滚动轴承摩擦力矩测量方法研究与实现

摘要

滚动轴承被运用到工业、家电、农业等各个领域，其摩擦力矩会导致能量消耗，降低机械动作的精准度,因此摩擦力矩检测成为轴承行业的迫切需求。本文开展了轴承启动摩擦力矩及动摩擦力矩检测技术研究工作。
　　本文给出了平衡法检测滚动轴承摩擦力矩方案及误差分析，提出了启动摩擦力矩检测方法。动摩擦力矩检测是在恒速下运行稳定后测出被测轴承平均力矩值；启动摩擦力矩测量原理是轴承内圈间歇式低速运动，作用在外圈上的弹性牵引线缓慢蓄力，传感器测量轴承外圈相对内圈运动过程的摩擦力矩曲线，曲线的极值点为启动摩擦力矩，即轴承内圈与外圈产生相对运动的临界点，通过对轴承运动一圈后所有曲线极值点求平均值，获得启动摩擦力矩，同时，给出了测量系统的精度要求。
　　开发了摩擦力矩检测机械系统，系统包含加载机构、驱动机构、传感器机构等三部分。加载机构提供轴向负荷，驱动机构使内圈旋转，传感器获取信号。通过零件形位公差及配合公差来满足精度需求。
　　开发了摩擦力矩测控系统，包含硬件系统和软件系统。硬件系统又包含了控制部分与信号处理部分。控制部分硬件系统包括电机、驱动器、运动控制卡和工控机，完成摩擦力矩测量过程中的运动控制；信号处理部分包含传感器、调理仪、采集卡和工控机，负责力矩的获取和后续调理。软件系统包含动摩擦力矩测量程序及启动摩擦力矩测量程序。
　　探讨了动摩擦力矩及启动摩擦力矩检测方法，同时，实验验证了开发的检测装置的精度。实验结果表明，该测量系统的动摩擦力矩重复性精度为，启动摩擦力矩的重复性精度为+6mNm，满足了滚动轴承动摩擦力矩与启动摩擦力矩的检测需求。

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1 绪论

1. 1 概述

1. 2 国内外滚动轴承摩擦力矩检测的发展与现状

1. 3 课题来源、研究意义及本文结构

1.4 本文结构

1. 5 本章小结

2 总体方案设计

2. 1 摩擦力矩测量技术要求

2. 2 平衡力法摩擦力矩测量原理

2. 3 平衡力法精度分析

2. 4 摩擦力矩测量系统设计方案

2. 5 本章小结

3 机械系统结构设计

3. 1 机械系统结构总体设计方案及精度设计

3. 2 摩擦力矩测量装置的结构设计

3. 3 本章小结

4 测控系统结构设计

4. 1 测控系统硬件设计

4. 2 测控系统软件设计

4. 3 抗干扰技术

4. 4 本章小结

5 摩擦力矩测量方法研究和实验验证

5. 1 实验目的和条件

5. 2 动摩擦力矩和启动摩擦力矩测量方法研究

5. 3 摩擦力矩检测系统重复性测量实验

5. 4 本章小结

6 总结与展望

6. 1 全文总结

6. 2 工作展望

致谢

参考文献