[发明专利]一种非接触式轴承启动摩擦力矩测量方法及测量仪

说明书

技术领域

本发明属于轴承摩擦力矩测量技术领域，特别涉及到一种非接触式轴承启动摩擦力矩测量方法及测量仪。 

背景技术

轴承启动摩擦性能是轴承动态性能质量的重要技术指标之一，是影响轴承寿命及影响主机系统可靠性和精确性的重要因素，尤其在航天、航空、航海等高尖端技术使用的轴承，工作在常启动条件下，其摩擦力矩大小和波动值直接影响到系统工作的寿命、稳定性和可靠性，因此对启动摩擦力矩有极严格的要求。国外对轴承启动摩擦研究比较重视，而国内对轴承启动摩擦力矩没有技术要求，在这方面还存在着不小的差距。近几年随着国内市场与国际市场的广泛合作，一些用于电机、汽车转盘、家用电器、医学器具的轴承，对启动摩擦力矩技术指标提出了严格要求。 

目前，国内轴承生产厂家对轴承启动摩擦力矩测量，大部分是根据理论计算或者采用悬挂砝码的简易测量方法，造成估算和测量的误差值较大，尤其是一些主机厂家要求提供轴承启动摩擦的准确技术参数，现有的设备无法满足对中小型轴承启动摩擦力矩的检测分析和性能试验的要求，无法定量检测和控制轴承的摩擦性能，所以国内急需 要解决测量轴承启动摩擦力矩的仪器。 

发明内容

为解决现有技术的不足之处，本发明提供了一种非接触式轴承启动摩擦力矩测量方法及测量仪，利用该测量方法及测量仪，解决了非接触式轴承启动摩擦力矩测量难题，为分析轴承摩擦性能的影响因素提供可靠的检测分析数据，依此改进轴承设计参数、改进加工工艺和润滑等加大轴承摩擦力矩的影响因素，从而提高轴承内在质量。 

为了实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案： 

所述的非接触式轴承启动摩擦力矩测量方法，该测量方法依据能量转换法测量原理，由力矩发生器产生感应电磁力矩作为驱动力矩与光电传感器组成闭环系统来自动监控轴承启动运转状态，力矩发生器由两个电磁体构成，驱动盘置于两个电磁体的间隙中，当电流元件和电压元件工作时，电磁体的工作磁通穿过驱动盘产生涡流，由于驱动盘上的涡流和交变磁通的相互作用而产生驱动力矩；其次应用空气轴承支承，实现非接触式自动测量轴承启动摩擦力矩值；最后在测量时，被测轴承安装在空气主轴上，驱动盘与空气主轴联接，并置于力矩发生器中，给被测轴承施加轴向载荷后，用计算机自动控制电气系统逐步施加输入功率于力矩发生器，当感应电磁力矩的大小通过驱动盘驱动空气主轴旋转时，由驱动盘所配装的光电传感器监控被测轴承从静态到启动运转状态，并给出信号，计算机自动控制停止施加输入功率，并纪录当前功率值，依次形成一个闭环的测量系统，而所纪录的功率值即为被测轴承的启动摩擦力矩值。 

所述的非接触式轴承启动摩擦力矩测量仪，其测量仪主要由加载汽缸、力传感器、加载套、空气主轴、空气轴承、力矩发生器、驱动盘、光电传感器、电气系统组成，其中被测轴承安装在空气主轴上，加载套下端面压在被测轴承的外圈，上端与力传感器联接，力传感器套接在加载汽缸的汽缸头上，施加轴向载荷的大小由力传感器控制；空气主轴安装于空气轴承内，组成支承轴系，空气主轴的下方联接固定驱动盘，驱动盘的两端各自安装力矩发生器和光电传感器，力矩发生器由两个电磁体构成，驱动盘置于两个电磁体的间隙中，当电流元件和电压元件工作时，电磁体的工作磁通穿过驱动盘产生涡流，由于驱动盘上的涡流和交变磁通的相互作用而产生驱动力矩；电气系统包含对加载汽缸的指令控制、力矩发生器的控制、光电传感器的信号处理和控制，这其中： 

1)加载汽缸的指令控制由计算机给出，经I/O输出，控制加载汽缸完成加载动作；测量完成后，给出卸载指令，经I/O输出，控制加载汽缸完成卸载动作； 

2)力矩发生器的控制是对力矩发生器的两路线圈输入电压和电流大小的控制，在设定输入电压为定值，则感应电磁力矩大小在力矩发生器中只与输入的电流大小与有严格的函数关系，再通过D/A转换，前置电路精确控制电流输入精度，逐级施加电流于力矩发生器，直至产生的感应电磁力矩驱动驱动盘、空气主轴、被测轴承转动； 

3)光电传感器信号处理和控制是被测轴承从静态到启动运转状态后，光电传感器输出光电信号，进行放大、滤波等信号处理，I/O 输入计算机，进行控制停止施加输入功率并纪录，依次与力矩发生器形成闭环回路。 

由于采用了如上所述技术方案，本发明具有如下优越性： 

1)、解决了非接触式测量轴承启动摩擦力矩的难题； 

2)、实现自动监控轴承启动运转状态，完成自动测量功能，有效的解决了瞬态测量的难点；