圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架的製作方法
2023-09-16 21:05:40 2
圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架的製作方法
【專利摘要】一種圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，包括：驅動電機、驅動主軸、被測圓錐滾子軸承、測試主軸，軸承位於測試主軸驅動主軸之間並同軸布置，測試主軸設有液壓缸和活塞提供軸向壓力，在測試端的外周上布置有摩擦扭矩傳感器，並沿軸向在軸承的外側布置，通過軸向壓力，以及測試主軸和驅動主軸轉動連接，摩擦扭矩傳感器實現圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量，其結構簡單、數據直接可靠。
【專利說明】
圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架
技術領域
[0001]本實用新型關於一種測量臺架裝置，特別是用於圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架。
【背景技術】
[0002]當前中國軸承及其試驗行業內，具備一些可實測向心滾動軸承(不包括圓錐滾子軸承)摩擦扭矩的裝置，但基本沒有成熟應用的可實測圓錐滾子軸承在不同軸向載荷和不同轉速工況下的摩擦扭矩的試驗機或臺架。
[0003]由於圓錐滾子軸承結構型式的特殊性(內外圈分離式且存在接觸角)，因此在測試圓錐滾子軸承的摩擦扭矩時需特殊設置一些傳力裝置提供一定的軸向負荷，以對軸承進行軸向緊固，或者實現模擬其真實工況的目的。而當前中國軸承及其試驗行業內，並無成熟應用的可實現上述功能的試驗機或臺架。
[0004]因此，在測試臺架等相關領域內需要解決上述當前中國軸承及其試驗行業內的難題，提供一種實現可測量在不同軸向載荷和不同轉速工況下的圓錐滾子軸承摩擦扭矩裝置，亦可實現測量其他向心滾動軸承的摩擦扭矩。
[0005]具體要提供一種可測量在不同軸向載荷和不同轉速工況下的圓錐滾子軸承摩擦扭矩的臺架，包括圓錐滾子軸承的靜態摩擦扭矩(又稱起動扭矩，即軸承從靜止到起動時的摩擦扭矩)和動態摩擦扭矩(即軸承旋轉時的摩擦扭矩)。
【實用新型內容】
[0006]本實用新型提供一種圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，以解決現有技術中的問題，簡化結構、提高數據可靠性。
[0007]本實用新型提供了一種圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，包括:驅動電機、驅動主軸、被測圓錐滾子軸承、測試主軸，所述驅動電機驅動所述驅動主軸轉動，所述被測圓錐滾子軸承位於所述測試主軸的測試端和所述驅動主軸的驅動端之間同軸布置、且與所述測試主軸和所述驅動主軸轉動連接，其中:
[0008]所述測試主軸的壓力端設有液壓缸，所述液壓缸的活塞沿所述測試主軸提供軸向壓力，在所述測試端的外周上布置有摩擦扭矩傳感器，且所述摩擦扭矩傳感器沿軸向在所述被測圓錐滾子軸承的外側布置。
[0009]如上所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其中，優選的是:在所述活塞和所述壓力端之間還具有壓力傳感器。
[0010]如上所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其中，優選的是:所述驅動端具有凹腔，所述被測圓錐滾子軸承的外圈與所述凹腔配合，在所述被測圓錐滾子軸承的外圈與所述凹腔之間還具有被測錐軸承外圈安裝座。
[0011]如上所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其中，優選的是:所述被測圓錐滾子軸承的內圈與所述測試端配合，且所述測試端具有肩部，在所述肩部和所述被測圓錐滾子軸承間軸向布置有調整擋圈。
[0012]如上所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其中，優選的是:所述壓力端還具有:外周布置的高速液體靜壓軸承和軸向布置在所述壓力端和所述壓力傳感器之間的靜壓軸承軸向定位塊。
[0013]如上所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其中，優選的是:所述靜壓軸承軸向定位塊具有前端凸頭，所述前端凸頭為螺紋或圓柱;所述壓力端具有凹孔;所述前端凸頭與所述凹孔配合連接;且所述靜壓軸承軸向定位塊對所述高速液體靜壓軸承軸向限位。
[0014]如上所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其中，優選的是:所述驅動主軸沿軸向設有驅動端角接觸球軸承和連接端角接觸球軸承，在所述驅動端角接觸球軸承和所述連接端角接觸球軸承之間具有定位隔套並實現軸向定位，且沿驅動主軸外周具有主軸外殼，以容納所述驅動端角接觸球軸承和所述連接端角接觸球軸承。
[0015]如上所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其中，優選的是:所述驅動電機經皮帶輪變速裝置後通過剛性聯軸器與所述驅動主軸相連，所述皮帶輪變速裝置包括與所述驅動電機相連的小皮帶輪，和由所述小皮帶輪皮帶驅動的大皮帶輪，且所述大皮帶輪的輸出端軸線和所述驅動主軸的連接端軸線之間經所述剛性聯軸器連接後的同軸度在Φ 0.05之內；且所述驅動主軸的所述連接端處的動態徑向跳動在0.05之內。
[0016]如上所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其中，優選的是:所述驅動端角接觸球軸承和所述連接端角接觸球軸承為一對背對背配置的角接觸球軸承，以同時承受軸向和徑向的聯合負荷;且所述角接觸球軸承為雙面密封型式，內注潤滑脂，以實現自潤滑;所述角接觸球軸承的內外圈通過驅動主軸和主軸外殼實現徑向定位。
[0017]如上所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其中，優選的是:所述高速液體靜壓軸承為無周向回油式，其連接外部液壓系統，通過周向設置的油孔由外部供給壓力油，在所述軸承內部建立靜壓承載油膜以實現液體潤滑，並通過油腔的油壓實現周向支撐所述測試主軸的旋轉。
[0018]本實用新型通過軸向施加活塞壓力(通過液壓驅動活塞19、液壓缸20完成對臺架中的被測軸承施加軸向負荷的作用)，以及測試主軸和驅動主軸轉動連接，和在測試端的外周上布置有摩擦扭矩傳感器實現圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量，結構簡單、數據直接可靠。
【附圖說明】
[0019]圖1總成軸側示意圖；
[0020]圖2總成軸側剖面圖；和
[0021]圖3總成平面#lj面圖。
[0022]附圖標記:I驅動電機、2小皮帶輪、3皮帶、4大皮帶輪、5聯軸器、6驅動主軸、7連接端角接觸球軸承、8驅動端角接觸球軸承、9定位隔套、10主軸外殼、11被測錐軸承外圈安裝座、12被測圓錐滾子軸承、13調整擋圈、14摩擦扭矩傳感器、15測試主軸、16高速液體靜壓軸承、17靜壓軸承軸向定位塊、18壓力傳感器、19液壓驅動活塞、20液壓缸、31連接端、32驅動端、33測試端、34壓力端。
【具體實施方式】
[0023]如圖1至3所示，本實用新型一種圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，包括:驅動電機
1、驅動主軸6、被測圓錐滾子軸承12、測試主軸15，所述驅動電機I驅動所述驅動主軸6轉動，所述被測圓錐滾子軸承12位於所述測試主軸15的測試端33和所述驅動主軸6的驅動端32之間同軸布置、且與所述測試主軸15和所述驅動主軸6轉動連接，其中:
[0024]所述測試主軸15的壓力端34設有液壓缸20，所述液壓缸20的活塞19沿所述測試主軸15提供軸向壓力，在所述測試端33的外周上布置有摩擦扭矩傳感器14，且所述摩擦扭矩傳感器14沿軸向在所述被測圓錐滾子軸承12的外側布置。
[0025]本實用新型通過軸向施加活塞壓力(通過液壓驅動活塞19、液壓缸20完成對臺架中的被測軸承施加軸向負荷的作用)，以及測試主軸和驅動主軸轉動連接，和在測試端的外周上布置有摩擦扭矩傳感器實現圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量，結構簡單、數據直接可靠。
[0026]作為本實用新型的一項改進，在所述活塞19和所述壓力端34之間還具有壓力傳感器18。
[0027]作為本實用新型的一項改進，所述驅動端32具有凹腔，所述被測圓錐滾子軸承12的外圈與所述凹腔配合，在所述被測圓錐滾子軸承12的外圈與所述凹腔之間還具有被測錐軸承外圈安裝座U，以實現徑向的定位和限定。作為進一步改進，所述被測圓錐滾子軸承12的內圈與所述測試端33配合，且所述測試端33具有肩部，在所述肩部和所述被測圓錐滾子軸承12間軸向布置有調整擋圈13，以實現軸向的定位和限定。
[0028]作為本實用新型的一個實施例，所述壓力端34還具有:外周布置的高速液體靜壓軸承16，和軸向布置在所述壓力端34和所述壓力傳感器18之間的靜壓軸承軸向定位塊17。作為進一步的改進，所述靜壓軸承軸向定位塊17具有前端凸頭，所述前端凸頭為螺紋或圓柱;所述壓力端具有凹孔;所述前端凸頭與所述凹孔配合連接;且所述靜壓軸承軸向定位塊17對所述高速液體靜壓軸承16軸向限位。
[0029]作為本實用新型的一個實施例，所述驅動主軸6沿軸向設有驅動端角接觸球軸承8和連接端角接觸球軸承7，在所述驅動端角接觸球軸承8和所述連接端角接觸球軸承7之間具有定位隔套9並實現軸向定位，且沿驅動主軸6外周具有主軸外殼10，以容納所述驅動端角接觸球軸承8和所述連接端角接觸球軸承7。作為進一步的改進，所述驅動端角接觸球軸承8和所述連接端角接觸球軸承7為一對背對背配置的角接觸球軸承，以同時承受軸向和徑向的聯合負荷;且所述角接觸球軸承為雙面密封型式，內注潤滑脂，以實現自潤滑;所述角接觸球軸承的內外圈通過驅動主軸6和主軸外殼實10現徑向定位。在本實施例中一對背對背配置的角接觸球軸承不但完成承受軸向負荷的作用，同時解決了自身潤滑的問題。
[0030]本領域技術人員可根據本實用新型所揭示的內容的啟發，採用其他的徑向、軸向定位和支承裝置和部件，以實現本實用新型裝置結構中的定位和支承功能。
[0031]作為本實用新型的另一實施例，所述驅動電機I經皮帶輪變速裝置後通過剛性聯軸器5與所述驅動主軸6相連，所述皮帶輪變速裝置包括與所述驅動電機I相連的小皮帶輪2，和由所述小皮帶輪2皮帶3驅動的大皮帶輪4，且所述大皮帶輪4的輸出端軸線和所述驅動主軸6的連接端31軸線之間經所述剛性聯軸器5連接後的同軸度在Φ 0.05之內；且所述驅動主軸6的所述連接端31處的動態徑向跳動在0.05之內。
[0032]作為本實用新型的另一實施例，所述高速液體靜壓軸承16為無周向回油式，其連接外部液壓系統，通過周向設置的油孔由外部供給壓力油，在所述軸承內部建立靜壓承載油膜以實現液體潤滑，並通過油腔的油壓實現周向支撐所述測試主軸15的旋轉。
[0033]說明和提示:
[0034]針對本實用新型中的技術特徵和方案，作出如下說明和提示，並未直接在方案模型中體現，但本領域技術人員可經下述說明和提示並結合本實用新型的技術方案清楚完整的獲得相應的技術效果:
[0035]1、本實用新型所涉及的部件中需要和地面或其他平臺進行固定連接的有:驅動電機1、小皮帶輪2、大皮帶輪4、主軸外殼10、高速液體靜壓軸承16、液壓缸20;
[0036]2、被測錐軸承外圈安裝座11的作用為匹配被測錐軸承外圈和驅動主軸6，因此根據被測錐軸承的尺寸規格，該部件的尺寸也會做相應調整；
[0037]3、調整擋圈13的作用為對被測錐軸承12進行軸向調整及定位，因此根據被測錐軸承的尺寸規格，該部件的尺寸也會做相應調整；
[0038]4、驅動電機1、摩擦扭矩傳感器14、高速液體靜壓軸承16、壓力傳感器18、液壓缸20均需連接必要的計算機或電氣、液壓控制系統，以保證上述裝置的正常工作，由於此為常識性知識，故本實用新型中並未針對此進行特殊描述；
[0039]5、液壓缸20的壓力量程設計為O?10000N，即可基本覆蓋常見錐軸承在變速箱或其他傳動裝置中承受的軸向力或預緊力；
[0040]6、本實用新型對摩擦扭矩傳感器14的精度提出很高的要求，需要達到0.05Nm的分辨精度，其目的是為了保證在很小的軸向力作用下測得的錐軸承摩擦扭矩儘可能精確；[0041 ] 7、當被測圓錐滾子軸承12的轉速rpm<500r/min，且運轉時間tSlmin時，可在安裝時僅對被測圓錐滾子軸承12進行預塗油處理；
[0042]8、當被測圓錐滾子軸承12的轉速rpm彡500r/min，或運轉時間t彡Imin時，則必須在測試臺架上額外增加噴油管，在被測軸承運轉時進行噴射潤滑。
[0043]本領域技術人員根據本實用新型的揭示，可基於設計方案和思路顯而易見衍生出的可測量其他類型向心滾動軸承的摩擦扭矩的試驗臺架、更改液體靜壓軸承具體細節結構卻實現同樣功能的變形設計在類似臺架中的應用。
[0044]裝置的使用:
[0045]臺架總成的測試原理及方法分為以下幾步:
[0046]1、根據被測圓錐滾子軸承12的尺寸規格，調整並製作配套尺寸的被測錐軸承外圈安裝座11、調整擋圈13，保證被測圓錐滾子軸承12可以順利安裝至測試臺架上；
[0047]2、臺架部件組裝和檢查，被測圓錐滾子軸承12預塗油，各運轉軸系間的同軸度及動態徑向跳動檢查，保證各項指標合格；
[0048]3、通過液壓缸20驅動液壓驅動活塞19，施加50N軸向壓力作用在被測圓錐滾子軸承12，力的大小通過壓力傳感器18讀數；
[0049]4、控制高速液體靜壓軸承16，通過控制外部供給壓力油到設定的壓力即可；
[0050]5、通過液壓缸20驅動液壓驅動活塞19，繼續施加軸向壓力至設定值Fa;
[0051]6、起動驅動電機I，帶動小皮帶輪2，並通過皮帶3、大皮帶輪4和聯軸器5，進而帶動驅動主軸6旋轉，通過控制驅動電機I的轉速，使驅動主軸6達到設定轉速η即可；
[0052]7、若是轉速和運轉時間過高，需起動額外增加的噴射管對被測圓錐滾子軸承12進行噴射潤滑；
[0053]8、通過摩擦扭矩傳感器14和其信號採集設備，在外接的計算機裝置中記錄並保存過程摩擦扭矩數據及其隨時間變化的曲線；
[0054]9、按照設定軸向載荷、轉速、時間完成測試後，停機；
[0055]1、測試完成，拆機臺架及零部件。
[0056]本實用新型實現了提供一種可測量在不同軸向載荷和不同轉速工況下的圓錐滾子軸承摩擦扭矩裝置，亦可測量其他向心滾動軸承的摩擦扭矩。具體提供一種可測量在不同軸向載荷和不同轉速工況下的圓錐滾子軸承摩擦扭矩的臺架，包括圓錐滾子軸承的靜態摩擦扭矩(又稱起動扭矩，即軸承從靜止到起動時的摩擦扭矩)和動態摩擦扭矩(即軸承旋轉時的摩擦扭矩)。
[0057]有益效果:
[0058]1.本實用新型在當前小中型測試臺架行業中常見的設備(如電機、皮帶輪、驅動軸、液壓缸)前提下，通過合理的組合及新產品的特殊應用，主要體現在角接觸球軸承和高速液體靜壓軸承的應用，提出了一種構思新穎獨特、合理可行的小型測試臺架方案;在廣泛的軸承種類裡，角接觸球軸承和高速液體靜壓軸承均具備極高旋轉精度和極低的摩擦損失，另外液體靜壓軸承從起動到停止始終在液體潤滑下工作，沒有磨損，起動功率小，在極低的速度下也能應用。所以測試臺架中角接觸球軸承和高速液體靜壓軸承的旋轉摩擦可以基本忽略，這也從很大程度上保證了圓錐滾子軸承的摩擦扭矩測試結果的準確性，以及最大程度地降低了測試臺架迴轉精度對被測圓錐滾子軸承的影響；
[0059]2.本實用新型涉及的測試臺架，可以對圓錐滾子軸承在不同工況下(軸向承載/轉速)的摩擦扭矩進行測量和記錄;通過電機驅動過程控制和信號採集系統，可以完全得到被測圓錐滾子軸承在起動和正常運轉時的靜態(起動)摩擦扭矩及動態摩擦扭矩;對於評估單體軸承摩擦功和效率有著非常高的作用和精度；
[0060]3.本實用新型所涉及的測試臺架，可以模擬圓錐滾子軸承在變速箱或減速箱中的各種實際工況，測量出單體錐軸承運轉摩擦功，對變速箱內軸承貢獻的摩擦損失評估具備最直觀且可信的依據。
[0061]應了解本實用新型所要保護的範圍不限於非限制性實施方案，應了解非限制性實施方案僅僅作為實例進行說明。本申請所要要求的實質的保護範圍更體現於獨立權利要求提供的範圍，以及其從屬權利要求。
【主權項】
1.一種圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，包括:驅動電機、驅動主軸、被測圓錐滾子軸承、測試主軸，所述驅動電機驅動所述驅動主軸轉動，所述被測圓錐滾子軸承位於所述測試主軸的測試端和所述驅動主軸的驅動端之間同軸布置、且與所述測試主軸和所述驅動主軸轉動連接，其特徵在於: 所述測試主軸的壓力端設有液壓缸，所述液壓缸的活塞沿所述測試主軸提供軸向壓力，在所述測試端的外周上布置有摩擦扭矩傳感器，且所述摩擦扭矩傳感器沿軸向在所述被測圓錐滾子軸承的外側布置。2.如權利要求1所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其特徵在於:在所述活塞和所述壓力端之間還具有壓力傳感器。3.如權利要求1所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其特徵在於:所述驅動端具有凹腔，所述被測圓錐滾子軸承的外圈與所述凹腔配合，在所述被測圓錐滾子軸承的外圈與所述凹腔之間還具有被測錐軸承外圈安裝座。4.如權利要求3所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其特徵在於:所述被測圓錐滾子軸承的內圈與所述測試端配合，且所述測試端具有肩部，在所述肩部和所述被測圓錐滾子軸承間軸向布置有調整擋圈。5.如權利要求2所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其特徵在於:所述壓力端還具有:外周布置的高速液體靜壓軸承和軸向布置在所述壓力端和所述壓力傳感器之間的靜壓軸承軸向定位塊。6.如權利要求5所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其特徵在於:所述靜壓軸承軸向定位塊具有前端凸頭，所述前端凸頭為螺紋或圓柱;所述壓力端具有凹孔;所述前端凸頭與所述凹孔配合連接;且所述靜壓軸承軸向定位塊對所述高速液體靜壓軸承軸向限位。7.如權利要求6所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其特徵在於:所述驅動主軸沿軸向設有驅動端角接觸球軸承和連接端角接觸球軸承，在所述驅動端角接觸球軸承和所述連接端角接觸球軸承之間具有定位隔套並實現軸向定位，且沿驅動主軸外周具有主軸外殼，以容納所述驅動端角接觸球軸承和所述連接端角接觸球軸承。8.如權利要求7所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其特徵在於:所述驅動電機經皮帶輪變速裝置後通過剛性聯軸器與所述驅動主軸相連，所述皮帶輪變速裝置包括與所述驅動電機相連的小皮帶輪，和由所述小皮帶輪皮帶驅動的大皮帶輪，且所述大皮帶輪的輸出端軸線和所述驅動主軸的連接端軸線之間經所述剛性聯軸器連接後的同軸度在Φ 0.05之內；且所述驅動主軸的所述連接端處的動態徑向跳動在0.05之內。9.如權利要求7所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其特徵在於:所述驅動端角接觸球軸承和所述連接端角接觸球軸承為一對背對背配置的角接觸球軸承，以同時承受軸向和徑向的聯合負荷;且所述角接觸球軸承為雙面密封型式，內注潤滑脂，以實現自潤滑;所述角接觸球軸承的內外圈通過驅動主軸和主軸外殼實現徑向定位。10.如權利要求7所述的圓錐滾子軸承摩擦扭矩測量臺架，其特徵在於:所述高速液體靜壓軸承為無周向回油式，其連接外部液壓系統，通過周向設置的油孔由外部供給壓力油，在所述軸承內部建立靜壓承載油膜以實現液體潤滑，並通過油腔的油壓實現周向支撐所述測試主軸的旋轉。
【文檔編號】G01L5/00GK205719360SQ201620563483
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月2日
【發明人】房西堂, 祁穩, 宋瑞起
【申請人】安徽江淮汽車股份有限公司