑轮上的支承杆与滚珠直线导轨相垂直固定连接，滚珠直线导轨的一端与偏心轮相接触，第一杠杆中间装有第一加载刀口，第一加载刀口下装有第二加载刀口，第二加载刀口安装在加载套上，在加载套下面装有第二杠杆，第二杠杆与负载传感器相接触；温度传感器插入加载套的孔内，与含油轴承的外表面相接触；

3)试验信号采集控制系统：工控机通过串行口与智能模块ADAM4520相联，智能模块ADAM4520另一端分别与智能模块ADAM4050、ADAM4024、ADAM4019通过数据线相联；智能模块ADAM4050、ADAM4024与变频器相联，变频器再与三相异步电动机相联；智能模块ADAM4019另一端通过数据线分别与温度传感器，放大器，变频器相联，放大器再接有负载传感器。

本发明具有的有益的效果是：利用偏心轮产生动态加载力和ADAM4000系列智能模块实现信号的检测和控制。是用于测试动态加载条件下，含油轴承PV值、滑动摩擦系数、温升摩擦学性能。该试验台结构简单，制造成本低，性能稳定，智能化程度高。

本含油轴承动态负载试验台主要适合小型含油轴承的性能参数试验，其技术参数如下：

1)含油轴承内径：Φ8-20 mm；

2)含油轴承外径：Φ12-40mm；

3)含油轴承宽度：8-40mm；

4)转速调节范围：0-3000rpm；

5)载荷范围：1.3-20kg；

6)测量温度范围：0-150℃；

7)摩擦系数测量范围：0.05-0.5。

附图说明

图1是含油轴承动态负载试验台组成示意图；

图2是图1含油轴承动态负载试验台组成侧视图；

图3是试验台的数据信号控制和采集系统。

图中：1-三相异步电动机，2-主轴箱，3-对偶试件轴，4-含油轴承，5-加载套，  6-负载传感器，7-杠杆，8-温度传感器，9-砝码，10-偏心轮，11，12-加载刀口，13-杠杆，14-滚珠直线导轨，15-联轴器，16-直流减速电机。

具体的实施方式

如图1、图2所示，三相异步电动机1提供一个0-1500rpm的转速，通过V带(传动比n₁/n₂＝2)把转速传递给主轴箱2的主轴，主轴和对偶试件轴3通过固定销连接。含油轴承4同对偶试件轴3配合，安装在加载套5内。含油轴承运动时所产生的摩擦力通过杠杆7传递给负载传感器6；温升的变化利用温度传感器8进行测量。动态负载利用杠杆13的杠杆原理，通过加载刀口11、12传递到加载套5上，实现对含油轴承的加载。加载刀口11作用于杠杆13中间，加载刀口11、12用来保证力传递的单向性，即保证负载力径向作用于含油轴承；杠杆13一端作用于砝码9的重力，保持此力矩不变；另一端为可变作用点。直流减速电动机16产生的转速，通过联轴器15，带动偏心轮10转动，从而带动滚动直线导轨14左右移动，实现可变作用点在杠杆13上的位移，在加载刀口11上产生一个动态的负载力。

如图3所示，信号控制和采集通过4个ADAM4000系列的智能模块和工控机来实现。利用ADAM4019通用模拟量信号输入模块中的T/C(热电偶信号)端口来采集温度传感器8的温度信号和两个V(伏级电压量)端口分别采集来自负载传感器6的摩擦力信号和来自变频器的转速信号；ADAM4024模拟量信号输出模块来控制输出4～20mA的模拟电流量给变频器，来控制变频器的输出电压频率，实现对三相异步电动机1的转速控制，使电机输出转速范围为0～1500rpm；用ADAM4050数字信号输入输出模块来控制电动机的起停。在输出通道，当输出的数字信号为1时，输出的电压为30V，输出最大电流为30mA，通过变频器接通电动机的电源，电动机起动；当输出的数字信号为0时是，输出的电压为0V，通过变频器，切断了电动机的电源，电动机关闭。工控机为FR-S520S-1.5K-CHR，放大器为YZ-C，负载传感器为YZ201。

1.PV值的测量：利用第一杠杆13和偏心轮10的工作原理，利用下列公式来计算测得PV值。

(1)负载力W的计算：

$W=\frac{2l-e(1-\cos \left(2\mathrm{\πnt}\right))}{l-e(1-\cos \left(2\mathrm{\πnt}\right))}G$

式中：  l-砝码至负载刀口的距离(mm)

        e-偏心轮的偏心距(mm)

        n-直流减速电机转速(rpm)

        G-砝码质量(g)

(2)PV值的计算：

$\mathrm{PV}=\frac{9.8\×W}{d\×B}\·\frac{\mathrm{\πdn}}{60\×1000}$

$=0.00053\·\frac{\mathrm{nW}}{B}$

式中：：d-试验轴承内径(mm)

        n-轴颈转速(rpm)

        B-轴承宽度(mm)

      P-比压(N·mm^-2)

      V-轴颈线速度(m/s)

2.摩擦系数的测量：根据负载传感器6测得的数值，通过计算可得摩擦系数。

摩擦系数的计算：

$\mathrm{\μ}=\frac{\stackrel{\‾}{M}}{\mathrm{rW}}=\mathrm{FL}\·\frac{1}{\mathrm{rW}}$

式中：M-摩擦力矩平均值(N·mm)

      F-作用在压力传感器处的压力(g)

      L-杠杆1臂长(mm)

      r-试验轴承内半径(mm)

3.温升的测量：利用温度传感器8直接测量所得。

Claims (2)

1.一种含油轴承动态负载性能试验台，其特征在于包括：驱动装置，加载装置，试验信号采集控制系统；其中：

1)驱动装置：包括两路，一路由三相异步电动机(1)通过带轮带动主轴箱(2)的主轴转动，主轴箱(2)的主轴上装有对偶试件轴(3)，被测含油轴承(4)装在对偶试件轴(3)上，含油轴承(4)安装在加载套(5)内；另一路是直流减速电机(16)的输出轴上装有偏心轮(10)；

2)加载装置：第一杠杆(13)的一端挂有砝码(9)，另一端与滑轮相接触，滑轮上的支承杆与滚珠直线导轨(13)相垂直固定连接，滚珠直线导轨(13)的一端与偏心轮(10)相接触，第一杠杆(13)中间装有第一加载刀口(11)，第一加载刀口(11)下装有第二加载刀口(12)，第二加载刀口(12)安装在加载套(5)上，在加载套(5)下面装有第二杠杆(7)，第二杠杆(7)与负载传感器(6)相接触；温度传感器(8)插入加载套(5)的孔内，与含油轴承(4)的外表面相接触；

3)试验信号采集控制系统：工控机通过串行口与智能模块ADAM4520相联，智能模块ADAM4520另一端分别与智能模块ADAM4050、ADAM4024、ADAM4019通过数据线相联；智能模块ADAM4050、ADAM4024与变频器相联，变频器再与三相异步电动机(1)相联；智能模块ADAM4019另一端通过数据线分别与温度传感器(8)，放大器，变频器相联，放大器再接有负载传感器(6)。

2.根据权利要求1所述的一种含油轴承摩擦学性能测试试验台，其特征在于：工控机为FR-S520S-1.5K-CHR，放大器为YZ-C，负载传感器为YZ201。

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