[发明专利]一种测量滚动轴承摩擦力矩的装置及方法

说明书

本发明公开了一种测量滚动轴承摩擦力矩的装置及方法。现有滚动轴承摩擦力矩测量方式精度低，难以准确评定滚动轴承性能。本发明包括电机、滚珠丝杠滑台、S型力传感器、摩擦块安装角铝、摩擦块、卡盘、轴、套筒、直线导轨、光栅盘、光电检测装置和底板。本发明通过电机驱动滚珠丝杠滑台带动摩擦块运动，将轴承内的摩擦能量等效为摩擦块与套筒之间的摩擦做功，通过应变式力传感测量摩擦力的变化，使摩擦做功测量更为准确，同时通过处理器记录套筒外部边缘光电编码器的脉冲信号个数，得到待测轴承转过的角度，将传统直接测量摩擦力矩的方式改为由能量守恒方式间接计算得出，使结果更为可靠，提高了准确率。

技术领域

本发明属于轴承测试技术领域，具体涉及一种结构简单、精度高的测量滚动轴承摩擦力矩的装置及方法。

背景技术

随着我国工业水平的提升，轴承被广泛应用于航空航天、精密机床、高速电主轴、轨道交通、超精密级医疗机械等领域。而轴承的摩擦力矩是轴承润滑状态和运转性能的综合表现，过大的摩擦力矩会导致轴承在运行过程中温升过高，从而降低润滑性能，加剧摩擦损耗，最终加速轴承疲劳损坏。与此同时，摩擦力矩也是引起轴承振动和噪音的一大原因，严重影响轴承的动态性能。因此如何精确地测量出轴承转动摩擦力矩，通过摩擦力矩来科学客观的判定转台轴承摩擦阻力大小，对轴承的润滑状态和运转性能做出有效的评估，是轴承行业研究的重点。

目前，申请号201811135185.1的专利公开了一种轴承摩擦力矩测试工装，包括底座、支撑架、转动环、悬臂轴、轴承安装组件和第一力矩传感器，所述悬臂轴通过支撑架水平设置在底座的上方，轴承安装组件设置在悬臂轴上，第一力矩传感器设置在轴承安装组件上，轴承安装组件上套设有轴承，所述轴承安装组件与轴承的内圈相对固定设置，且转动环与轴承的外圈相对固定设置。该发明在实际工程中被发现由于轴承组件间的摩擦力矩较小，而用常规力矩传感器测量微小的摩擦力时数值波动很大，同一轴承多次测量值前后不一致，难于准确测量。申请号201811283092.3的专利公开了滚动轴承当量摩擦系数测量装置与方法，动力装置通过离合装置驱动气浮主轴回转、气浮主轴、芯轴和被测滚动轴承的内圈保持同步回转；逐渐提高气浮主轴和芯轴的回转速度至给定值并稳定运行，离合装置分离动力装置的输出轴与气浮主轴，气浮主轴和芯轴的回转速度在被测滚动轴承的摩擦功耗作用下逐渐衰减直至气浮主轴和芯轴停止回转，数据采集/处理/计算/显示系统获得“芯轴角速度-时间”数值关系，最后通过“芯轴角速度-时间”关系推算出摩擦力矩。但该发明未考虑保持架的动能、滚动体自转和公转的动能以及润滑油脂的涡动能量，使得计算时结果失真较大。

发明内容

本发明针对现有滚动轴承摩擦力矩测量方式精度低，测量不准确，很难做到精准测量的问题，提出一种精度高、结构简单的测量滚动轴承摩擦力矩的装置及方法，规避了传统直接用力矩传感器测量的不足，通过电机驱动滚珠丝杠滑台带动摩擦块运动，将轴承内的摩擦能量等效为摩擦块与套筒之间的摩擦做功，通过应变式力传感测量摩擦力的变化，使摩擦做功测量更为准确，同时通过处理器记录套筒外部边缘光电编码器的脉冲信号个数，得到待测轴承转过的角度，将传统直接测量摩擦力矩的方式改为由能量守恒方式间接计算得出，使结果更为可靠，提高了准确率。

本发明一种测量滚动轴承摩擦力矩的装置，包括电机、滚珠丝杠滑台、S型力传感器、摩擦块安装角铝、摩擦块、卡盘、轴、套筒、直线导轨、光栅盘、光电检测装置和底板。所述电机的底座固定在底板上，电机驱动滚珠丝杠滑台；所述S型力传感器的一端固定在滚珠丝杠滑台的滑块上，另一端固定有摩擦块安装角铝；S型力传感器的信号输出端连接处理器；所述的摩擦块与摩擦块安装角铝靠近直线导轨的一侧固定；直线导轨的滑轨固定在底板上，卡盘的底座固定在直线导轨的滑动块上；直线导轨的滑动块与直线导轨的滑轨构成滑动副，且直线导轨的滑动块与直线导轨的滑轨通过螺栓固定连接；所述的光电检测装置固定在底板上，并设置在直线导轨一侧；光电检测装置的信号输出端连接处理器；所述轴的轴径以及套筒内径均有多种尺寸规格；不同内径尺寸规格的套筒的外径也各不相同，每个尺寸规格的套筒外固定一个内径等于该套筒外径的光栅盘。