[发明专利]配对角接触球轴承动态摩擦性能在线测试装置

说明书

本发明涉及一种配对角接触球轴承动态摩擦性能在线测试装置，它包括利用空气悬浮原理，结合精密位移的测量与调节技术，在实现高速旋转主轴超低摩擦支撑的基础上，同时获得被试轴承Ⅱ非接触轴向加载，并由本课题组在专利“一种高速微型轴承动态摩擦力矩测量仪”（申请号：201610639490.9）中提出的摩擦力矩测量装置来测量被试轴承Ⅱ摩擦力矩，从而实现对单个的精密轴承摩擦力矩、振动、温度和磨损量的同步在线测量。该装置的陪试轴承Ⅰ外圈固定于底座上，不仅可以限制轴系向右的移动，并且在轴系静态不工作时，可由其和径轴向气浮轴承与推力盘的非工作面一道来承担经过仔细配重的轴系力矩平衡，从而保护高精度径轴向气浮轴承非工作面免于长时间的接触损伤。

技术领域

本发明涉及一种配对角接触球轴承动态摩擦性能在线测试装置，是一种模拟实际工况下角接触球轴承的摩擦力矩、振动、温度以及磨损的同时在线测试装置。

背景技术

角接触球轴承一般应用在非常精密且载荷较轻场合，如卫星惯性仪表的陀螺仪，这就决定了其失效形式不是疲劳失效，而是轴承的摩擦力矩波动过大影响轴承的稳定性或由于磨损量过大导致轴承精度降低而提前失效。这两种失效形式都是在轴承长期运转后由于润滑剂的退化以及球与滚道内外圈之间的磨损造成的，且具体为哪种失效无法提前预知，与轴承的结构、工况、润滑情况等因素有关，而目前市场上的轴承测试设备大多数只能测试轴承摩擦力矩、振动和磨损中的一个参数，“配对角接触球轴承动态磨损测试装置”（申请号：201710217009.1）虽然可以测试轴承摩擦力矩、振动和磨损，但是无法对单个轴承的摩擦力矩和振动同时测量，而且在测量振动时需要锁紧套筒，锁紧套筒过程易对轴承的正常运行产生干扰，且由于整个轴系悬浮在气浮轴承内，电机轴与气浮轴承径向间隙很小，锁紧稍有偏心就会造成电机卡死，因此需要同时对轴承摩擦力矩、振动和温度等参数进行测量，不仅节省大量的时间，简化操作，还能减小锁紧过程对轴承正常运行的干扰，实验结果更可信。

发明内容

本发明的目的是为了克服原专利中锁紧部分存在安装配对轴承外圈的套筒定心锁紧困难、而利用套筒自由与定心锁紧来分别测量轴承实时动态摩擦力矩和振动的过程易干扰轴承正常运转、被测轴承的轴向预紧力调节不方便、不能对单个轴承摩擦力矩进行测量等技术缺陷，提出一种配对角接触球轴承在线摩擦振动测试装置，实现在实验过程中不对试验机做任何调整的情况下，对单个轴承的动态摩擦力矩、振动和温度同时进行测量，并且也能对轴承动态磨损进行长时间在线测量。

为达到上述发明目的，本发明采用如下发明构思：利用空气悬浮原理，结合精密位移的测量与调节技术，在实现高速旋转主轴超低摩擦支撑的基础上，同时获得被试轴承Ⅱ非接触轴向加载，并由本课题组在专利“一种高速微型轴承动态摩擦力矩测量仪” （申请号：201610639490.9）中提出的摩擦力矩测量装置来测量被试轴承Ⅱ摩擦力矩，从而实现对单个的精密轴承摩擦力矩、振动、温度和磨损量的同步在线测量。将陪试轴承Ⅰ外圈固定于底座上，其不仅可以限制轴系向右的移动，并且在轴系静态不工作时，可由其和径向气浮轴承与推力盘的非工作面一道来承担经过仔细配重的轴系力矩平衡，从而保护高精度的气浮轴承表面免于长时间的接触损伤。

根据上述发明构思，本发明采用如下技术方案：一种配对角接触球轴承动态摩擦性能在线测试装置，包括底座、电机、支撑轴、配对轴承、加载机构和测量部分，其特征在于：

1）电机定子固定在底座上，电机转子直接与支撑轴相连，支撑轴安装在径轴向气浮轴承孔内，气浮轴承推力面和推力盘限制支撑轴向左的位移，轴承Ⅰ和底座限制支撑轴向右的位移，实现轴系的轴向定位，试验机工作时，支撑轴在气浮轴承内悬浮，并以极低的摩擦力矩转动，带动配对轴承转动；安装在推力盘前的两个非接触式位移传感器可测量推力盘和气浮轴承之间的轴向间隙，得到气浮轴承对推力盘的推力，同时通过测量间隙的改变量还可得到配对轴承动态磨损；

2）所述加载机构包括推力盘和气浮轴承，气浮轴承的推力面对推力盘施加向右的非接触轴向力，保证轴承Ⅱ外圈可自由转动以及支撑轴的轴向稳定性；