专利名称：滚动轴承摩擦力矩测试仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于精密测量仪器技术领域，涉及一种用于评价滚动轴承综合使用性 能的滚动轴承摩擦力矩测试仪。
技术背景滚动轴承摩擦力矩是滚动轴承的一项综合的使用性能，它的产生是多种因素综合 的结果，其中即有滚动摩擦，也有滑动摩擦，即有固体间的摩擦，也有润滑剂的粘性阻力。在 现代工程应中，必须要知道对于给定类型和尺寸的轴承在一定载荷、转速等工作条件下的 精确的摩擦力矩值，以及保持架工作是否稳定等因素，这些因素直接关系到产品的性能、可 靠性、寿命和质量，特别对于精密轴系、精密仪表行业来说，它是非常重要和必要的研究手 段。在现代轴承制造行业和众多的轴承使用单位中，一般都采用控制轴承几何精度的 方法来控制轴承质量，很少控制成套轴承的运动综合性能，即便是控制滚动轴承的综合性 能，往往也是在轴承装配到轴系后再通过测量轴系的跳动以及轴系的振动和噪声的试验的 方法间接评价轴承的综合性能。影响滚动轴承综合性能的因素很多，一旦轴承装到轴系后 影响轴系的运转性能的因素就更复杂，用测量轴系的跳动以及轴系的振动噪声的方法很难 将轴承的质量问题从轴系中分离出来，因而也不能准确地揭示出滚动轴承和支承的缺陷， 例如滚道压痕、污染、装配中滚道未对准、滚道圆度偏差、轴承预载荷偏差、润滑状态、保持 架拖拽和其他运转问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于对现有技术存在的问题加以解决，提供一种结构合理、操 作简便、成本低、可准确地揭示滚动轴承和支承缺陷的滚动轴承摩擦力矩测试仪。为实现上述发明目的而提供的滚动轴承摩擦力矩测试仪是一种利用滚动轴承动 力学特性，通过测量滚动轴承在低速转动条件下的摩擦力矩进而对滚动轴承质量进行科学 评价的测试装置，它包括主机和用于驱动主机工作并对主机工作信号进行数据处理的计算 机，其中，主机具有一个由超声波电机带动转动的工作平台、一个位于工作平台上方的气浮 轴承和一个由交流伺服电机带动做垂直升降移动的加载力传感器，气浮轴承的定子固定在 加载力传感器上，气浮轴承转子的上端通过开式力臂接触设有微力传感器和变送器。具体设计结构中，该测试仪的加载力传感器固定在一个由加载手柄与加载丝杠驱 动的垂直滚动导轨上，加载手柄与加载丝杠与交流伺服电机通过弹性联轴器传动连接，用 于实现对被测轴承的加载和加载力的测量；该测试仪的微力传感器和变送器被固定在一个 由力臂调整手柄驱动做水平横向移动的力臂调整导轨上，用于实现作用力臂大小的调整。实际工作中，将被测滚动轴承的外圈安装在工作平台上，通过气浮轴承的转子下 端加压头将载荷施加在被测轴承内圈上，由于轴承摩擦力矩的作用由外圈带动轴承内圈同 向转动，同时轴承内圈带动气浮轴承的转子转动，气浮轴承的转子的上端的力臂将轴承摩擦力矩传递给微力传感器，微力传感器将力矩信号经变送器传输到计算机进行数据处理， 得到测量结果，达到轴承摩擦力矩的精密测量。与现有技术相比，本实用新型利用滚动轴承动力学特性，采用现代高精度静压气 浮轴承，实现了对被测量轴承的无干扰预载，保证了滚动轴承低速摩擦力矩的测量精度； 采用现代超声波电机(直流伺服电机)实现主轴轴系的驱动和控制，使仪器与被测件静 噪、低速平稳运行；另外，本实用新型还采用LabWindows/CVI作为软件开发平台，用户可 以快速方便地编写、调试和修改应用程序，形成可执行文件在Windows操作系统中运行， Labffindows/CVI建立在开放式软件体系结构之上，为用户在原来C语言开发的基础上建立 新一代的虚拟仪器系统提供了完善的兼容性和很大的灵活性。通过对采集数据的处理，获 得轴承摩擦力矩的特性，进一步分析出轴承动态性能。数据处理程序对轴承转距特性进行 分析，给出轴承摩擦力矩的最大值和平均值，并可通过加窗(海明窗或添加其它窗等)对曲 线进行频谱分析。产品具有结构合理、操作简便、成本低、可准确地揭示滚动轴承和支承缺 陷等优点，是轴承制造行业和众多的轴承使用单位筛选滚动轴承、控制滚动轴承质量的科 学的、简便的、廉价的测试仪器。
图1为该滚动轴承摩擦力矩测试仪主机的结构示意图。图2为本实用新型测量系统的组成及其控制流程图。图中各标号名称分别为1-加载手柄与加载丝杠，2-微力传感器和变送器，3-垂 直滚动导轨，4-力臂调整导轨，5-力臂调整手柄，6-机座，7-气浮轴承，8-加载力传感器， 9-驱动主轴，10-弹性联轴器，11-弹性联轴器，12-交流伺服电机，13-超声波电机(直流伺 服电机)，14-工作平台，15-设备台面。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型内容做进一步说明，但本实用新型的实际制作结构 并不仅限于下述的实施例。参见附图，本实用新型所述滚动轴承摩擦力矩测试仪包括主机、计算机(PC机)和 数据采集部分，其主机部分主要由微力传感器和变送器2、垂直滚动导轨3、力臂调整导轨 4、气浮主轴承7、加载力传感器8、驱动主轴、交流伺服电机12、超声波电机(直流伺服电 机)13以及工作平台14等构件组成。被测滚动轴承的外圈安装在工作平台14上，工作平台14安装在主轴9上。气浮 轴承7的定子固定在加载力传感器8上，加载力传感器8固定在垂直滚动导轨3上，垂直滚 动导轨和加载支架3由加载手柄与加载丝杠1驱动，垂直上下运动，实现对被测轴承的加载 和加载力的测量，加载手柄与加载丝杠1由交流伺服电机12通过弹性联轴器10驱动。工 作过程中，由计算机给出加载指令，通过I/O 口输出，经继电器驱动控制加载；加载后，计算 机启动测量指令，驱动超声波电机旋转，经弹性联轴器11和驱动主轴12带动被测滚动轴承 平稳低速转动，转速范围为0. 1 1. Or/sec，达到轴承外圈平稳低速转动。微力传感器和变 送器2的下端(测量端)与气浮轴承7的转子的上端的力臂开式接触；微力传感器和变送 器2的上端(安装端)固定在力臂调整导轨4上，转动力臂调整手柄5，可以使微力传感器沿气浮轴承7的转子的上端的力臂方向移动，从而实现作用力臂大小的调整。工作时，气浮 轴承7的转子下端将载荷施加在被测滚动轴承的内圈上，在轴承摩擦力矩的作用下由外圈 带动轴承内圈同向转动，同时轴承内圈带动气浮轴承7的转子转动，气浮轴承7的转子上端 的力臂无干扰地将轴承摩擦力矩传递给微力传感器，微力传感器将力矩信号经变送器传输 到计算机进行数据处理后，获得精密轴承摩擦力矩的适时轴承摩擦力矩、最大值和平均值， 通过曲线图反映被测轴承摩擦力矩变化的轨迹，并对数据进行相应的处理，形成测试报告， 得到测量结果，进而对滚动轴承综合性能进行评价。 本实用新型结构中，由现代超声波电机13、弹性联轴器11、驱动主轴9、工作平台 14、气浮轴承下压力头等构成主机的精密主轴系统，精密主轴系统的精度和转动的平稳性 是这一部分的技术关键，采用高精度轴承，提高轴系零组件加工精度，调整合适的预载，可 以保证轴系精度，采用现代超声波电机，可实现静噪、低速平稳运行；由加载手柄与加载丝 杠1、垂直滚动导轨3、臂调整导轨4、力臂调整手柄5等构成主机的加载机构，采用精密静压 气浮轴承，由加载而引起的有害力矩极�。岣吡酥岢心Σ亮氐牟馐跃龋挥晌⒘Υ衅� 和变送器2、加载力传感器8构成主机的平衡力测量系统，主要用于精密轴承测试，在现代 电测技术中，上述的电阻应变式传感器由于可以适应极小力到较大范围的动态和静态测量 力的需要，具有测量精度高、灵敏度好、动态频响较好、抗干扰性能好的优点，故由其组成的 测量系统因易实现自动数据采集、数据传送及处理而常被用到平衡力法测量系统中。
权利要求一种滚动轴承摩擦力矩测试仪，包括主机和用于驱动主机工作并对主机工作信号进行数据处理的计算机，其特征在于主机具有一个由超声波电机(13)带动转动的工作平台(14)、一个位于工作平台(14)上方的气浮轴承(7)和一个由交流伺服电机(12)带动做垂直升降移动的加载力传感器(8)，气浮轴承(7)的定子固定在加载力传感器(8)上，气浮轴承(7)转子的上端通过开式力臂接触设有微力传感器和变送器(2)。
2.根据权利要求1所述的滚动轴承摩擦力矩测试仪，其特征在于加载力传感器(8)固 定在一个由加载手柄与加载丝杠(1)驱动的垂直滚动导轨(3)上，加载手柄与加载丝杠(1) 与交流伺服电机(12)通过弹性联轴器(10)传动连接。
3.根据权利要求1所述的滚动轴承摩擦力矩测试仪，其特征在于微力传感器和变送器 (2)固定在一个由力臂调整手柄(5)驱动做水平横向移动的力臂调整导轨(4)上。
专利摘要本实用新型涉及一种用于评价滚动轴承综合使用性能的滚动轴承摩擦力矩测试仪，包括主机和计算机，主机具有一个由超声波电机带动转动的工作平台、一个位于工作平台上方的气浮轴轴承和一个由交流伺服电机带动的加载力传感器，气浮轴承的定子固定在加载力传感器上，气浮轴承转子上端设有微力传感器和变送器。工作中，将被测滚动轴承的外圈装在工作平台上，通过气浮轴承转子下端将载荷施加在被测轴承内圈上，在轴承摩擦力矩作用下由外圈带动轴承内圈转动，同时轴承内圈带动气浮轴承的转子转动，气浮轴承的转子上端的力臂将轴承摩擦力矩传递给微力传感器，微力传感器将力矩信号经变送器传输到计算机进行数据处理，实现对轴承摩擦力矩的精密测量。
文档编号G01L3/00GK201637518SQ201020144060
公开日2010年11月17日 申请日期2010年3月29日 优先权日2010年3月29日
发明者马波 申请人:西安航威机电设备有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
