[发明专利]一种滚动轴承滚子与滚道间摩擦力矩确定方法与测试装置

说明书

本发明提供一种滚动轴承的滚子与滚道间的摩擦力矩确定方法与测试装置，在滚动轴承的转速已知的条件下，滚动轴承的总摩擦力矩M与外加载荷P之间的函数关系为M(P)，总摩擦力矩M的变化量主要由与外加载荷关联的滚子与滚道间的摩擦力矩M_F引起，将外加载荷P分为n段，外加载荷为P时滚子与滚道间的摩擦力矩M_F可由载荷从P_i变化到P_i+1时滚子滚道间的摩擦力矩增量ΔM_F累加获得。还提出了一种卧式滚动轴承摩擦力矩的测试装置以实现上述确定方法。本发明为滚动轴承状态评估与疲劳寿命预测，创造了重要条件。

技术领域

本发明属于轴承测试技术领域，涉及一种滚动轴承滚子与滚道间摩擦力矩的确定方法与测试装置。

背景技术

滚动轴承的总摩擦力矩包括滚子与滚道间的摩擦力矩、滚子与保持架间的摩擦力矩以及轴承内各部件与润滑油(脂)之间的拖拽摩擦力矩等。现有的实验装置和方法适用于测试滚动轴承的总摩擦力矩，即上述所有摩擦力矩的总和。目前缺少针对滚动轴承滚子与滚道间摩擦力矩测试的有效方法，而滚子与滚道间摩擦力矩是进行轴承滚道滚动接触疲劳可靠性评估和寿命预测的关键力学参量。

滚子与滚道间摩擦力的作用使轴承滚道更易产生剥离，显著缩短轴承疲劳寿命。因此，准确检测滚动轴承滚子与滚道之间的摩擦力矩，为获得滚子与滚道间的摩擦力，从而实现轴承状态评估与疲劳寿命预测，创造了重要条件。

发明内容

针对现有技术的欠缺，本发明提出一种确定滚动轴承的滚子与滚道间摩擦力矩的方法，以及实现该确定方法的测试装置，为进一步实现滚动轴承全面的受力评估和状态预测，提供了技术手段。

为实现上述目的，采用了如下技术方案：

一种滚动轴承的滚子与滚道间的摩擦力矩确定方法，在滚动轴承的转速已知的条件下，滚动轴承的总摩擦力矩M与外加载荷P之间的函数关系为M(P)，所述滚动轴承的总摩擦力矩M是滚子与滚道间的摩擦力矩M_F和其余摩擦力矩M_L的总和，即：

M(P)＝M_F(P)+M_L(P) (1)

其中，滚子与滚道间的摩擦力矩M_F当外加载荷为零时其值为零，仅在滚动轴承有外加载荷作用时才会产生，其大小与外加载荷强相关；而其他摩擦力矩ML不论滚动轴承是否承受外加载荷，只要轴承转动，就始终存在，其大小与外加载荷弱关联或不相关，即使有关联，其随载荷的变化相比于滚子与滚道间的摩擦力矩也是高阶小量。

对于在某一外加载荷P*附近某一较小载荷范围ΔP，总摩擦力矩M的变化量主要由与外加载荷P关联的滚子与滚道间的摩擦力矩M_F引起，当外加载荷P为P^*-ΔP/2时，总摩擦力矩M为：

当外加载荷P为P^*+ΔP/2时，总摩擦力矩M为：

因此，对于某一外加载荷P*附近某一较小载荷范围ΔP，总摩擦力矩M的变化量ΔM为：

ΔM(P^*)＝ΔM_F(P^*)＝k_F(P^*)ΔP (4)

其中，k_F(P^*)表示滚子与滚道间的摩擦力矩M_F在外加载荷P^*处的斜率，即从某一外加载荷P*附近某一较小载荷范围ΔP内的滚动轴承的总摩擦力矩M的变化量ΔM可以获得滚子与滚道间的摩擦力矩M_F随外加载荷P变化曲线在某一外加载荷P*处的斜率k_F(P^*)；