CN102829905B - 一种用于电机用滚珠轴承寿命评估的摩擦力矩测量方法 - Google Patents

一种用于电机用滚珠轴承寿命评估的摩擦力矩测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102829905B
CN102829905B CN201210264374.5A CN201210264374A CN102829905B CN 102829905 B CN102829905 B CN 102829905B CN 201210264374 A CN201210264374 A CN 201210264374A CN 102829905 B CN102829905 B CN 102829905B
Authority
CN
China
Prior art keywords
motor
shutdown transient
torque
moment
ball bearing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210264374.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102829905A (zh
Inventor
钟如愚
秦和平
焦泽德
肖跃华
袁朝阳
才小士
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Aerospace Wanrun High Tech Co ltd
Original Assignee
Beijign Institute of Aerospace Control Devices
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijign Institute of Aerospace Control Devices filed Critical Beijign Institute of Aerospace Control Devices
Priority to CN201210264374.5A priority Critical patent/CN102829905B/zh
Publication of CN102829905A publication Critical patent/CN102829905A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102829905B publication Critical patent/CN102829905B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种用于电机用滚珠轴承寿命评估的摩擦力矩测量方法，对电机断电后反电势信号经换得到的方波信号(或光电测速信号)进行计数器测频，计算得出电机额定工作转速在断电后瞬间的转速变化率，每隔一段时间测量一次电机断电后的转速变化率，将电机的角速率变化率乘以电机的转动惯量，减去该转速下的电机风阻力矩和涡流力矩，从而得到电机用滚珠轴承的摩擦力矩，依据电机在断电瞬间轴承摩擦力矩的变化率和轴承摩擦力矩的总变化量对电机用滚珠轴承进行寿命评估。本发明利用电机的引出线对电机用滚珠轴承摩擦力矩进行现场测量，使用简单方便，无须专门的测量人员，一般技术人员经简短的培训即可使用，提高了测量效率和精度。

Description

一种用于电机用滚珠轴承寿命评估的摩擦力矩测量方法
技术领域
本发明涉及一种电机用滚珠轴承摩擦力矩的测量方法，尤其涉及一种用于额定工作转速下电用滚珠轴承寿命评估的摩擦力矩测量方法，属于测量技术领域。
背景技术
对于惯性领域用磁滞同步电机，考察电机产品质量好坏的指标主要是同步时间、惯性时间、起动电流、工作电流、动平衡、力学环境量验、高低温量验、温升、寿命等。陀螺中使用磁滞同步电机作为驱动电机，生产中出现的问题主要是滚珠轴承的使用，解决该问题对提高产品质量有现实意义。电机用滚珠轴承寿命评估测量方法及装置，是电机生产装配、验收量验、例行量验、贮存使用、质量监控、可靠性评估等环节中必不可少的测量手段。电机用滚珠轴承是否合格，其稳定性的好坏以至其能否满足使用要求，都是依靠测量设备对电机进行测量后才得出结论的。传统的测量方法是：在电机装配验收及后续使用中，利用电机断电后的惯性时间作为技术指标对轴承装配质量进行把关，该方法存在针对性不强，把关不严格等缺点，在实际生产中亟需改进。
如图1所示，本发明主要建立在电机用滚珠轴承摩擦力矩随工作寿命的关系曲线上。导致滚珠轴承摩擦力矩的加速变化的原因很多，主要包括轴承质量和装配质量，也包括设计质量，现在出现的问题主要是装配和调量。电机在装配之初，电机滚珠轴承摩擦力矩较大，随着跑合时间的增加，电机滚珠轴承摩擦力矩逐渐下降，据资料显示，大约可降到电机滚珠轴承初始摩擦力矩的50％左右，然后，电机滚珠轴承摩擦力矩在很长的时间范围内维持很小的变化范围，当滚珠轴承工作时间快达到工作寿命附近时，电机滚珠轴承摩擦力矩又开始逐渐增大，当电机滚珠轴承摩擦力矩增大到一定数值后，认为电机滚珠轴承达到了工作寿命。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种用于电机用滚珠轴承寿命评估的摩擦力矩测量方法，该方法简单方便，并且测量效率和精度高。
本发明的技术解决方案：一种用于电机用滚珠轴承寿命评估的摩擦力矩测量方法，步骤如下：
(1)在电机断电瞬间，实时采集电机断电后的反电势信号或光电测速信号，将反电势信号或光电测速信号经滤波整形后转换得到方波信号，利用计数器对方波信号进行测频得到电机在断电瞬间的角速度变化率利用电机在断电瞬间的角速度变化率和电机转子的转动惯量J得到电机在断电瞬间的减速力矩M，
(2)分别在一个大气压和真空状态下，其中真空度不大于1000Pa，利用步骤(1)所述的方法分别计算得到电机在断电瞬间的减速力矩，其中MAIR为一个大气压下电机在断电瞬间的减速力矩，MVACCUM为真空状态下电机在断电瞬间的减速力矩，根据Mf＝|MAIR-MVACCUM|计算得到电机在断电瞬间的风阻力矩Mf；
(3)分别在不去磁和去磁两种状态下，利用步骤(1)所述的方法分别计算得到电机在断电瞬间的涡流力矩，其中M去磁为去磁状态下电机在断电瞬间的涡流力矩其中M不去磁为不去磁状态下电机在断电瞬间的涡流力矩，根据Mw＝|M去磁-M不去磁|计算得到电机在断电瞬间的涡流力矩Mw；
(4)利用步骤(1)得到的减速力矩M、步骤(2)得到的风阻力矩Mf和步骤(3)得到的涡流力矩Mw计算得到电机在断电瞬间的轴承摩擦力矩Mz，Mz＝M-Mf-Mw；
(5)按照步骤(1)-(4)的方法，每隔一定时间间隔t测量得到一次电机在断电瞬间的轴承摩擦力矩Mz，连续测量3次以上，得到对电机在断电瞬间的轴承摩擦力矩序列Mz(i)，根据电机在断电瞬间的轴承摩擦力矩序列Mz(i)求得电机在断电瞬间轴承摩擦力矩的变化率和轴承摩擦力矩的总变化量ΔMz，ΔMz＝Mz(n)-Mz(1)，i＝1，2，3....n；求得的电机在断电瞬间轴承摩擦力矩的变化率和轴承摩擦力矩的总变化量ΔMz用于对电机用滚珠轴承进行寿命评估。
所述电机为磁滞同步电机。
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明主要用于电机出厂前轴承磨合期的空载测量，可以在电机装配、验收量验、例行量验、贮存使用、质量监控、可靠性评估等多个环节中，在不返厂、不拆卸电机、不影响电机使用的情况下，利用电机的引出线对电机用滚珠轴承进行现场测量，主要利用电机断电后某一特定转速下的转速变化率测量电机轴承摩擦力矩增长变化率的快慢，该方法简单方便，无须专门的测量人员，并且测量效率和精度高，利用本发明测量出的滚珠轴承摩擦力矩可以对滚珠轴承的寿命进行评估，来评价该电机的寿命走向及性能好坏，本发明为电机生产中轴承的装配质量和产品质量控制提供测量依据，主要是针对电机中轴承的工作寿命而言的，其它因素引起的电机工作寿命缩短不在本发明之列。
附图说明
图1为电机用滚珠轴承摩擦力矩与寿命关系曲线图；
图2为电机用滚珠轴承摩擦力矩测量流程图。
具体实施方式
本发明的测量原理是：在电机跑合期间用测速方法确定各个电机轴承摩擦力矩增长变化率的快慢。电机测速方法比较多，比如光电码盘测速、光电测速、反电势测速等。光电码盘安装于电机轴上会带来附加转动惯量；光电测速必须在电机表面喷涂或刻蚀某种不反光标记；反电势测速不会带来附加的影响，本发明采用断电后测反电势周期法或光电测速法测量电机转速，然后利用速度变化率求取滚珠轴承的摩擦力矩，从而得到滚珠轴承摩擦力矩随工作时间的变化率，进而据此给出电机用滚珠轴承使用寿命评估结论。
如图2所示，首先利用测试计算机实现对被测电机的通断控制和数据采集信号同步触发，在电机断电后瞬间，对电机断电后反电势信号经整形转换得到方波信号(或光电测速信号)进行一定时间的计数器测频，并对采样值进行线性拟合，计算得出电机在额定工作转速下断电后瞬间的转速变化率，再转换为角速率变化率，电机处于正常工作状态下，每隔一段时间t测量一次断电后的将电机的角速率变化率乘以电机的转动惯量，减去该转速下的电机风阻力矩和电机转子剩磁在电机定子中产生的涡流力矩，从而得到电机用滚珠轴承的摩擦力矩。具体实现方法是：
(1)利用电机在额定工作转速下断电后瞬间的反电势信号采样分离出电机转速信号或光电测速信号将反电势信号或光电测速信号经滤波整形后转换得到方波信号，利用计数器对方波信号进行测频得到电机在断电瞬间的角速度变化率利用电机在断电瞬间的角速度变化率和电机转子的转动惯量J得到电机在断电瞬间的减速力矩M，
(2)分别在一个大气压和真空状态下，其中真空度不大于1000Pa，利用步骤(1)所述的方法分别计算得到电机在断电瞬间的减速力矩，其中MAIR为一个大气压下电机在断电瞬间的减速力矩，MVACCUM为真空状态下电机在断电瞬间的减速力矩，根据Mf＝|MAIR-MVACCUM|计算得到电机在断电瞬间的风阻力矩Mf；
(3)分别在不去磁和去磁两种状态下，利用步骤(1)所述的方法分别计算得到电机在断电瞬间的涡流力矩，其中M去磁为去磁状态下电机在断电瞬间的涡流力矩其中M不去磁为不去磁状态下电机在断电瞬间的涡流力矩，根据Mw＝|M去磁-M不去磁|计算得到电机在断电瞬间的涡流力矩Mw；
(4)利用步骤(1)得到的减速力矩M、步骤(2)得到的风阻力矩Mf和步骤(3)得到的涡流力矩Mw计算得到电机在断电瞬间的轴承摩擦力矩Mz，Mz＝M-Mf-Mw；
(5)按照步骤(1)-(4)的方法，每隔一定时间间隔t测量得到一次电机在断电瞬间的轴承摩擦力矩Mz，连续测量3次以上，得到对电机在断电瞬间的轴承摩擦力矩序列Mz(i)，根据电机在断电瞬间的轴承摩擦力矩序列Mz(i)求得电机在断电瞬间轴承摩擦力矩的变化率和轴承摩擦力矩的总变化量ΔMz，ΔMz＝Mz(n)-Mz(1)，i＝1，2，3....n；依据给定的判据，利用求得的电机在断电瞬间轴承摩擦力矩的变化率和轴承摩擦力矩的总变化量ΔMz对工作一定时间t(t＞T)后的电机用滚珠轴承进行寿命评估，有利于提高滚珠轴承电机寿命期内的可靠性。
电机滚珠轴承摩擦力矩的测量装置主要包括真空测量台、采集***、测量计算机、光电转速测量头。真空测量台用于对电机的风阻力矩进行分离。采集***用于对电机转速和反电势波形等进行信号调理及数据采集。测量计算机用于对测量软件提供硬件支持。光电转速测量头用于电机转速的信号采集。
采集***由光电转速采集和反电势信号频率采集两部分组成，电机转动惯量数值采用在力矩测量仪上测量同步后断电瞬间的阻力矩和转速变化率，二者相除得到电机转子的转动惯量，测量精度在优于1％，当然也可以利用转动惯量的定义得到。电机转速变化率可以采用两种方法测得，未去磁时可采用反电势测频，去磁后采用光电测速，填充脉冲频率为20MHz，采集电机断电后100个数据点拟合直线求取转速变化率。测量软件基于Windows操作***在数据采集硬件上利用相关软件实现完成。
以上所描述的***只是本发明的一种情况，本领域技术人员可以根据不同的要求和设计参数在不偏离本发明的情况下进行各种增补、改进和更换。

Claims (1)

1.一种用于电机用滚珠轴承寿命评估的摩擦力矩测量方法，其特征在于步骤如下：
(1)在电机断电瞬间，实时采集电机断电后的反电势信号或光电测速信号，将反电势信号或光电测速信号经滤波整形后转换得到方波信号，利用计数器对方波信号进行测频得到电机在断电瞬间的角速度变化率利用电机在断电瞬间的角速度变化率和电机转子的转动惯量J得到电机在断电瞬间的减速力矩M，
(2)分别在一个大气压和真空状态下，其中真空度不大于1000Pa，利用步骤(1)所述的方法分别计算得到电机在断电瞬间的减速力矩，其中MAIR为一个大气压下电机在断电瞬间的减速力矩，MVACCUM为真空状态下电机在断电瞬间的减速力矩，根据Mf＝|MAIR-MVACCUM|计算得到电机在断电瞬间的风阻力矩Mf；
(3)分别在不去磁和去磁两种状态下，利用步骤(1)所述的方法分别计算得到电机在断电瞬间的涡流力矩，其中M去磁为去磁状态下电机在断电瞬间的涡流力矩；其中M不去磁为不去磁状态下电机在断电瞬间的涡流力矩，根据Mw＝|M去磁-M不去磁|计算得到电机在断电瞬间的涡流力矩Mw；
(4)利用步骤(1)得到的减速力矩M、步骤(2)得到的风阻力矩Mf和步骤(3)得到的涡流力矩Mw计算得到电机在断电瞬间的轴承摩擦力矩Mz，Mz＝M-Mf-Mw；
(5)按照步骤(1)-(4)的方法，每隔一定时间间隔t测量得到一次电机在断电瞬间的轴承摩擦力矩Mz，连续测量3次以上，得到对电机在断电瞬间的轴承摩擦力矩序列Mz(i)，根据电机在断电瞬间的轴承摩擦力矩序列Mz(i)求得电机在断电瞬间轴承摩擦力矩的变化率和轴承摩擦力矩的总变化量ΔMz，ΔMz＝Mz(n)-Mz(1)，i＝1，2，3....n；求得的电机在断电瞬间轴承摩擦力矩的变化率和轴承摩擦力矩的总变化量ΔMz用于对电机用滚珠轴承进行寿命评估；
所述电机为磁滞同步电机。
CN201210264374.5A 2012-07-27 2012-07-27 一种用于电机用滚珠轴承寿命评估的摩擦力矩测量方法 Active CN102829905B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210264374.5A CN102829905B (zh) 2012-07-27 2012-07-27 一种用于电机用滚珠轴承寿命评估的摩擦力矩测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201210264374.5A CN102829905B (zh) 2012-07-27 2012-07-27 一种用于电机用滚珠轴承寿命评估的摩擦力矩测量方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102829905A CN102829905A (zh) 2012-12-19
CN102829905B true CN102829905B (zh) 2015-02-11

Family

ID=47333119

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210264374.5A Active CN102829905B (zh) 2012-07-27 2012-07-27 一种用于电机用滚珠轴承寿命评估的摩擦力矩测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102829905B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI624652B (zh) * 2015-03-18 2018-05-21 三菱電機股份有限公司 驅動機壽命評價裝置及驅動機壽命評價方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106525314A (zh) * 2016-11-30 2017-03-22 上海卫星工程研究所 飞轮摩擦力矩测量方法
CN117260407B (zh) * 2023-11-20 2024-03-12 铭扬半导体科技(合肥)有限公司 一种抛光设备的检测方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3817092A (en) * 1971-04-07 1974-06-18 Rotodyne Inc Method of measuring torque
CN101303261A (zh) * 2007-05-11 2008-11-12 洛阳轴研科技股份有限公司 一种非接触式轴承启动摩擦力矩测量方法及测量仪
CN201637518U (zh) * 2010-03-29 2010-11-17 西安航威机电设备有限公司 滚动轴承摩擦力矩测试仪
DE102010003094A1 (de) * 2010-03-22 2011-09-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Abgabemoments eines elektrischen Antriebs

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3817092A (en) * 1971-04-07 1974-06-18 Rotodyne Inc Method of measuring torque
CN101303261A (zh) * 2007-05-11 2008-11-12 洛阳轴研科技股份有限公司 一种非接触式轴承启动摩擦力矩测量方法及测量仪
DE102010003094A1 (de) * 2010-03-22 2011-09-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Abgabemoments eines elektrischen Antriebs
CN201637518U (zh) * 2010-03-29 2010-11-17 西安航威机电设备有限公司 滚动轴承摩擦力矩测试仪

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
微型轴承的摩擦力矩及其测量;高晓康，万德安;《上海计量测试》;20031231;第30卷(第6期);第13-15页 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI624652B (zh) * 2015-03-18 2018-05-21 三菱電機股份有限公司 驅動機壽命評價裝置及驅動機壽命評價方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102829905A (zh) 2012-12-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103175679B (zh) 四旋翼飞行器旋翼特性综合测试***
CN102507205B (zh) 一种检测航空发动机风扇叶片颤振故障的方法
CN105804954B (zh) 一种风力机旋转叶片动态信号遥测方法及试验装置
CN103267503B (zh) 发动机叶片叶尖间隙测量传感器的动态标定试验台
CN106523299A (zh) 基于定子电流数据驱动的双馈风电机组桨叶不平衡检测方法
CN108731896B (zh) 一种用于燃气轮机压气机动叶片的振动监测装置
CN103542967A (zh) 一种定位转矩测量装置
CN102829905B (zh) 一种用于电机用滚珠轴承寿命评估的摩擦力矩测量方法
CN103759891A (zh) 一种双馈风力发电机叶片不平衡在线故障诊断方法
CN103439907A (zh) 多信号采集的测速及反转保护控制装置和反转判定方法
CN102928224A (zh) 一种检测风力发电机组轴承故障的方法
CN110988683A (zh) 一种多功能伺服电机性能测试***
CN104655339A (zh) 一种交流永磁同步伺服电机齿槽转矩测试方法
CN112444746A (zh) 一种电机综合测试***
CN104155038B (zh) 非接触式电动锯机功率快速测试方法
CN109059816B (zh) 用于确定转动机构的周向磨损位置的方法和***
CN108204342A (zh) 风力发电机的叶片结冰识别方法和装置
CN105138845A (zh) 获得风力发电机风速值的方法
CN105958886B (zh) 基于转矩实时观测叶轮疲劳寿命的在线估计装置及方法
CN205592076U (zh) 一种风力机旋转叶片动态信号遥测试验装置
CN101975662B (zh) 一种符合iec61400-13标准的风电机组载荷测试***
CN113125952A (zh) 一种永磁转子电机反电动势测试方法
CN203422633U (zh) 多信号采集的测速及反转保护控制装置
CN202798552U (zh) 一种电机转速检测装置
CN204142846U (zh) 非接触式电动工具性能快速测试装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220427

Address after: Room 411, floor 4, building 3, courtyard 7, Shixing street, Shijingshan District, Beijing 100144

Patentee after: Beijing Aerospace Wanrun High Tech Co.,Ltd.

Address before: 100854 box 403, box 142, Beijing

Patentee before: BEIJIGN INSTITUTE OF AEROSPACE CONTROL DEVICES