[发明专利]一种测量滚动轴承摩擦力矩的方法

权利要求书

1.一种测量滚动轴承摩擦力矩的方法，采用的测量滚动轴承摩擦力矩的装置，包括底板、驱动机构和测量机构，其特征在于：所述的驱动机构包括电机、联轴器一、支撑轴承一、主轴、主轴支撑板、副轴支撑板、副轴、滑块和滑轨；所述电机的底座固定在底板上，电机的输出轴与主轴的一端通过联轴器一连接；所述的主轴通过支撑轴承一支承在主轴支撑板的中心孔内；所述的主轴支撑板固定在底板上；主轴的另一端与副轴通过联轴器二连接；主轴的被测轴承支承轴段开设有环形槽一；主轴设有多根，各主轴的被测轴承支承轴段直径规格均不相同；所述的副轴通过支撑轴承二支承在副轴支撑板的中心孔内；副轴支撑板通过螺栓固定在滑块上；所述的滑块与滑轨构成滑动副，并通过螺栓固定；所述的滑轨固定在底板上；所述的测量机构包括测量外套、L型杆、薄板、应变片和支撑座；所述L型杆的水平臂与测量外套固定，竖直臂嵌入压柱的中心孔内；L型杆与测量外套的装配件设有多个，各装配件中测量外套的中心孔孔径规格均不相同；所述薄板的一端固定在与支撑座一体成型的凸台上，薄板的其余部分悬空，压柱与薄板自由设置的另一端顶面固定；支撑座固定在底板上；所述压柱中心孔的孔壁上开设有径向螺纹孔；径向螺纹孔与紧定螺钉连接，紧定螺钉压紧L型杆的竖直臂；薄板的顶面和底面各粘贴有两片应变片，各应变片几何中心到压柱中心轴线的距离相等；

该方法具体如下：

步骤一：选取孔径尺寸与被测轴承外径尺寸相同的测量外套，并选取被测轴承支承轴段直径尺寸与被测轴承内径尺寸相同的主轴；

步骤二：将电机的底座通过螺钉一固定在底板上，将主轴通过支撑轴承一支承在主轴支撑板上；然后，将主轴的一端与电机的输出轴通过联轴器一连接；接着，将滑轨固定在底板上，滑块与滑轨构成滑动副，副轴支撑板固定在滑块上；再接着，将支撑座固定在底板上，薄板的一端固定在与支撑座一体成型的凸台上；最后，将压柱与薄板自由设置的另一端顶面固定；

步骤三：将测量外套套在主轴的被测轴承支承轴段上，将与测量外套固定的L型杆的竖直臂和压柱通过紧定螺钉连接；然后，将被测轴承套在主轴的被测轴承支承轴段上，并与测量外套的中心孔过盈配合；最后，将轴用挡圈三卡在主轴被测轴承支承轴段的环形槽一内；

步骤四：将副轴通过支撑轴承二支承在副轴支撑板上，并将副轴与主轴的另一端通过联轴器二连接；然后，将滑块与滑轨固定；最后，在薄板的顶面和底面各粘贴两片应变片，保证各应变片几何中心到压柱中心轴线的距离相等，并利用四片应变片搭建全桥测量电路；

步骤五：电机驱动主轴转动，被测轴承的内圈和副轴均跟随主轴转动，被测轴承的摩擦力矩M对薄板产生压力F，压力F使薄板发生应变，粘贴的应变片随之发生应变；通过应变片的应变计算滚动轴承的摩擦力矩M，并记录摩擦力矩M随时间的变化曲线。

2.根据权利要求1所述一种测量滚动轴承摩擦力矩的方法，其特征在于：所述支撑轴承一的内圈由卡在主轴开设的环形槽二内的轴用挡圈一轴向定位，外圈与主轴支撑板的中心孔过盈配合。

3.根据权利要求1所述一种测量滚动轴承摩擦力矩的方法，其特征在于：所述支撑轴承二的内圈由卡在副轴开设的环形槽三内的轴用挡圈二轴向定位，外圈与副轴支撑板的中心孔过盈配合。

4.根据权利要求1所述一种测量滚动轴承摩擦力矩的方法，其特征在于：所述滚动轴承的摩擦力矩M计算过程具体如下：

被测轴承摩擦力矩的计算公式为：

M＝-M₁＝-FD

其中M₁为测量外套的摩擦力矩，D为被测轴承中心轴线与压柱中心轴线的距离；

则

全桥测量电路中，应变片的电阻变化量与电阻值关系满足：

其中ΔR为应变片的电阻变化量，R为应变片的电阻值，U为全桥输入电压，U₀为全桥输出电压，U₀′为电机停转状态下的全桥输出电压；

全桥测量电路中，应变片的电阻变化量与电阻值关系还满足：

其中K为应变片的灵敏系数，ε为应变片的应变；

而压力F的计算公式为：

其中E为薄板所采用材料的弹性模量，b为薄板的宽度，h为薄板的厚度，L为应变片几何中心到压柱的中心轴线的距离；

则