一種空氣靜壓軸向推力軸承動態摩擦力矩的測試裝置製造方法
2023-05-17 09:41:26 1
一種空氣靜壓軸向推力軸承動態摩擦力矩的測試裝置製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種空氣靜壓軸向推力軸承動態摩擦力矩的測試裝置，它包括機座、通電線圈、永磁體、力傳感器、止推盤、主軸轉子、電主軸、支承軸和被測的徑向氣浮推力軸承。徑向氣浮推力軸承安裝在支承軸上，徑向氣浮推力軸承的端面安放壓杆，壓杆的伸出段壓在安裝的力傳感器上；徑向氣浮推力軸承通過非接觸式的電磁加載裝置進行軸向加載，機座的一端固定可以通電的線圈，徑向氣浮推力軸承的端面固定永磁體，線圈獲得磁性，且磁性與正對永磁體相同，徑向氣浮推力軸承將受到一個軸向的推力。為了測得不同軸向推力下的動態摩擦力矩，本發明採用非接觸的電磁加載裝置進行軸向加載。非接觸的加載方式消除了因接觸而產生的摩擦對測試結果的影響。
【專利說明】一種空氣靜壓軸向推力軸承動態摩擦力矩的測試裝置
【技術領域】
[0001]本發明公開一種空氣靜壓軸向推力軸承動態摩擦力矩的測試裝置，屬於機電工程【技術領域】。
【背景技術】
[0002]摩擦力矩是軸承的一項重要的性能指標，直接關係到軸承運行中的能量損耗、溫度、噪聲、振動的變化等。
[0003]隨著現代科學技術的高度發展，對精密儀器和精密機械的性能提出越來越高的要求，而影響其性能的主要因素之一就是摩擦力矩。因此，精確地測量摩擦力矩的大小非常重要。
[0004]目前測試推力軸承摩擦力矩的方法有很多，有直接摩擦力矩測量法、平衡力矩法和能量轉換法，一般常用的也是最簡潔的是平衡力矩法。推力軸承摩擦力矩的裝置也有很多，但測試氣浮軸承動態摩擦力矩的幾乎沒有。因此有必要發明一種空氣靜壓軸向推力軸承動態摩擦力矩的測試裝置。而且大多數測試摩擦力矩的加載方式為接觸式，本發明將採用一種新型的非接觸式加載方式。
【發明內容】
[0005]針對目前測試氣浮軸承形成的推力軸承動態摩擦力矩的不足，本發明提供一種空氣靜壓軸向推力軸承動態摩擦力矩的測試裝置。該裝置以電主軸作為驅動裝置，利用壓縮空氣使徑向氣浮推力軸承懸浮，形成徑向氣浮軸承；同時使徑向氣浮推力軸承與止推盤隔離，形成軸向推力軸承。然後利用止推盤和氣膜之間的摩擦力帶動徑向氣浮推力軸承有旋轉的趨勢，並通過徑向氣浮推力軸承側面的壓杆與力傳感器測得摩擦力大小，最後計算出摩擦力矩。
[0006]為了達到上述目的，本發明採用如下技術方案:
本發明的空氣靜壓軸向推力軸承動態摩擦力矩測試裝置包括機座、通電線圈、永磁體、力傳感器、環形槽、徑向截流孔、軸向截流孔、止推盤、主軸轉子、電主軸、支承軸、徑向氣浮推力軸承、壓杆等組成。其特徵在於被測徑向氣浮推力軸承安裝在支承軸上，支承軸與止推盤斷開，在徑向氣浮推力軸承的端面，安放一根壓杆，壓杆的伸出段壓在安裝的力傳感器上。
[0007]上述空氣靜壓軸向推力軸承動態摩擦力矩測試裝置，其特徵在於通過氣孔將壓縮空氣通入環形槽，一方面使徑向氣浮推力軸承和支承軸間形成徑向的壓力氣膜，將徑向氣浮推力軸承懸浮起來，形成徑向氣浮軸承；另一方面使徑向氣浮推力軸承和止推盤間形成軸向的壓力氣膜，使其與止推盤隔離，形成軸向推力軸承。
[0008]上述空氣靜壓推力軸承動態摩擦力矩測試裝置，其特徵在於主軸轉子與止推盤連接，而止推盤與支承軸斷開，電主軸帶動止推盤高速旋轉，旋轉的止推盤與空氣間存在相對運動，產生切向的摩擦力，該摩擦力帶動徑向氣浮推力軸承有旋轉的趨勢，從而使安裝在徑向氣浮推力軸承側面的壓杆壓緊力傳感器，測得的力乘以力臂R就得出其摩擦力矩。
[0009]上述空氣靜壓推力軸承動態摩擦力矩測試裝置，其特徵在於徑向氣浮推力軸承通過非接觸式的電磁加載裝置進行軸向加載，機座的一端固定可以通電的線圈，徑向氣浮推力軸承的端面固定永磁體，當給線圈通電後，線圈獲得磁性，且磁性與正對永磁體相同，根據磁極同性相斥的原理，徑向氣浮推力軸承將受到一個軸向的推力。改變通電線圈的電流大小可以改變推力的大小。
[0010]本發明與現有技術相比較，具有以下突出實質性的特點和顯著進步:
(I)現有測試推力軸承動態摩擦力矩的裝置中沒有氣浮軸承的，本發明將提供一種測試氣浮軸承形成的推力軸承動態摩擦力矩的測試裝置。壓縮空氣通入環形槽中，其中一部分壓縮空氣通入徑向截流孔，使徑向氣浮推力軸承和支承軸之間形成徑向的壓力氣膜，從而使徑向氣浮推力軸承懸浮於支承軸上，形成徑向氣浮軸承。這樣可以減少徑向的摩擦，使測得結果更精確。
[0011](2)採用新型的電磁加載裝置來對空氣軸承軸向加載，相比較其他接觸式的加載方法，避免了軸向接觸時的摩擦力和因此產生的熱對被測軸承的影響，能較準確的測試出推力軸承的摩擦力矩。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0012]圖1是空氣靜壓軸向推力軸承動態摩擦力矩測試裝置的結構示意圖。
[0013]圖2是徑向氣浮推力軸承形成徑向氣浮軸承和軸向推力軸承原理圖。
[0014]圖3是摩擦力矩測試原理圖。
[0015]圖4是電磁加載裝置原理的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]本發明的優選實施例結合【專利附圖】
【附圖說明】如下:
實施例一:
參見圖f圖4，本空氣靜壓軸向推力軸承動態摩擦力矩測試裝置，包括機座1、通電線圈2、永磁體3、力傳感器4、止推盤8、主軸轉子9、電主軸10、支承軸11和被測的徑向氣浮推力軸承12，其特徵在於所述徑向氣浮推力軸承12安裝在支承軸11上，支承軸11與止推盤8斷開，在徑向氣浮推力軸承12的端面，安放一根壓杆13，壓杆13的伸出段壓在安裝的力傳感器4上；徑向氣浮推力軸承12通過非接觸式的電磁加載裝置進行軸向加載，機座I的一端固定可以通電的線圈2，徑向氣浮推力軸承12的端面固定永磁體3，當給線圈2通電後，線圈獲得磁性，且磁性與正對永磁體3相同，根據磁極同性相斥的原理，徑向氣浮推力軸承12將受到一個軸向的推力。改變通電線圈2的電流大小可以改變推力的大小。
[0017]實施例二:
如圖1所示，本空氣靜壓軸向推力軸承動態摩擦力矩測試裝置主要是由機座1、通電線圈2、永磁體3、力傳感器4、環形槽5、徑向截流孔6、軸向截流孔7、止推盤8、主軸轉子9、電主軸10、支承軸11、徑向氣浮推力軸承12、壓杆13等組成。支承軸11固定在機座I上，被測徑向氣浮推力軸承12安裝在支承軸11上，以電主軸10作為驅動裝置。主軸轉子9與止推盤8相連接，止推盤8與徑向氣浮推力軸承12斷開，在空氣軸承12的端面，安放一根壓杆13，壓杆13的伸出段壓在安裝的力傳感器4上。
[0018]如圖2所示，壓縮空氣通過氣孔通入環形槽5中，一部分壓縮空氣通入徑向截流孔6，使徑向氣浮推力軸承12和支承軸11之間形成徑向的壓力氣膜,從而使徑向氣浮推力軸承12懸浮於支承軸11上，形成徑向氣浮軸承；另一部分壓縮空氣通入軸向截流孔7，使徑向氣浮推力軸承12和止推盤8之間形成軸向的壓力氣膜,氣膜給止推盤8 —個軸向的推力，形成軸向推力軸承。
[0019]如圖3所示，在徑向氣浮推力軸承12的端面，安放一根壓杆13，壓杆13的伸出段壓在安裝的力傳感器4上，當徑向氣浮推力軸承12沒有旋轉的趨勢時，記錄此時的壓杆13對力傳感器4的壓力為初始壓力，當啟動電主軸10，徑向氣浮推力軸承12有旋轉的趨勢時，記錄此時的壓力為結束壓力，結束壓力減去初始壓力即為所測推力軸承的摩擦力，該摩擦力與壓杆13到支承軸11中心軸線的距離R的乘積即所測摩擦力矩。通過調節電主軸10轉速可以測量不同轉速下空氣靜壓軸向推力軸承的摩擦力矩。
[0020]如圖4所示，電磁加載裝置主要是由通電線圈2和電磁體3組成，當給線圈2通電後，線圈獲得磁性，且磁性與正對永磁體3相同，根據磁極同性相斥的原理，徑向氣浮推力軸承12將受到一個軸向的推力。並且通過改變通電線圈2的電流大小可以改變徑向氣浮推力軸承12軸向所受的載荷從而改變推力的大小，以便於測得不同軸向加載下的摩擦力矩。
【權利要求】
1.一種空氣靜壓軸向推力軸承動態摩擦力矩測試裝置，包括機座(I)、通電線圈(2)、永磁體(3)、力傳感器(4)、止推盤(8)、主軸轉子(9)、電主軸(10)、支承軸(11)和被測的徑向氣浮推力軸承(12)，其特徵在於所述徑向氣浮推力軸承(12)安裝在支承軸(11)上，支承軸(11)與止推盤(8)斷開，在徑向氣浮推力軸承(12)的端面，安放一根壓杆(13)，壓杆(13)的伸出段壓在安裝的力傳感器(4)上；徑向氣浮推力軸承(12)通過非接觸式的電磁加載裝置進行軸向加載，機座(I)的一端固定可以通電的線圈(2)，徑向氣浮推力軸承(12)的端面固定永磁體(3)，當給線圈(2)通電後，線圈獲得磁性，且磁性與正對永磁體(3)相同，根據磁極同性相斥的原理，徑向氣浮推力軸承(12)將受到一個軸向的推力。改變通電線圈(2)的電流大小可以改變推力的大小。
2.根據權利要求書I所述的空氣靜壓軸向推力軸承動態摩擦力矩測試裝置，其特徵在於所述徑向氣浮推力軸承(12)內有環形槽(5)，該環形槽(5)接通有徑向截流孔(6)、軸向截流孔(7)和進氣孔，通過進氣孔將壓縮空氣通入環形槽(5)，一方面使徑向氣浮推力軸承(12)和支承軸(11)間形成徑向的壓力氣膜，將徑向氣浮推力軸承(12)懸浮起來，形成徑向氣浮軸承；另一方面使徑向氣浮推力軸承(12)和止推盤(8)間形成軸向的壓力氣膜，使其與止推盤(8)隔離，形成軸向推力軸承。
3.根據權利要求書I所述的空氣靜壓軸向推力軸承動態摩擦力矩測試裝置，其特徵在於所述主軸轉子(9 )與止推盤(8 )連接，而止推盤(8 )與支承軸(11)斷開，電主軸(10 )帶動止推盤(8)高速旋轉，旋轉的止推盤(8)與空氣間存在相對運動，產生切向的摩擦力，該摩擦力帶動徑向氣浮推力軸承(12)有旋轉的趨勢，從而使安裝在徑向氣浮推力軸承(12)側面的壓杆(13)壓緊力傳感器(4)，測得的力乘以力臂R就得出其摩擦力矩。
【文檔編號】G01L5/00GK103759871SQ201410001539
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月2日 優先權日:2014年1月2日
【發明者】李松生, 俞鋒, 邵娟, 黃小泵 申請人:上海大學