CN1865878A - 轴承微负荷、不同转速摩擦力矩测量及测量仪 - Google Patents

Abstract

一种轴承微负荷、不同转速摩擦力矩测量及测量仪，被测轴承上挂有一端与法码一端与测力计连接的尼龙细丝，直径为D的被测轴承静止时法码与测力计的拉力平衡，测力计上显示值为A₁，若轴承按一定旋转方向、在某转速下运转，测力计上显示值增加为A₂，用M＝(A₂－A₁)·D/2计算相应转速下的轴承摩擦力矩值。使安装在支架上连接有被测轴承的电主轴调频变速，同时从测力计上显示出相对应的A₂值，用公式计算出不同转速下轴承的摩擦力矩值。此测量方法原理简单、方法可靠，测量仪结构简单，测量项目少、易操作，能直接测量、显示，测量误差小、准确度高、数据真实，解决了用户急需要解决的问题，实用性较强。

Description

轴承微负荷、不同转速摩擦力矩测量及测量仪

技术领域

本发明涉及轴承摩擦力矩的测量方法及所用装置，特别是一种轴承微负荷、不同转速摩擦力矩测量及测量仪。

背景技术

常用于测量中小轴承摩擦力矩的方法为手动测量法，即将轴承放置在与扭矩传感器相连的转动平台上，转动平台上有4根圆柱体夹紧轴承外圈，用手旋转插入轴承内圈孔径中的心棒，心棒转动并通过内圈带动外圈转动，从而通过转动平台、扭矩传感器使与其连接的指示仪表显示轴承的摩擦力值，此法用手动方法旋转，不仅旋转速度慢、不均匀，而测量误差大，不能测量各种转速下的摩擦力矩，更不能测量高速下的摩擦力矩。

专利号CN03242670.4“轴承摩擦力矩测量仪”就提供了一种测量过程的各动作由计算机控制自动完成，测量结果可随机显示、存档或打印输出。但其结构较复杂，整个测量过程中，被测轴承产生的摩擦力矩，由整体应变扭矩传感器转换成电信号，经放大、滤波、A/D转换，送入计算机进行数据处理，不是直接测量，而是间接测量，测量精度不高，仅能测量低转速下的摩擦力矩，还不能测量不同转速下的摩擦力矩。

专利申请号CN200510049805.6“轴承微载荷摩擦力测量方法及装置”利用向上的力，从上面对放置有被测轴承的测量架施加载荷，以平衡悬浮于转轴上测量架本身的重力，实现微载荷测量摩擦力和偏位的拉力平衡后所产生的角度，在杠杆作用下放大为伸出臂端部的垂直位移，使用非接触式传感器实现对滑动、滚动轴承的摩擦力及摩擦系数的精确测量。测量摩擦力依靠悬浮于转轴上的测量架的摩擦力矩和加载力矩平衡后，产生的转动角度θ要＜5°时才好用测量公式计算且误差不超过5％，因此存在一定的局限性，同时也是间接的位移测量，测量的数据和参数多，操作麻烦，测量精度不高，还不能测量不同转速下的摩擦力矩。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种轴承微负荷、不同转速摩擦力矩测量及测量仪，能直接测量轴承在不同转速下的摩擦力矩值，而测量方法、装置简单可靠且测量精度高，还可测量不同规格轴承在不同转速下的摩擦力矩。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：

摩擦力矩测量方法：a、被测轴承上挂有一端连接法码一端连接测力计的吊线，被测轴承静止时，吊线上法码与测力计上的拉力平衡，这时测力计上的显示值为A₁，当被测轴承按一定旋转方向、在某一转速下旋转时，测力计上相对应显示值为A₂，被测轴承外径D，摩擦力矩M＝(A₂-A₁)·D/2。

b、改变安装在电主轴上被测轴承的不同转速，同时从测力计显示相对应的A₂值，用M＝(A₂-A₁)·D/2计算各种不同转速下被测轴承所对应的摩擦力矩。

摩擦力矩测量仪：由安装在底座上的测量装置组成，所述的测量装置包括由安装有测力计的支撑架可调节地连接在底座上，可变速的电主轴安装在固定于底座的支架上；测量时一端与法码连接一端与测力计连接的吊线挂在被测轴承上，测量时所述电主轴端部的专用心轴上还安装有被测轴承及防松件所构成。

与现有技术相比，本发明的优点在于：1)、此测量方法和摩擦力矩测量仪的工作原理，是根据摩擦力矩公式M＝(A₂-A₁)·D/2，只要利用测力计就可直接显示出某转速下被测轴承的摩擦力，通过公式计算就得到摩擦力矩值。

现有技术用的计算公式 $\mathrm{\μ}=\frac{{\mathrm{PRtg}}^{-1}L/S}{\left|(P-G)\right|r},$ 摩擦系数中包括了很多内容，P加载力、G测量架重量、R加载力作用点到测量架中心的距离、r转轴半径等。摩擦状态下的转动角度θ必需在＜5°的情况下，误差不超过5％才有使用价值，所以此方法的局限性很大，测量数据多操作麻烦，测量累积误差大准确性差。

2)、本方法是直接利用测力计测量不同转速下的摩擦力，现有技术却是采用整体式应变扭矩传感器或非接触式位置传感系统进行间接测量。

3)、本测量仪的测量轴和驱动轴是同一个电主轴，被测轴承是直接安装在电主轴前端的专用心轴上，现有技术的测量轴和驱动轴是两完全独立件，靠驱动轴和被测轴承两端面之间的滑动摩擦传递动力给测量轴为二级间接传动。

4)、本方法只要通过调频不断改变电主轴的转速，就可测量轴承在100～10000转/分不同转速下的摩擦力矩，只要调换安装在电主轴前端的专用心轴，就可用于各种不同规格轴承的测量，而现有技术的测量方法和测量仪还不能用于测量轴承在不同转速下的摩擦力矩。

综上所述，本测量方法原理简单、方法可靠，测量仪结构简单，测量项目少、易操作，能直接测量、直接显示，无中间转换过程，因此测量误差小，测量准确度高、数据真实。解决了轴承用户急需要解决的问题，所以实用性较强。

附图说明

图1、本发明摩擦力矩测量仪的结构示意图(工作状态)。

图2、图1的左视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步详细描述。

摩擦力矩测量方法：a)、被测轴承静止时选取法码的重量，轴承外径中间挂一根极细的尼龙细丝6，在尼龙细丝6的一端挂法码5，尼龙细丝另端与测力计连接。法码5重量要使尼龙细丝6与被测轴承7外圈不会有相对滑动为准。

被测轴承静止时，法码5与测力计4的拉力平衡，此时测力计4上的显示值A₁(牛顿N)，当被测轴承与专用心轴逆时针方向旋转，轴承内圈在专用心轴带动下以某预定转速旋转，法码下降，测力计上显示值增加为A₂(牛顿N)，测力计显示值的增加值与被测轴承半径的乘积，即为被测轴承在此预定转速下的摩擦力矩值M＝(A₂-A₁)·D/2，D是被测轴承外径毫米mm；

b)、改变安装在电主轴上被测轴承的不同转速：即通过调频实现电主轴10变速，从而使被测轴承7变速，同时从测力计4上可显示出相对应的A₂值，根据M＝(A₂-A₁)·D/2计算出在不同转速下所对应的被测轴承的摩擦力矩值。

摩擦力矩测量仪中的测力计4选用高精度的数字测力计，可变速的测量轴选用一种高精度的电主轴10。

测力计4固定在支撑架2上，调节支撑架2在底座1上的位置，使测力计4的力作用线与被测轴承7外径切线重合，测力计4位置调好后将支撑架2用螺钉固定在底座1上。两支架3用螺钉固定在底座1上，可变速的电主轴10安装在两支架3上端的圆孔内并用螺钉11固定，测量时一端连接法码一端连接测力计的尼龙细丝6挂在被测轴承的外径中间，被测轴承安装在电主轴10端的专用心轴上，为使被测轴承7运转安全，用螺钉8将防松件压板9固定在电主轴10端的专用心轴上构成摩擦力矩测量仪。

为测量不同规格轴承的摩擦力矩值，可调换不同尺寸的专用心轴分别插入电主轴10上，用以安装不同规格的被测轴承使用。

使用时，被测轴承7安装在插入电主轴10端的专用心轴上，尼龙细丝6挂在被测轴承外径中间，将通过调频装置的电源线接到电主轴10上，实现改变电主轴的转速，带动被测轴承在不同转速下转动，使法码下落测力计显示值增加，就可用上述摩擦力矩公式计算出在不同转速下的摩擦力矩值。

此方法和测量仪同样可用于滑动轴承摩擦力矩值的测量。

Claims (7)

1、一种轴承微负荷、不同转速摩擦力矩测量方法，其特征在于：a、被测轴承上挂有一端连接法码一端连接测力计的吊线，被测轴承静止时，吊线上法码与测力计上的拉力平衡，这时测力计上的显示值为A₁，当被测轴承按一定旋转方向、在某一转速下旋转时，测力计上相对应显示值为A₂，被测轴承外径D，摩擦力矩M＝(A₂-A₁)·D/2。

b、改变安装在电主轴上被测轴承的不同转速，同时从测力计上显示出相对应的A₂值，用M＝(A₂-A₁)·D/2计算出在各种不同转速下被测轴承所对应的摩擦力矩值。

2、根据权利要求1所述的轴承微负荷、不同转速摩擦力矩测量方法，其特征在于用调频方法使电主轴变速，从而使连接在电主轴上的被测轴承变速。

3、一种用于权利要求1所述方法的摩擦力矩测量仪，由安装在底座(1)上的测量装置组成，其特征在于所述的测量装置包括由安装有测力计(4)的支撑架(2)可调节地连接在底座(1)上，可变速的电主轴(10)安装在固定于底座(1)的支架(3)上；测量时一端与法码(5)连接一端与测力计(4)连接的吊线挂在被测轴承上，测量时所述电主轴端部的专用心轴上还安装有被测轴承及防松件所构成。

4、根据权利要求3所述的摩擦力矩测量仪，其特征在于吊线选用极细的尼龙细丝(6)，挂在被测轴承(7)外径中间。

5、根据权利要求3所述的摩擦力矩测量仪，其特征在于测力计(4)选用高精度的数字测力计，可变速的电主轴(10)选用高精度的电主轴，先使测力计(4)的力作用线与被测轴承(7)外径切线重合，后将支撑架(2)用螺钉固定在底座(1)上。

6、根据权利要求3所述的摩擦力矩测量仪，其特征在于两支架(3)用螺钉固定在底座(1)上，电主轴(10)安装在两支架(3)上端的圆孔内并用螺钉(11)固定，被测轴承(7)安装在插入电主轴(10)端的专用心轴上。

7、根据权利要求3所述的摩擦力矩测量仪，其特征在于电主轴(10)端的专用心轴上安装的防松件为螺钉(8)将压板(9)固定在专用心轴上。

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