[发明专利]一种复合载荷下轴承摩擦力矩测试装置和方法

权利要求书

1.一种复合载荷下轴承摩擦力矩测试装置，其特征在于，包括：机械系统、驱动系统、伺服加载系统、径向和轴向气浮加载系统、传感系统、驱动控制系统和数据采集与分析系统，

所述机械系统对驱动系统、伺服加载系统、径向和轴向气浮加载系统、传感系统、驱动控制系统和数据采集与分析系统进行集成，

所述驱动系统带动试验轴承(3)实现位置和转速可控的转动，

所述伺服加载系统与径向和轴向气浮加载系统实现对试验轴承(3)轴向和径向的低摩擦低耦合加载，

所述传感系统实现对试验轴承(3)加载载荷和摩擦力矩的监测以及气浮轴承的状态监测，

所述驱动控制系统实现对试验轴承(3)旋转速度与位置的控制以及复合加载载荷的控制，

所述数据采集与分析系统通过力矩传感器(8)实现对复合载荷下轴承摩擦力矩的测量并将其转换成电信号并进行数据分析；

所述驱动控制系统包括伺服电机(2)和码盘(1)，所述伺服电机(2)为试验轴承(3)内圈提供转动力矩，所述码盘(1)读取位置和转速；

所述传感系统包括力矩传感器(8)和气浮轴承状态监测器(13)，所述力矩传感器(8)与试验轴承(3)外圈固连，测量试验轴承(3)内外圈转动所产生的摩擦力矩；所述气浮轴承状态监测器(13)设置在双向气浮轴承(12)上，检测气浮轴承内外圈支撑面是否保持分离状态；

所述伺服加载系统、径向和轴向气浮加载系统构成的加载系统由第一伺服电动缸(4)、第一力传感器(5)、径向加载头(6)、轴向加载头(7)、第二伺服电动缸(10)和第二力传感器(11)构成；其中，径向加载由第一伺服电动缸(4)提供动力，通过第一力传感器(5)实现加载力的闭环控制，将加载力通过低耦合径向加载头(6)作用在双向气浮轴承(12)上；轴向加载装置由第二伺服电动缸(10)提供动力，通过第二力传感器(11)实现加载力的闭环控制，将加载力通过低耦合轴向加载头(7)作用在双向气浮轴承(12)上；设在加载头前端的滚动体可自由滚动，消除了同时施加轴、径向载荷时的相互干扰，实现了低耦合加载；力矩传感器(8)通过滑键(9)与固定支架连接，从而在限制力矩传感器(8)的旋转的同时，方便力矩传感器(8)做轴向移动。

2.基于权利要求1复合载荷下轴承摩擦力矩测试装置的测试方法，其特征在于，按照下述步骤进行：

步骤一：安装试验轴承(3)，确认试验轴承(3)外圈与力矩传感器(8)和双向气浮轴承(12)内圈连接无误后，将试验轴承(3)内圈与驱动系统主轴连接；

步骤二：给双向气浮轴承(12)注入压缩空气，当气浮轴承状态监测器(13)指示轴承支撑面之间已完全分离后，控制伺服电机(2)开始工作，带动试验轴承(3)转动，根据码盘(1)显示读取转数；

步骤三：第一伺服电动缸(4)为径向加载提供动力，通过第一力传感器(5)将加载力通过低耦合径向加载头(6)对双向气浮轴承(12)不断施加载荷，第二伺服电动缸(10)为轴向加载提供动力，通过第二力传感器(11)将加载力通过低耦合轴向加载头(7)对双向气浮轴承(12)不断施加载荷，力矩传感器(8)通过滑键(9)与固定支架连接，即可测得不断变化的摩擦力矩。