基于嵌入式的微型轴承摩擦力矩测试系统设计

发布时间：2020-04-25 01:28

【摘要】： 轴承运转时,内圈、外圈、保持架和滚动体之间产生相对运动,同时也产生与转动方向相反的阻碍运动的综合力矩,这就是轴承的摩擦力矩。轴承的摩擦力矩影响到能量的损耗、温度、噪声、振动的变化、仪表动作的准确性等。摩擦力矩过大会引起轴承温度的上升,过分的温度上升将使润滑剂劣化、磨损加剧,甚至导致滚动表面烧伤,轴承损坏。对于灵敏度要求高的微型轴承,应以摩擦力矩来衡量其旋转灵活性,摩擦力矩越小,灵活性越好。因此,精确地测量摩擦力力矩的大小有着非常重要的意义。轴承摩擦力矩是轴承设计时必须考虑的主要因素,国内外对轴承摩擦力矩的研究十分重视,定量研究和测量轴承摩擦力矩一直是轴承行业的重要课题。本文研究的微型轴承摩擦力矩测试系统,运用基于嵌入式的硬件系统和数字图像等技术,测试原理是将被测轴承安装在水平旋转轴上,在轴承外圈通过一个圆形的轴承套固定一个摆针,摆针的质量和离心轴的半径是一定的,当轴承内圈随着旋转轴匀速转动时,由于轴承的内圈和外圈之间存在摩擦力,会带动外圈和摆针偏转一个角度。如果摩擦力矩大,摆针摆动的角度就大;反之,则摆针的摆动角度就小。利用数字图像传感器采集摆针偏转的图象,把采集到的图象输入到嵌入式系统,通过数字图像处理计算出摆针偏转角度,从而计算出摩擦力矩值的大小。该测试系统与目前已有的微型轴承摩擦力矩测试方法相比有比较突出的优点:提高测试精度、读数方便直观、基于嵌入式专用设计、数据分析更加完善、数据保存方便,能够进行轴承多项摩擦力矩参数的测量,包括启动摩擦力矩、最大摩擦力矩、平均摩擦力矩等。本文介绍了微型轴承摩擦力矩测试仪的测试原理,嵌入式系统的软件和硬件设计,机械部分设计,并附有部分图解。本文设计的测试系统将为改进轴承设计参数、改进加工工艺和分析轴承摩擦力矩的影响因素,提供一个可靠的分析手段,从而能够提高轴承的质量和主机精度。并且为基于嵌入式的图象处理相关的虚拟仪器的开发做了一定的研究基础。
【图文】：

沟曲率半径,摩擦力矩,径向游隙

第 4页就需要从典型设计中增大曲率半径而适当降低额定负荷来满足力矩的要求。经验表明，沟曲率半径加大到为钢球直径的57％时，轴承的力矩最小，图1-2中的曲线表明曲率半径和摩擦力矩的关系。对于灵敏轴承的沟曲率半径，往往在球径的55～59％范围中选择。日本灵敏轴承的曲率半径，内圈多数为钢球直径的56～58％，外圈则为57～59％[9]。图1-2沟曲率半径和摩擦力矩的关系Fig.1-2 Relationship Of Fossa Crvature Radius And Moment2．球轴承的径向游隙适当的增大球轴承的径向游隙（增大接触角）可以减少轴承的力矩，但是如果径向游隙过大，又会增大钢球和沟道之间的滑动摩擦，而使轴承力矩增加。有的文献认为，当接触角为15°时，轴承的摩擦力矩最小。轴承摩擦力矩系数和接触角的关系如图1-3所示。图1-3 球轴承摩擦力矩和接触角的关系

接触角,摩擦力矩,球轴承,轴承摩擦力矩

向游隙过大，又会增大钢球和沟道之间的滑动摩擦，而使轴承力矩增加。有的文献认为，当接触角为15°时，，轴承的摩擦力矩最小。轴承摩擦力矩系数和接触角的关系如图1-3所示。图1-3 球轴承摩擦力矩和接触角的关系Fig.1-3 Relationship Of Friction Torque And Contact Degree
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH133.3

【参考文献】