[发明专利]一种间接式轴承预紧力测量方法及系统

说明书

本发明公开了一种间接式轴承预紧力测量方法及系统，属于高精度仪器仪表测量领域，首先通过有限元仿真模拟轴系壳体不同预紧力下的变形情况；然后由设计的间接式轴承预紧力测量系统检测轴承装配过程中不同预紧力下壳体的变形情况；最后将由有限元仿真得到的变形情况与检测得到的变形情况进行匹配，根据匹配结果获得实际装配下，轴承壳体变形对应的预紧力大小，从而实现轴承装配过程中预紧力的监控。通过本发明可以较客观的定量检测出轴承预紧装配过程中由不同压缩量导致的预紧力大小的变化情况，从而提高轴系装配质量。

技术领域

本发明属于高精度仪器仪表测量领域，更具体地，涉及一种间接式轴承预紧力测量方法及系统。

背景技术

高精度导航产品如天文导航设备、惯性导航设备等对轴系的精度、运转灵活性和轴系回转响应性要求较高。而轴承预紧力直接影响轴系的轴晃精度、运转灵活性以及伺服控制系统的响应性。轴承实际装配时，由于壳体与轴的加工误差的存在会导致轴承内外圈产生一定得倾斜，形成角度误差；由于载荷的分布不均，同样会使滚珠以及内外圈滚道变形。并且，与轴承配合的轴以及壳体精度受机床加工能力的影响，特别是弱刚性的轴和壳体，很难保证其加工精度。因此，即使采用高精度的轴承，由于轴和壳体加工精度的限制，以及预紧力的施加难以把控，导致装配后轴系精度不可控、轴承运转卡顿及摩擦力矩波动较大等问题。

目前，对于高精度轴系产品，轴承预紧力的控制对轴系回转精度、运转灵活性以及轴系伺服系统的响应灵敏性至关重要。然而，轴承安装后由于产品的密封性和完备性，很难有直接有效的方法去测量轴承的预紧力，只能预先通过设计预紧量等方法来大致把控轴承预紧力的范围，十分依赖装配人员的经验。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种间接式轴承预紧力测量方法及系统，由此解决针对高精度轴系预紧力的严格控制问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种间接式轴承预紧力测量系统，包括：轴系壳体、连接板、单自由度电动滑台、二自由度激光位移传感器、轴承以及回转轴；

其中，所述回转轴通过所述轴承安装在所述轴系壳体上，在所述轴系壳体底部通过所述连接板将所述单自由度电动滑台与所述轴系壳体连接，所述二自由度激光位移传感器安装在所述单自由度电动滑台上，能够随所述单自由度电动滑台沿y向移动。

优选地，工作时，所述单自由度电动滑台产生y方向的运动，所述二自由度激光位移传感器能够直接测量x方向和z方向的距离，通过所述单自由度电动滑台及所述二自由度激光位移传感器的配合，从而能够测量局部面积所有采样点的位置变化。

按照本发明的另一方面，提供了一种间接式轴承预紧力测量方法，应用于上述任意一项所述的间接式轴承预紧力测量系统，所述方法包括：

(1)通过有限元仿真模拟轴系壳体不同预紧力下的变形情况；

(2)由所述间接式轴承预紧力测量系统检测轴承装配过程中不同预紧力下壳体的变形情况；

(3)将由有限元仿真得到的变形情况与检测得到的变形情况进行匹配，根据匹配结果获得实际装配下，轴承壳体变形对应的预紧力大小，从而实现轴承装配过程中预紧力的监控。

优选地，步骤(1)包括：

通过有限元仿真获得变形表面的节点坐标，然后基于二元线性回归法求解所述变形表面的拟合平面旋量参数，用所述旋量参数表示不同预紧力下壳体的变形情况。

优选地，由确定所述变形表面的拟合平面旋量参数，其中，α为旋转轴线与端面法向量绕x轴的夹角，β为旋转轴线与端面法向量绕y轴的夹角，w为壳体变形面沿z向的位移，n表示所述变形表面的采样点数量，x_i表示第i个采样点的轴向坐标，y_i表示第i个采样点的径向坐标，z_i表示第i个采样点的法向坐标，i＝1,…,n。