CN213364553U - 一种轴承摩擦系数测量装置 - Google Patents
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Abstract
一种轴承摩擦系数测量装置，属于模拟试验机技术领域。该装置利用手轮驱动丝杠进而压缩弹簧的方式，模拟核动力平台推力调心滚子轴承载荷的施加，同时利用电机驱动偏心轮带动齿条齿轮运动，模拟受检轴承的运动形式，通过信号采集机构的传感器集成测试数据，最终计算得到受检轴承的摩擦系数。与现有技术相比，该装置具有设计合理、多工况设置、测量精确等优点，可以高度反映海洋核动力平台连接结构中推力调心滚子轴承摩擦系数的变化规律。该测试装置能够模拟出其在服役条件下的摩擦磨损情况，可以根据不同海况条件设置不同压力、不同转速等实验参数进行研究，为海洋核动力平台的推力调心滚子轴承的损伤故障研究提供可靠的摩擦系数数据。
Description
技术领域
本发明涉及一种轴承摩擦系数测量装置，属于模拟试验机技术领域。
背景技术
海洋核动力平台作为海上使用核能源的舰船，是小型核反应堆与船舶工程的有机结合，主要为海洋石油开采、偏远岛屿、海水淡化供应能源，其所具有节能减排，对海洋环境危害小等优点，被认为是海上能源替代最理想的方式。海洋核动力平台采用软刚臂单点系泊系统实现对平台的系泊定位。由于设计理论的不成熟、环境荷载的不确定性、服役年限延长以及系泊结构运动的复杂性软刚臂单点系泊系统中的推力调心滚子轴承长期在的海洋环境下服役，其往复运动引起交变应力循环，造成疲劳损伤，导致系泊定位失效事故，因此针对推力调心滚子轴内部的损伤研究十分必要。
摩擦系数作为推力调心滚子轴承损伤过程中的重要指标，一直以来都面临不易获取的难题。一些学者通过数值仿真模拟研究，针对推力调心滚子轴承的摩擦系数设置主要靠查阅相关设计指标或者平台规范，从而忽略了真实推力调心滚子轴承结构摩擦系数随服役的时间变化，低估了真实情况的风险性。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种轴承摩擦系数测量装置，本发明具有设计合理、多工况设置、测量精确等优点，可以高度反映海洋核动力平台连接结构中推力调心滚子轴承摩擦系数的变化规律。
本发明采取以下技术方案：一种轴承摩擦系数测量装置，包括工作台，所述工作台上设置动力驱动机构、试验件夹持机构和弹簧加载机构；
所述动力驱动机构采用安装在工作台上的电机驱动偏心轮，偏心轮通过偏心销轴与连杆的一端铰接，连杆的另一端通过销轴与固定于滑块上的连接叉铰接；所述滑块设置在工作台上的两个平行滑道上，在滑块的一侧设有一个与齿轮相啮合的齿条；
所述试验件夹持机构设置在与齿轮固定连接的齿轮轴上，在齿轮下方的齿轮轴上依次设有受检轴承和由轴承座支撑的底轴承，受检轴承的内圈与齿轮轴相配合，受检轴承的外圈与夹套固定连接，轴承座固定在工作台上；
所述弹簧加载机构把立架的底端固定在工作台上，固定在立架顶端的丝母与丝杠相配合；丝杠的上端设有手轮，丝杠穿过立架的下端部在加载中心线上、从上向下依次设有上弹簧座、弹簧、下弹簧座、上推力轴承和轮辐式称重传感器；轮辐式称重传感器经下推力轴承与设置在所述齿轮的上凸台相连接；所述轮辐式称重传感器感知和输出由弹簧加载机构加载在受检轴承上的轴向正压力；
所述夹套通过连接螺杆与S型拉力传感器的一端连接，S型拉力传感器的另一端与固定在工作台上的小支架固定连接；所述S型拉力传感器感知和输出由动力驱动机构加载在受检轴承上的径向摩擦力。
所述S型拉力传感器采用应变式拉力传感器，轮辐式称重传感器采用应变式压力传感器，S型拉力传感器与轮辐式称重传感器电连接至数据采集设备。
本发明的有益效果是：该装置包括动力驱动机构、试验件夹持机构和弹簧加载机构。该装置利用手轮驱动丝杠进而压缩弹簧的方式，模拟核动力平台推力推力调心滚子轴承载荷的施加，同时利用电机驱动偏心轮带动齿条齿轮运动，模拟受检轴承的运动形式，通过信号采集机构的传感器集成测试数据，最终计算得到受检轴承的摩擦系数。与现有技术相比，该装置具有设计合理、多工况设置、测量精确等优点，可以高度反映海洋核动力平台连接结构中调心滚子轴承摩擦系数的变化规律。该测试装置能够模拟出其在服役条件下的摩擦磨损情况，可以根据不同海况条件设置不同压力、不同转速等实验参数进行研究，为海洋核动力平台的推力调心滚子轴承的损伤故障研究提供可靠的摩擦系数数据。
附图说明
图1是一种轴承摩擦系数测量装置的结构主视图。
图2是一种轴承摩擦系数测量装置的结构俯视图。
图3是图1中的A放大图。
图4是图2中的B向视图。
图中： 1、工作台，1a、立架，2、电机，2a、偏心轮，2b、偏心销轴，3、连杆，3a、销轴，3b、连接叉，4、滑块，4a、滑道，4b、齿条，5、手轮，5a、丝杠，5b、丝母，6、弹簧，6a、上弹簧座，6b、下弹簧座，7、上推力轴承，7a、下推力轴承，8、轮辐式称重传感器，9、齿轮，9a、齿轮轴，10、夹套，10a、受检轴承，11、底轴承，11a、轴承座，12、S型拉力传感器，12a、小支架，12b、连接螺杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
图1、图2和图3示出了一种轴承摩擦系数测量装置的结构。偏心轮2a通过偏心销轴2b以及销轴3a将连杆3与连接叉3b铰接，连接叉3b固定于滑块4上，滑块4可在工作台1的滑道4a上进行滑动，齿条4b固定在滑块4上，并且与齿轮9配合。立架1a固定在工作台1上，丝杠5a通过丝母5b与立架1a连接；丝杠5a底端固定上弹簧座6a；弹簧6安装在上弹簧座6a与下弹簧座6b之间，并上下依次安装上推力轴承7、轮辐式称重传感器8、下推力轴承7a和齿轮9；齿轮轴9a上固定受检轴承10a，同时夹套10装配在受检轴承10a的外部；底轴承11装在轴承座11a的内部，固定在工作台1上。
图4示出了一种轴承摩擦系数测量装置的结构俯视图的B向视图，图中夹套10上的螺栓孔与连接螺杆12b螺栓连接，S型拉力传感器12通过螺栓孔与小支架12a和连接螺杆12b连接，其中小支架12a固定在工作台1上。
手轮5转动改变丝母5b与上弹簧座6a之间的距离，进而压缩弹簧6行程产生正压力。电机2的偏心轮2a通过连杆3带动滑块4上的齿条4b运动，从而使齿轮9转动，为受检轴承10a试验件的转动提供动力。轮辐式称重传感器8用于测量弹簧6作用于受检轴承10a上的轴向正压力，S型拉力传感器12用于测量受检轴承10a转动过程中夹套10与小支架12a之间的拉力，根据力矩平衡进而计算受检轴承10a运动过程中的摩擦力；通过正压力和摩擦力计算得到受检轴承10a内外圈的摩擦系数。
采用上述技术方案测量时，采用以下实验步骤：
第一步，将受检轴承10a试验件安装于夹套10和齿轮轴9a的对应位置。
第二步，外接数据采集设备，连接该测量装置的轮辐式称重传感器8和S型拉力传感器12，设置采集通道、采集频率等，然后平衡清零。
第三步，通过手轮5进行压力加载，并通过轮辐式称重传感器8测量压力大小，使压力达到实验预定值。
第四步，调节电机2转速，设置试验时间。
第五步，供电开机，观察传感器试验数据变化
第六步，保存实验数据，关闭测量装置及信号采集设备。
采用上述的技术方案，S型拉力传感器与夹套通过连接螺杆垂直连接，保证摩擦力矩测量的以及摩擦力换算的准确性。S型拉力传感器采用应变式拉力传感器，轮辐式称重传感器采用应变式压力传感器，S型拉力传感器与轮辐式称重传感器电连接至数据采集设备。S型拉力传感器和轮辐式称重传感器的原理是利用弹性敏感元件和应变计将被测拉压力转换为相应的电阻值变化，可通过外接数据采集设备完成测量数据的集成显示与存储。轮辐式称重传感器和S型拉力传感器分别测得受检轴承在加载运动状态下的正压力和摩擦力，进而计算得到其摩擦系数。
弹簧压力加载机构通过旋转工作台立架上的手轮，实现压缩弹簧加载的效果，手轮通过丝杠与立架丝母连接，丝杠下端装配上弹簧座并压载弹簧顶部。弹簧底部通过下弹簧座和上推力轴承压载到轮辐式承重传感器，再通过下推力轴承和齿轮上下接触，齿轮轴与受检轴承的内圈固定装配，外部夹套与受检轴承的外圈固定装配。动力驱动机构通过电机驱动偏心轮转动，偏心销轴带动连杆做往复平面运动，连杆左端通过销轴与连接叉进行铰接，连接叉固定于滑块上，从而使得滑块在滑道进行往复直线运动，滑块上固定的齿条与弹簧压力加载机构的齿轮配合，通过齿轮带动受检轴承做往复式的转动。试验件夹持机构主要用以实现受检轴承的加持固定，夹套与齿轮的延伸杆之间固定装配受检轴承的内外圈，夹套固定的外圈轴承固定不动，齿轮带动内圈轴承做往复转动，从而使内外圈产生摩擦磨损。轮辐式称重传感器置于立架内部中心，并于压载弹簧和受检轴承保持上下同心位置，可以准确测量垂向加载变化；S型拉力传感器一端通过连接螺杆与夹套进行螺栓固定，另一端通过螺母与小支架固定连接，从而测量受检轴承的摩擦力矩，利用力矩平衡换算摩擦力，进而计算得到受检轴承的摩擦系数。
电机固定连接偏心轮，偏心轮上的偏心销轴带动连杆做往复平面运动，从而使得滑块在滑道进行往复直线运动，滑块上固定的齿条与齿轮啮合，通过齿轮带动受检轴承做往复式的转动。
该装置利用手轮驱动丝杠进而压缩弹簧的方式，模拟核动力平台推力推力调心滚子轴承载荷的施加，同时利用电机驱动偏心轮带动齿条齿轮运动，模拟受检轴承的运动形式，通过信号采集机构的传感器集成测试数据，最终计算得到受检轴承的摩擦系数。
Claims (2)
1.一种轴承摩擦系数测量装置，包括工作台（1），其特征在于：所述工作台（1）上设置动力驱动机构、试验件夹持机构和弹簧加载机构；
所述动力驱动机构采用安装在工作台（1）上的电机（2）驱动偏心轮（2a），偏心轮（2a）通过偏心销轴（2b）与连杆（3）的一端铰接，连杆（3）的另一端通过销轴（3a）与固定于滑块（4）上的连接叉(3b)铰接；所述滑块（4）设置在工作台（1）上的两个平行滑道（4a）上，在滑块（4）的一侧设有一个与齿轮（9）相啮合的齿条（4b）；
所述试验件夹持机构设置在与齿轮（9）固定连接的齿轮轴（9a）上，在齿轮（9）下方的齿轮轴（9a）上依次设有受检轴承（10a）和由轴承座（11a）支撑的底轴承（11），受检轴承（10a）的内圈与齿轮轴（9a）相配合，受检轴承（10a）的外圈与夹套（10）固定连接，轴承座（11a）固定在工作台（1）上；
所述弹簧加载机构把立架（1a）的底端固定在工作台（1）上，固定在立架（1a）顶端的丝母（5b）与丝杠（5a）相配合；丝杠（5a）的上端设有手轮（5），丝杠（5a）穿过立架（1a）的下端部在加载中心线上、从上向下依次设有上弹簧座（6a）、弹簧（6）、下弹簧座（6b）、上推力轴承（7）和轮辐式称重传感器（8）；轮辐式称重传感器（8）经下推力轴承（7a）与设置在所述齿轮（9）的上凸台相连接；所述轮辐式称重传感器（8）感知和输出由弹簧加载机构加载在受检轴承（10a）上的轴向正压力；
所述夹套（10）通过连接螺杆（12b）与S型拉力传感器（12）的一端连接，S型拉力传感器（12）的另一端与固定在工作台（1）上的小支架（12a）固定连接；所述S型拉力传感器（12）感知和输出由动力驱动机构加载在受检轴承（10a）上的径向摩擦力。
2.根据权利要求1所述的一种轴承摩擦系数测量装置，其特征在于：所述S型拉力传感器（12）采用应变式拉力传感器，轮辐式称重传感器（8）采用应变式压力传感器，S型拉力传感器（12）与轮辐式称重传感器（8）电连接至数据采集设备。
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Cited By (1)
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2020
- 2020-10-12 CN CN202022248516.1U patent/CN213364553U/zh not_active Withdrawn - After Issue
Cited By (2)
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| CN112179842B (zh) * | 2020-10-12 | 2024-06-25 | 大连理工大学 | 一种轴承摩擦系数测量装置 |
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Legal Events
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Granted publication date: 20210604 Effective date of abandoning: 20240625 |
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