[发明专利]一种滚动轴承当量摩擦系数测量装置与方法

说明书

本发明公开了一种滚动轴承当量摩擦系数测量装置，包括机身、滑座、两个气浮主轴组件、芯轴、转速传感器和数据采集/处理/计算/显示系统。气浮主轴组件包括气浮主轴基体和气浮主轴；一个气浮主轴基体与机身固连，另一个气浮主轴基体与滑座固连，两个气浮主轴同轴；芯轴的两端分别通过锥面配合或是联轴器与两个气浮主轴连接；被测滚动轴承内圈安装于芯轴的轴肩；转速传感器用于监测芯轴或气浮主轴的角速度；数据采集/处理/计算/显示系统用于采集、处理转速传感器监测到的芯轴或气浮主轴的角速度信号，计算被测滚动轴承的当量摩擦力矩和当量摩擦系数。本发明测量装置具有快速精密测量滚动轴承当量摩擦力矩和当量摩擦系数的能力。

技术领域

本发明属于滚动轴承摩擦能耗特性测试技术领域，涉及一种滚动轴承当量摩擦系数测量装置与方法。

背景技术

滚动轴承运行过程中的摩擦能耗直接影响轴承的发热、温升和磨损等，进而影响滚动轴承的性能和寿命。滚动轴承的摩擦能耗特性是滚动轴承自身的一种固有特性，一定程度上反映了滚动轴承的制造品质和清洁程度。

现阶段分别采用启动摩擦力矩和转动摩擦力矩来评价滚动轴承的启动摩擦能耗和转动摩擦能耗，并使用各式滚动轴承摩擦力矩测量装置测量被测滚动轴承的启动摩擦力矩和转动摩擦力矩。

由于测试条件下滚动轴承的启动摩擦力矩和转动摩擦力矩的幅值较小，现有的滚动轴承摩擦力矩测量装置所使用的微力或微力矩传感器在进行高精度测量时精度明显不足。因此，亟需开发一种新型测量装置用于检测滚动轴承摩擦能耗特性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种用于深沟球轴承和圆柱滚子轴承当量摩擦系数测量装置与方法。本发明所述的滚动轴承特指深沟球轴承和圆柱滚子轴承。本发明中，将被测滚动轴承抽象为一个滑动配合面过被测滚动轴承滚动体中心的虚拟径向滑动轴承，即所述虚拟径向滑动轴承是一个滑动配合面过被测滚动轴承滚动体中心的虚拟的径向滑动轴承，所述虚拟径向滑动轴承的内圈和虚拟径向滑动轴承的外圈在滑动配合面处组成滑动摩擦副。将所述虚拟径向滑动轴承处于与对应的被测滚动轴承相同的测量工况下，所述滑动摩擦副的摩擦功耗相当于被测滚动轴承的摩擦功耗，所述滑动摩擦副的摩擦功率等于所述滑动摩擦副的滑动摩擦力矩与所述虚拟径向滑动轴承的回转角速度的乘积，所述滑动摩擦副的滑动摩擦力矩等于所述滑动配合面的半径R、所述滑动配合面处的径向负荷和所述滑动摩擦副的摩擦系数的乘积。将所述滑动摩擦副的滑动摩擦力矩记为本发明所述的被测滚动轴承的当量摩擦力矩，将所述滑动摩擦副的滑动摩擦系数记为本发明所述的被测滚动轴承的当量摩擦系数。本发明所述当量摩擦系数客观反映了被测滚动轴承的制造品质和清洁程度，属被测滚动轴承的固有特性。本发明滚动轴承当量摩擦系数测量装置具有快速精密测量滚动轴承当量摩擦力矩和当量摩擦系数的能力。

为了解决上述技术问题，本发明提出一种滚动轴承当量摩擦系数测量装置，该测量装置包括机身、滑座、两个气浮主轴组件、芯轴、转速传感器和数据采集/处理/计算/显示系统；所述气浮主轴组件包括气浮主轴基体和气浮主轴；所述两个气浮主轴基体，其中一个与所述机身固连，另一个与所述滑座固连，所述两个气浮主轴同轴；所述芯轴的两端分别通过锥面配合或是联轴器与所述两个气浮主轴连接，所述芯轴与所述两个气浮主轴同轴；所述芯轴上设有用于安装被测滚动轴承的内圈的轴肩；所述滑座在外力驱动下沿所述气浮主轴的轴向平动；包括所述两个气浮主轴组件、芯轴和被测滚动轴承在内的零部件共同构成了本发明测量装置的回转轴系，所述回转轴系上的运动件包括所述两个气浮主轴、芯轴、被测滚动轴承的内圈、被测滚动轴承的滚动体和被测滚动轴承的保持架；所述转速传感器用于监测所述芯轴或气浮主轴的角速度；所述数据采集/处理/计算/显示系统用于采集、处理所述转速传感器采监测到的所述芯轴或气浮主轴的角速度信号，计算并显示被测滚动轴承的当量摩擦力矩和当量摩擦系数。

本发明中，所述回转轴系优选为卧式布局，所述气浮主轴的轴线平行于水平面。