CN216846897U - 单球体滚动摩擦力的测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了单球体滚动摩擦力的测量装置，包括括安装组件、测试组件和驱动组件，测试组件包括轮系试验***和传感器组，轮系试验***设置在防冲击护罩，传感器组包括扭矩传感器和负荷传感器，负荷传感器设置在轮系试验***上侧，轮系试验***包括第一主动轮、第二主动轮和从动轮，第一主动轮转动设置在从动轮侧部，第二主动轮转动设置在从动轮下方。本实用新型中针对轴承滚子，轴承材料进行高速试验，主要验证轴承滚子在带载高速转动时的点蚀情况，属于材料级试验，对轴承制造具有指导意义，并且可以在同等条件下做不同材料的比对试验，是建立轴承材料的评价体系一个验证手段。

Description

单球体滚动摩擦力的测量装置

技术领域

本实用新型涉及单球体滚动摩擦力测量技术领域，具体涉及单球体滚动摩擦力的测量装置。

背景技术

轴承在使用的过程中会出现损坏，损坏的位置一般在轴承中滚子、轴承内圈和外圈上，这就对轴承滚子和内外圈的损坏进行鉴定，分析到底是哪个损坏，材料是否合理，目前还没有针对此现象的试验设备，缺少对轴承内部滚子、内外圈材料有关的试验机，只有轴承摩擦磨损的试验机，通过对轴承进行加载，高速，施加环境条件等来验证轴承的各项功能指标，使用寿命，但无法判定轴承内部损坏的具体原因。

现有技术都是基于对轴承的跑合试验，对整个轴承的性能进行测试与评价，相当于是基于成品的试验，因此我们需要提出一种新的单球体滚动摩擦力的测量装置，对产成品的材料进行测试，在源头上解决是否适合采用材料进行产品的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供单球体滚动摩擦力的测量装置，以解决上述背景技术中提出的现有技术都是基于对轴承的跑合试验，对整个轴承的性能进行测试与评价，相当于是基于成品的试验，缺少对轴承内部滚子、内外圈材料有关的试验机的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：单球体滚动摩擦力的测量装置，包括安装组件、测试组件和驱动组件，安装组件包括防冲击护罩、上横板、支撑立柱和移动板，移动板滑动设置在防冲击护罩上侧，支撑立柱固定安装在防冲击护罩上侧，上横板固定安装在支撑立柱上侧；

测试组件包括轮系试验***和传感器组，轮系试验***设置在防冲击护罩，传感器组包括扭矩传感器和负荷传感器，负荷传感器设置在轮系试验***上侧，轮系试验***包括第一主动轮、第二主动轮和从动轮，第一主动轮转动设置在从动轮侧部，第二主动轮转动设置在从动轮下方，第一主动轮、第二主动轮和从动轮之间位置尺寸与被测单球体尺寸相匹配，第一主动轮、第二主动轮和从动轮与被测单球体相切；

驱动组件包括电动加载缸、从动轮电机和主动轮电机，电动加载缸安装在上横板上侧，电动加载缸的输出端与移动板连接，从动轮电机设置在防冲击护罩侧部，从动轮电机的输出端与从动轮连接，扭矩传感器设置在从动轮电机与从动轮之间，主动轮电机设置在防冲击护罩侧部，主动轮电机与第一主动轮和第二主动轮传动连接。

在本实用新型的一种实施例中，安装组件还包括底座、防护罩和电机外壳，防护罩设置在防冲击护罩底部，底座安装在防护罩底部，电机外壳设置在防冲击护罩侧部。

在本实用新型的一种实施例中，从动轮电机安装在电机外壳内侧，主动轮电机安装在底座上侧，主动轮电机设置在防护罩内侧，电机外壳和防护罩邻近从动轮电机和主动轮电机的散热部分别设置有散热口。

在本实用新型的一种实施例中，第一主动轮、第二主动轮和从动轮的轮体侧部分别开设有转槽，被测单球体与转槽滚动贴合。

在本实用新型的一种实施例中，驱动组件还包括多楔带带轮、多楔带、从动轮转轴和主动轮转轴，多楔带带轮安装在主动轮电机的输出端，从动轮转轴安装在从动轮中部，从动轮转轴与从动轮电机连接，主动轮转轴设置有若干个，若干主动轮转轴分别安装在第一主动轮和第二主动轮中部，多楔带传动套接在主动轮转轴和多楔带带轮侧部。

在本实用新型的一种实施例中，防冲击护罩内侧安装有若干轴承座，若干轴承座分别设置在从动轮转轴与主动轮转轴的端部和中部。

在本实用新型的一种实施例中，负荷传感器设置有左1负荷传感器、左2负荷传感器、右1负荷传感器和右2负荷传感器共四个，左1负荷传感器、左2负荷传感器、右1负荷传感器和右2负荷传感器均安装在从动轮转轴邻近的轴承座上侧，左1负荷传感器、左2负荷传感器、右1负荷传感器和右2负荷传感器呈阵列设置。

在本实用新型的一种实施例中，主动轮电机设置有两个，第一主动轮设置有两个，两个第一主动轮对称设置在从动轮两侧，两个第一主动轮之间传动连接，两个主动轮电机通过多楔带分别与一个第一主动轮和第二主动轮传动连接。

在本实用新型的一种实施例中，一个主动轮转轴和从动轮转轴端部分别安装有测速齿轮，轴承座侧部安装有转速传感器，测速齿轮与转速传感器连接。

在本实用新型的一种实施例中，传感器组还包括有噪声监测仪和测温传感器，噪声监测仪和测温传感器均安装在防冲击护罩内侧。

综上所述，由于采用了上述技术，本实用新型的有益效果是：

本实用新型中，将被测单球体放在从动轮、第一主动轮和第二主动轮之间，电动加载缸驱动移动板下降，对从动轮施压，此时主动轮电机带动第一主动轮和第二主动轮转动，使得被测单球体转动，本方案中从动轮同轴安装高速电机，可实现主动驱动和制动功能，由第一主动轮和第二主动轮带动被测单球体转动，被测单球体带动从动轮转动；三个主动轮转速可调，实现滚动滑差；通过与从动轮连接的扭矩传感器和负荷传感器收集数据，根据力矩＝力×力臂的原理，可以得出被测单球体摩擦力的大小。本实用新型针对轴承滚子，轴承材料进行高速试验，主要验证轴承滚子在带载高速转动时的点蚀情况，属于材料级试验，对轴承制造具有指导意义，并且可以在同等条件下做不同材料的比对试验，是建立轴承材料的评价体系一个验证手段。

附图说明

图1为本实用新型的侧视立体结构示意图；

图2为本实用新型的侧视剖视立体示意图；

图3为本实用新型的剖视立体结构示意图；

图4为本实用新型的测试组件结构示意图；

图5为本实用新型的侧视组件侧视剖面示意图；

图6为本实用新型的负荷传感器设置结构示意图；

图7为本实用新型的轮系安装位置示意图；

图8为本实用新型所使用的电气***示意框图。

图中：100、安装组件；110、底座；120、防护罩；130、电机外壳；140、防冲击护罩；150、上横板；160、支撑立柱；170、轴承座；180、移动板；200、测试组件；210、第一主动轮；220、第二主动轮；230、从动轮；240、转槽；250、扭矩传感器；260、负荷传感器；270、噪声监测仪；280、测温传感器；290、转速传感器；291、测速齿轮；300、驱动组件；310、电动加载缸；320、从动轮电机；330、主动轮电机；340、联轴器；350、多楔带带轮；360、多楔带；370、从动轮转轴；380、主动轮转轴。

具体实施方式

为使本实用新型实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施方式中的附图，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施方式。基于本实用新型中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据说明书具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例1

请参阅图1-图8，本实用新型提供了单球体滚动摩擦力的测量装置，包括安装组件100、测试组件200和驱动组件300，测试组件200和驱动组件300均安装在安装组件100侧部，驱动组件300与测试组件200传动连接，安装组件100用于提供装置安装空间，测试组件200用于对单球体进行摩擦力测量，驱动组件300为测试组件200提供动力。

见图1，安装组件100包括防冲击护罩140、上横板150、支撑立柱160和移动板180，移动板180滑动设置在防冲击护罩140上侧，支撑立柱160固定安装在防冲击护罩140上侧，上横板150固定安装在支撑立柱160上侧，支撑立柱160设置有4个，4个支撑立柱160呈阵列设置，为上横板150提供支撑。

测试组件200包括轮系试验***和传感器组，轮系试验***设置在防冲击护罩140，传感器组包括扭矩传感器250和负荷传感器260，负荷传感器260设置在轮系试验***上侧，轮系试验***包括第一主动轮210、第二主动轮220和从动轮230，第一主动轮210转动设置在从动轮230侧部，第二主动轮220转动设置在从动轮230下方，见图7，第一主动轮210设置有两个，两个第一主动轮210对称设置在从动轮230两侧，因为所选的试验材料分别是成品中的滚子和轴承内圈，所以这个轮系的位置尺寸就是一致的，第一主动轮210、第二主动轮220和从动轮230之间位置尺寸与被测单球体尺寸相匹配，第一主动轮210、第二主动轮220和从动轮230与被测单球体相切，可以同时放置两个单球体进行测量。

传感器组还包括有噪声监测仪270和测温传感器280，噪声监测仪270和测温传感器280均安装在防冲击护罩140内侧，可以采集实时数据进行数据分析。

驱动组件300包括电动加载缸310、从动轮电机320和主动轮电机330，电动加载缸310安装在上横板150上侧，电动加载缸310的输出端与移动板180连接，从动轮电机320设置在防冲击护罩140侧部，从动轮电机320的输出端与从动轮230连接，扭矩传感器250设置在从动轮电机320与从动轮230之间，主动轮电机330设置在防冲击护罩140侧部，主动轮电机330与第一主动轮210和第二主动轮220传动连接。

将被测单球体放在从动轮230、第一主动轮210和第二主动轮220之间，电动加载缸310驱动移动板180下降，对从动轮230施压，此时主动轮电机330带动第一主动轮210和第二主动轮220转动，使得被测单球体转动，本方案中从动轮230同轴安装的从动轮电机320为高速电机，可实现主动驱动和制动功能，由第一主动轮210和第二主动轮220带动被测单球体转动，被测单球体带动从动轮230转动；三个主动轮转速可调，实现滚动滑差；通过与从动轮230连接的扭矩传感器250和负荷传感器260收集数据，根据力矩＝力×力臂的原理，可以得出被测单球体摩擦力的大小。

安装组件100还包括底座110、防护罩120和电机外壳130，防护罩120设置在防冲击护罩140底部，底座110安装在防护罩120底部，电机外壳130设置在防冲击护罩140侧部。同时为便于单球体的放置，防冲击护罩侧部设置有保护门(图未示)，打开保护门即可对内部的轮系试验***和单球体进行调整。

从动轮电机320安装在电机外壳130内侧，主动轮电机330安装在底座110上侧，主动轮电机330设置在防护罩120内侧，电机外壳130和防护罩120邻近从动轮电机320和主动轮电机330的散热部分别设置有散热口，为电机提供散热。

见图2-图5，第一主动轮210、第二主动轮220和从动轮230的轮体侧部分别开设有转槽240，被测单球体与转槽240滚动贴合。

驱动组件300还包括多楔带带轮350、多楔带360、从动轮转轴370和主动轮转轴380，多楔带带轮350安装在主动轮电机330的输出端，从动轮转轴370安装在从动轮230中部，从动轮转轴370与从动轮电机320连接，并且从动轮电机320与从动轮转轴370之间设置有联轴器340。主动轮转轴380设置有若干个，若干主动轮转轴380分别安装在第一主动轮210和第二主动轮220中部，多楔带360传动套接在主动轮转轴380和多楔带带轮350侧部。

防冲击护罩140内侧安装有若干轴承座170，若干轴承座170分别设置在从动轮转轴370与主动轮转轴380的端部和中部。

主动轮电机330设置有两个，两个第一主动轮210之间传动连接，两个主动轮电机330通过多楔带360分别与一个第一主动轮210和第二主动轮220传动连接。

一个主动轮转轴380和从动轮转轴370端部分别安装有测速齿轮291，轴承座170侧部安装有转速传感器290，测速齿轮291与转速传感器290连接。

见图6，负荷传感器260设置有左1负荷传感器、左2负荷传感器、右1负荷传感器和右2负荷传感器共四个，左1负荷传感器、左2负荷传感器、右1负荷传感器和右2负荷传感器均安装在从动轮转轴370邻近的轴承座170上侧，左1负荷传感器、左2负荷传感器、右1负荷传感器和右2负荷传感器呈阵列设置。

本实用新型可得到被测单球体的摩擦系数：首先电动加载缸310垂向加载产生正压力F，带动移动板180上下运动，使整个轮系试验***有压力，压力由负荷传感器260进行监测控制，此时主动轮电机330开始运行，带动第一主动轮210和第二主动轮220开始转动，三个主动轮转动过程中，通过摩擦力带动被测单球体转动，被测单球体再通过摩擦力带动从动轮230转动。图6中是从动轮轴上安装的四个负荷传感器，左1负荷传感器、左2负荷传感器、右1负荷传感器和右2负荷传感器均有力值变化，分别为F1,F2,F3,F4,因为F1到F2的距离一致，即力臂值一致，从动轮电机320此时扭矩传感器数值为T，通过摩擦力乘以力臂可得出此时的扭矩t1,则被测单球体的独自产生的摩擦扭矩就是T-t1.所以(T-t1)/力臂L就是摩擦力差值f5，摩擦系数u＝f5/F。

本实用新型可对被测单球体进行滑差试验：两个主动轮电机330分别设置不同转速r1和r2，在转动过程中，被测单球体就会出现滑差现象，从动轮电机320此时施加制动效果，就可以求出此时被测单球体的最大摩擦力。

见图8，本实用新型装置内所使用的电气***主要包括三部分：垂向电动缸加载测量控制***；主旋转轴控制***；温度、噪声、振动、转速测量传感器***。

工作原理：使用时将被测单球体放在从动轮230、第一主动轮210和第二主动轮220之间，电动加载缸310驱动移动板180下降，移动板180抵住负荷传感器260对从动轮230施压，此时主动轮电机330带动第一主动轮210和第二主动轮220转动，使得被测单球体转动，本方案中从动轮230同轴安装的从动轮电机320为高速电机，可实现主动驱动和制动功能，由第一主动轮210和第二主动轮220带动被测单球体转动，被测单球体带动从动轮230转动；三个主动轮转速可调，实现滚动滑差；通过与从动轮230连接的扭矩传感器250和负荷传感器260收集数据，根据力矩＝力×力臂的原理，可以得出被测单球体摩擦力的大小。

需要说明的是：扭矩传感器250、负荷传感器260、噪声监测仪270、测温传感器280、转速传感器290、电动加载缸310、从动轮电机320和主动轮电机330的型号规格需根据该装置的实际规格等进行选型确定，具体选型计算方法采用本领域现有技术，故不再详细赘述。

扭矩传感器250、负荷传感器260、噪声监测仪270、测温传感器280、转速传感器290、电动加载缸310、从动轮电机320和主动轮电机330其供电及其原理对本领域技术人员来说是清楚的，在此不予详细说明。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (10)

1.单球体滚动摩擦力的测量装置，其特征在于，包括：

安装组件(100)，所述安装组件(100)包括防冲击护罩(140)、上横板(150)、支撑立柱(160)和移动板(180)，所述移动板(180)滑动设置在所述防冲击护罩(140)上侧，所述支撑立柱(160)固定安装在所述防冲击护罩(140)上侧，所述上横板(150)固定安装在所述支撑立柱(160)上侧；

测试组件(200)，所述测试组件(200)包括轮系试验***和传感器组，所述轮系试验***设置在所述防冲击护罩(140)，所述传感器组包括扭矩传感器(250)和负荷传感器(260)，所述负荷传感器(260)设置在所述轮系试验***上侧，所述轮系试验***包括第一主动轮(210)、第二主动轮(220)和从动轮(230)，所述第一主动轮(210)转动设置在所述从动轮(230)侧部，所述第二主动轮(220)转动设置在所述从动轮(230)下方，所述第一主动轮(210)、所述第二主动轮(220)和所述从动轮(230)之间位置尺寸与被测单球体尺寸相匹配，所述第一主动轮(210)、所述第二主动轮(220)和所述从动轮(230)与被测单球体相切；

驱动组件(300)，所述驱动组件(300)包括电动加载缸(310)、从动轮电机(320)和主动轮电机(330)，所述电动加载缸(310)安装在所述上横板(150)上侧，所述电动加载缸(310)的输出端与所述移动板(180)连接，所述从动轮电机(320)设置在所述防冲击护罩(140)侧部，所述从动轮电机(320)的输出端与所述从动轮(230)连接，所述扭矩传感器(250)设置在所述从动轮电机(320)与所述从动轮(230)之间，所述主动轮电机(330)设置在所述防冲击护罩(140)侧部，所述主动轮电机(330)与所述第一主动轮(210)和所述第二主动轮(220)传动连接。

2.根据权利要求1所述的单球体滚动摩擦力的测量装置，其特征在于：所述安装组件(100)还包括底座(110)、防护罩(120)和电机外壳(130)，所述防护罩(120)设置在所述防冲击护罩(140)底部，所述底座(110)安装在所述防护罩(120)底部，所述电机外壳(130)设置在所述防冲击护罩(140)侧部。

3.根据权利要求2所述的单球体滚动摩擦力的测量装置，其特征在于：所述从动轮电机(320)安装在所述电机外壳(130)内侧，所述主动轮电机(330)安装在所述底座(110)上侧，所述主动轮电机(330)设置在所述防护罩(120)内侧，所述电机外壳(130)和所述防护罩(120)邻近所述从动轮电机(320)和所述主动轮电机(330)的散热部分别设置有散热口。

4.根据权利要求1所述的单球体滚动摩擦力的测量装置，其特征在于：所述第一主动轮(210)、所述第二主动轮(220)和所述从动轮(230)的轮体侧部分别开设有转槽(240)，被测单球体与所述转槽(240)滚动贴合。

5.根据权利要求1所述的单球体滚动摩擦力的测量装置，其特征在于：所述驱动组件(300)还包括多楔带带轮(350)、多楔带(360)、从动轮转轴(370)和主动轮转轴(380)，所述多楔带带轮(350)安装在所述主动轮电机(330)的输出端，所述从动轮转轴(370)安装在所述从动轮(230)中部，所述从动轮转轴(370)与所述从动轮电机(320)连接，所述主动轮转轴(380)设置有若干个，若干所述主动轮转轴(380)分别安装在所述第一主动轮(210)和所述第二主动轮(220)中部，所述多楔带(360)传动套接在所述主动轮转轴(380)和所述多楔带带轮(350)侧部。

6.根据权利要求5所述的单球体滚动摩擦力的测量装置，其特征在于：所述防冲击护罩(140)内侧安装有若干轴承座(170)，若干所述轴承座(170)分别设置在所述从动轮转轴(370)与所述主动轮转轴(380)的端部和中部。

7.根据权利要求6所述的单球体滚动摩擦力的测量装置，其特征在于：所述负荷传感器(260)设置有左1负荷传感器、左2负荷传感器、右1负荷传感器和右2负荷传感器共四个，左1负荷传感器、左2负荷传感器、右1负荷传感器和右2负荷传感器均安装在所述从动轮转轴(370)邻近的所述轴承座(170)上侧，左1负荷传感器、左2负荷传感器、右1负荷传感器和右2负荷传感器呈阵列设置。

8.根据权利要求5所述的单球体滚动摩擦力的测量装置，其特征在于：所述主动轮电机(330)设置有两个，所述第一主动轮(210)设置有两个，两个所述第一主动轮(210)对称设置在所述从动轮(230)两侧，两个所述第一主动轮(210)之间传动连接，两个所述主动轮电机(330)通过所述多楔带(360)分别与一个所述第一主动轮(210)和所述第二主动轮(220)传动连接。

9.根据权利要求6所述的单球体滚动摩擦力的测量装置，其特征在于：一个所述主动轮转轴(380)和所述从动轮转轴(370)端部分别安装有测速齿轮(291)，所述轴承座(170)侧部安装有转速传感器(290)，所述测速齿轮(291)与所述转速传感器(290)连接。

10.根据权利要求1所述的单球体滚动摩擦力的测量装置，其特征在于：所述传感器组还包括有噪声监测仪(270)和测温传感器(280)，所述噪声监测仪(270)和所述测温传感器(280)均安装在所述防冲击护罩(140)内侧。

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