一种关节轴承启动力矩测量装置及测量方法

摘要

一种关节轴承启动力矩测量装置机测量方法，属于机械测量技术领域，其特征在于，包括内圈连接工装、上载荷施加工装和下载荷施加工装，上载荷施加工装和下载荷施加工装结构相同；将关节轴承A安装到上载荷施加工装的结构内，随后将关节轴承B安装到下载荷施加工装结构内，将内圈连接工装的上端通过关节轴承A与上载荷施加工装固定，将内圈连接工装的下端通过关节轴承B与下载荷施加工装固定。本发明解决了关节轴承在承受一定外载荷时内外圈相对回转启动力矩的测量难题，该方法适用于所有关节轴承在外载荷作用下相对回转启动力矩的测量，也可用于金属滚子轴承、滑动轴承在外载荷作用下相对回转启动力矩的测量，本方法操作简便，所需设备条件简单。

说明书

技术领域

本发明属于机械测量技术领域，涉及一种关节轴承启动力矩测量 方法的改进。

背景技术

关节轴承由内圈和外圈组成，图1所示。一般承受径向载荷或轴 向载荷或同时承受两种载荷的合成载荷。在关节轴承的设计中，一般 都有无载荷启动力矩不大于某规定值的要求。相应的在关节轴承检出 厂验时，需进行无载荷启动力矩测量。采用的测量方法通常是固定内 圈(外圈)，在不施加工作载荷的情况下，通过挂配重或其他手段测 量外圈(内圈)相对内圈(外圈)转动瞬间的力或力矩，图2所示。 然而关节轴承在实际使用中很少有无载荷的情况，人们更关心的是在 工作载荷作用下，关节轴承内外圈相对转动的的启动力矩是多少，启 动力矩能否满足使用要求。

显然，目前仅对关节轴承进行无载荷启动力矩测量，不能满足实 际需要。目前采用的无载荷启动力矩测量方法，不能用于关节轴承在 承受工作载荷下。在受到一定的径向载荷(图3所示)或轴向载荷(图 4所示)时，由于必须有工装将径向载荷或轴向载荷施加到关节轴承 内外圈上，因此测量关节轴承外圈(内圈)相对内圈(外圈)转动瞬 间的力或力矩变的比较困难。

发明内容

本发明的目的：

设计一种关节轴承启动力矩测量装置，涉及测量技术和机械设计 技术，解决了关节轴承在承受一定载荷时内外圈相对回转启动力矩的 测量难题。

本发明的技术方案：

一种关节轴承启动力矩测量装置，其特征在于，包括内圈连接工 装、上载荷施加工装和下载荷施加工装，上载荷施加工装和下载荷施 加工装结构相同；

内圈连接工装两端为圆柱形台阶轴，用于关节轴承内圈安装定 位；中间部分为力矩测量段；

将关节轴承A安装到上载荷施加工装的结构内，随后将关节轴 承B安装到下载荷施加工装结构内，将内圈连接工装的上端通过关 节轴承A与上载荷施加工装固定，将内圈连接工装的下端通过关节 轴承B与下载荷施加工装固定。

所述内圈连接工装的力矩测量段截面为矩形，用于力矩扳手的夹 持。

所述上载荷施加工装和下载荷施加工装的一端具有圆柱型夹持 段，用于与外部载荷施加装置的连接；另一端中部有一方形大孔，端 部开有圆柱形台阶孔，方形大孔与圆柱形台阶孔相连通且轴线垂直， 圆柱形台阶孔用于关节轴承外圈定位和装配。

将所述关节轴承A安装到上载荷施加工装的圆柱形台阶孔内， 用盖板压住关节轴承A的外圈，用螺钉将盖板与上载荷施加工装固 定；将关节轴承B安装到下载荷施加工装的圆柱形台阶孔内，然后 用盖板压住关节轴承B的外圈，用螺钉将盖板与下载荷施加工装7 固定。

将所述内圈连接工装的上端通过关节轴承A的内圈伸入上载荷 施加工装的大孔内，再将衬套套在内圈连接工装的上端，再通过螺母 将内圈连接工装的上端拧紧在关节轴承A的内圈；将内圈连接工装 的下端通过关节轴承B的内圈伸入下载和施加工装的大孔内，再将 衬套套在内圈连接工装的下端，再通过螺母将内圈连接工装的下端拧 紧在关节轴承B的内圈。

一种关节轴承启动力矩测量方法，其特征在于，包括如下步骤： 将上载荷施加工装和下载荷施加工装的夹持段分别与外部载荷加载 装置连接，对关节轴承A和关节轴承B施加拉伸或压缩载荷，在内 圈连接工装上测量两个关节轴承内圈相对外圈转动的启动力矩之和 M_A+M_B；然后用关节轴承C更换关节轴承A，再次测量两个关节轴 承内圈相对外圈转动的启动力矩之和M_B+M_C；然后用关节轴承A更 换关节轴承B，再次测量两个关节轴承内圈相对外圈转动的启动力矩 之和M_A+M_C；最后求解得出每个关节轴承的在承受一定沿轴线方向 外载荷作用下的启动力矩。

本发明的关键点：

利用三个关节轴承，通过分别成对测量两个关节轴承在外载荷作 用下的启动力矩之和，然后求解得出每个关节轴承在外载荷作用下的 启动力矩；

载荷施加工装与关节轴承外圈的连接和内圈连接工装与关节轴 承内圈的连接为可拆卸式，便于关节轴承换装。

本发明的有益效果：

本发明解决了关节轴承在承受一定外载荷时内外圈相对回转启 动力矩的测量难题，该方法适用于所有关节轴承在外载荷作用下相对 回转启动力矩的测量，也可用于金属滚子轴承、滑动轴承在外载荷作 用下相对回转启动力矩的测量，本方法操作简便，所需设备条件简单。

附图说明

图1为关节轴承结构示意图

图2为关节轴承无外载启动力矩测量示意图

图3为关节轴承受轴向外载示意图

图4为关节轴承受径向外载示意图

图5为该发明总体结构示意图

图6为该发明实施例1的装配剖视图

图7为该发明实施例2的装配剖视图

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。参见图6。一种关节 轴承启动力矩测量装置，包括内圈连接工装5、上载荷施加工装6和 下载荷施加工装7，上载荷施加工装6下载荷施加工装7结构相同。

内圈连接工装5两端为圆柱形台阶轴，用于关节轴承内圈安装定 位；中间部分为力矩测量段；

将关节轴承A安装到上载荷施加工装6的结构内，随后将关节 轴承B安装到下载荷施加工装7结构内，将内圈连接工装5的上端 通过关节轴承A与上载荷施加工装6固定，将内圈连接工装5的下 端通过关节轴承B与下载荷施加工装7固定。

内圈连接工装5的力矩测量段截面为矩形，用于力矩扳手的夹 持。

上载荷施加工装6的一端具有圆柱型夹持段，用于与外部载荷施 加装置的连接；另一端中部有一方形大孔8，端部开有圆柱形台阶孔 9，方形大孔8与圆柱形台阶孔9相连通且轴线垂直，圆柱形台阶孔 用于关节轴承A外圈1定位和装配。

下载荷施加工装7的一端具有圆柱型夹持段，用于与外部载荷施 加装置的连接；另一端中部有一方形大孔19，端部开有圆柱形台阶 孔18，方形大孔19与圆柱形台阶孔18相连通且轴线垂直，圆柱形 台阶孔18用于关节轴承B外圈4定位和装配。

首先将关节轴承A安装到上载荷施加工装6的圆柱形台阶孔9 内，用盖板11压住关节轴承A的外圈2，用螺钉16将盖板11与上 载荷施加工装6固定；将关节轴承B安装到下载荷施加工装7的圆 柱形台阶孔18内，然后用盖板13压住关节轴承B的外圈4，用螺 钉17将盖板13与下载荷施加工装7固定。

随后将内圈连接工装5的上端通过关节轴承A的内圈1伸入上 载荷施加工装6的大孔8内，再将衬套12套在内圈连接工装5的上 端，再通过螺母10将内圈连接工装5的上端拧紧在关节轴承A的内 圈1上；将内圈连接工装5的下端通过关节轴承B的内圈3伸入下 载荷施加工装7的大孔19内，再将衬套14套在内圈连接工装5的 下端，再通过螺母15将内圈连接工装5的下端拧靠在关节轴承B的 内圈3。

力矩测量时，首先将上载荷施加工装6和下载荷施加工装7的夹 持段分别与外部载荷加载装置连接，对关节轴承A和关节轴承B施 加拉伸或压缩载荷20000N，在内圈连接工装5上测量两个关节轴承 内圈相对外圈转动的启动力矩之和M_A+M_B＝62N.m；然后用关节轴承 C更换关节轴承A，再次测量两个关节轴承内圈相对外圈转动的启动 力矩之和M_B+M_C＝68N.m；然后用关节轴承A更换关节轴承B，再次 测量两个关节轴承内圈相对外圈转动的启动力矩之和 M_A+M_C＝64N.m；最后求解得出关节轴承A在承受2000N沿轴线方 向外载荷的启动力矩为29N.m，关节轴承B在承受2000N沿轴线方 向外载荷的启动力矩为33N.m，关节轴承C在承受2000N沿轴线方 向外载荷的启动力矩为35N.m。

本发明通过设计一套关节轴承力矩测量工装，采用成对测量的方 法，解决了关节轴承在承受一定外载荷时内外圈相对回转启动力矩的 测量难题，该方法适用于所有关节轴承在外载荷作用下相对回转启动 力矩的测量，也可用于金属滚子轴承、滑动轴承在外载荷作用下相对 回转启动力矩的测量，本方法操作简便，所需设备条件简单。

实施例1：

该实施例用于关节轴承承受沿轴线方向载荷作用下启动力矩测 量。

内圈连接工装5两端为圆柱形台阶轴，用于关节轴承内圈安装定 位；中间部分为力矩测量段；

将关节轴承A安装到上载荷施加工装6的结构内，随后将关节 轴承B安装到下载荷施加工装7结构内，将内圈连接工装5的上端 通过关节轴承A与上载荷施加工装6固定，将内圈连接工装5的下 端通过关节轴承B与下载荷施加工装7固定。

内圈连接工装5的力矩测量段截面为矩形，用于力矩扳手的夹 持。

上载荷施加工装6的一端具有圆柱型夹持段，用于与外部载荷施 加装置的连接；另一端中部有一方形大孔8，端部开有圆柱形台阶孔 9，方形大孔8与圆柱形台阶孔9相连通且轴线垂直，圆柱形台阶孔 用于关节轴承A外圈1定位和装配。

下载荷施加工装7的一端具有圆柱型夹持段，用于与外部载荷施 加装置的连接；另一端中部有一方形大孔19，端部开有圆柱形台阶 孔18，方形大孔19与圆柱形台阶孔18相连通且轴线垂直，圆柱形 台阶孔18用于关节轴承B外圈4定位和装配。

首先将关节轴承A安装到上载荷施加工装6的圆柱形台阶孔9 内，用盖板11压住关节轴承A的外圈2，用螺钉16将盖板11与上 载荷施加工装6固定；将关节轴承B安装到下载荷施加工装7的圆 柱形台阶孔18内，然后用盖板13压住关节轴承B的外圈4，用螺 钉17将盖板13与下载荷施加工装7固定。

随后将内圈连接工装5的上端通过关节轴承A的内圈1伸入上 载荷施加工装6的大孔8内，再将衬套12套在内圈连接工装5的上 端，再通过螺母10将内圈连接工装5的上端拧紧在关节轴承A的内 圈1上；将内圈连接工装5的下端通过关节轴承B的内圈3伸入下 载荷施加工装7的大孔19内，再将衬套14套在内圈连接工装5的 下端，再通过螺母15将内圈连接工装5的下端拧靠在关节轴承B的 内圈3。

力矩测量时，首先将上载荷施加工装6和下载荷施加工装7的夹 持段分别与外部载荷加载装置连接，对关节轴承A和关节轴承B施 加拉伸或压缩载荷20000N，在内圈连接工装5上测量两个关节轴承 内圈相对外圈转动的启动力矩之和M_A+M_B＝62N.m；然后用关节轴承 C更换关节轴承A，再次测量两个关节轴承内圈相对外圈转动的启动 力矩之和M_B+M_C＝68N.m；然后用关节轴承A更换关节轴承B，再次 测量两个关节轴承内圈相对外圈转动的启动力矩之和 M_A+M_C＝64N.m；最后求解得出关节轴承A在承受2000N沿轴线方 向外载荷的启动力矩为29N.m，关节轴承B在承受2000N沿轴线方 向外载荷的启动力矩为33N.m，关节轴承C在承受2000N沿轴线方 向外载荷的启动力矩为35N.m。

实施例2：

该实施例用于关节轴承承受沿径向载荷作用下启动力矩测量。

内圈连接工装5上端为带圆柱孔的双叉耳，圆柱孔直径与关节轴 承A的内圈1直径相同，双叉耳内高度比关节轴承内圈高度略大， 可以用一个圆柱销8将内圈连接工装5上端和关节轴承A安装在一 起；内圈连接工装5下端为带圆柱孔的双叉耳，圆柱孔直径与关节轴 承B的内圈3直径相同，双叉耳内高度比关节轴承内圈高度略大， 可以用一个圆柱销9将内圈连接工装5下端和关节轴承B安装在一 起；内圈连接工装5中间部分为力矩测量段。力矩测量段截面为矩形， 用于力矩扳手的夹持。

上载荷施加工装6和下载荷施加工装7的结构相同。一端具有圆 柱型夹持段，用于与外部载荷施加装置的连接；另一端为带圆柱孔单 耳片结构，圆柱孔直径与关节轴承A和的关节轴承B的内圈3直径 相同，用于与轴承外圈配合安装。