[发明专利]一种双层滚动轴承摩擦力矩测试装置及测试方法

权利要求书

1.一种双层滚动轴承摩擦力矩测试装置，其特征在于，所述装置包括：喷气管(1)、气流调节阀(2)、叶片(3)、叶轮(4)、频闪转速仪(5)、双层滚动轴承(6)、微型测力计(7)、丝线(8)、标记片(9)、内圈支撑轴(10)、外圈加载环(11)、环形凹槽A(12)、外圈加载片(13)、外圈支承轴(14)、内圈加载柱(15)、环形凹槽B(16)、内圈加载片(17)；

当处于外圈摩擦力矩测试状态时，内圈支撑轴(10)为同轴的阶梯圆柱型，其下部直径大，上部直径小；内圈支撑轴(10)的下部端面置于桌面，为测试装置的基础；双层滚动轴承(6)内圈同轴嵌套固定在内圈支撑轴(10)的上端；外圈加载环(11)为同轴中空的阶梯型圆柱形，其下部直径大，上部直径小，外圈加载环(11)下部直径较大部分形成裙形台阶，裙形台阶圆柱面上沿圆周方向有整周的环形凹槽A(12)，环形凹槽A(12)与双层滚动轴承(6)旋转轴心的距离为R；外圈加载环(11)的上部同轴嵌套固定在双层滚动轴承(6)外圈上；外圈加载片(13)为扁平等厚实心圆环，多个外圈加载片(13)同轴重叠固定在加载环的裙形台阶上端面上；叶轮(4)为同轴中空阶梯状扁平圆柱形，在其上端面沿圆周均匀分布有叶片(3)，叶片(3)垂直于叶轮(4)的端面，指向轴线方向；叶轮(4)的中心孔与双层滚动轴承(6)中圈同轴嵌套固定，叶轮(4)与双层滚动轴承(6)中圈一起能够沿轴线自由转动；丝线(8)的一端缠紧密缠绕在外圈加载环(11)的环形凹槽A(12)内，并沿其切向拉出，丝线(8)的另一端与微型测力计(7)连接；喷气管(1)水平固定在支架上，一端开放，另一端连接高压气源；喷气管(1)的开放端中心延长线与叶轮(4)上的叶片(3)相交；喷气管(1)中间固定安装有气流调节阀(2)，控制喷气管(1)喷出气体的流量；标记片(9)为一种轻质反光薄片，固定粘贴在叶轮(4)上端面，并可随叶轮(4)一起旋转；频闪转速仪(5)由支架悬空固定在叶轮(4)上方，其敏感窗口中心延长线正对标记片(9)；当叶轮(4)旋转时，标记片(9)每旋转一周都能经过敏感窗口正下方一次，同时会触发频闪转速仪(5)给出转速输出；除双层滚动轴承(6)内圈与内圈支撑轴(10)固定外，双层滚动轴承(6)的中圈和双层滚动轴承(6)的外圈均能够自由同轴转动；

当双层滚动轴承(6)摩擦力矩测试装置处于内圈摩擦力矩测试状态时，外圈支撑轴(14)为同轴的中空阶梯圆柱型，其下部直径大，上部直径小；外圈支撑轴(14)的下部端面置于桌面，为测试装置的基础；双层滚动轴承(6)外圈同轴嵌套固定在外圈支撑轴(14)的上端；内圈加载柱(15)为同轴的阶梯型圆柱形，其下部直径小，上部直径大，内圈加载柱(15)上部直径较大部分形成伞形台阶，伞形台阶圆柱面上沿圆周方向有整周环形凹槽B(16)，环形凹槽B(16)与双层滚动轴承(6)旋转轴心的距离为r；内圈加载柱(15)的下部同轴嵌套固定在双层滚动轴承(6)内圈中；内圈加载片(17)为扁平等厚实心圆环，多个内圈加载片(17)同轴重叠固定在内圈加载柱(15)的伞形台阶上端面上；叶轮(4)的中心孔与双层滚动轴承(6)中圈同轴嵌套固定，叶轮(4)与双层滚动轴承(6)中圈一起可沿轴线自由转动；丝线(8)的一端缠紧密缠绕在内圈加载柱(15)的环形凹槽B(16)内，并沿其切向拉出，丝线(8)的另一端与微型测力计(7)连接；喷气管(1)水固定在支架上，一端开放，另一端连接高压气源；喷气管(1)的开放端中心延长线与叶轮(4)上的叶片(3)相交；喷气管(1)中间固定安装有气流调节阀(2)，控制喷气管(1)喷出气体的流量；标记片(9)固定粘贴在叶轮(4)上端面，并可随叶轮(4)一起旋转；频闪转速仪(5)由支架悬空固定在叶轮(4)上方，其敏感窗口中心延长线正对标记片(9)；当叶轮(4)旋转时，标记片(9)每旋转一周都能经过敏感窗口正下方一次，同时会触发频闪转速仪(5)给出转速输出；除双层滚动轴承(6)外圈与外圈支撑轴(14)固定外，双层滚动轴承(6)的中圈和双层滚动轴承(6)的内圈均可自由同轴转动。

2.一种利用权利要求1所述的装置进行双层滚动轴承摩擦力矩测试方法，其特征在于，其步骤为：

第1步、将待测双层滚动轴承(6)的内圈同轴嵌套固定到内圈支撑轴(10)上，内圈支撑轴(10)垂直置于工作台上；

第2步、将叶轮(4)同轴固定到双层滚动轴承(6)的中圈；

第3步、将外圈加载环(11)同轴嵌套固定到双层滚动轴承(6)的外圈，在外圈加载环(11)上同轴叠放外圈加载片(13)，使得双层滚动轴承(6)受到的轴向预紧力为F；

第4步、用丝线(8)一端缠绕在外圈加载环(11)的环形凹槽A(12)中并沿其沿切向拉出，丝线(8)另一端与微型测力计(7)连接；丝线(8)与外圈加载环(11)的切点和轴承旋转中心距离为R，手动旋转双层滚动轴承(6)外圈，使丝线(8)处于自然绷紧状态；

第5步、调整喷气管(1)的方向和高度，使其正好能够对准叶轮(4)上的叶片(3)，并且使叶轮(4)旋转的方向与丝线(8)拉紧的方向相同；

第6步、逐渐开启喷气管(1)上的气流调节阀(2)，喷气管(1)喷出压缩气体，叶轮(4)在压缩气体推动下加速旋转，不断调整气流调节阀(2)的开启大小，直至叶轮(4)旁边的频闪转速仪(5)显示叶轮(4)转速为n；

第7步、当双层滚动轴承(6)的中圈被叶轮(4)带动旋转时，双层滚动轴承(6)的中圈和外圈之间的滚动摩擦力带动外圈旋转，双层滚动轴承(6)的外圈带动丝线(8)拉扯微型测力计(7)并输出拉力P；

第8步、计算，双层滚动轴承(6)的中圈与外圈在转速为n、预紧力为F时，摩擦力矩M1＝PR；

第9步、将双层滚动轴承(6)从工装上拆卸；

第10步、将待测双层滚动轴承(6)的外圈同轴嵌套固定到外圈支撑轴(14)上，外圈支撑轴(14)垂直置于工作台上；

第11步、将叶轮(4)同轴固定到双层滚动轴承6的中圈；

第12步、将内圈加载柱(15)同轴嵌套固定到双层滚动轴承(6)的内圈，在内圈加载柱(15)上同轴叠放内圈加载片(17)，使得双层滚动轴承(6)的轴向预紧力为F；

第13步、用丝线(8)一端缠绕在内圈加载柱(15)的环形凹槽B(16)中并沿其沿切向拉出，丝线(8)另一端与微型测力计(7)连接；丝线(8)与内圈加载柱(15)的切点和轴承旋转中心距离为r，手动旋转双层滚动轴承(6)内圈，使丝线(8)处于自然绷紧状态；

第14步、调整喷气管(1)的方向和高度，使其正好能够对准叶轮(4)上的叶片(3)，并且使叶轮(4)旋转的方向与丝线(8)拉紧的方向相同；

第15步、逐渐开启喷气管(1)上的气流调节阀(2)，喷气管(1)喷出压缩气体，叶轮(4)在压缩气体推动下加速旋转，不断调整气流调节阀(2)的开启大小，直至叶轮(4)旁边的频闪转速仪(5)显示叶轮(40)转速为n；

第16步、当双层滚动轴承(6)的中圈被叶轮(4)带动旋转时，双层滚动轴承(6)的中圈和内圈之间的滚动摩擦力带动内圈旋转，双层滚动轴承(6)的内圈带动丝线(8)拉扯微型测力计(7)并输出拉力p；

第17步、计算，双层滚动轴承(6)的中圈与内圈在转速为n、预紧力为F时，摩擦力矩M2＝pr；

第18步、将双层滚动轴承(6)从工装上拆卸。