徑向受載軸承摩擦力矩的測量方法和設備技術

本發明專利技術涉及滾動軸承的測量方法和測量儀器，該測量儀器包括：用于對被測軸承進行徑向加載的加載模塊、用于對被測軸承進行溫度控制的加熱模塊、用于測量摩擦力矩的測量模塊以及用于驅動測量模塊的驅動模塊，根據本發明專利技術，所述加載模塊與所述測量模塊相連接，從而對所述測量模塊施加作用力。通過所述測量方法和儀器實現了對軸承施加較大范圍的徑向載荷并且在很大徑向載荷下保證微小摩擦力矩測量的系統誤差在可接受范圍內。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及軸承的測量方法和測量設備，具體說涉及在各種載荷、各種轉速和各種溫度下對徑向受載的軸承進行摩擦力矩測量的方法、特別是位移法和測量設備。
技術介紹
從現在的技術來看，測量軸承摩擦力矩的方法可分為直接摩擦力矩測量法、平衡力矩測量法和間接摩擦力矩測量法。參見《滾動軸承摩擦力矩乏信息推斷》(科學出版社、 2010年7月第一版)。專利“軸承微負荷、不同轉速摩擦力矩測量及測量儀”(專利號200610052086. 8公開號CN1865878)，加載徑向載荷主要是為了軸承內外圈間有一定的壓力，便于產生摩擦力矩，測力計測得徑向載荷與軸承摩擦周向力之和，徑向力過大后軸承摩擦周向力就完全測不出來了，所以不能加載大徑向載荷。專利“ 一種測量軸承摩擦力矩的測試裝置”(專利號200710040612. 3公開號 CN101050986)，只針對無載荷軸承摩擦力矩的測量。專利“微型軸承摩擦力矩測量儀”(專利號200710041970. 6公開號CN101067578)，只針對無載荷軸承摩擦力矩的測量。專利“ 一種非接觸式軸承啟動摩擦力矩測量方法及測量儀”(申請號 200710054386. 4公開號CN101303^1)，只能測量軸承啟動摩擦力矩，不能施加徑向載荷。專利“ 一種微型軸承動態摩擦力矩測量儀”(專利號200810230784. 1公開號 CN101509814)，只針對軸向載荷的軸承摩擦力矩測量。專利“軸承在不同軸向載荷、轉速下摩擦力矩的測量儀器”(申請號200910096442. X)只針對軸向載荷的軸承摩擦力矩測量專利“低溫下滾動軸承的摩擦力矩測試裝置”(專利號200110043678. 4公開號 CN102175369A)，只能測量軸承啟動摩擦力矩。國內外至今未有能夠測定受到高徑向載荷的軸承在不同轉速、溫度下的摩擦力矩的測量設備。
技術實現思路
本專利技術的目的是，提供一種能對軸承摩擦力矩進行測量的測量方法和測量設備， 所述方法和設備實現了對在不同徑向載荷、不同轉速以及溫度條件下軸承摩擦力矩的高精度測量。根據本專利技術，該目的通過如下測量設備實現，一種徑向受載軸承摩擦力矩的測量設備，包括用于對被測軸承進行徑向加載的加載模塊；用于對被測軸承進行溫度控制的加熱模塊；用于測量摩擦力矩的測量模塊，該測量模塊包括測量軸，徑向載荷的施加對摩擦力矩的測量，此處具體指位移的測量無干擾作用；以及用于驅動測量模塊的驅動模塊，徑向力的大小對提供準確的轉速毫無影響；其中，所述加載模塊與所述測量模塊相連接，從而對所述測量模塊施加作用力。在一種優選實施方式中，加載模塊與測量模塊間隔一定距離并且僅通過第一連接件彼此連接。優選地，所述第一連接件采用鋼絲繩，特別是僅僅是一條鋼絲繩。第一連接件長短可調，可以借此避開某些共振。當然，第一連接件也可以是其它類型的連接件，如皮帶、 鏈條等，質地柔軟而剪切剛度趨緊于零的繩索最好，只要此連接件能承受足夠大的拉伸力且具有很小的橫向剛度。其優點在于，盡管加載模塊與測量模塊各自包含誤差放大環節， 但是通過使加載模塊與測量模塊彼此獨立而避免了加載模塊對測量的干擾，從而避免了由于在很高的徑向載荷下而使很小的待測摩擦力矩難以被準確測量的問題。由此，實現了在高徑向載荷下對相對較小的摩擦力矩的精確測量。在一種優選實施方式中，所述加載模塊與所述測量模塊彼此連接，使得所述測量模塊的所述測量軸的軸線與所述第一連接件在所述加載模塊中的切出點位于一個水平面上。其優點是，由此保證了對被測軸承的準確加載，并且第一連接件本身在發生一端相對于另一端的微小偏轉時，沒有阻力矩。在一種優選實施方式中，徑向載荷采用砝碼的重力和杠桿放大系統。其優點在于， 用簡單的方法獲得一個恒定的力，該恒力在被測軸承任何工況下運行都不會改變。且被測軸承不旋轉時，徑向力流始終自動指向軸承軸心。這種自對心功能使得徑向加載不會產生虛假力矩。在一種優選實施方式中，所述測量軸的一端與所述驅動模塊的輸出裝置相連接從而被所述驅動模塊驅動，所述測量軸的另一端與被測軸承相連接以實現測量。優選地，所述驅動模塊的輸出裝置是第一皮帶輪，并且固定在所述測量軸上的第二皮帶輪與該第一皮帶輪通過皮帶、特別是多楔帶彼此連接。優選地，測量軸與被測軸承通過一適配器彼此連接。 優選地，該適配器的頭部是與被測軸承小間隙配合的圓柱體，尾部是一根螺柱。其優點在于，加載模塊與驅動模塊分離，避免了驅動模塊因徑向載荷的變更而調整傳動皮帶的張緊力。在一種優選實施方式中，所述第一連接件連接在被測軸承的軸承套上。優選地，被測軸承通過一外殼與所述軸承套連接，特別是所述軸承套壓緊在所述外殼上。優選地，用于進行標定的標定質量設置在所述軸承套上。其優點在于，加載模塊自動對心。在一種優選實施方式中，所述測量模塊包括非接觸位移傳感器、用以測量被測軸承外圈的位移變化，從而得到摩擦力矩。特別是電渦流傳感器，所述非接觸位移傳感器包括傳感器測量片和傳感器固定片。優選地，所述傳感器測量片設置在所述軸承套上，而所述傳感器固定片設置在一用于支承所述測量軸的、固定的測量軸支架上，其優點在于，非接觸測量避免了將額外的干擾帶入測量中。在一種優選實施方式中，所述加載模塊包括加載盤和加載軸。優選地，所述加載軸由一加載軸支架支承并且能自由轉動。優選地，所述加載盤由一加載盤法蘭來固定和定位。 優選地，所述加載盤的直徑大于所述加載軸的直徑。優選地，在所述加載盤的周面中形成有凹槽，第二連接件在凹槽中繞大半圈，該第二連接件的一端從凹槽中切出，另一端固定在該凹槽中，在該第二連接件的切出的一端上加載砝碼。在一種優選實施方式中，所述加熱模塊包括加熱器特別是電熱器、調壓器和隔熱罩，其中所述加熱器設置在用于支承所述測量軸的、固定的測量軸支架上，所述隔熱罩罩在所述測量模塊外。可以實現測試溫度調節時不影響其它參數的調節。本專利技術還提出一種軸承摩擦力矩的測量方法。根據本專利技術的方法基于所謂的“位移法”，其原理基于，通過測定位移得出摩擦力矩。由于該方法不是直接測出摩擦力矩，而是對由摩擦力矩引起的位移進行測量，所以避免了傳感器本身對被測對象施加作用力，使大徑向載荷加載成為可能。在該方法中，當被測軸承旋轉時，由于徑向載荷自動對心原理，軸承徑向力流路徑穿過軸承中心。當載荷受到軸承摩擦力矩的作用，其力流路徑不再過軸承中心，而是相對于軸承中心發生了微小偏移，此偏移完全是由軸承摩擦力矩造成的。在測試參數不變的情況下，偏移量和摩擦力矩成正比，由此，摩擦力矩的測量被轉化為位移的測量。在該方法中可以使用根據本專利技術的測量設備，在此情況下在連接件的一端發生微小偏移時，不存在不能預測或不可忽略的阻力。所以通過使加載模塊和測量模塊分離，而使加載力和測量力矩在數值上不相互干涉。該專利技術的技術關鍵是測量模塊結構、操作、量程、 精度等均不受徑向載荷大小的影響。使用根據本專利技術的測量設備，該方法包括以下步驟第一步，安裝待測軸承；第二步，通過控制加載模塊和加熱模塊調節好所需載荷和溫度；第三步，尋找系統的共振轉速，以便消除其影響；第三步，安裝非接觸式位移傳感器、特別是電渦流位移傳感器；第四步，選擇需要的轉速范圍對系統進行動態標定，以得出位移與摩擦力矩的關系；第五步，取下所有標定質量，并進行測量。徑向受載并以一定速度轉動本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：侯之超，陶潤，戴詩亮，童煒，何曉陽，徐俊，
申請(專利權)人：清華大學，萊頓汽車部件蘇州有限公司，
類型：發明
國別省市：