CN102527743B - 自润滑关节轴承力矩在线即时检测与控制***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种自润滑关节轴承力矩在线即时检测与控制***及方法，用于轴承滚轧游隙加工工序中。在被测轴承上联接一个动态力矩传感器，其测得的轴承力矩信号传输给信号处理设备进行收集、处理、显示和记录，信号处理设备将该信号传输给滚轧游隙操作控制***，用来控制轧辊夹持在被测轴承上的压力大小以及施加在直流电机上的电压和转速大小，在所述动态力矩传感器与直流电机之间联接一个单向轴承。本发明通过联接于被测轴承上的动态力矩传感测量装置，在滚轧游隙的加工过程中，主动获取自润滑关节轴承力矩的达标信号，并控制滚轧游隙机的相应动作，实现产品质量主动控制和获得较好一致性的目标。

Description

自润滑关节轴承力矩在线即时检测与控制***及方法
技术领域
本发明涉及一种关节轴承，更具体地说，涉及一种自润滑关节轴承的滚轧游隙产生的力矩在线即时检测与控制***及方法。
背景技术
自润滑关节轴承的一项较为关键技术参数，就是产品的无载启动摩擦力矩。该力矩一方面由产品内圈与自润滑衬垫这一对摩擦副本身材料特性所决定，更重要的决定因素是轴承滚轧游隙工序的加工结果。传统的加工工艺，是在产品加工时，预先进行滚轧游隙试验，获得产品无载启动力矩合格条件下的滚轧游隙工艺参数，随后进行正式生产。由于缺乏加工时产品的无载启动力矩的即时检测、控制手段，无法及时由检测结果反馈给滚轧设备进行实时调整。因此，产品无载启动力矩的批产一致性和单件的均匀性，存在着与国外同类产品相比的较大差距。
发明内容
本发明为解决上述现有技术中存在的技术问题，提供一种自润滑关节轴承在线即时检测与控制***及方法，通过联接于被测轴承上的动态力矩传感测量装置，在滚轧游隙的加工过程中，主动获取产品无载启动力矩的达标信号，并控制滚轧游隙机的相应动作，实现产品质量主动控制和获得较好一致性的目标。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种自润滑关节轴承力矩在线即时检测与控制***，用于轴承滚轧游隙加工工序中，在被测轴承上联接一个动态力矩传感器，其测得的轴承力矩信号传输给信号处理设备进行收集、处理、显示和记录，信号处理设备将该信号传输给滚轧游隙操作控制***，用来控制轧辊夹持在被测轴承上的压力大小以及施加在直流电机上的电压和转速大小，在所述动态力矩传感器与直流电机之间联接一个单向轴承。
一种自润滑关节轴承力矩在线即时检测与控制方法，其特征在于，采用如权利要求1所述的自润滑关节轴承力矩在线即时检测与控制***，包括以下步骤：
1)准备阶段
滚轧游隙初始，轧辊以仅够夹持轴承接近于“无载”的压力接触被测轴承产品，并驱动被测轴承内外圈因无游隙而同步旋转，直流电机以低于上述速度同向旋转，在单向轴承作用下，相当于直流电机轴与动态扭矩传感器轴“脱开”，此时，动态力矩传感器测量输出为零；
2)滚轧游隙阶段
轧辊逐渐加压于被测轴承上，工序进入滚轧游隙阶段：
●滚轧初始阶段
对直流电机施加叠加电压驱使其转速升高到一定值，在单向轴承作用下，直流电机为***驱动源，被测轴承成为负载源，动态力矩传感器检测出被测轴承力矩，如其值远大于产品要求的无载启动力矩上限值或力矩控制保护设定值以上时，直流电机上叠加电压降低，转速降低；
●滚轧游隙工作阶段
在滚轧初始阶段后期，动态力矩传感器如检测到被测轴承摩擦力矩低于设定的被测轴承无载启动摩擦力矩上限值时，***进入滚轧游隙工作阶段：操作控制***控制伺服加载轧辊加压滚轧被测轴承游隙，直流电机上的叠加电压和转速上升，在单向轴承作用下，直流电机与动态力矩传感器“硬”联接，且在直流电机驱动、被测轴承力矩为负载力矩的共同作用下，动态扭矩传感器采集被测轴承的力矩，信号处理设备绘出力矩变化曲线；
3)跑合阶段
当检测到被测轴承力矩值下降到设定的力矩下限值时，轧辊压力释放至接近于“无载”压力值，被测轴承内圈在直流电机驱动下，以高于其外圈转速持续运转一段时间；
4)测试阶段
跑合结束，直流电机与轧辊同时停止转动，轧辊保持“无载”压力夹持被测轴承，***进入测试阶段，动态力矩传感器在直流电机驱动下，测出被测轴承无载启动内圈时的力矩以及后续旋转时与自润滑衬垫间的滑动力矩，并由信号处理设备绘出整个力矩变化曲线；测试完毕，轧辊脱离被测轴承，直流电机停止工作，整个滚轧游隙工序结束。
所述滚轧初始阶段，对直流电机施加频率约为5Hz的三角波叠加电压，当直流电机升速至被测轴承内圈转动临界速度以上的瞬间，动态力矩传感器检测此时的被测轴承力矩。
本发明技术方案，将通过联接于被加工轴承上的动态力矩传感测量装置，在滚轧游隙的加工过程中，主动获取产品力矩的达标信号，并控制滚轧游隙机的相应动作，实现产品质量主动控制和获得较好一致性的目标。为了克服传统工艺生产产品所存在的单个轴承无载启动力矩不均匀弊端，本发明在产品加工的过程中，通过控制滚轧机的自动操作，引入了产品“跑合”功能。本发明在产品加工的后段，安排了对每个加工产品的无载启动力矩与滑动摩擦力矩的完整在线自动检测与鉴别工步。本发明的应用，有望从技术上为根本改观我国该类轴承的质量水平，提供支持。
附图说明
图1是本发明***结构框图；
图2是本发明***结构示意图；
图3是本发明***工作原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
图1、图2所示，在轴承滚轧游隙工序中，支撑轧辊1及伺服加载轧辊8联合作用夹持并驱动被测轴承2，并在加工过程中通过滚轧游隙操作控制***的控制对被测轴承2施加以工作压力。伺服加载轧辊8支撑轧辊1以仅够夹持轴承接近于“无载”的压力接触被测轴承1时，***进入准备、跑合、测试阶段。在被测轴承2上通过联轴器7联接一个动态力矩传感器3，其上测得的轴承力矩信号传输给信号处理设备9，信号处理设备9用来收集、处理、显示和记录该被测轴承2的力矩信号，并将该信号传输给滚轧游隙操作控制***4。直流电机5作为测量***的驱动源，为***提供动力。直流电机5上施加的电压大小由滚轧游隙操作控制***4根据信号处理设备9上传输的检测数据来控制，进而控制直流电机5的转速大小。在工作过程中，伺服加载轧辊8施加在被测轴承2上的压力的大小以支撑轧辊1的及转速的大小也是由滚轧游隙操作控制***4根据信号处理设备9上传输的检测数据来控制。在直流电机5和动态力矩传感器3之间通过联轴器7联接一个单向轴承6。
图3所示为本***的工作原理图，图3中的坐标曲线从上向下依次表示滚轧游隙工序中轧辊压力曲线图、轧辊转速曲线图、被测轴承内圈转速曲线图、直流电机电压与转速曲线图、被测轴承力矩曲线图。图中：
T1为产品要求的无载启动力矩下限值；
T0为产品要求的无载启动力矩上限值；
T3为产品力矩控制设定下限值；
TC为产品无载启动力矩实测值；
T2为力矩控制保护设定值；
结合图3，详细给出本发明所提供的***方法，包括步骤如下：
1)准备阶段a：
滚轧游隙初始，轧辊以仅够夹持轴承接近于“无载”的P0压力接触被加工轴承产品，由于此时该产品内外圈间尚无游隙，内圈随外圈以n1速度同步旋转。同时，直流电机以低于n1的速度(n2)同向旋转。由于单向轴承的作用，电机与被测产品间运动互不干涉。此时，力矩传感器测量输出为零。
2)滚轧游隙阶段b：
●滚轧初始阶段
轧辊逐渐加压至工作压力P1于被加工轴承产品，工序进入滚轧游隙阶段。同时对直流电机施加频率约为5Hz的三角波叠加电压，驱使直流电机升速，至n1临界速度以上的瞬间，单向轴承起作用，使直流电机作为***驱动机构，被测轴承力矩为负载力矩。如此时力矩传感器测得被测轴承力矩，远大于设定保护值T2或产品要求的无载启动摩擦力矩上限值T0以上，直流电机附加电压被降掉，直流电机被降回速度于n2(＜n1)。
●滚轧游隙工作阶段
在滚轧初始阶段后期，如测得轴承产品的力矩低于被测轴承的设定力矩上限值T0时，***进入滚轧游隙工作阶段。此时，施加于直流电机的叠加电压持续上升至V3，直流电机转速随即进一步上升至n3(n3＞n1)。受单向轴承作用，动态力矩传感器在直流电机n3转速驱动、被测轴承力矩为负载(被测轴承的内圈以超过外圈转速n1的n3转速旋转)的共同作用下，采集被测轴承的力矩数值，并由电脑***给出力矩变化曲线。
3)跑合阶段c
当被测轴承力矩值下降至设定值T3时，滚轧机压辊压力释放至“无载”(轻微载荷夹持)压力P0，并在近“零”压力状态下，被加工轴承内圈在直流电机驱动下，以高于其外圈转速n1的n3持续运转一段时间，起到轴承的跑合作用。
4)测试阶段d
跑合结束后，直流电机与轧辊同时停止转动，但轧辊仍以“无载”(轻微载荷夹持)压力P0夹持被测轴承。***进入产品测试阶段：直流电机启动起驱动作用，力矩传感器测出被测轴承无载启动力矩。电机继续旋转测出轴承滑动力矩，电脑显示整个力矩变化曲线，测试完毕，伺服加载轧辊脱离产品，直流电机停止工作，轧辊停转，整个滚轧游隙工序结束。
本发明所公开的上述自润滑关节轴承力矩在线即时检测与控制***及方法，利用动态力矩传感器输入、输出轴定义的可转换特性，解决滚轧过程中，轴承由滚轧初期内外圈无游隙状态时的力矩检测驱动源转为后期内外圈有游隙状态时检测负载源的转换问题。采用了单向轴承，实现滚轧初期直流电机与动态力矩传感器的“脱开”，以及后续滚轧过程中，***探测被加工轴承力矩时，直流电机成为检测驱动源，并将动力传递至动态力矩传感器输入轴的功能。***引入了滚轧过程中被加工轴承“无载”(轻微载荷夹持下)的内外圈“跑合”工艺。滚轧末期，***进行产品由静止状态的在线启动，进行检测无载启动力矩及产品内圈转动过程中的滑动力矩，全面判别产品的动态质量。

Claims (3)

1.一种自润滑关节轴承力矩在线即时检测与控制***，用于轴承滚轧游隙加工工序中，其特征在于：在被测轴承上联接一个动态力矩传感器，其测得的轴承力矩信号传输给信号处理设备进行收集、处理、显示和记录；信号处理设备将该信号传输给滚轧游隙操作控制***，用来控制轧辊夹持在被测轴承上的压力大小以及施加在直流电机上的电压和转速大小；在所述动态力矩传感器与直流电机之间联接一个单向轴承。
2.一种自润滑关节轴承力矩在线即时检测与控制方法，其特征在于：采用如权利要求1所述的自润滑关节轴承力矩在线即时检测与控制***，包括以下步骤：
1)准备阶段
滚轧游隙初始，轧辊以仅够夹持轴承接近于“无载”的压力接触被测轴承产品，并驱动被测轴承内外圈因无游隙而同步旋转，直流电机以低于被测轴承外圈同步旋转速度同向旋转，在单向轴承作用下，相当于直流电机轴与动态力矩传感器轴“脱开”，此时，动态力矩传感器测量输出为零；
2)滚轧游隙阶段
轧辊逐渐加压于被测轴承上，工序进入滚轧游隙阶段：
a)滚轧初始阶段
对直流电机施加叠加电压驱使其转速升高到一定值，在单向轴承作用下，直流电机为***驱动源，被测轴承成为***负载源，动态力矩传感器检测出被测轴承力矩，如其值远大于被测轴承无载启动力矩上限值或力矩控制保护设定值时，直流电机叠加电压降低，转速降低；
b)滚轧游隙工作阶段
在滚轧初始阶段后期，动态力矩传感器如检测到被测轴承力矩低于设定的被测轴承无载启动力矩上限值时，***进入滚轧游隙工作阶段：操作控制***控制伺服加载轧辊加压滚轧被测轴承游隙；直流电机上的叠加电压和转速上升，在单向轴承作用下，直流电机与动态力矩传感器“硬”联接，且在直流电机驱动、被测轴承力矩为负载力矩的共同作用下，动态力矩传感器采集被测轴承的力矩，信号处理设备绘出力矩变化曲线；
3)跑合阶段
当检测到被测轴承力矩值下降到设定的力矩下限值时，轧辊压力释放至接近于“无载”压力值，被测轴承内圈在直流电机驱动下，以高于其外圈转速的转速持续运转一段时间；
4)测试阶段
跑合结束，直流电机与轧辊同时停止转动，轧辊保持“无载”压力夹持被测轴承，***进入测试阶段，动态力矩传感器在直流电机驱动下，测出被测轴承无载启动内圈时的力矩以及后续旋转时内圈与自润滑衬垫间的滑动力矩，并由信号处理设备绘出整个力矩变化曲线；测试完毕，轧辊脱离被测轴承，直流电机停止工作，整个滚轧游隙工序结束。
3.根据权利要求2所述的自润滑关节轴承力矩在线即时检测与控制方法，其特征在于，所述滚轧初始阶段，对直流电机施加频率约为5Hz的三角波叠加电压，当直流电机升速至被测轴承内圈转动临界速度的瞬间，动态力矩传感器检测此时的被测轴承力矩。
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