CN201066314Y - 滚动轴承摩擦力矩综合检查仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型滚动轴承摩擦力矩综合检查仪，包括驱动模块、轴承架和加压模块；特征是两个轴承定位夹紧模块分别安装在轴承架两侧下腰部的斜向上的斜方孔里；径向跳动测量模块固定在驱动模块右侧板靠近驱动轴部位的滑规内；安装在轴承架左侧板上的轴承预紧力测量模块包括上下两个柔性支架以及分别活套在其上的两个可锁紧滑块，两个电感传感器分别穿过各自的弧形压块通过螺钉分别锁紧在滑块上。本实用新型传感器定位精度高，测量参数多；测得的数据稳定、可靠；能在一次装夹中完成轴承零件的摩擦力矩、预紧力及形位公差等参数的检测；可测深沟球轴承、角接触球轴承、调心球轴承、圆柱滚子轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承或推力球轴承。

Description

滚动轴承摩擦力矩综合检查仪

技术领域：

本实用新型属于滚动轴承检测设备技术领域，具体涉及滚动轴承摩擦力矩、预紧力及轴承形位公差的综合检测装置。

背景技术：

早在70年代我国就开始了对球轴承摩擦力矩的研究。在不同的文献中，摩擦力矩有不同的计算公式，但实测值通常都与计算值相差甚远，表现出滚动轴承摩擦力矩的随机性、复杂性，用理论分析的方法难以求得其精确值，因此在重要应用场合，对滚动轴承摩擦力矩进行测试十分必要。90年代中期虽然有过不少实验研究和成果，但那个时期所设计的仪器多采用比较经典的办法，常用的有外加砝码法、电机电流法、空气轴承加载法和弹簧加载法，也有使用电阻应变片的，多用来测量单个轴承。从现在的技术发展来看，这些方法都有其缺陷，不仅测试用的传感器本身精度差，而且所用的数据采集与处理系统比较复杂。

至今未见国内外有能对滚动轴承零件的摩擦力矩、预紧力及轴承形位公差等多参数同时进行综合检测的设备。

实用新型内容：

本实用新型的目的是提供一种滚动轴承摩擦力矩综合检查仪，以同时综合检测滚动轴承的摩擦力矩、预紧力和轴承形位公差。

本实用新型滚动轴承摩擦力矩综合检查仪，包括按同一轴线a-a依次安装在工作台5上的驱动模块1、轴承架3和加压模块4，所述工作台5是整个系统的机体；数据采集与处理系统设置于电气控制箱里，通过工业控制计算机和数字I/O卡与综合检查仪的传感器输出端接口相联接；

所述驱动模块1是包括步进电机8通过大减速比行星齿轮减速器9经联轴器10与摩擦力矩仪11和联轴器12带动驱动轴14旋转的装置；

所述加压模块4包括依次布置在与上述同一轴线a-a上的压头35、压力传感器36、压板37、螺杆38和手轮39；向上挂杆40的中间孔用螺钉42固定在设置于工作台5的横梁20上，螺钉42作为杠杆支点，横梁20上套装一扭转弹簧52，扭转弹簧52一端挂住向上挂杆40、另一端固定在横梁20上，使得向上挂杆40始终有绕横梁20逆时针转动的弹力挂住设置于加压模块4底座的向下伸舌41，横梁20外端固定一扳手21；所述压力传感器36固定在加压模块4的内腔，其前端与压头35螺纹联接，后端紧贴在压板37的左端面上，压板37的右端面紧压在螺杆38上，螺杆38和手轮39以键固定联接；该加压模块4底部的燕尾53可沿固定在工作台5上的导轨23移动，固定于导轨23上的导轨压条22压住加压模块4下端的燕尾53以免加压模块4沿导轨23移动时上下串动；

其特征在于：

两个轴承定位夹紧模块6分别安装在轴承架3两侧下腰部的斜向上与工作台表面成45度角的斜方孔51里，该斜方孔51穿透轴承架3至中间放置被测轴承28用的孔洞50，并使轴承定位夹紧模块6的可调滑块31处于与被测轴承28的外圈可相接触的位置，以锥销将轴承定位夹紧模块6的支撑块30固定于轴承架3的斜方孔51内；所述轴承定位夹紧模块6包括可沿支撑块30表面微动的可调滑块31，可调滑块31用螺纹联接在顶杆32的前端，顶杆32的后端依靠压缩弹簧33紧压在手柄螺杆34的前端；轴承架3上部正中间竖直向下开的孔27内设有竖直向下放置的用于压住被测轴承28的压块15；

径向跳动测量模块2包括固定块48、固定块锁紧手柄25、转轴44、转轴锁紧手柄45、旁向电感传感器46以及传感器锁紧手柄43；径向跳动测量模块2通过其固定块48经由其底部的燕尾49滑动式固定安装在滑规13内；该滑规13安装在驱动模块1的右侧板19上靠近驱动轴14的部位；转动固定块锁紧手柄25带动凸轮24转动可将固定块48压紧在滑规13上；旁向电感传感器46经由传感器锁紧手柄43固定在转轴44上，转轴44与固定块48前端的孔47间隙配合，转轴44可围绕孔47的轴线转动以使旁向电感传感器46处于水平位置，通过传感器锁紧手柄43可将调好位置的旁向电感传感器46锁紧；

轴承预紧力测量模块7安装在轴承架3的左侧板28上，其上下两个柔性支架54和59之间的中心线正对着被测轴承28中心轴的位置；所述轴承预紧力测量模块7包括上下两个柔性支架54和59，以及分别活套在其上的上下两个可锁紧滑块56和58，每个柔性支架里面镶一弧形压块55以包覆电感传感器，该两个电感传感器60和61分别穿过各自的弧形压块55通过锁紧螺钉57分别锁紧在可锁紧滑块56和58上；每个柔性支架靠近其根部64两边呈半圆弧状，中间较细，使得柔性支架54和59具有弹性，轴承预紧力测量模块7上设有调节螺钉63来调节柔性支架54和59的变形程度以将电感传感器60和61调零。

使用时，将被测轴承28放置于轴承架3中间的孔洞50内，利用轴承定位夹紧模块6上的手柄螺杆34调节可调滑块31以消除被测轴承28的偏心，由驱动模块1驱动被测轴承28旋转，通过加压模块4向被测轴承28施加压力至标准的测试规定值；调节轴承预紧力测量模块7上下两个柔性支架54和59中的上下两个可锁紧滑块56和58，使电感传感器60和61分别对准被测轴承28的内圈和外圈，并锁紧可锁紧滑块56和58上面的螺钉57，再调整电感传感器60和61前后位置，将传感器调至零位，再将螺钉62拧紧。通过在上下两个柔性支架54和59上分别移动上下两个可锁紧滑块56和58和调节电感传感器的前后位置，以实现电感传感器60和61沿工作台横向和纵向上的两维运动；将径向跳动测量模块2中的固定块48底部的燕尾49安装在驱动模块1右侧板19的滑规13上，稍微锁紧，转动转轴44将旁向电感传感器46调平，锁紧传感器锁紧手柄43，将旁向电感传感器46的探针靠近被测轴承的内径，调整传感器的零位后，再转动固定块锁紧手柄25，将固定块48锁紧，被测轴承的径向跳动量可由旁向电感传感器46测出；

所述数据采集与处理系统采用PCI-1716：250KS/s，16位，16路高分辨率多功能数据采集卡采集测微仪的模拟电压值，将各测量模块测得的数据检出并传输给计算机处理系统，利用虚拟仪器labview对各测量模块所测量的数据进行分析、并将结果显示在计算机液晶显示器上、存储及打印。

与现有技术相比较，由于本实用新型滚动轴承摩擦力矩综合检查仪采取了轴承定位夹紧模块7，由于其可调滑块31通过手柄螺杆34和顶杆32可沿支撑块30表面微动，使得被测轴承28的中心与加压模块4的压头35重合，从而消除被测轴承的偏心。

由于本实用新型采取了加压模块4，其加压值可由压力传感器36精确控制，因而加压值恒定，被测数据稳定。

由于本实用新型采取了径向跳动测量模块2，其固定块48位置可沿滑规13移动，满足不同规格被测轴承的需要，转轴44可保证旁向电感传感器46水平，传感器锁紧手柄43可将传感器调零后锁紧，因而传感器定位精度高，测得的数据稳定、可靠。

由于本实用新型的数据分析与处理系统采用了PCI-1716：250KS/s，16位，16路高分辨率多功能数据采集卡采集测微仪的模拟电压值，通过工业控制计算机和数字I/O卡与综合检查仪的传感器输出端接口相联接，利用虚拟仪器labview将各被测数据可视化，并将分析结果以图表的形式反映在计算机液晶显示器中，从而能全面而准确反映被测轴承的特性。

本实用新型滚动轴承摩擦力矩综合检查仪可测滚动轴承类型包括深沟球轴承、角接触球轴承、调心球轴承、圆柱滚子轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承等。可测滚动轴承规格为内径50～200mm。克服了现有技术的测量数据不稳，精度不高、测量参数单一的缺点，达到了高效、高精度的显著效果。

附图说明：

图1是本实用新型滚动轴承摩擦力矩综合检查仪的结构示意图。

图2是滚动轴承摩擦力矩综合检查仪轴承架3部分的侧视示意图。

图3是轴承定位夹紧模块6结构示意图。

图4是加压模块4的结构示意图。

图5是径向跳动测量模块2的结构示意图。

图6是图1中轴承定位夹紧模块6和加压模块4部分的结构示意图。

图7是轴承预紧力测量模块7的结构示意图；图8是图7的侧视示意图。

具体实施方式：

实施例1：

本实用新型滚动轴承摩擦力矩综合检查仪，包括按同一轴线a-a依次安装在工作台5上的驱动模块1、轴承架3和加压模块4，所述工作台5是整个系统的机体；数据采集与处理系统设置于电气控制箱里，通过工业控制计算机和数字I/O卡与综合检查仪的传感器输出端接口相联接。

图1给出了本实施例的滚动轴承摩擦力矩综合检查仪的结构示意图：所述步进电机8和大减速比行星齿轮减速器9固定在L形板17上，该L形板17和摩擦力矩仪11均固定在调节架18上，使步进电机8与大减速比行星齿轮减速器9、联轴器10、摩擦力矩仪11、联轴器12和驱动轴14位于同一轴线a-a上。

图2是轴承架3部分的侧视示意图：轴承架3固定在工作台5上，其中心与驱动模块1的轴线a-a重合，轴承架3上部正中间竖直向下开的孔27内设有竖直向下放置的用于压住被测轴承28的压块15，以消除被测轴承前后串动；两个轴承定位夹紧模块6分别安装在轴承架3两侧下腰部的斜向上与工作台表面成45度角的斜方孔51里，该斜方孔51穿透轴承架3至中间放置被测轴承28用的孔洞50，并使轴承定位夹紧模块6的可调滑块31处于与被测轴承28的外圈可相接触的位置，以锥销将轴承定位夹紧模块6的支撑块30固定于轴承架3的斜方孔51内，压块15的下端与这两个轴承定位夹紧模块6的可调滑块31共同将被测轴承28定位夹紧。

图3是轴承定位夹紧模块6结构示意图：所述轴承定位夹紧模块6包括支撑块30、可调滑块31、顶杆32、压缩弹簧33和手柄螺杆34；可调滑块31可沿支撑块30表面微动，可调滑块31用螺纹联接在顶杆32的前端，顶杆32的后端依靠压缩弹簧33紧压在手柄螺杆34的前端；转动手柄螺杆34，通过压缩弹簧33和顶杆32可使可调滑块31沿支撑块30表面微动，从而消除被测轴承的偏心。

图4是加压模块4的结构示意图：所述加压模块4包括依次布置在与上述同一轴线a-a上的压头35、压力传感器36、压板37、螺杆38和手轮39；向上挂杆40的中间孔用螺钉42固定在设置于工作台5的横梁20上，螺钉42作为杠杆支点，横梁20上套装一扭转弹簧52，扭转弹簧52一端挂住向上挂杆40、另一端固定在横梁20上，使得向上挂杆40始终有绕横梁20逆时针转动的弹力挂住设置于加压模块4底座的向下伸舌41，横梁20外端固定一扳手21；所述压力传感器36通过螺钉固定安装在加压模块4内腔，其前端与压头35螺纹联接，后端紧贴在压板37左端面上，压板37的右端面紧压在螺杆38上，螺杆38和手轮39以键固定联接；该加压模块4底部的燕尾53可沿固定在工作台5上的导轨23移动，固定于导轨23上的导轨压条22压住加压模块4下端的燕尾53以免加压模块4沿导轨23移动时上下串动；加压前，板动扳手21，使向上挂杆40钩头抬起，钩住加压模块底座伸舌41，向上挂杆在扭转弹簧52作用下紧扣在加压模块4底座的向下伸舌41上，使得在加压力作用下，加压模块4不产生回退；然后转动手轮39驱动螺杆38移动，从而通过压头35和轴承端盖16向被测轴承28施加轴向力，施加力大小可经由加压模块4内的压力传感器36精确控制。

图5是径向跳动测量模块2的结构示意图：径向跳动测量模块2安装在驱动模块1的右侧板19上靠近驱动轴14部位的滑规13上；如图2中的A-A放大图和图5中的B-B放大图中所示：所述径向跳动测量模块2包括固定块48、固定块锁紧手柄25、转轴44、转轴锁紧手柄45、旁向电感传感器46以及传感器锁紧手柄43；固定块48经由其底部的燕尾49滑动式固定安装在驱动模块1的右侧板19上的滑规13内，转动固定块锁紧手柄25带动凸轮24转动，径向尺寸变化的凸轮24将固定块48压紧在滑规13上；旁向电感传感器46经由传感器锁紧手柄43固定在转轴44上，转轴44与固定块48前端的孔47间隙配合，转轴44可围绕孔47的轴线转动，转动转轴44可将旁向电感传感器46调整到处于水平位置，转动传感器锁紧手柄43可将调好位置的旁向电感传感器46锁紧；将旁向电感传感器46的探针对准被测轴承的内径，调好传感器的零位后，再转动固定块锁紧手柄25，将固定块48锁紧，被测轴承的径向跳动量可由旁向电感传感器46测出。

图7是轴承预紧力测量模块7的结构示意图；图8是图7的侧视示意图：轴承预紧力测量模块7安装在轴承架3的左侧板28上，其上下两个柔性支架54和59之间的中心线正对着被测轴承28中心轴的位置，其安装位置可参见图2；所述轴承预紧力测量模块7包括固联在轴承架3左侧板29上的上下两个柔性支架54和59，以及分别活套在该上下两个柔性支架54和59上的上下两个可锁紧滑块56和58，每个柔性支架里面镶一弧形压块55以分别包覆上下两个电感传感器60和61，每个电感传感器各自穿过弧形压块55通过锁紧螺钉57锁紧在可锁紧滑块58上；每个柔性支架靠近其根部64两边呈半圆弧状，中间较细，使得柔性支架54和59具有弹性，轴承预紧力测量模块7上设有调节螺钉63来调节柔性支架54和59的变形程度；螺钉62用于将接近零位的电感传感器锁紧，然后通过调节每个螺钉63使柔性支架54和59变形，直至电感传感器60和61到达零位为止。

使用时，将被测轴承28放置于轴承架3中间的孔洞50内，利用轴承定位夹紧模块6中的手柄螺杆34调节可调滑块31以消除被测轴承28的偏心，由驱动模块1驱动被测轴承28旋转，通过加压模块4向被测轴承28施加压力至现有标准的测试规定值500N；调节轴承预紧力测量模块7上下两个柔性支架54和59中的上下两个可锁紧滑块56和58，使电感传感器60和61分别对准被测轴承28的内圈和外圈，并锁紧可锁紧滑块56和58上面的螺钉57；分别调整上下两个电感传感器60和61前后位置，将每个传感器均调至零位，再拧紧螺钉62。通过在上下两个柔性支架54和59上分别移动上下两个可锁紧滑块56和58以及调节电感传感器前后位置，以实现电感传感器60和61沿工作台横向和纵向上的两维运动；将径向跳动测量模块2中的固定块48底部的燕尾49安装在驱动模块1右侧板19的滑规13上，稍微锁紧，转动转轴44将旁向电感传感器46调平，转动传感器锁紧手柄43将电感传感器锁；将旁向电感传感器46的探针对准被测轴承的内径，调好传感器的零位后，再转动固定块锁紧手柄25，将固定块48锁紧，被测轴承的径向跳动量可由旁向电感传感器46测出；所述数据采集与处理系统采用PCI-1716：250KS/s，16位，16路高分辨率多功能数据采集卡采集测微仪的模拟电压值，将各测量模块测得的数据检出并传输给计算机处理系统，利用虚拟仪器labview对各测量模块所测量的数据进行分析、并将结果显示在计算机液晶显示器上、存储及打印。

测量结束后，扳回挂杆40，反方向转动手轮39和手柄螺杆34，卸载即可取下工件。

与现有技术相比较，本实用新型滚动轴承摩擦力矩综合检查仪具有以下优点：

①由于实施模块化，因而结构简单，使用方便；

②由于采取了微动调心的轴承定位夹紧模块6，使得被测轴承的中心与加压模块4的压头35中心重合，消除了加压点与被测轴承中心的偏心，因而测量数据稳定，随机误差小；

③由于采取了摩擦力矩仪11、旁向电感传感器46、电感传感器60、61以及压力传感器36，测量参数多；由于采取了高精度的传感器，并能在一次装夹中完成轴承零件的摩擦力矩、预紧力及形位公差等参数的检测，因而测量效率高，精度高，无二次装夹误差。

④由于采取了采用PCI-1716：250KS/s，16位，16路高分辨率多功能数据采集卡采集测微仪的模拟电压值的数据分析与处理系统，通过工业控制计算机和数字I/O卡与综合检查仪的传感器输出端接口相联接，利用虚拟仪器labview将各被测数据可视化，并将分析结果以图表的形式反映在计算机液晶显示器中，从而能较全面地反映滚动轴承的特性，实时跟踪滚动轴承运行中摩擦力矩的变化，提供转速、预紧力变化与滚动轴承摩擦力矩之间的函数关系和试验曲线。

利用本实用新型滚动轴承摩擦力矩综合检查仪可测滚动轴承类型包括深沟球轴承、角接触球轴承、调心球轴承、圆柱滚子轴承、调心滚子轴承、圆锥滚子轴承、推力球轴承等。可测滚动轴承规格为内径50～200mm。

此外，基于本实用新型的滚动轴承摩擦力矩综合检查仪，还可进行更多功能的拓展和优化：

①可通过更换本实用新型的轴承架3对系统进行扩展，除了对滚动轴承的技术指标检测外，还可以适当调整传感器布置和更换传感器对轴系回转精度和转动惯量等进行测试。

②若在深入分析电感传感器特性和电路的基础上，对本实用新型采用计算机控制多路开关，还可实现自动调节量程；而若将单入和差动入选择用计算机控制多个继电器来实现，完成电感测微仪量程转换的自动化改造，可使测量效率得以进一步提高，使用更加方便。在定标后，可完成电感传感器的误差修正。

③若根据轴承运转中摩擦力矩变化的规律和特点，采用虚拟仪器技术，将仪器装入计算机，以通用的计算机硬件及操作系统为依托，可实现各种仪器功能，进一步优化系统转速控制。

Claims (1)

1.一种滚动轴承摩擦力矩综合检查仪，包括按同一轴线依次安装在工作台(5)上的驱动模块(1)、轴承架(3)和加压模块(4)，所述工作台(5)是整个系统的机体；数据采集与处理系统设置于电气控制箱里，通过工业控制计算机和数字I/O卡与综合检查仪的传感器输出端接口相联接；

所述驱动模块(1)是包括步进电机(8)通过大减速比行星齿轮减速器(9)经联轴器(10)与摩擦力矩仪(11)和联轴器(12)带动驱动轴(14)旋转的装置；

所述加压模块(4)包括依次布置在与上述同一轴线上的压头(35)、压力传感器(36)、压板(37)、螺杆(38)和手轮(39)；向上挂杆(40)的中间孔用螺钉(42)固定在设置于工作台(5)的横梁(20)上，螺钉(42)作为杠杆支点，横梁(20)上套装一扭转弹簧(52)，扭转弹簧(52)一端挂住向上挂杆(40)、另一端固定在横梁(20)上，使得向上挂杆(40)始终有绕横梁(20)逆时针转动的弹力挂住设置于加压模块(4)底座的向下伸舌(41)，横梁(20)外端固定一扳手(21)；所述压力传感器(36)固定在加压模块(4)的内腔，其前端与压头(35)螺纹联接，后端紧贴在压板(37)的左端面上，压板(37)的右端面紧压在螺杆(38)上，螺杆(38)和手轮(39)以键固定联接；该加压模块(4)底部的燕尾(53)可沿固定在工作台(5)上的导轨(23)移动，固定于导轨(23)上的导轨压条(22)压住加压模块(4)下端的燕尾(53)以免加压模块(4)沿导轨(23)移动时上下串动；

其特征在于：

两个轴承定位夹紧模块(6)分别安装在轴承架(3)两侧下腰部的斜向上与工作台表面成45度角的斜方孔(51)里，该斜方孔(51)穿透轴承架(3)至中间放置被测轴承(28)用的孔洞(50)，并使轴承定位夹紧模块(6)的可调滑块(31)处于与被测轴承(28)的外圈可相接触的位置，以锥销将轴承定位夹紧模块(6)的支撑块(30)固定于轴承架(3)的斜方孔(51)内；所述轴承定位夹紧模块(6)包括可沿支撑块(30)表面微动的可调滑块(31)，可调滑块(31)用螺纹联接在顶杆(32)的前端，顶杆(32)的后端依靠压缩弹簧(33)紧压在手柄螺杆(34)的前端；轴承架(3)上部正中间竖直向下开的孔(27)内设有竖直向下放置的用于压住被测轴承(28)的压块(15)；

径向跳动测量模块(2)包括固定块(48)、固定块锁紧手柄(25)、转轴(44)、转轴锁紧手柄(45)、旁向电感传感器(46)以及传感器锁紧手柄(43)；径向跳动测量模块(2)通过其固定块(48)经由其底部的燕尾(49)滑动式固定安装在滑规(13)内；该滑规(13)安装在驱动模块(1)的右侧板(19)上靠近驱动轴(14)的部位；转动固定块锁紧手柄(25)带动凸轮(24)转动可将固定块(48)压紧在滑规(13)上；旁向电感传感器(46)经由传感器锁紧手柄(43)固定在转轴(44)上，转轴(44)与固定块(48)前端的孔(47)间隙配合，转轴(44)可围绕孔(47)的轴线转动以使旁向电感传感器(46)处于水平位置，通过传感器锁紧手柄(43)可将调好位置的旁向电感传感器(46)锁紧；

轴承预紧力测量模块(7)安装在轴承架(3)的左侧板(28)上，其上下两个柔性支架(54)和(59)之间的中心线正对着被测轴承(28)中心轴的位置；所述轴承预紧力测量模块(7)包括上下两个柔性支架(54)和(59)，以及分别活套在其上的上下两个可锁紧滑块(56)和(58)，每个柔性支架里面镶一弧形压块(55)以包覆电感传感器，该两个电感传感器(60)和(61)分别穿过各自的弧形压块(55)通过锁紧螺钉(57)分别锁紧在可锁紧滑块(56)和(58)上；每个柔性支架靠近其根部(64)两边呈半圆弧状，中间较细，使得柔性支架(54)和(59)具有弹性，轴承预紧力测量模块(7)上设有调节螺钉(6)3来调节柔性支架(54)和(59)的变形程度以将电感传感器(60)和(61)调零。

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