[发明专利]测量滚动轴承摩擦力矩的电磁驱动装置及其测量方法

说明书

本发明公开了测量滚动轴承摩擦力矩的电磁驱动装置及其测量方法。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。本发明包括固定底板、固定底座、卡盘、光电检测装置、环形电磁铁、轴承内轴、套筒和光栅盘。本发明通过电磁铁提供持续稳定的外加磁场，使得轴承外部套筒边缘的带电金属导线受力带动外部轴承转动，同时通过计数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，然后根据能量守恒间接计算出准确的轴承摩擦力矩。

技术领域

本发明属于滚动轴承检测领域，具体涉及一种测量滚动轴承摩擦力矩的电磁驱动装置及其测量方法。

背景技术

目前，滚动轴承以结构简单，摩擦小，易维修的有优点被广泛应用于各个领域，随着工业技术的飞速发展，对于滚动轴承的性能要求不断提高，如何在保持原有优势的同时进一步提高滚动轴承的性能成为了机械行业的共同难题。轴承的摩擦力矩是轴承稳定性与润滑性的综合体现，过大的摩擦力矩，不但会产生振动和噪音，降低系统稳定性，而且还会导致运行过程温度急剧升高，加快零件及润滑油的损耗，进而大大减少轴承的使用寿命。因此，摩擦力矩是衡量轴承性能的重要指标之一，如何准确、快捷地测量滚动轴承摩擦力矩成了备受关注的话题。

申请号201310747699.2的专利公开了一种测量滚动轴承实际静摩擦力矩的方法及装置，将滚动轴承安装在被测滚动轴承的内孔圈中，同时将被测滚动轴承固定在支架的轴承孔中，然后在传动轴的两端分别固定有配重盘和外圆半径为R的转盘，在转盘上绕有吊线，在掉线的一段悬挂有托盘；由于托盘通过吊线对转盘的作用力矩小于被测滚动轴承实际静摩擦力矩M，转盘静止不动，向托盘中加入细铁砂直至转盘刚开始转动，托盘与细铁砂质量之和为W，即可得到被测滚动轴承静摩擦力距M为：M＝W×R。但此发明未考虑由于细铁砂质量变化而引起的轴承内轴对外轴产生力矩，从而导致系统稳定性降低，加剧轴承内部磨损，进而加大摩擦力矩的测量值，而且人工添加铁砂的方式也使得实验增加了不确定因素。申请号201210080297.8的专利公开了一种滚动轴承摩擦力矩测量装置，包括交流伺服电机和传动转轴，交流伺服电机的下端设有交流伺服电机传动齿轮，传动转轴下端设有传动转轴传动齿轮，传送带连接交流伺服电机传动齿轮和传动转轴传动齿轮；传动转轴与支持座，滚动轴承，升温器同轴安装，滚动轴承安装在支撑座与升温器之间，升温器内径与滚动轴承外径紧密连接，升温器上设有加砝码的凹槽，还设有与温控装置，滚动轴承的内外圈之间还设有与力传感器相连接的柔性线。但该专利机构较为复杂，对零件精度要求较高，不适合批量化检测轴承性能，而且使用力传感器作为数据收集装置，极大地限制了测量精度。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

本发明针对滚动轴承摩擦力矩测量精度低，测量不准确，难以准确评定滚动轴承性能的问题，提出了一种测量滚动轴承摩擦力矩的电磁驱动装置及其测量方法，摒弃了以转矩传感器作为主要测量方式的传统方法，创新性地提出了一种电磁驱动方式，通过电磁铁提供持续稳定的外加磁场，使得轴承外部套筒边缘的带电金属导线受力带动外部轴承转动，同时通过计数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，然后根据能量守恒间接计算出准确的轴承摩擦力矩。