專利名稱：面對面配對微型球軸承施加軸向載荷下摩擦力矩測試方法
技術領域：
本發明屬于配對微型球軸承摩擦力矩測試技術領域，特別涉及到一種面對面配對微型球軸承施加軸向載荷下摩擦力矩測試方法。
背景技術：
航天、航空、航海等領域的某些機構，在較強的振動、沖擊條件下低速或是擺動工作時，要求所用微型球軸承的摩擦力矩低、定位精度高且軸向和徑向剛度也高。為滿足這些使用要求，現多采用配對安裝的且施加有軸向預負荷的微型球軸承。配對微型球軸承的摩擦力矩是保證上述某些機構精確、可靠工作的關鍵因素，因此，精確測試配對微型球軸承的摩擦力矩至關重要。將軸向緊固配對微型球軸承外圈的方式自定義為面對面配對微型球軸承，所述配對是指兩套微型球軸承的結構尺寸相同，所述面對面是指對兩套微型球軸承外圈采用緊配合并對其外圈的軸向端面施加有軸向載荷，該軸向載荷是一種軸向予負荷，面對面配對微型球軸承在其兩內圈旋轉工作時其兩外圈保持相對靜止。目前軸承行業所使用的微型球軸承摩擦力矩測試儀只能用于單套微型球軸承摩擦力矩的測試，對面對面配對微型球軸承摩擦力矩的測試還無法直接使用微型球軸承摩擦力矩測試儀，需要通過一套輔助裝置的配合才能在微型球軸承摩擦力矩測試儀實現面對面配對微型球軸承摩擦力矩的測試。
發明內容
為解決上述問題，本發明提供了一種面對面配對微型球軸承施加軸向載荷下摩擦力矩測試方法，該方法借助一套輔助裝置并在微型球軸承摩擦力矩測試儀實現了面對面配對微型球軸承摩擦力矩的測試，測試結果準確可靠，方法簡單易行。為實現上述發明目的，本發明采用如下技術方案
一種面對面配對微型球軸承施加軸向載荷下摩擦力矩測試方法，該摩擦力矩測試方法將軸向緊固配對微型球軸承外圈的方式自定義為面對面配對微型球軸承，所述配對是指第一被測微型球軸承和第二被測微型球軸承的結構尺寸相同，所述面對面是指對第一被測微型球軸承和第二被測微型球軸承的外圈采用緊配合并對其外圈的軸向端面施加有軸向載荷；該摩擦力矩測試方法借助了一套輔助裝置，輔助裝置與微型球軸承摩擦力矩測試儀中的光柵轉子和測試頭中心軸配合并借助微型球軸承摩擦力矩測試儀的其它部件完成面對面配對微型球軸承在施加軸向載荷下的摩擦力矩測試方法，該摩擦力矩包括啟動摩擦力矩和動態摩擦力矩。上述輔助裝置由預緊螺栓、加載環和支撐軸構成，其中加載環的外形分為上段圓柱體和下段圓錐體，在加載環所述上段圓柱體中心和所述下段圓錐體部分中心設置有內螺紋孔，在加載環所述下段圓錐體其余部分中心設置有內孔，在加載環所述下段圓錐體的底端中心設置有止口內孔，加載環所述下段圓錐體的外錐度與微型球軸承摩擦力矩測試儀中的光柵轉子內錐度相配合，所述內螺紋孔與所述內孔以及所述止口內孔均為同一中心軸線，所述內孔的內徑等于第一被測微型球軸承或是第二被測微型球軸承外圈的外徑，所述止口內孔的內徑等于第一被測微型球軸承或是第二被測微型球軸承外圈的內徑，所述內螺紋孔的公稱內徑大于所述內孔的內徑；預緊螺栓呈T型并分為大端和小端，預緊螺栓所述大端上部設置有兩個對稱盲孔，預緊螺栓所述小端的外圓車制有外螺紋，所述外螺紋的公稱外徑等于所述內螺紋孔的公稱內徑，在預緊螺栓所述小端的底面車制有孔肩止口，所述孔肩止口的外徑等于第一被測微型球軸承或是第二被測微型球軸承外圈的外徑，所述孔肩止口的內徑等于第一被測微型球軸承或是第二被測微型球軸承外圈的內徑；支撐軸呈凸狀并分為上段和下段，支撐軸所述上段由大圓柱段和小圓柱段構成，所述大圓柱段的外徑等于第一被測微型球軸承或是第二被測微型球軸承內圈的外徑，所述小圓柱段的外徑等于第一被測微型球軸承或是第二被測微型球軸承內圈的內徑，所述小圓柱段的軸向長度等于第一被測微型球軸承的寬度加上第二被測微型球軸承的寬度，支撐軸所述下段的底面車制有沉頭內孔，所述沉頭內孔的內徑等于微型球軸承摩擦力矩測試儀中測試頭中心軸輸出軸頭的外徑。先將結構尺寸相等的第一被測微型球軸承和第二被測微型球軸承裝入加載環所述內孔內，第二被測微型球軸承外圈的軸向一端面緊靠在所述止口內孔端面，再將預緊螺栓旋接在加載環所述內螺紋孔上，預緊螺栓小端的孔肩止口壓在第一被測微型球軸承外圈的軸向一端面，使第一被測微型球軸承和第二被測微型球軸承相互接觸，在預緊螺栓所述兩個對稱盲孔內插入力矩扳手，通過力矩扳手對第一被測微型球軸承和第二被測微型球軸承施加軸向載荷，該軸向載荷又稱為軸向預負荷，所述軸向預負荷的大小控制在微型球軸承理論值內，所述軸向預負荷通過預緊螺栓所述孔肩止口傳遞給第一被測微型球軸承的外圈和第二被測微型球軸承的外圈，所述軸向預負荷實現配對微型球軸承的軸向緊固；將支撐軸所述小圓柱體裝入第一被測微型球軸承內圈和第二被測微型球軸承內圈的內孔中，再將支撐軸所述沉頭內孔緊配合在測試頭中心軸輸出軸頭上，然后將光柵轉子扣在加載環所述下段圓錐體上，此時預緊螺栓、加載環和光柵轉子的總重量形成摩擦力矩測試時第一被測微型球軸承和第二被測微型球軸承的軸向力，該軸向力的大小在預緊螺栓和光柵轉子重量不變時通過調整加載環所述上段圓柱體的外徑尺寸來控制，由于光柵轉子和測試頭中心軸之間配置有光電傳感器，根據測試頭中心軸不同轉速或不同旋轉方向，能夠從微型球軸承摩擦力矩測試儀上讀出在所述軸向力時的啟動摩擦力矩值或是動態摩擦力矩值。由于采用如上所述技術方案，本發明具有如下積極效果
1、本發明通過輔助裝置的配置，解決了現有微型球軸承摩擦力矩測試儀不能測試面對面配對微型球軸承摩擦力矩的難題。2、本發明通過輔助裝置可以對面對面配對微型球軸承施加軸向預負荷，并在預緊螺栓、加載環和光柵轉子所形成的軸向力下通過微型球軸承摩擦力矩測試儀測試出面對面配對微型球軸承的啟動摩擦力矩或是動態摩擦力矩。3、本發明的摩擦力矩測試方法，其方法正確可行，結果可靠，簡單易行。4、根據本發明的方法，可以在各種微型球軸承摩擦力矩測試儀上展開并用于面對面配對微型球軸承的摩擦力矩測試。5、本發明的摩擦力矩測試方法具有實際應用效果。
圖1是本發明摩擦力矩測試方法的裝配示意圖。圖1中1 一預緊螺栓；2—加載環；3—第一被測微型球軸承；4一第二被測微型球軸承；5—光柵轉子；6—支撐軸；7—測試頭中心軸。
具體實施例方式結合圖1，本發明是一種面對面配對微型球軸承施加軸向載荷下摩擦力矩測試方法，該摩擦力矩測試方法將軸向緊固配對微型球軸承的外圈的方式自定義為面對面配對微型球軸承，所述配對是指第一被測微型球軸承3和第二被測微型球軸承4的結構尺寸相同，比如第一被測微型球軸承3和第二被測微型球軸承4的型號為628/5，外形尺寸為 Φ5πιπιΧ Φ IlmmX 4mm。所述面對面是指對第一被測微型球軸承3和第二被測微型球軸承4 的外圈采用緊配合并對其外圈的軸向端面施加有軸向載荷。一般而言，微型球軸承由外圈、內圈、滾動球和保持架構成，外圈或是內圈都具有外徑和內徑。本發明的摩擦力矩測試方法借助了一套輔助裝置，輔助裝置與微型球軸承摩擦力矩測試儀中的光柵轉子5和測試頭中心軸7配合，并借助微型球軸承摩擦力矩測試儀的其它部件(如光電傳感器等)，完成面對面配對微型球軸承在施加軸向載荷下的摩擦力矩測試方法，該摩擦力矩包括啟動摩擦力矩和動態摩擦力矩。目前使用YZC型微型球軸承摩擦力矩測量儀，該測量儀的測量范圍是軸承內徑0. 5 20mm、軸承外徑5 33mm、軸承高度2 IOmm0本發明的輔助裝置由預緊螺栓1、加載環2和支撐軸6構成。上述加載環2的外形分為上段圓柱體和下段圓錐體，在加載環2所述上段圓柱體中心和所述下段圓錐體部分中心設置有內螺紋孔，在加載環2所述下段圓錐體其余部分中心設置有內孔，在加載環2所述下段圓錐體的底端中心設置有止口內孔，加載環2所述下段圓錐體的外錐度與微型球軸承摩擦力矩測試儀中的光柵轉子5內錐度相配合，所述內螺紋孔與所述內孔以及所述止口內孔均為同一中心軸線，所述內孔的內徑等于第一被測微型球軸承3或是第二被測微型球軸承4外圈的外徑，所述止口內孔的內徑等于第一被測微型球軸承3或是第二被測微型球軸承4外圈的內徑，所述內螺紋孔的公稱內徑大于所述內孔的內徑。比如型號為6觀/5的微型球軸承所使用的加載環基本結構尺寸是加載環上段圓柱體和下段圓錐體的總高度為19mm，加載環內螺紋孔尺寸為M12深10mm，加載環內孔尺寸為 Φ Ilmm深8. 5mm，加載環止口內孔尺寸為Φ 9. 6mm深0. 5mm，加載環所使用的材料為LYl2。上述預緊螺栓1呈T型并分為大端和小端，預緊螺栓1所述大端上部設置有兩個對稱盲孔用于安裝力矩扳手，預緊螺栓1所述小端的外圓車制有外螺紋，所述外螺紋的公稱外徑等于所述內螺紋孔的公稱內徑M12，在預緊螺栓1所述小端的底面車制有孔肩止口， 所述孔肩止口的外徑等于第一被測微型球軸承3或是第二被測微型球軸承4外圈的外徑， 所述孔肩止口的內徑等于第一被測微型球軸承3或是第二被測微型球軸承4外圈的內徑。上述支撐軸6呈凸狀并分為上段和下段，支撐軸6所述上段由大圓柱段和小圓柱段構成，所述大圓柱段的外徑等于第一被測微型球軸承3或是第二被測微型球軸承4內圈的外徑，所述小圓柱段的外徑等于第一被測微型球軸承3或是第二被測微型球軸承4內圈的內徑Φ5mm,支撐軸6所述小圓柱段的軸向長度等于第一被測微型球軸承3的寬度4mm加上第二被測微型球軸承4的寬度4mm等于8 mm，所述下段的底面車制有沉頭內孔，所述沉頭內孔的內徑等于微型球軸承摩擦力矩測試儀中測試頭中心軸7輸出軸頭的外徑。先將結構尺寸相等的第一被測微型球軸承3和第二被測微型球軸承4裝入加載環 2所述內孔內，第二被測微型球軸承4外圈的軸向一端面緊靠在所述止口內孔端面，再將預緊螺栓1旋接在加載環2所述內螺紋孔上，預緊螺栓1小端的孔肩止口壓在第一被測微型球軸承3外圈的軸向一端面，使第一被測微型球軸承3和第二被測微型球軸承4相互接觸， 在預緊螺栓1所述兩個對稱盲孔內插入力矩扳手，通過力矩扳手對第一被測微型球軸承3 和第二被測微型球軸承4施加軸向載荷，該軸向載荷又稱為軸向預負荷，所述軸向預負荷的大小控制在微型球軸承理論值內，比如型號為6觀/5的微型球軸承其軸向預負荷理論值上7N。所述軸向預負荷通過預緊螺栓1所述孔肩止口傳遞給第一被測微型球軸承3的外圈和第二被測微型球軸承4的外圈，所述軸向預負荷實現配對微型球軸承的軸向緊固。將支撐軸6所述小圓柱體裝入第一被測微型球軸承3和第二被測微型球軸承4的內孔中，再將支撐軸6所述沉頭內孔緊配合在測試頭中心軸7輸出軸頭上，然后將光柵轉子 5扣在加載環2下段圓錐體上，此時預緊螺栓1、加載環2和光柵轉子5的總重量形成摩擦力矩測試時第一被測微型球軸承3和第二被測微型球軸承4的軸向力，該軸向力的大小在預緊螺栓1和光柵轉子5重量不變時通過調整加載環2所述上段圓柱體的外徑尺寸來控制， 如型號為6觀/5的微型球軸承所能承受的軸向力為200g即2N，則預緊螺栓1、加載環2和光柵轉子5的總重量彡200g。該軸向力實際上是軸向重力。由于光柵轉子5和測試頭中心軸7之間配置有光電傳感器，根據測試頭中心軸7 不同轉速或不同旋轉方向，能夠從微型球軸承摩擦力矩測試儀上讀出在所述軸向力時的啟動摩擦力矩值或是動態摩擦力矩值。綜上，本發明先將面對面配對微型球軸承即配對的第一被測微型球軸承3和第二被測微型球軸承4安裝在輔助裝置內，通過預緊螺栓1對第一被測微型球軸承3和第二被測微型球軸承4的外圈軸向端面施加軸向載荷，然后將裝配好的輔助裝置安裝在微型球軸承摩擦力矩測試儀上，此時預緊螺栓1、加載環2和光柵轉子5的總重量形成摩擦力矩測試時第一被測微型球軸承3和第二被測微型球軸承4的軸向力，在該軸向力作用下通過測試頭中心軸7不同轉速或不同旋轉方向測出面對面配對微型球軸承的啟動摩擦力矩或是動態摩擦力矩。因此從以上綜述可以看出軸向載荷與軸向力是兩個不同的概念，本發明既施加有軸向載荷，又有總重量形成的軸向力，故而將本發明簡稱為面對面配對微型球軸承施加軸向載荷下摩擦力矩測試方法。表1是面對面配對微型球軸承施加軸向預負荷后且在2N的軸向力
下的啟動摩擦力矩測試值，逆時針、順時針各測10個點，啟動摩擦力矩單位是 g-cm o
權利要求
1. 一種面對面配對微型球軸承施加軸向載荷下摩擦力矩測試方法，該摩擦力矩測試方法將軸向緊固配對微型球軸承外圈的方式自定義為面對面配對微型球軸承，所述配對是指第一被測微型球軸承( 和第二被測微型球軸承的結構尺寸相同，所述面對面是指對第一被測微型球軸承( 和第二被測微型球軸承(4)的外圈采用緊配合并對其外圈的軸向端面施加有軸向載荷；該摩擦力矩測試方法借助了一套輔助裝置，輔助裝置與微型球軸承摩擦力矩測試儀中的光柵轉子和測試頭中心軸配合并借助微型球軸承摩擦力矩測試儀的其它部件完成面對面配對微型球軸承在施加軸向載荷下的摩擦力矩測試方法，該摩擦力矩包括啟動摩擦力矩和動態摩擦力矩，其特征是上述輔助裝置由預緊螺栓(1)、加載環( 和支撐軸(6)構成，其中加載環O)的外形分為上段圓柱體和下段圓錐體，在加載環( 所述上段圓柱體中心和所述下段圓錐體部分中心設置有內螺紋孔，在加載環( 所述下段圓錐體其余部分中心設置有內孔，在加載環 (2)所述下段圓錐體的底端中心設置有止口內孔，加載環( 所述下段圓錐體的外錐度與微型球軸承摩擦力矩測試儀中的光柵轉子(5)內錐度相配合，所述內螺紋孔與所述內孔以及所述止口內孔均為同一中心軸線，所述內孔的內徑等于第一被測微型球軸承C3)或是第二被測微型球軸承(4)外圈的外徑，所述止口內孔的內徑等于第一被測微型球軸承(3)或是第二被測微型球軸承(4)外圈的內徑，所述內螺紋孔的公稱內徑大于所述內孔的內徑； 預緊螺栓(1)呈T型并分為大端和小端，預緊螺栓(1)所述大端上部設置有兩個對稱盲孔， 預緊螺栓(1)所述小端的外圓車制有外螺紋，所述外螺紋的公稱外徑等于所述內螺紋孔的公稱內徑，在預緊螺栓所述小端的底面車制有孔肩止口，所述孔肩止口的外徑等于第一被測微型球軸承C3)或是第二被測微型球軸承(4)外圈的外徑，所述孔肩止口的內徑等于第一被測微型球軸承C3)或是第二被測微型球軸承(4)外圈的內徑；支撐軸(6)呈凸狀并分為上段和下段，支撐軸(6)所述上段由大圓柱段和小圓柱段構成，所述大圓柱段的外徑等于第一被測微型球軸承或是第二被測微型球軸承內圈的外徑，所述小圓柱段的外徑等于第一被測微型球軸承C3)或是第二被測微型球軸承內圈的內徑，所述小圓柱段的軸向長度等于第一被測微型球軸承(3)的寬度加上第二被測微型球軸承的寬度，支撐軸(6) 所述下段的底面車制有沉頭內孔，所述沉頭內孔的內徑等于微型球軸承摩擦力矩測試儀中測試頭中心軸(7)輸出軸頭的外徑；先將結構尺寸相等的第一被測微型球軸承( 和第二被測微型球軸承(4)裝入加載環 (2)所述內孔內，第二被測微型球軸承(4)外圈的軸向一端面緊靠在所述止口內孔端面，再將預緊螺栓⑴旋接在加載環⑵所述內螺紋孔上，預緊螺栓⑴小端的孔肩止口壓在第一被測微型球軸承C3)外圈的軸向一端面，使第一被測微型球軸承C3)和第二被測微型球軸承(4)相互接觸，在預緊螺栓(1)所述兩個對稱盲孔內插入力矩扳手，通過力矩扳手對第一被測微型球軸承C3)和第二被測微型球軸承(4)施加軸向載荷，該軸向載荷又稱為軸向預負荷，所述軸向預負荷的大小控制在微型球軸承理論值內，所述軸向預負荷通過預緊螺栓(1)所述孔肩止口傳遞給第一被測微型球軸承(3)的外圈和第二被測微型球軸承(4)的外圈，所述軸向預負荷實現配對微型球軸承的軸向緊固；將支撐軸(6)所述小圓柱體裝入第一被測微型球軸承(3)內圈和第二被測微型球軸承內圈的內孔中，再將支撐軸(6) 所述沉頭內孔緊配合在測試頭中心軸(7)輸出軸頭上，然后將光柵轉子( 扣在加載環(2) 所述下段圓錐體上，此時預緊螺栓(1)、加載環( 和光柵轉子(5)的總重量形成摩擦力矩測試時第一被測微型球軸承C3)和第二被測微型球軸承的軸向力，該軸向力的大小在預緊螺栓(1)和光柵轉子( 重量不變時通過調整加載環( 所述上段圓柱體的外徑尺寸來控制，由于光柵轉子( 和測試頭中心軸(7)之間配置有光電傳感器，根據測試頭中心軸 (7)不同轉速或不同旋轉方向，能夠從微型球軸承摩擦力矩測試儀上讀出在所述軸向力時的啟動摩擦力矩值或是動態摩擦力矩值。
全文摘要
一種面對面配對微型球軸承施加軸向載荷下摩擦力矩測試方法，包括輔助裝置的預緊螺栓(1)、加載環(2)和支撐軸(6)，將配對的第一被測微型球軸承(3)和第二被測微型球軸承(4)安裝在輔助裝置內，通過預緊螺栓對其外圈軸向端面施加軸向載荷，然后將裝配好的輔助裝置安裝在微型球軸承摩擦力矩測試儀上，此時預緊螺栓、加載環和光柵轉子(5)的總重量形成摩擦力矩測試時第一被測微型球軸承和第二被測微型球軸承的軸向力，在該軸向力作用下通過測試頭中心軸(7)不同轉速或不同旋轉方向測出面對面配對微型球軸承的啟動摩擦力矩或是動態摩擦力矩。本發明的方法正確可行，結果可靠，簡單易行，具有實際應用效果。
文檔編號G01L3/00GK102322995SQ20111023035
公開日2012年1月18日 申請日期2011年8月12日 優先權日2011年8月12日
發明者周詠, 孫北奇, 徐俊, 程俊景, 葛世東, 謝鵬飛, 郭金芳, 靳國棟 申請人:洛陽軸研科技股份有限公司