中小型轴承的摩擦力矩测量仪研制
发布时间：2021-07-28 05:29
轴承质量对机械设备的精度、寿命、运转平稳性有很大影响,而轴承的摩擦力矩是一项评估和影响轴承质量的关键参数,因此研制对轴承的摩擦力矩进行快捷、准确测量的机电一体化仪器具有重要意义。综合考量,基于平衡测量法研制的仪器在刚度、精度、制造难度、生产成本上具有优势。本课题基于平衡测量法,针对中小型轴承的摩擦力矩测量设计测量仪。规划了仪器的性能参数和功能需求,基于平衡测量法的原理,设计了测量仪的机电一体化系统的总体方案。设计了仪器中的轴承摩擦力矩测试装置方案、力矩传感器位置调整方案。对比分析了三种力矩传感器方案,确定了仪器中采用的光电式力矩传感器的方案,设计了仪器采用的控制系统方案。设计了光电式力矩传感器的方案,研究了力矩传感器的主要性能指标线性度。设计了力矩传感器的结构,确定了光栅与光源的参数,对弹性轴的变形进行了静力学仿真,并完成了传感器内部电路的设计。分析了力矩传感器轴端径向力、弯矩对测量力矩精度的影响,对完成的光电式力矩传感器的线性度、温漂进行了试验研究。详细设计了测量仪中的摩擦力矩测试装置、力矩传感器位置调整装置、仪器机架,通过有限元软件对机架进行了静力学仿真,验证了仪器机架刚度设计的合...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
推力球轴承摩擦力矩测量系统[19]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文4英国ESKTechnology公司HampsonMR等人基于传递测量法研制了带密闭容腔的轴承摩擦力矩测试仪[22]，仪器如图1-5所示。仪器采用了力矩传感器作为核心测量器件，而力矩传感器作为传动系统的一部分既传递力矩又测量力矩。仪器的特点是具有一个轴承容腔，为被测轴承提供了一个与周围环境隔热的密闭空间。在测试时，通过轴承容腔底部、侧部的加热器，使容腔内部环境达到指定温度，为不同温度下的摩擦力矩测试提供了条件。电机输出驱动力矩经传动轴、力矩传感器传递到轴承容腔外套上，容腔外套与轴承外圈配合紧密而不发生相对运动，轴承内圈与容腔内套固定，而内套固定在容腔支架上。由于支架固定在仪器机架上，因此在轴承外圈同容腔外套一同运动时，轴承内圈与轴承容腔内套固定不动，经力矩传感器传递的力矩即为轴承摩擦力矩。图1-5带容腔的推力球轴承摩擦力矩测量仪[22]国外对轴承摩擦力矩测量系统的研究主要集中于平衡测量法，研究者基于平衡测量法自主研发了一些结构简单的轴承摩擦力矩测量装置。法国国立普瓦提埃
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文5大学研发了一套可测量轴承启动力矩的装置[23]，测量范围为0~100mNm。轴承摩擦力矩测量系统如图1-6所示。当轴承在电机驱动力矩的作用下转动时，力矩传感器通过一个叉型结构为轴承外圈提供一个阻力矩，阻止了外圈的旋转运动。轴承与力矩传感器间的力传递通过一个叉型结构实现，替代了通过转轴传递力矩的方法，有效地简化了结构。研究人员通过LabVIEW开发平台开发了人机交互界面，使得使用人员操作仪器、获取试验结果更为方便。该装置性能满足一般实验对轴承摩擦力矩的测量需求。图1-6轴承启动摩擦力矩测量装置[23]卡梅隆-普林特摩擦学有限公司（Cameron‐PlintTribologyLtd）研制了型号为TE82/7752的用于润滑脂抗磨性能测量的摩擦试验机[24,25]，如图1-7所示。TiagoCousseau等人研发了可以对推力球轴承进行启动力矩测量的机构，替换了仪器中做摩擦试验的机构，进行摩擦力矩测试，研发的机构如图1-8所示[26,27]。机构采用的测量原理为平衡测量法，传动轴与推力球轴承内孔配合，下支撑与推力球轴承外圆配合，而下支撑与轴承容腔采用过盈配合，当传动轴转动时，推力球轴承上下层发生相对运动，摩擦力矩等值地传递到底部力矩传感器上并测量出来。轴承容腔为轴承提供了一个密闭的空间，使轴承可以在无污染的条件下做测试。图1-7TE82/7752型摩擦试验机[24]图1-8推力球轴承启动力矩测试机构[26]
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅光电池实验设计[J]. 代如成,郭强,王中平,张增明,孙腊珍. 物理实验. 2019(01)
[2]基于电阻应变传感器的高精度数字化称重测量系统设计[J]. 张萍,张志刚. 自动化与仪器仪表. 2018(10)
[3]预紧力与装配偏差对航天轴承摩擦力矩的影响研究[J]. 宁峰平,陈然,夭银银,樊晓琴,梁晶晶. 兵工学报. 2018(07)
[4]球轴承摩擦力矩测量仪的开发研究[J]. 朱克明. 煤矿机械. 2018(05)
[5]航天轴承精度寿命研究现状及展望[J]. 张涛,陈晓阳,顾家铭,魏超. 导航与控制. 2018(01)
[6]微型轴承动态摩擦力矩试验机的研制[J]. 周伟,李松生,张国烨. 润滑与密封. 2018(01)
[7]基于滚动蠕滑理论的球轴承摩擦力矩计算方法[J]. 马子魁,陈文华. 机械工程学报. 2017(22)
[8]伺服加载的谐波减速器启动力矩测试系统[J]. 柏德恩,全齐全,李贺,陈雅文,邓宗全. 吉林大学学报(工学版). 2017(06)
[9]球轴承摩擦力矩测量仪的设计与应用[J]. 赵坤,戎榕. 哈尔滨轴承. 2016(03)
[10]航天仪表轴承极低速下保持架摩擦力矩分析[J]. 姜绍娜,陈晓阳,顾家铭,肖琳. 宇航学报. 2014(01)
硕士论文
[1]润滑脂对深沟球轴承疲劳寿命影响的研究[D]. 冯强.天津大学 2017
[2]滚动轴承摩擦力矩测量方法研究与实现[D]. 曾祥春.华中科技大学 2015
[3]滚动轴承摩擦力矩的试验数据分析[D]. 孟凡念.河南科技大学 2010
[4]成对角接触球轴承摩擦力矩测量仪研制[D]. 朱孔敏.合肥工业大学 2004
本文编号：3307316
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
推力球轴承摩擦力矩测量系统[19]
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文4英国ESKTechnology公司HampsonMR等人基于传递测量法研制了带密闭容腔的轴承摩擦力矩测试仪[22]，仪器如图1-5所示。仪器采用了力矩传感器作为核心测量器件，而力矩传感器作为传动系统的一部分既传递力矩又测量力矩。仪器的特点是具有一个轴承容腔，为被测轴承提供了一个与周围环境隔热的密闭空间。在测试时，通过轴承容腔底部、侧部的加热器，使容腔内部环境达到指定温度，为不同温度下的摩擦力矩测试提供了条件。电机输出驱动力矩经传动轴、力矩传感器传递到轴承容腔外套上，容腔外套与轴承外圈配合紧密而不发生相对运动，轴承内圈与容腔内套固定，而内套固定在容腔支架上。由于支架固定在仪器机架上，因此在轴承外圈同容腔外套一同运动时，轴承内圈与轴承容腔内套固定不动，经力矩传感器传递的力矩即为轴承摩擦力矩。图1-5带容腔的推力球轴承摩擦力矩测量仪[22]国外对轴承摩擦力矩测量系统的研究主要集中于平衡测量法，研究者基于平衡测量法自主研发了一些结构简单的轴承摩擦力矩测量装置。法国国立普瓦提埃
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文5大学研发了一套可测量轴承启动力矩的装置[23]，测量范围为0~100mNm。轴承摩擦力矩测量系统如图1-6所示。当轴承在电机驱动力矩的作用下转动时，力矩传感器通过一个叉型结构为轴承外圈提供一个阻力矩，阻止了外圈的旋转运动。轴承与力矩传感器间的力传递通过一个叉型结构实现，替代了通过转轴传递力矩的方法，有效地简化了结构。研究人员通过LabVIEW开发平台开发了人机交互界面，使得使用人员操作仪器、获取试验结果更为方便。该装置性能满足一般实验对轴承摩擦力矩的测量需求。图1-6轴承启动摩擦力矩测量装置[23]卡梅隆-普林特摩擦学有限公司（Cameron‐PlintTribologyLtd）研制了型号为TE82/7752的用于润滑脂抗磨性能测量的摩擦试验机[24,25]，如图1-7所示。TiagoCousseau等人研发了可以对推力球轴承进行启动力矩测量的机构，替换了仪器中做摩擦试验的机构，进行摩擦力矩测试，研发的机构如图1-8所示[26,27]。机构采用的测量原理为平衡测量法，传动轴与推力球轴承内孔配合，下支撑与推力球轴承外圆配合，而下支撑与轴承容腔采用过盈配合，当传动轴转动时，推力球轴承上下层发生相对运动，摩擦力矩等值地传递到底部力矩传感器上并测量出来。轴承容腔为轴承提供了一个密闭的空间，使轴承可以在无污染的条件下做测试。图1-7TE82/7752型摩擦试验机[24]图1-8推力球轴承启动力矩测试机构[26]
【参考文献】：
期刊论文
[1]硅光电池实验设计[J]. 代如成,郭强,王中平,张增明,孙腊珍. 物理实验. 2019(01)
[2]基于电阻应变传感器的高精度数字化称重测量系统设计[J]. 张萍,张志刚. 自动化与仪器仪表. 2018(10)
[3]预紧力与装配偏差对航天轴承摩擦力矩的影响研究[J]. 宁峰平,陈然,夭银银,樊晓琴,梁晶晶. 兵工学报. 2018(07)
[4]球轴承摩擦力矩测量仪的开发研究[J]. 朱克明. 煤矿机械. 2018(05)
[5]航天轴承精度寿命研究现状及展望[J]. 张涛,陈晓阳,顾家铭,魏超. 导航与控制. 2018(01)
[6]微型轴承动态摩擦力矩试验机的研制[J]. 周伟,李松生,张国烨. 润滑与密封. 2018(01)
[7]基于滚动蠕滑理论的球轴承摩擦力矩计算方法[J]. 马子魁,陈文华. 机械工程学报. 2017(22)
[8]伺服加载的谐波减速器启动力矩测试系统[J]. 柏德恩,全齐全,李贺,陈雅文,邓宗全. 吉林大学学报(工学版). 2017(06)
[9]球轴承摩擦力矩测量仪的设计与应用[J]. 赵坤,戎榕. 哈尔滨轴承. 2016(03)
[10]航天仪表轴承极低速下保持架摩擦力矩分析[J]. 姜绍娜,陈晓阳,顾家铭,肖琳. 宇航学报. 2014(01)
硕士论文
[1]润滑脂对深沟球轴承疲劳寿命影响的研究[D]. 冯强.天津大学 2017
[2]滚动轴承摩擦力矩测量方法研究与实现[D]. 曾祥春.华中科技大学 2015
[3]滚动轴承摩擦力矩的试验数据分析[D]. 孟凡念.河南科技大学 2010
[4]成对角接触球轴承摩擦力矩测量仪研制[D]. 朱孔敏.合肥工业大学 2004
本文编号：3307316
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