摩擦力矩的测试方法研究

发布时间：2020-03-28 15:11

【摘要】：摩擦力矩在精密仪器系统运行时会引起系统的波动和误差,此外,它也是评价轴系动态性能一个重要指标。因此,对轴上摩擦力矩有个定性和定量的认识,对提高精密仪器系统的精度和转轴的动态性能是非常有价值的。目前,在国内还没有精密轴系摩擦力矩测量的自动化设备,一般采用装机前测量各轴承的摩擦力矩,然后再估算总的摩擦力矩。随着我们对技术参数要求越来越高,尤其是军工产品对精密轴系参数的要求在不断提高,有必要对摩擦和摩擦力矩进行理论上的分析,并对测试方法展开研究和实践。本文先根据摩擦尤其是滑动摩擦与滚动摩擦的宏观理论分析,分析并概括了摩擦力矩的影响因素,阐述了摩擦力矩的补偿控制方法,接着在分析了国内外摩擦力矩测量方法的基础上,提出了基于虚拟仪器的摩擦力矩测试方法,并给出了两种具体的测试方案,而且针对两方案中的角度和转速测量、力矩测量以及电机控制这三个部分,研究与比较了基于旋转变压器和旋转编码器的角度和转速测量方法以及基于电机输出力矩特性曲线和扭矩传感器的力矩测量方法,并对电机驱动以及PID控制算法作了详细的介绍。最后根据基于虚拟仪器的摩擦力矩测试方法,搭建了基于NI PXI-1042Q机箱、NI PXI-6251数据采集卡、低转速交流电机、光电编码器、扭矩传感器的力矩测试实验系统,详细阐述了基于LabVIEW和NI DAQmx的力矩测试实验系统软件的开发过程,对此测试方法作了部分验证,得到了比较理想的结果。
【图文】：

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对于很多轴系的产品，它们的出厂检验项目中就有很重要的一项静摩擦矩。传统的用悬挂砝码进行测量的方法，方法虽然简单，但操作不容易控制容易产生冲击，这种测量和估算的方法误差比较大，且不太容易读出具体的值来。张文海提出的用微力矩仪和电子秤的方法测量电机的静摩擦力矩的方比用砝码测量的方法更进了一步，这种方法更为简单，测得的数据也比用砝测量的数据准确可靠。以电子秤测量的方法为例：电机轴上套力矩盘，电机壳连同V型容器放在在电子秤上，拉线在力矩盘上缠绕一周，先将电子秤零，然后缓慢上拉拉线使力矩盘旋转，此时电子秤上对应显示的最大负读数乘以力矩盘半径，就测得了电机的静摩擦力矩[11]。微力矩仪测量的方法与之似，不同的是不是用电子秤，而是用差动变压器和相敏放大器将摩擦力矩引弹性杆变形的信息用放大的电压信号显现出来[12]。现在国内在测量轴承的摩擦力矩方面处于领先地位的是洛阳轴研科技股有限公司，它们开发了M992B微型轴承摩擦力矩测量仪，PM99O6 摩擦力矩量仪，M9908A轴承摩擦力矩测量仪以及M695 型成对角接触轴承摩擦力矩测仪等一系列测量轴承摩擦力矩的仪器[13]。

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哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摩擦力矩，使用动态传感器测量转速可达 10000 转每分小到 1.5mN.m，精度能达到 0.015mN.m，，仪器采用的 W它的示意图如图所示。当测量工作开始的时侯，电机驱动动，在摩擦力矩的作用下，被测轴的外圈也有跟着旋转运感器则有阻止外圈旋转运动的趋势，当达到动态平衡时，轴的摩擦力矩。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2010
【分类号】：TH133.3;TG115.5

【参考文献】