CN215374305U - 一种空气轴承摩擦力矩的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种空气轴承摩擦力矩的测试装置，包括台架底座、被测空气轴承、测试主轴、加载杆、动态扭矩传感器、第一球轴承、高速电机；被测空气轴承固定安装在测试主轴上，测试主轴穿过第一球轴承并与动态扭矩传感器的一端相连接，动态扭矩传感器的另一端与高速电机的输出轴相连接；动态扭矩传感器、第一球轴承、高速电机均固定安装在台架底座上；加载杆固定安装在被测空气轴承上，用于加载竖直方向的载荷。本实用新型可使空气轴承的摩擦力矩直接由扭矩传感器测出，力臂的变化不影响其结果。通过在竖直方向加载，可以消除空气轴承重力的影响，并能获得在不同载荷下空气轴承的摩擦力矩。
Description
技术领域
本实用新型涉及空气轴承的测量技术领域，尤其涉及一种空气轴承摩擦力矩的测试装置。
背景技术
空气轴承是用气体(通常是空气，但也可能是其他气体)作为润滑剂的滑动轴承。由于气体粘度低，粘度随温度变化小，化学稳定性好。因此，空气轴承具有摩擦小、精度高、温升低、寿命长、耐高低温及原子辐射、对主机和环境无污染等特点，在低摩擦低功耗支撑、高精密支撑和特殊工况下的支撑中得到了广泛应用。在目前大多数空气轴承应用场合中，由于空气轴承摩擦力造成的误差远远小于应用系统的允许误差，并不需要精确测得空气轴承的摩擦力值。因此，在许多相关研究中空气轴承的摩擦力矩往往是忽略不计的。空气轴承的测试更注重于轴承承载力、转子和定子间隙等方面。
通常情况下，空气轴承的摩擦力可以忽略不计。但对于燃料电池空压机来说，空压机转轴起飞之前，空气轴承与转轴之间为干摩擦。过大的摩擦力矩会使得空压机启动电流增大，甚至会损坏空气轴承内表面或者转轴的外表面，导致其失效。因此，其摩擦力矩必须得到量化和控制。
目前，轴承摩擦阻力有两种常见的评估方法。一种是采用徒手检查的方法，检查轴承在旋转时的阻滞现象，以定性的粗略判断其摩擦力矩的大小。另外一种则是通过摩擦力和力臂来衡量空气轴承的摩擦力矩。通常的测试方法，测试过程中摩擦力臂会随着转速的变化而变化，因此不能获得准确的轴承摩擦力矩，同时也无法消除空气轴承重力对摩擦力矩测试的影响。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种空气轴承摩擦力矩的测试装置，以便于解决上述问题。基于此，本实用新型提供了一个新的空气轴承摩擦力矩的测试装置，能够从根本上解决上述问题。本实用新型的技术方案，可使空气轴承的摩擦力矩直接由扭矩传感器测出，力臂的变化不影响其结果。通过在竖直方向加载，可以消除空气轴承重力的影响，并能获得在不同载荷下空气轴承的摩擦力矩。
实用新型内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是如何消除空气轴承重力和力臂变化的影响，获得空气轴承更为准确的动态摩擦力矩。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种空气轴承摩擦力矩的测试装置，其特征在于，包括台架底座、被测空气轴承、测试主轴、加载杆、动态扭矩传感器、第一球轴承、高速电机；所述被测空气轴承固定安装在所述测试主轴上，所述测试主轴穿过所述第一球轴承并与所述动态扭矩传感器的一端相连接，所述动态扭矩传感器的另一端与所述高速电机的输出轴相连接；所述动态扭矩传感器、所述第一球轴承、所述高速电机均固定安装在所述台架底座上；所述加载杆固定安装在所述被测空气轴承上，用于加载竖直方向的载荷。
进一步地，还包括空气轴承座，所述被测空气轴承固定安装在所述测试主轴上并置于所述空气轴承座内，所述加载杆固定安装在所述空气轴承座上。
进一步地，还包括第二球轴承、连接轴，所述连接轴的一端穿过所述第二球轴承并与所述动态扭矩传感器的一端相连接，另一端与所述高速电机的输出轴相连接。
进一步地，还包括第一高速联轴器和第二高速联轴器，所述测试主轴通过所述第一高速联轴器与所述动态扭矩传感器的一端相连接，所述动态扭矩传感器的另一端通过所述第二高速联轴器与所述连接轴的一端相连接。
进一步地，还包括第二球轴承座，所述第二球轴承固定安装在所述第二球轴承座上，所述第二球轴承座固定安装在所述台架底座上。
进一步地，还包括第一高速联轴器和第二高速联轴器，所述测试主轴通过所述第一高速联轴器与所述动态扭矩传感器的一端相连接，所述动态扭矩传感器的另一端通过所述第二高速联轴器与所述高速电机的输出轴相连接。
进一步地，还包括第一球轴承座，所述第一球轴承固定安装在所述第一球轴承座上，所述第一球轴承座固定安装在所述台架底座上。
进一步地，还包括电机安装基座，所述高速电机固定安装在所述电机安装基座上，所述电机安装基座固定安装在所述台架底座上。
进一步地，所述电机安装基座通过焊接的方式固定在所述台架底座上。
进一步地，所述电机安装基座通过紧固螺栓固定安装在所述台架底座上，所述动态扭矩传感器通过紧固螺栓固定安装在所述台架底座上。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的技术方案，通过高速电机驱动被测主轴旋转，被测主轴与空气轴承的接触状态从低速的干摩擦到高速的气压悬浮，接触状态随着高速电机转速的变化而变化。空气轴承的摩擦力矩可由扭矩传感器直接测出，力臂的变化不影响其结果。通过在竖直方向加载，可以消除空气轴承重力的影响，并能获得在不同载荷下空气轴承的摩擦力矩。
以下将结合附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本实用新型的目的、特征和技术效果。
附图说明
图1是本实用新型的一个较佳实施例的整体结构示意图。
其中，1-台架底座，2-测试主轴，3-空气轴承座，4-加载杆，5-第一球轴承座，6-第一高速联轴器，7-动态扭矩传感器，8-第二高速联轴器，9-第二球轴承座，10-连接轴，11-电机输出轴，12-高速电机，13-电机安装基座。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本实用新型的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本实用新型可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本实用新型的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本实用新型并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1所示，被测空气轴承(图中未示出)固定安装在测试主轴2上并置于空气轴承座3内，测试主轴2穿过第一球轴承(图中未示出)并通过第一高速联轴器6与动态扭矩传感器7的一端相连接，动态扭矩传感器7的另一端通过第二高速联轴器8与连接轴10的一端相连接，连接轴10的另一端穿过第二球轴承(图中未示出)与电机输出轴11相连接。第一球轴承(图中未示出)固定安装在第一球轴承座5内，第二球轴承(图中未示出)固定安装在第二球轴承座9内。高速电机12固定安装在电机安装基座13上，电机安装基座13通过紧固螺栓固定安装在台架底座1上。动态扭矩传感器7、第一球轴承座5和第二球轴承座9通过紧固螺栓固定安装在台架底座1上。加载杆4固定安装在空气轴承座3上，用于加载竖直方向的载荷。
测试装置可由外接计算机控制，加载杆4上可加载竖直方向的载荷，高速电机12转速调节范围为0-20000rpm，测试装置稳态匀速运行时，空气轴承的摩擦力矩为M1，第一球轴承座5内的第一球轴承摩擦力矩为M2。此时，动态扭矩传感器7的测试结果M＝M1+M2。在安装被测空气轴承之前，通过动态扭矩传感器7测量第一球轴承在不同转速下的摩擦力矩即M2的数据，并进行记录存储。装上被测空气轴承后，通过在加载杆4上施加竖直向上的力，测试不同转速下的动态扭矩M，然后用M-M2即可得到空气轴承在不同转速下摩擦力矩M1的数据。
动态扭矩传感器7所测得的信号通过数据采集系统中的前置电路进行转换、滤波、放大并输出给计算机，计算机对所测得的摩擦力矩和转速信号进行采集和预处理，信号采集结束后，使用计算机绘制出摩擦力矩随转速变化的曲线。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种空气轴承摩擦力矩的测试装置，其特征在于，包括台架底座、被测空气轴承、测试主轴、加载杆、动态扭矩传感器、第一球轴承、高速电机；所述被测空气轴承固定安装在所述测试主轴上，所述测试主轴穿过所述第一球轴承并与所述动态扭矩传感器的一端相连接，所述动态扭矩传感器的另一端与所述高速电机的输出轴相连接；所述动态扭矩传感器、所述第一球轴承、所述高速电机均固定安装在所述台架底座上；所述加载杆固定安装在所述被测空气轴承上，用于加载竖直方向的载荷。
2.如权利要求1所述的空气轴承摩擦力矩的测试装置，其特征在于，还包括空气轴承座，所述被测空气轴承固定安装在所述测试主轴上并置于所述空气轴承座内，所述加载杆固定安装在所述空气轴承座上。
3.如权利要求1所述的空气轴承摩擦力矩的测试装置，其特征在于，还包括第二球轴承、连接轴，所述连接轴的一端穿过所述第二球轴承并与所述动态扭矩传感器的一端相连接，另一端与所述高速电机的输出轴相连接。
4.如权利要求3所述的空气轴承摩擦力矩的测试装置，其特征在于，还包括第一高速联轴器和第二高速联轴器，所述测试主轴通过所述第一高速联轴器与所述动态扭矩传感器的一端相连接，所述动态扭矩传感器的另一端通过所述第二高速联轴器与所述连接轴的一端相连接。
5.如权利要求3所述的空气轴承摩擦力矩的测试装置，其特征在于，还包括第二球轴承座，所述第二球轴承固定安装在所述第二球轴承座上，所述第二球轴承座固定安装在所述台架底座上。
6.如权利要求1所述的空气轴承摩擦力矩的测试装置，其特征在于，还包括第一高速联轴器和第二高速联轴器，所述测试主轴通过所述第一高速联轴器与所述动态扭矩传感器的一端相连接，所述动态扭矩传感器的另一端通过所述第二高速联轴器与所述高速电机的输出轴相连接。
7.如权利要求1所述的空气轴承摩擦力矩的测试装置，其特征在于，还包括第一球轴承座，所述第一球轴承固定安装在所述第一球轴承座上，所述第一球轴承座固定安装在所述台架底座上。
8.如权利要求1所述的空气轴承摩擦力矩的测试装置，其特征在于，还包括电机安装基座，所述高速电机固定安装在所述电机安装基座上，所述电机安装基座固定安装在所述台架底座上。
9.如权利要求8所述的空气轴承摩擦力矩的测试装置，其特征在于，所述电机安装基座通过焊接的方式固定在所述台架底座上。
10.如权利要求8所述的空气轴承摩擦力矩的测试装置，其特征在于，所述电机安装基座通过紧固螺栓固定安装在所述台架底座上，所述动态扭矩传感器通过紧固螺栓固定安装在所述台架底座上。
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| CN202121066205.1U CN215374305U (zh) | 2021-05-18 | 2021-05-18 | 一种空气轴承摩擦力矩的测试装置 |
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2021
- 2021-05-18 CN CN202121066205.1U patent/CN215374305U/zh active Active
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