CN209296314U - 自润滑关节轴承摩擦力矩检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开的一种自润滑关节轴承摩擦力矩检测装置，旨在解决现有技术不能实现摩擦力矩检测的问题。本实用新型通过下述技术方案实现：扭力盒连接轴通过固定支座轴向连接角位移传感器；装有试件的扭力盒相连加载模块，轴承摆动模块将旋转力矩传递到扭力盒，加载模块按工控***指令模拟试件中轴的工况，实时测出扭力盒（16）摆动过程中的扭矩值，并将扭矩值反馈给工控***，经工控***计算得出检测装置自身的摩擦力矩并计算出试件中向心球轴承的摩擦系数；然后将扭力盒中装有向心球轴承的试件更换为自润滑关节轴承，加载模块按工控***指令加载，实时测出摆动过程中的扭矩，通过工控***计算得出试件中的自润滑关节轴承的摩擦力矩。

Description

自润滑关节轴承摩擦力矩检测装置

技术领域

本实用新型涉及安装了自润滑关节轴承，在进行轴承带载力矩测试时，模拟轴承受不同方向、不同大小载荷、交变载荷等工况的测试轴承摩擦力矩的检测机构。

背景技术

自润滑关节轴承又称球面滑动轴承，其主要由带有外球面的内圈、带有内球面的外圈、衬垫组成。因其结构简单、承载力大、寿命长、免于维护、摩擦因素小、物理化学性能稳定等特点，因此广泛应用于航空、航天、交通、冶金、采矿、汽车等行业。自润滑关节轴承由于其无需润滑、高低温性能稳定、重量轻、运动自由度大（可摆、可转）等，在飞机的各个调整部位有大量的应用，如飞机的起落架、机叶调整部位、直升飞机机叶部位等都有大量的应用，其质量好坏直接影响到飞行器的运行性能和安全。自润滑关节轴承的内外圈的材料可以采用不锈钢、铝合金、铍青铜和钛合金等，采用不同的材料需要采用工艺处理，从而获得良好的自润滑性能。自润滑关节轴承也是最容易损坏的零件之一。关节轴承是由外圈的内球面和内圈的外球面相接触组成摩擦副。关节轴承承受工作载荷后，内球面和外球面接触面积随着载荷的增大而增大，接触形式属于协调接触。实际应用中自润滑关节轴承经常受变向载荷，载荷的快速变向近似于冲击，在高载荷的条件下，水或其它液体加速自润滑轴承的磨损。在变向载荷的条件下，会加速自润滑衬垫与底材分层，因此寿命短。在轴承运动过程中，衬垫与内圈、外圈的相对滑动下产生摩擦，也就造成了衬垫的缓慢磨损，磨损使衬垫不断消耗，导致内外圈间隙不断增大，并使摩擦因数增大，甚至出现卡死现象。

自润滑关节轴承的摩擦力矩反映了轴承的安装情况与轴承的自身性能，是自润滑轴承的重要参数之一。摩擦力矩指轴承在延轴向摆动时需要克服的摩擦阻力矩，轴承所受载荷的大小、方向不同，需要克服的摩擦力矩也不同。

图3所示是本申请之前用于检测自润滑关节轴承摩擦力矩的测试，主要靠一个专用试验夹具完成其自润滑关节轴承测试工作的构造示意图。该试验夹具采用与右立板连接液压加载缸2，液压加载缸2的活塞杆与力传感器5相连接，通过钢丝将回转机构3与力传感器5连接，回转机构3安装在左立板上。以回转机构3开始转动为基准，通过加载缸缩回实现对回转机构3加载拉载荷，利用转动力矩杆7测出机构自身摩擦力矩M1。通过安装安装在回转机构3与力传感器5之间的轴承1上的试件，测出转动力矩M2来获得轴承的摩擦力矩为M=M2-M1。该机构在使用过程中存在以下几个不足之处：

1）该机构采用纯机械式设计，操作、读数为手工操作，测试数据的准备性得不到有力的保证。

2）在进行工作中，只能通过钢丝对回转机构3施加拉载荷，不能施加压载荷，也就只能对轴承1施加拉载荷，不能施加压载荷。

3）只能测试自润滑关节轴承受恒定载荷时的摩擦力矩，不能测试自润滑关节轴承受交变载荷工况下的摩擦力矩。

4）测试过程需要2个或2个以上的工人方可完成测试，操作繁琐，检测效率相对较低。

发明内容

为了解决安装有自润滑关节轴承在轴承摩擦力矩测试时，针对现有测试中操作不便，测量精度有限等问题，本实用新型提供一种操作方便，加载可靠，兼容性强，测试精度高的自润滑关节轴承摩擦力矩检测装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自润滑关节轴承摩擦力矩 检测装置，包括：安装于工作台面上，同轴相连伺服电机8主轴的减速机10，可连接减速机10 转轴的轴承摆动模块，装配试件13的扭力盒16，径向连接扭力盒16的加载模块，其特征在 于：轴承摆动模块通过其连接轴贯通前固定支座19，连接装夹在前固定支座19与后固定支 座17之间的扭力盒16，使被试的试件13向心球中心线与扭力盒16两端孔的中心线在同一直 线上，并与所述加载模块连接轴的中心线垂直，扭力盒16连接轴通过固定支座17轴向连接 角位移传感器18；装有试件13的扭力盒16相连加载模块，伺服电机8主轴旋转，通过轴承摆 动模块将旋转力矩传递到扭力盒16，带动扭力盒16摆动，同时，加载模块按工控***指令模 拟试件13中轴承受不同方向、不同大小载荷、交变载荷的工况，向试件13中半径为R的向心 球轴承施加恒定载荷F1，实时测出扭力盒16摆动过程中的扭矩值M1，并将扭矩值M1反馈给 工控***，经工控***计算得出检测装置自身的摩擦力矩为2/3M1 并计算出试件13中向心 球轴承的摩擦系数；同理，将扭力盒16中装有向心球轴承的试件13更换为自润 滑关节轴承，加载模块按工控***指令加载，实时测出摆动过程中的扭矩M2，通过工控*** 计算得出试件13中的自润滑关节轴承的摩擦力矩M，M=。

本实用新型相比现有技术具有如下有益效果。

结构简单，拆装方便。本实用新型采用只有扭力盒16、拉压力传感器15与试件13相连，试件13的安装、拆卸只需要对试件13与扭力盒16、拉压力传感器15的连接处进行安装、拆卸即可，结构简单。因试件安装、拆卸简单，试件安装拆卸方便，1个人即可完成检测工作。

加载可靠。本实用新型采用轴承摆动模块通过其连接轴贯通前固定支座19，连接装夹在前固定支座19与后固定支座17之间的扭力盒1 6，使被试的试件13向心球中心线与扭力盒16两端孔的中心线在同一直线上，并与加载模块连接轴的中心线垂直。数据由传感器进行检测并反馈检测机构的工控***记录、分析，能准确测出不同方向、静载荷、交变载荷、变载荷工况下的摩擦力矩，测试过程与测试数据不受操作者影响，数据准确可靠，解决了现有技术不能实现轴承在交变载荷中的摩擦力矩检测的问题。

测试精度高，兼容性强。本实用新型将试件13安装在扭力盒16中，将装有试件13的 扭力盒16相连加载模块，伺服电机8主轴旋转时，通过轴承摆动模块将旋转力矩传递到扭力 盒16，带动扭力盒16摆动。加载模块按工控***指令模拟试件13中轴承受不同方向、不同大 小载荷、交变载荷的工况，向试件13中半径为R的向心球轴承施加恒定载荷F1，实时测出扭 力盒16摆动过程中的扭矩值M1，并将扭矩值M1反馈给工控***，经工控***计算得出检测 装置自身的摩擦力矩为2/3M1，并计算出试件13中向心球轴承的摩擦系数；同 理，将扭力盒16中装有向心球轴承的试件13更换为自润滑关节轴承，加载模块按工控*** 指令加载，实时测出摆动过程中的扭矩M2，通过工控***计算得出试件13中的自润滑关节 轴承的摩擦力矩M=。由于采用自动化工控***控制轴承所受 载荷的大小、方向，以及对摩擦力矩、载荷进行实时采集和分析，各种尺寸的自润滑关节轴 承皆可在该检测机构上完成摩擦力矩的检测工作，测试精度高，并且克服了在测试机构自 身摩擦力矩时，不能对现有技术回转机构3施加压载荷的问题。

附图说明

图1是本实用新型自润滑关节轴承摩擦力矩检测装置的构造示意图。为现有技术采用的示意图。

图2是图1中所示的扭力盒内置试件连接加载模块的构造示意图。

图3是本申请之前用于检测自润滑关节轴承摩擦力矩测试机构的夹具构造示意图。

图中：1被试自润滑关节轴承，2液压加载缸，3转动机构，4支撑结构件，5拉压力传感器，6后立板，7转动机构力矩杆，8伺服电机，9主联轴器、10减速机，11扭矩传感器，12从联轴器，13试件，14伺服液压缸，15拉压力传感器，16扭力盒，17后固定支座、19前固定支座，18角位移传感器。

下面结合附图和实施例进一步说明本实用新型，但并不因此将本实用新型限制在所述的实施例范围之中。所有这些构思应视为本技术所公开的内容和本实用新型的保护范围。

具体实施方式

参阅图1、图2。在以下描述的实施例中，一种自润滑关节轴承摩擦力矩检测装置，包括：安装于工作台面上，同轴相连伺服电机8主轴的减速机10，可连接减速机10转轴的轴承摆动模块，装配试件13的扭力盒16，径向连接扭力盒16的加载模块，其中，同轴连接伺服电机8的减速机10，主联轴器9、扭矩传感器11，从联轴器12，前固定支座19，扭力盒16，固定支座1 7、角位移传感器18中心线在同一直线，依次安装于台座的工作台面上，并且每个固定支座都装配有向心球轴承。扭力盒16通过两侧对称轴固定在前固定支座19与固定支座17之间。轴承摆动模块由同轴对称连接在主联轴器9与从联轴器12之间的扭矩传感器11组成。加载模块由固联在液压缸14主轴上的拉压力传感器15组成，并面向工作台垂直连接扭力盒16中的试件13。伺服电机8、减速器10、扭矩传感器11、拉压力传感器15、液压缸14，动作的伺服阀（图中未显示）、角位移传感器18均与检测机构的工控***连接，并受工控***控制完成指定动作，以及数据反馈。

轴承摆动模块通过其连接轴贯通前固定支座19，连接装夹在固定支座19与后固定 支座17之间的扭力盒1 6，使被试的试件13向心球中心线与扭力盒16两端孔的中心线在同 一直线上，并与所述加载模块连接轴的中心线垂直，扭力盒1 6连接轴通过后固定支座17轴 向连接角位移传感器18；装有试件13的扭力盒16相连加载模块，伺服电机8主轴旋转，通过 轴承摆动模块将旋转力矩传递到扭力盒16，带动扭力盒16摆动，同时，加载模块按工控*** 指令模拟试件13中轴承受不同方向、不同大小载荷、交变载荷的工况，向试件13中半径为R 的向心球轴承施加恒定载荷F1，实时测出扭力盒16摆动过程中的扭矩值M1，并将扭矩值M1 反馈给工控***，经工控***计算得出检测装置自身的摩擦力矩为2/3M1，并计算出试件13 中向心球轴承的摩擦系数；同理，将扭力盒16中装有向心球轴承的试件13更换 为自润滑关节轴承，加载模块按工控***指令加载，实时测出摆动过程中的扭矩M2，通过工 控***计算得出试件13中的自润滑关节轴承的摩擦力矩M=。

将装有同型号的向心球轴承的试件13安装在扭力盒内，并与拉压力传感器15相连 接。工控***连接控制液压缸14，调节控制液压缸14的伺服阀的开闭及开口大小，控制液压 缸14按指令执行动作。液压缸14通过拉压力传感器15向试件中的向心球轴承施加恒定载荷 F1（拉载荷、压载荷），伺服电机8的主轴旋转，带动扭力盒16旋转从而带动试件中的向心球 轴承摆动，扭矩传感器15实时测出摆动过程中的扭矩值M1，并将扭矩值反馈给工控***，经 工控***计算得出机构自身的摩擦力矩为2/3M1，并计算出向心球轴承的摩擦系数，其中，R为向心球轴承的半径。

将前一步中的试件13取下，将装有向心球轴承的试件更换为自润滑关节轴承的试 件13，安装在扭力盒16中，并与拉压力传感器15相连接。由工控***调节控制液压缸14的伺 服阀的开闭及开口大小，以达到控制液压缸14按要求，拉压力传感器15向试件13中的向心 球轴承施加，液压缸14通过拉压力传感器15向试件13中的自润滑关节轴承施加指定载荷 F2，指定载荷F2包括拉载荷、压载荷和交变载荷，伺服电机8的主轴摆动旋转，带动扭力盒16 摆动从而带动试件13中的自润滑关节轴承摆动，角位移传感器18、实时监测伺服电机8，扭 力盒16的摆动角度，同时扭矩传感器15实时测出扭力盒16摆动过程中的扭矩M2。并将扭矩 值反馈给工控***，经工控***计算给出则试件13中的自润滑关节轴承的摩擦力矩为M=。工控***将所计算的摩擦力矩M以时间和摩擦力矩或时间 与加载力构建直角坐标系的摩擦力矩曲线，输出准确可靠的测试出自润滑轴承的任意时间 的摩擦力矩和自润滑轴承所受力的大小、方向都在变化的载荷的动态载荷，并供使用者查 看。

本实用新型尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (8)

1.一种自润滑关节轴承摩擦力矩检测装置，包括：安装于工作台面上，同轴相连伺服电机（8）主轴的减速机（10），可连接减速机（10）转轴的轴承摆动模块，装配试件（13）的扭力盒（16）和径向连接扭力盒（16）的加载模块，其特征在于：轴承摆动模块通过其连接轴贯通前固定支座（19），连接装夹在前固定支座（19）与后固定支座（17）之间的扭力盒（16），使被试的试件（13）向心球中心线与扭力盒（16）两端孔的中心线在同一直线上，并与所述加载模块连接轴的中心线垂直；扭力盒（16）连接轴通过后固定支座（17）轴向连接角位移传感器（18）。

2.如权利要求1所述的自润滑关节轴承摩擦力矩检测装置，其特征在于：同轴连接伺服电机（8）的减速机（10），主联轴器（9）、扭矩传感器（11），从联轴器（12），前固定支座（19），扭力盒（16）后固定支座（17）、角位移传感器（18）中心线在同一直线，依次安装于台座的工作台面上，并且每个固定支座都装配有向心球轴承。

3.如权利要求1所述的自润滑关节轴承摩擦力矩检测装置，其特征在于：扭力盒（16）通过两侧对称轴固定在前固定支座（19）与后固定支座（17）之间。

4.如权利要求1所述的自润滑关节轴承摩擦力矩检测装置，其特征在于：轴承摆动模块由同轴对称连接在主联轴器（9）与从联轴器（12）之间的扭矩传感器（11）组成。

5.如权利要求1所述的自润滑关节轴承摩擦力矩检测装置，其特征在于：加载模块由固联在液压缸（14）主轴上的拉压力传感器（15）组成，并面向工作台垂直连接扭力盒（16）中的试件（13）。

6.如权利要求1所述的自润滑关节轴承摩擦力矩检测装置，其特征在于：装有同型号的向心球轴承的试件（13）安装在扭力盒内，并与拉压力传感器（15）相连接。

7.如权利要求1所述的自润滑关节轴承摩擦力矩检测装置，其特征在于：工控***连接控制液压缸（14），调节控制液压缸（14）的伺服阀的开闭及开口大小，控制液压缸（14）按指令执行动作。

8.如权利要求1所述的自润滑关节轴承摩擦力矩检测装置，其特征在于：装有试件（13）的扭力盒（16）相连加载模块，伺服电机（8）主轴旋转，通过轴承摆动模块将旋转力矩传递到扭力盒（16），带动扭力盒（16）摆动。