[发明专利]一种深沟球轴承摩擦力矩的测算方法

说明书

一种测算深沟球轴承摩擦力矩的方法，将待测深沟球轴承内圈固定在水平旋转轴上，通过加载圆盘和支撑钢球为其提供径向力；由摄像机记录下外圈减速过程的总角位移和总减速时间，获得外圈减速过程的角速度ω_o；利用公式计算外圈减速过程中作用在滚动体上的摩擦力矩T_fτ；F_hq为编号为q的滚动体当量弹性滞后滚动阻力，M_bc是保持架对滚动体的摩擦力矩，F_f是在弹性流体动压润滑条件下，流体动压摩擦力，F_τ是在保持架和滚动体的参考系中，保持架在旋转切向方向上的惯性力。该方法实现了深沟球轴承摩擦力矩的测算，解决了深沟球轴承摩擦力矩计算困难的问题，结果准确可靠，方法简单易行。

技术领域

本发明属于轴承设计开发领域，具体涉及一种通用的测算深沟球轴承摩擦力矩的方法。

背景技术

深沟球轴承的摩擦力矩是评价深沟球轴承动态性能的重要技术指标，轴承摩擦力矩对轴承内部温升和能量损失、轴承摩擦磨损有着直接影响。行业研究者对深沟球轴承在实际工况中的摩擦力矩大小十分关心。

在现代工程中，常用的轴承摩擦力矩性能研究方法大多采用轴承测量或基于传统理论，轴承测量需要的成本较高，对操作人员的要求也高；传统理论存在较大的误差，适用范围也比较低。因此，寻求一种结合两种方法的测算通用深沟球轴承摩擦力矩的方法具有重大的理论与实际意义。

发明内容

本发明针对轴承摩擦力矩计算困难的问题，提供了一种测算深沟球轴承摩擦力矩的方法。该方法借助测量模型的建立，并结合计算，实现深沟球轴承摩擦力矩的测算，解决了深沟球轴承摩擦力矩计算困难的问题，计算结果准确可靠，方法简单易行。

为了实现上述目的，本发明采用的具体方案为：

首先，建立测量模型，将待测的深沟球轴承的内圈固定安装在一个水平旋转轴上，深沟球轴承内圈和外圈之间带有钢制的保持架，外圈正上方与一个支撑钢球相接触，支撑钢球正上方支撑有加载圆盘，由加载圆盘通过支撑钢球为深沟球轴承提供径向力；然后，旋转轴以恒定的角速度带动深沟球轴承内圈旋转，待深沟球轴承的外圈和内圈转速相等时，停止旋转轴的转动，由设置在深沟球轴承一侧的摄像机记录下外圈减速过程的总角位移和总减速时间，进而获得外圈在减速过程的角速度ω₀；

完成测量模型建立以后，需要获得计算摩擦力矩的公式，具体按照以下步骤进行。

对所述深沟球轴承中的滚动体进行编号，作用在径向负荷作用线上受载最大的滚动体为0号，两边对称，依次为1、2、3……，并定义0号滚动体的位置角ψ＝0°；

深沟球轴承受径向力作用后内、外圈在外力方向上发生的位移为δ_r，根据变形协调条件，编号为q的滚动体与内外圈之间的总的弹性变形量为：

δ_q＝δ_rcosψ_q (1)

式中：q表示滚动体序号，ψ_q表示编号为q的滚动体的位置角。

所述的δ_r可通过设置在深沟球轴承一侧的摄像机记录测出，也可利用卡尺测量，首先测量在没有受径向力时，轴承内圈内表面到外圈外表面的高度H₁，然后测量在受到径向力时轴承内圈内表面到外圈外表面的高度H₂，则δ_r＝H₁-H₂。

根据赫兹接触理论，接触负荷与接触变形之间有如下关系：

式中：Q_q表示内外接触角相等时编号为q的滚动体与滚道接触负荷；K_n表示滚动体与内外圈之间的总的负荷-变形常数；对于深沟球轴承，n＝1.5。