CN214749685U - 一种低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置，包括轴承支座和加载装置，轴承支座包括底板和第一、第二立板；加载装置包括拉伸试验机构和液压顶推机构，拉伸试验机构连接耳板，耳板上设有第三轴承孔；销轴贯穿三个轴承孔内的三个被测轴承设置；液压顶推机构将顶推力传递给销轴产生扭矩。本实用新型，拉伸试验机构向被测轴承施加径向载荷，液压顶推机构施加扭矩，根据被测轴承发生转动时，所施加的载荷以及顶推力的大小，获得被测轴承的滑动摩擦系数，能够提供很大的载荷，且精确控制载荷的大小，无加载冲击、载荷稳定，结构简单，测试方便，可以消除测量系统自身摩擦力的引入，测试结果精度高。

Description

一种低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置

技术领域

本实用新型涉及轴承滑动摩擦系数测量技术领域，具体涉及一种低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置。

背景技术

轴承广泛应用于机械设备、水电水利、工程、铁路、汽车、钢铁、电力、纺织、包装、医疗、冶金、矿山、石油、电力、造纸、电子计算机、电机、运动器材、办公设备、仪器仪表、汽车电机、精密仪器等技术领域，它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。

在实际应用中，轴承的滑动摩擦系数是轴承的一项重要参数，关系着设备整体强度以及后续零部件的设计。轴承的滑动摩擦系数对轴系的正常运转及轴承的使用寿命具有重要影响，特别是在顶推油缸、船舶、工程机械等大型设备中使用的低速重载轴承。

低速重载轴承转速较低，能够承受较大的径向载荷。因此，滑动摩擦系数是低速重载轴承的一项重要性能指标，对于低速重载轴承，在轴承的设计选型阶段，不能忽视轴与轴承相对运动时产生的摩擦力矩，获得轴承在实际工作载荷时对应的滑动摩擦系数非常重要，它直接影响设备运行的稳定性以及可靠性。

为了测量获得轴承在实际工作载荷时对应的滑动摩擦系数，现有的轴承滑动摩擦系数测量装置，通常围绕电机搭建平台，使轴承旋转起来，采用扭矩传感器测量滑动摩擦系数。

为此，中国实用新型专利CN108663210B公开了一种轴承摩擦力矩及滚动摩擦系数的测量方法及装置，包括框架、驱动组件、轴承组件、测量组件及摆动组件，所述驱动组件与轴承组件自上而下依次设置在框架顶部，所述摆动组件设置在框架内，所述测量组件设置在框架上；所述测量组件包括圆光栅编码器，所述圆光栅编码器与轴承相连，圆光栅编码器底部设置有支撑块，所述支撑块通过若干个T型螺母与基板固定相连，所述T型螺母上螺纹连接有第二螺钉。该方案，通过摆锤往复运动的摆角值，与力矩进行拟合获得力矩与摆角的关系，并结合轴承的内圈半径r与施加的径向载荷获得滑动摩擦系数与力矩的关系，可以高效的测出轴承摩擦力矩及滑动摩擦系数，测量精度较高、测量时间短且操作简便，可以有效的评判轴承摩擦力矩的大小。但是，该方案存在以下缺陷：

(1)该方案使用电机加载，不方便施加重载；

(2)测试平台会引入测量系统自身的摩擦力，并且由于轴承的使用环境不同，对于低速重载轴承的测量结果不能让人信服。

有鉴于此，急需对现有的轴承滑动摩擦系数测量装置进行改进，以方便施加重载，并减少外界摩擦力的干扰，提高测量结果。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置，以解决现有的轴承滑动摩擦系数测量装置，不便施加重载，测量结果不能让人信服的问题。

为此，本实用新型提供了一种低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置，包括用于安装被测轴承的轴承支座以及用于向被测轴承提供荷载的加载装置，

所述轴承支座包括底板和相对平行设置在所述底板上的第一、第二立板，所述第一、第二立板上分别设有同轴设置的第一、第二轴承孔；

所述加载装置包括拉伸试验机构和液压顶推机构，所述拉伸试验机构包括拉伸试验机和与其连接的耳板，所述耳板设置在所述第一、第二立板之间且其上设有第三轴承孔；销轴贯穿设置在所述第一、第二、第三轴承孔内的三个被测轴承设置；所述液压顶推机构包括力臂板和用于向所述力臂板施加顶推力的顶推油缸，所述力臂板与所述销轴连接，并将所述顶推油缸施加的顶推力传递给所述销轴产生扭矩。

在上述技术方案中，优选地，所述力臂板包括两块相对设置的连板，两块所述连板的外端通过平板连接固定，两块所述连板的内端的间距与所述第一、第二立板的距离相适配，两块所述连板的内端分别与所述销轴的两端固定。

在上述技术方案中，优选地，所述销轴的中部为与被测轴承的内孔相适配的圆轴，两端为棱柱部，用于与所述连板上的多边形孔匹配连接。

在上述技术方案中，优选地，所述耳板与所述第一、第二立板之间设有 2～5毫米的间隙。

在上述技术方案中，优选地，所述顶推油缸设置在所述平板的下方，且位于所述平板的中心线上。

在上述技术方案中，优选地，还包括轴承挡圈，分别安装在所述第一、第二和第三轴承孔的外端面上，用于对被测轴承进行轴向限位。

在上述技术方案中，优选地，所述第一、第二和第三轴承孔的外端设有凹坑，用于容纳所述轴承挡圈。

在上述技术方案中，优选地，所述轴承挡圈的外端面分别与所述第一、第二和第三轴承孔的外端面平齐。

在上述技术方案中，优选地，所述平板与所述第一、第二立板之间设有间隙。

由上述技术方案可知，本实用新型提供的低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置，用于对测量低速重载轴承的滑动摩擦系数，结构简单，使用方便，测量结果准确。与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

首先，通过销轴将三个被测轴承并排串联在一起，利用拉伸试验机构向被测轴承施加径向载荷，利用液压顶推机构向被测轴承施加扭矩，根据被测轴承发生转动时，拉伸试验机所施加的载荷以及液压顶推机构所施加的顶推力的大小，获得被测轴承的滑动摩擦系数。能够提供很大的载荷，且能够精确地控制载荷的大小，无加载冲击、载荷稳定，解决了以往轴承摩擦系数测量装置不便施加重载的问题。

其次，本实用新型结构简单，测试方便，可以消除测量系统自身摩擦力的引入，测试结果精度高。

第三，在本实用新型的一个优选方案中，力臂板包括两块相对设置的连板，两块所述连板的外端通过平板连接固定；所述销轴的中部为与被测轴承的内孔相适配的圆轴，两端为棱柱部，与所述连板上的多边形孔相适配。结构简单，扭矩传递可靠。

第四，在本实用新型的另一个优选方案中，通过在所述第一、第二和第三轴承孔的外端面上分别安装轴承挡圈，对被测轴承进行轴向限位，确保了被测轴承的稳定性，使测量结果更准确。并且，轴承挡圈的外端面分别与所述第一、第二和第三轴承孔的外端面平齐，使得整个结构美观整洁，同时进一步避免零部件之间接触产生额外的摩擦力，影响被测轴承滑动摩擦系数的测量结果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的实施例或现有技术中的技术方案，下面将对本实用新型实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做出简单地介绍和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的部分实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型具体实施例1的结构示意图；

图2为具体实施例1中轴承支座的结构示意图；

图3为本实用新型具体实施例1的剖面图；

图4为具体实施例1中被测轴承的安装示意图；

图5为具体实施例1中液压顶推机构的示意图。

图1-图5中，零部件的对应关系如下：

轴承支座10，拉伸试验机构20，液压顶推机构30，销轴60，轴承挡圈 70；

底板11，第一立板12，第二立板13；

耳板21，拉伸试验机22；

力臂板31，顶推油缸32；

连板311，平板312；

第一被测轴承51，第二被测轴承52，第三被测轴承53。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，以下所描述的实施例，仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的实现原理是：将三个相同的被测轴承同轴并排布置在一根销轴上，利用拉伸试验机构对被三个测轴承同时施加径向载荷，通过液压顶推机构对三个被测轴承施加转动扭矩，根据被测轴承发生转动时，拉伸试验机所施加的载荷以及液压顶推机构所施加的顶推力的大小，获得被测轴承的滑动摩擦系数。

本实用新型提供的方案，通过拉伸试验机能够提供很大的载荷，且能够精确地控制载荷的大小，且无加载冲击、载荷稳定，解决了以往轴承摩擦系数测量装置不便施加重载的问题。同时，利用并排设置的三个被测轴承，消除了引入测量系统自身摩擦力的问题。

具体地，本实用新型提供的低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置，包括用于安装被测轴承的轴承支座以及用于向被测轴承提供荷载的加载装置，所述轴承支座包括底板和相对平行设置在所述底板上的第一、第二立板，所述第一、第二立板上分别设有同轴设置的第一、第二轴承孔；

所述加载装置包括拉伸试验机构和液压顶推机构，所述拉伸试验机构包括拉伸试验机和与其连接的耳板，所述耳板设置在所述第一、第二立板之间且其上设有第三轴承孔；销轴贯穿设置在所述第一、第二、第三轴承孔内的三个被测轴承设置；所述液压顶推机构包括力臂板和用于向所述力臂板施加顶推力的顶推油缸，所述力臂板与所述销轴连接，并将所述顶推油缸施加的顶推力传递给所述销轴产生扭矩。

为了对本实用新型的技术方案和实现方式做出更清楚地解释和说明，以下介绍实现本实用新型技术方案的几个优选的具体实施例。

需要说明的是，本文中“内、外”、“前、后”及“左、右”等方位词是以产品使用状态为基准对象进行的表述，显然，相应方位词的使用对本方案的保护范围并非构成限制。

具体实施例1。

请参见图1，该图1为具体实施例1所述的低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置的结构示意图。

如图1所示，本具体实施例1提供的低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置包括轴承支座10和加载装置，其中轴承支座10用于安装被测轴承，加载装置包括用于向被测轴承提供径向载荷的拉伸试验机构20和用于向被测轴承提供转动力矩的液压顶推机构30。拉伸试验机构20和液压顶推机构 30可连接到测量单元，自动记录拉伸试验机构20施加的载荷以及液压顶推机构30施加的转动力矩。

再请参见图2，该图2为具体实施例1中轴承支座的结构示意图。

如图2所示，轴承支座10包括底板11和相对平行设置在底板11上的第一立板12和第二立板13，底板11牢固地固定在地面上或者测试平台上，同时，拉伸试验机构20和液压顶推机构30也相应地牢固地固定在地面上或者测试平台上。

第一立板12和第二立板13上分别设有第一轴承孔和第二轴承孔，第一轴承孔和第二轴承孔同轴设置，分别用于安装第一、第二被测轴承51、 52(参见图3)。

再参见图1和图3，其中图3为具体实施例1所述低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置的剖面图。如图3所示，拉伸试验机构20包括耳板21和用于向耳板21施加载荷的拉伸试验机22，拉伸试验机22可采用MTS拉伸试验机，其特点在于能够提供很大载荷，并且利用其数字控制系统，精确控制载荷的大小，无加载冲击、载荷稳定，解决了以往轴承摩擦系数测量装置不便施加重载的问题。

耳板21连接在拉伸试验机22的输出端，并设置在第一立板12和第二立板13之间，耳板21的厚度与第一立板12和第二立板13之间的间距相适配，并具有2～5毫米的间隙，以避免耳板21的侧面第一、第二立板接触而引入系统摩擦力，影响测量结果的准确性。

耳板21上设有第三轴承孔，用于安装第三被测轴承53。本具体实施例 1中，共有三个相同的被测轴承，分别安装在第一立板12上的第一轴承孔、第二立板13上的第二轴承孔和耳板21上的第三轴承孔内。采用三个相同的被测轴承，能够消除轴承支座等零部件引入的系统摩擦力，从而使得轴承的滑动摩擦系数的测量结果更准确，更加令人信服。

再请参见图4，该图4为具体实施例1中被测轴承的安装示意图。如图4所示，本实用新型通过销轴60过盈配合地贯穿第一、第二、第三轴承孔内的三个被测轴承51、53和52的内孔设置，将三个被测轴承并排串联在一起。

再请参见图1、图3，液压顶推机构30包括力臂板31和用于向力臂板31施加顶推力的顶推油缸32，力臂板31与销轴60连接，以将顶推油缸32 施加的顶推力传递给销轴60产生转动扭矩，带动被测轴承转动。被测轴承的轴线与力臂板的转动轴线重合，三个被测轴承同时受力，结构具有对称性，由结构引起的误差小。避免了其他支撑轴承摩擦力对测量结果得干扰。

当顶推油缸32施加的顶推力使得力臂板31带动被测轴承发生转动时，记录下此时拉伸试验机20施加的载荷大小以及顶推油缸32的输出顶推力大小，近而计算得到被测轴承的滑动摩擦系数。

被测轴承的滑动摩擦系数计算公式如下：

滑动摩擦系数μ＝顶推力×力臂长度/载荷/轴承转动半径/2。

上述具体实施例1是本实用新型方案的基本形式，实现了本实用新型能够方便地施加重载，且能够消除系统摩擦力影响的目的。

具体实施例2。

本具体实施例2是在具体实施例1的基础上，对其中的液压顶推机构所做出的进一步结构细化。

请参见图5，该图5为具体实施例1中液压顶推机构的示意图。如图5 所示，力臂板31包括两块相对设置的连板311，两块连板311的外端通过平板312连接固定，两块连板311的内端的间距与第一、第二立板的距离相适配，以使得两块连板311分别设置在第一立板和第二立板的外侧。平板 312与第一、第二立板12、13之间设有间隙，以避免力臂板31转动时，产生摩擦。

销轴60的中部为与被测轴承的内孔相适配的圆轴，二者之间过盈配合。销轴60的两端为棱柱部，两块连板311上分别设有与该棱柱部相适配的多边形孔。本具体实施例中，棱柱部为四棱柱，对应地两块连板311上为方孔，与四棱柱相适配。销轴60的两端插入到方孔内进行固定，因此，连板 311可带动销轴60转动，近而向被测轴承提供转动扭矩。显然，棱柱部也可以采用三棱柱、六棱柱等其他形式。

顶推油缸32设置在平板312的下方，其的顶端与平板312的底面相抵，用于向平板312施加竖直向上的顶推力。顶推油缸32设置在平板312的中心线上，以保证顶推力均匀传递给两块连板311，避免产生扭力。

以上这种液压顶推机构，结构简单，成本低。也可以通过增加加强筋的形式提高力臂板的刚性。

具体实施例3。

本具体实施例3是在具体实施例1的基础上，对其中被测轴承的轴向限位结构做出了进一步细化。

请参见图4，第一、第二和第三轴承孔均为台阶孔，轴承挡圈70设置在第一、第二轴承孔的外端，被测轴承安装后，通过轴承挡圈70进行轴向限位。

第一、第二和第三轴承孔的外端面设有凹坑，用于容纳轴承挡圈70，使得轴承挡圈70安装后，其外端面分别与第一、第二和第三轴承孔的外端面平齐。一方面结构美观，另一方面也避免了与其他零部件接触产生额外的摩擦力。

使用本实用新型测量轴承滑动摩擦系数的方法如下：

(1)首先将第一、第二两个被测轴承51、52分别安装在第一、第二立板11、12上的第一、第二轴承孔内。

(2)将第三个被测轴承53安装在耳板21上的第三轴承孔内，安装轴承挡圈70进行限位，再插入销轴60，将三个被测轴承51、52、53串联在一起。

(3)将耳板21与拉伸试验机20连接，通过拉伸试验机20向上拉耳板21，施加规定的径向载荷，并记录下载荷的大小。

(4)启动顶推油缸32，顶推力从0开始增加，直至力臂板31被顶动并带动销轴60转动，记录此时顶推油缸32的顶推力的大小。

(5)利用公式计算出被测轴承的滑动摩擦系统，用于在实际应用中对轴承进行设计选型。

综合以上具体实施例的描述，总结本实用新型的优点在于：

首先，本实用新型提供的低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置，整体结构简单，便于操作使用。

其次，采用拉伸试验机加载，能够提供很大载荷，且能够精确控制载荷的大小，无加载冲击、载荷稳定，解决了以往轴承摩擦系数测量装置不便施加重载的问题。

第三，采用三个相同的被测轴承，能够消除轴承支座等零部件引入的系统摩擦力，从而使得轴承的滑动摩擦系数的测量结果更准确，更加令人信服。

本实用新型可广泛用于多种轴承，如滚动轴承(滚珠轴承、滚柱轴承等)、滑动轴承(如自润滑轴承、关节轴承等)。仅需要更改轴承孔径，便可以实现不同规格轴承的摩擦系数测量，并获得不同载荷下，轴承摩擦系数变化的特性曲线。

最后，还需要说明的是，在本文中使用的术语"包括'\"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个…"限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本实用新型并不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下做出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置，包括用于安装被测轴承的轴承支座以及用于向被测轴承提供荷载的加载装置，其特征在于，

所述轴承支座包括底板和相对平行设置在所述底板上的第一、第二立板，所述第一、第二立板上分别设有同轴设置的第一、第二轴承孔；

所述加载装置包括拉伸试验机构和液压顶推机构，所述拉伸试验机构包括拉伸试验机和与其连接的耳板，所述耳板设置在所述第一、第二立板之间且其上设有第三轴承孔；销轴贯穿设置在所述第一、第二、第三轴承孔内的三个被测轴承设置；所述液压顶推机构包括力臂板和用于向所述力臂板施加顶推力的顶推油缸，所述力臂板与所述销轴连接，并将所述顶推油缸施加的顶推力传递给所述销轴产生扭矩。

2.根据权利要求1所述的低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置，其特征在于，所述力臂板包括两块相对设置的连板，两块所述连板的外端通过平板连接固定，两块所述连板的内端的间距与所述第一、第二立板的距离相适配，两块所述连板的内端分别与所述销轴的两端固定。

3.根据权利要求2所述的低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置，其特征在于，所述销轴的中部为与被测轴承的内孔相适配的圆轴，两端为棱柱部，用于与所述连板上的多边形孔匹配连接。

4.根据权利要求1所述的低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置，其特征在，所述耳板与所述第一、第二立板之间设有2～5毫米的间隙。

5.根据权利要求2所述的低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置，其特征在于，所述顶推油缸设置在所述平板的下方，且位于所述平板的中心线上。

6.根据权利要求1所述的低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置，其特征在于，还包括轴承挡圈，分别安装在所述第一、第二和第三轴承孔的外端面上，用于对被测轴承进行轴向限位。

7.根据权利要求1所述的低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置，其特征在于，所述第一、第二、第三轴承孔为台阶孔。

8.根据权利要求6所述的低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置，其特征在于，所述第一、第二和第三轴承孔的外端设有凹坑，用于容纳所述轴承挡圈。

9.根据权利要求8所述的低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置，其特征在于，所述轴承挡圈的外端面分别与所述第一、第二和第三轴承孔的外端面平齐。

10.根据权利要求2所述的低速重载轴承滑动摩擦系数的测量装置，其特征在于，所述平板与所述第一、第二立板之间设有间隙。

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