專利名稱：推力軸承摩擦力矩的測量方法及測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軸承測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種推力軸承摩擦力矩的測量 方法及測量儀。
背景技術(shù)：
推力軸承的摩擦力矩是綜合評價推力軸承動態(tài)性能的重要技術(shù)指標(biāo)，即推 力軸承摩擦力矩的大小和分散度是用戶非常關(guān)心的質(zhì)量指標(biāo)。然而，推力軸承 的摩擦力矩值并不是一個定值，而是一個變量，其影響因素相當(dāng)復(fù)雜，是推力 軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)、各零件加工精度、制作和裝配工藝、潤滑和清潔度等多種 影響因素的綜合反映結(jié)果，其中有穩(wěn)定因素，也有許多不確定的因素。反映在 測量結(jié)果上，摩擦力矩的變動量較大，因此用戶為了獲得推力軸承較穩(wěn)定的摩 擦性能，應(yīng)根據(jù)推力軸承的測量結(jié)果和力矩變化曲線進(jìn)行科學(xué)的分析后，逐一 解決其摩擦力矩的影響因素，從而提高推力軸承綜合性能指標(biāo)，滿足使用要求。
目前，各主機(jī)廠家對推力軸承摩擦力矩的技術(shù)參數(shù)要求越來越高，尤其是 一些主機(jī)廠家要求提供推力軸承的準(zhǔn)確技術(shù)參數(shù)，而對推力軸承摩擦力矩的估 算和測試方法無法滿足要求，因此需要開發(fā)專用的推力軸承摩擦力矩測量儀， 以滿足現(xiàn)在對推力軸承摩擦力矩的測試要求。
推力軸承在工況條件下需承受較大的軸向載荷，在測量時需要施加較大的 軸向載荷，才能更精確的對推力軸承的摩擦性能進(jìn)行精確的測量。由于其加載 一直是測量中的難點(diǎn)，因此國內(nèi)還沒有個很好的直接測量推力軸承摩擦力矩 儀。

發(fā)明內(nèi)容
為了能達(dá)到測量推力軸承摩擦力矩的目的，本發(fā)明提供了一種推力軸承摩擦 力矩的測量方法及測量儀，依據(jù)該測量方法，解決了推力軸承摩擦力矩的測量難 題，利用該測量儀為分析推力軸承摩擦性能的影響因素提供可靠的檢測分析數(shù) 據(jù)，依此改進(jìn)軸承設(shè)計(jì)參數(shù)、改進(jìn)加工工藝和潤滑等影響軸承摩擦力矩的因素， 從而提高軸承質(zhì)量。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案
所述的推力軸承摩擦力矩的測量方法是根據(jù)力矩平衡法來測貴推力軸承的 摩擦力矩，將被測推力軸承置于加載裝置和驅(qū)動裝置之間，加載裝置聯(lián)接有力 矩傳感器，先在計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)定測量轉(zhuǎn)速，給加載裝置發(fā)出加載指令對被測推力 軸承上端施加軸向載荷，軸向載荷的大小由加載裝置調(diào)節(jié)，再給驅(qū)動裝置發(fā)出 轉(zhuǎn)動指令，以帶動被測推力軸承下端轉(zhuǎn)動；由于被測推力軸承內(nèi)部存在摩擦力 矩M，在其下端轉(zhuǎn)動時其上端也會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動趨勢，將摩擦力矩M傳遞到力矩傳 感器，力矩傳感器產(chǎn)生的摩擦力矩Mo將阻礙被測推力軸承上端轉(zhuǎn)動，并與摩擦 力矩M保持動態(tài)平衡，這樣力矩傳感器對被測推力軸承的摩擦力矩M。就等于
被測推力軸承的摩擦力矩M，這就是力矩平衡法；力矩傳感器將所測得的摩擦
力矩MJ言號通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的前置電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換、濾波、放大并輸出至計(jì) 算機(jī)，計(jì)算機(jī)對被測推力軸承摩擦力矩M()數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及預(yù)處理，數(shù)據(jù)采集結(jié) 束后計(jì)算機(jī)將被測推力軸承摩擦力矩Mo的測試結(jié)果、變動曲線進(jìn)行評定、分析 并描繪被測推力軸承整個轉(zhuǎn)動過程中的摩擦力矩M動態(tài)曲線，給出最大值、平 均值和波動值。
所述的推力軸承摩擦力矩的測量方法，其加載裝置被固定在支架的上端， 驅(qū)動裝置被同定在支架內(nèi)，力矩傳感器與加載裝置中的空氣主軸聯(lián)接，加載裝 置和驅(qū)動裝置由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)給出指令、電氣系統(tǒng)自動控制，力矩傳 感器的信號由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采集、處理和顯示。所述的推力軸承摩擦力矩的測量方法，其加載裝置由空氣牛.軸、空氣軸承、 缸體及上壓盤構(gòu)成，缸體被固定在支架的上端，空氣主軸通過兩個空氣軸承置 于缸體內(nèi)，空氣主軸的上端聯(lián)接力矩傳感器，其下端聯(lián)接上壓盤，上壓盤可與 被測推力軸承上端接觸，在缸體上端聯(lián)接導(dǎo)軌，導(dǎo)軌調(diào)整和固定力矩傳感器； 空氣軸承具有氣缸端蓋作用，空氣主軸、空氣軸承、缸體和上壓盤構(gòu)成了轉(zhuǎn)動 靈活的加載裝置，減少了該裝置的附加誤差，提高了測量精度。
所述的推力軸承摩擦力矩的測量方法，其驅(qū)動裝置由下壓盤、支承密珠軸、 支承套、伺服電機(jī)、支承盤及帶輪和同步帶構(gòu)成，支承套被固定在支架內(nèi)，支 承套內(nèi)和其上、下端分別通過滾珠聯(lián)接支承密珠軸、支承密珠軸法蘭端和與其 相連的支承盤，支承密珠軸法蘭端聯(lián)接下壓盤，下壓盤上放置被測推力軸承， 支承密珠軸通過帶輪和同步帶與伺服電機(jī)聯(lián)接。
所述的推力軸承摩擦力矩的測量方法，其導(dǎo)軌調(diào)整和固定力矩傳感器，當(dāng)空 氣主軸上、下升降時，力矩傳感器在導(dǎo)軌中隨空氣主軸一齊上、下升降。
所述的推力軸承摩擦力矩的測量方法，其數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)通過I/O 卡與伺服電機(jī)串接，計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)采集器分別與軸向力檢測和前置檢測串接， 二者再與加載控制和力矩傳感器串接，上述串接構(gòu)成各自的監(jiān)控回路。
由于采用了如上所述技術(shù)方案，本發(fā)明產(chǎn)生如下優(yōu)越性
1、 本發(fā)明的測量方法解決了推力軸承摩擦力矩的測量難題。
2、 本發(fā)明的測量方法為分析推力軸承摩擦性能的影響因素提供可靠的檢測 分析數(shù)據(jù)。
3、 本發(fā)明的測量方法可以解決各種結(jié)構(gòu)的推力軸承摩擦力矩測量，而且可 以推廣測量圓錐軸承，通用性較強(qiáng)。
4、 隨著精密推力軸承組件在各行業(yè)的廣泛使用，對推力軸承組件的性能要
求不斷提高，相應(yīng)地主機(jī)廠家對推力軸承摩擦力矩測量儀的需求也隨之增多， 本發(fā)明具有良好的市場前景和社會效益。


圖1是本發(fā)明的測量方法原理圖。
圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制原理簡圖。
圖1、 2中l(wèi)一導(dǎo)軌；2—力矩傳感器；3—空氣主軸；4一空氣軸承；5— 缸體；6—上壓盤；7—被測推力軸承；8—下壓盤；9一支架；IO—支承密珠軸； ll一支承套；12—伺服電機(jī)；13—支承盤；14—帶輪和同步帶；15—加載裝置； 16—驅(qū)動裝置。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合圖1，本發(fā)明的推力軸承摩擦力矩的測量方法是根據(jù)力矩平衡法來測
量推力軸承的摩擦力矩，將被測推力軸承(7)置于加載裝置(15)和驅(qū)動裝置(16) 之間，加載裝置(15)聯(lián)接有力矩傳感器(2)，先在計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)定測量轉(zhuǎn)速，給加 載裝置(15撥出加載指令對被測推力軸承(7)上端施加軸向載荷，軸向載荷的大 小由加載裝置(15)調(diào)節(jié)，再給驅(qū)動裝置(16)發(fā)出轉(zhuǎn)動指令，以帶動被測推力軸承 (7)下端轉(zhuǎn)動；由于被測推力軸承(7)內(nèi)部存在摩擦力矩M，在其下端轉(zhuǎn)動時其上 端也會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動趨勢，將摩擦力矩M傳遞到力矩傳感器(2)，力矩傳感器(2)產(chǎn) 生的摩擦力矩Mo將阻礙被測推力軸承(7)上端轉(zhuǎn)動，并與摩擦力矩M保持動態(tài) 平衡，這樣力矩傳感器(2)對被測推力軸承(7)的摩擦力矩Mo就等于被測推力軸 承(7)的摩擦力矩M，這就是力矩平衡法；力矩傳感器(2)將所測得的摩擦力矩 Mo信號通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的前置電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換、濾波、放大并輸出至計(jì)算機(jī)， 計(jì)算機(jī)對被測推力軸承(7)摩擦力矩M。數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及預(yù)處理，數(shù)據(jù)采集結(jié)束 后計(jì)算機(jī)將被測推力軸承(7)摩擦力矩MQ的測試結(jié)果、變動曲線進(jìn)行評定、分 析并描繪被測推力軸承(7)整個轉(zhuǎn)動過程中的摩擦力矩M動態(tài)曲線，給出最大 值、平均值和波動值。結(jié)合圖2、 3，本發(fā)明的推力軸承摩擦力矩的測量方法，其加載裝置(15)被 固定在支架(9)的上端，驅(qū)動裝置(16)被固定在支架(9)內(nèi)，力矩傳感器(2)與加載 裝置(15)中的空氣主軸(3)聯(lián)接，加載裝置(15)和驅(qū)動裝置(16)由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中 計(jì)算機(jī)給出指令、電氣系統(tǒng)自動控制，力矩傳感器(2)的信號由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采 集、處理和顯示。
本發(fā)明的推力軸承摩擦力矩的測量方法，其加載裝置(15)由空氣主軸(3)、 空氣軸承(4)、缸體(5)及上壓盤(6)構(gòu)成，缸體(5)被固定在支架(9)的上端，空 氣主軸(3)通過兩個空氣軸承(4)置于缸體(5)內(nèi)，空氣主軸(3)的上端聯(lián)接力矩 傳感器(2)，其下端聯(lián)接上壓盤(6)，上壓盤(6)可與被測推力軸承(7)上端接觸， 在缸體(5)上端聯(lián)接導(dǎo)軌(1)，導(dǎo)軌(1)調(diào)整和固定力矩傳感器(2);空氣軸承(4) 具有氣缸端蓋作用，空氣主軸(3)、空氣軸承(4)、缸體(5)和上壓盤(6)構(gòu)成了 轉(zhuǎn)動靈活的加載裝置，減少了該裝置的附加誤差，提高了測量精度。
本發(fā)明的推力軸承摩擦力矩的測量方法，其驅(qū)動裝置(16)由下壓盤(8)、支 承密珠軸(IO)、支承套(ll)、伺服電機(jī)(12)、支承盤(13)及帶輪和同步帶(14) 構(gòu)成，支承套(11)被固定在支架(9)內(nèi)，支承套(ll)內(nèi)和其上、下端分別通過滾 珠聯(lián)接支承密珠軸(IO)、支承密珠軸(10)法蘭端和與其相連的支承盤(13)，支 承密珠軸(10)法蘭端聯(lián)接下壓盤(8)，下壓盤(8)上放置被測推力軸承(7)，支承 密珠軸(10)通過帶輪和同步帶(14)與伺服電機(jī)(12)聯(lián)接。
本發(fā)明的推力軸承摩擦力矩的測量方法，其導(dǎo)軌(l)調(diào)整和固定力矩傳感器 (2)，當(dāng)空氣主軸(3)上、下升降時，力矩傳感器(2)在導(dǎo)軌(1)中隨空氣主軸(3) —
齊上、下升降。
本發(fā)明的推力軸承摩擦力矩的測量方法，其數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)通過 1/0卡與伺服電機(jī)串接，計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)采集器分別與軸向力檢測和前置檢測串 接，二者再與加載控制和力矩傳感器串接，上述串接構(gòu)成各自的監(jiān)控回路。
被測推力軸承(7)下端面安裝在支承密珠軸(10)法蘭端聯(lián)接的下壓盤(8)上端面，當(dāng)伺服電機(jī)(12)轉(zhuǎn)動時，通過帶輪和同步帶(14)帶動支承密珠軸(10)
轉(zhuǎn)動，即可驅(qū)動被測推力軸承(7)下端面轉(zhuǎn)動。
加載裝置(15)可以完成兩個功能空氣主軸(3)和空氣軸承(4)組成空氣軸系，
實(shí)現(xiàn)測量系統(tǒng)的支承功能，保證測量系統(tǒng)的靈活性，減少了外部附加摩擦力矩
誤差；空氣主軸(3)和缸體(5)組成加載機(jī)構(gòu)，實(shí)施加載功能，保證測量中施加軸
向大載荷的測量條件。
權(quán)利要求
1、一種推力軸承摩擦力矩的測量方法，其特征在于該測量方法是根據(jù)力矩平衡法來測量推力軸承的摩擦力矩，將被測推力軸承(7)置于加載裝置(15)和驅(qū)動裝置(16)之間，加載裝置(15)聯(lián)接有力矩傳感器(2)，先在計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)定測量轉(zhuǎn)速，給加載裝置(15)發(fā)出加載指令對被測推力軸承(7)上端施加軸向載荷，軸向載荷的大小由加載裝置(15)調(diào)節(jié)，再給驅(qū)動裝置(16)發(fā)出轉(zhuǎn)動指令，以帶動被測推力軸承(7)下端轉(zhuǎn)動；由于被測推力軸承(7)內(nèi)部存在摩擦力矩M，在其下端轉(zhuǎn)動時其上端也會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動趨勢，將摩擦力矩M傳遞到力矩傳感器(2)，力矩傳感器(2)產(chǎn)生的摩擦力矩M0將阻礙被測推力軸承(7)上端轉(zhuǎn)動，并與摩擦力矩M保持動態(tài)平衡，這樣力矩傳感器(2)對被測推力軸承(7)的摩擦力矩M0就等于被測推力軸承(7)的摩擦力矩M，這就是力矩平衡法；力矩傳感器(2)將所測得的摩擦力矩M0信號通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的前置電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換、濾波、放大并輸出至計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)對被測推力軸承(7)摩擦力矩M0數(shù)據(jù)進(jìn)行采集及預(yù)處理，數(shù)據(jù)采集結(jié)束后計(jì)算機(jī)將被測推力軸承(7)摩擦力矩M0的測試結(jié)果、變動曲線進(jìn)行評定、分析并描繪被測推力軸承(7)整個轉(zhuǎn)動過程中的摩擦力矩M動態(tài)曲線，給出最大值、平均值和波動值。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的推力軸承摩擦力矩的測量方法，其特征在于其加載裝置(15)被固定在支架(9)的上端，驅(qū)動裝置(16)被固定在支架(9)內(nèi)，力矩傳感器(2)與加載裝置(15)中的空氣主軸(3)聯(lián)接，加載裝置(15)和驅(qū)動裝置(16)由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)給出指令、電氣系統(tǒng)自動控制，力矩傳感器(2)的信號由數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)采集、處理和顯示。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的推力軸承摩擦力矩的測量方法，其特征在于其加載裝置(15)由空氣主軸(3)、空氣軸承(4)、缸體(5)及上壓盤(6)構(gòu)成，缸體(5)被固定在支架(9)的上端，空氣主軸(3)通過兩個空氣軸承(4)置于缸體(5)內(nèi)，空氣主軸(3)的上端聯(lián)接力矩傳感器(2)，其下端聯(lián)接上壓盤(6)，上壓盤(6)可與被測推力軸承(7)上端接觸，在缸體(5)上端聯(lián)接導(dǎo)軌(1)，導(dǎo)軌(l)調(diào)整和固定力矩傳感器(2);空氣軸承(4)具有氣缸端蓋作用，空氣主軸(3)、空氣軸承(4)、缸休(5)和上壓盤(6)構(gòu)成了轉(zhuǎn)動靈活的加載裝置，減少了該裝置的附加誤差，提高了測量精度。
4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的推力軸承摩擦力矩的測量方法，其特征在于其驅(qū)動裝置(16)由下壓盤(8)、支承密珠軸(IO)、支承套(ll)、伺服電機(jī)(12)、支承盤(13)及帶輪和同步帶(14)構(gòu)成，支承套(11)被固定在支架(9)內(nèi)，支承套(11)內(nèi)和其上、下端分別通過滾珠聯(lián)接支承密珠軸(IO)、支承密珠軸(10)法蘭端和與其相連的支承盤(13)，支承密珠軸(10)法蘭端聯(lián)接下壓盤(8)，下壓盤(8)上放置被測推力軸承(7)，支承密珠軸(10)通過帶輪和同步帶(14)與伺服電機(jī)(12)聯(lián)接。
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的推力軸承摩擦力矩的測量方法，其特征在于其導(dǎo)軌(1)調(diào)整和固定力矩傳感器(2)，當(dāng)空氣主軸(3)上、下升降時，力矩傳感器(2)在導(dǎo)軌(1)中隨空氣主軸(3)—齊上、下升降。
6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的推力軸承摩擦力矩的測量方法，其特征在于其數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)通過I/O卡與伺服電機(jī)串接，計(jì)算機(jī)通過數(shù)據(jù)采集器分別與軸向力檢測和前置檢測串接，二者再與加載控制和力矩傳感器串接，上述串接構(gòu)成各自的監(jiān)控回路。
全文摘要
一種推力軸承摩擦力矩的測量方法是根據(jù)力矩平衡法來測量推力軸承的摩擦力矩，將被測推力軸承7置于加載裝置15和驅(qū)動裝置16之間，加載裝置聯(lián)接力矩傳感器2，先在計(jì)算機(jī)內(nèi)設(shè)定測量轉(zhuǎn)速，發(fā)出加載指令對被測推力軸承上端施加軸向載荷，再給驅(qū)動裝置發(fā)出轉(zhuǎn)動指令。被測推力軸承存在摩擦力矩M，在其下端轉(zhuǎn)動時其上端也會產(chǎn)生轉(zhuǎn)動，力矩傳感器產(chǎn)生的摩擦力矩M₀將阻礙其上端轉(zhuǎn)動并與M保持動態(tài)平衡，這樣力矩傳感器對被測推力軸承的M₀就等于被測推力軸承的M，這就是力矩平衡法。力矩傳感器將所測得的M₀信號通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中的前置電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換、濾波、放大并輸出至計(jì)算機(jī)，經(jīng)評定、分析、描繪M動態(tài)曲線，給出最大值、平均值和波動值。
文檔編號G01L3/00GK101458136SQ200810237308
公開日2009年6月17日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者劉金秀, 廖家祥, 朱孔敏, 李副來, 李國斌, 王宗克, 宇 高, 高奮武 申請人:洛陽軸研科技股份有限公司