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1、1摩擦力矩试验台特性的试验研究二、国内外同类产品技术的概况1.国内外几种摩擦力矩测量仪简介针对不同型号和用途的航天轴承，目前国内外研制有若干型号的轴承摩擦力矩测量仪。在常温的测量条件下，洛阳轴承研究所研制了M9908、PM9906、M695 等轴承摩擦力矩测量仪 30；欧洲航天局也研制了摩擦力矩试验台。(1) PM9906 摩擦力矩测量仪01.轴向加载机构 02.驱动主轴 03.空气轴承 04.轴承更换套 05.被测试轴承206.力传感器 07.速度传感器 08.电机图 3 PM9906 球轴承摩擦力矩测量仪结构示意图Fig.3 Structure diagrammatic sketch of
2、 PM9906 measuring instrumentFOR BALL BEARING FRICTION TORQUE1性能技术指标(1)测量项目 平均摩擦力矩；(2)尺寸范围 内径 10mm50mm，外径 20mm110mm，宽度4mm14mm；(3)力矩范围 050Nmm，0100 Nmm；(4)载荷 轴向载荷 050N0.5N；(5)转速 10r/min2000r/min；(6)测量精度 0.5F.S。2工作原理被测轴承内圈固定在驱动主轴上，外圈由空气轴承支撑，在内圈上施加轴向载荷，机座上固定有力传感器。工作时伺服电机驱动主轴带动轴承内圈旋转，由于轴承摩擦力的存在，带动轴承外圈和空气轴
3、承转子旋转，固定在机座上力传感器对空气轴承转子施加平衡力阻止其旋转，进而阻止轴承外圈旋转，力传感器施加的平衡力与轴承的摩擦力保持动态平衡，所以其采集到的信号反映了被测试轴承动态摩擦力的大小。力传感器产生的电信号经放大滤波后输入计算机，经过数据处理，得到逆时针和顺时针两个方向的轴承的摩擦力矩测量结果及两个方向的力矩变化曲线。(2) PM695 摩擦力矩测量仪1性能技术指标(1)被测试轴承的类型：成对角接触球轴承；(2)测量项目 平均摩擦力矩，最大摩擦力矩，力矩差值以及变化曲线；(3)尺寸范围 内径 10mm50mm，外径 20mm110mm；(4)力矩范围 0.550 Nmm；(5)载荷 轴向载
4、荷 100N500N；(6)转速 0.5r/min，5r/min，l0r/min 三种；(7)测量位置 轴承成对垂直于轴线安装；(8)测量精度 1F .S。32工作原理该试验机可对成对安装的角接触轴承分别进行内环驱动或外环驱动的摩擦力矩测试。被测试轴承垂直成对安装在驱动主轴上，外圈或内圈与空气轴承转子相连，当永磁直流力矩测速电机组通过同步带带动轴承内圈或外圈低速旋转时，由于摩擦力矩作用带动轴承外圈或内圈和空气轴承转子旋转，应变传感器与空气轴承转子相连，利用应变式传感器弹性体的变形产生的力矩与被测试轴承产生的摩擦力矩平衡。由传感器将轴承的摩擦力矩转换为电信号，经过放大滤波后进入计算机进行数据处理
5、，得到正反向六组测量结果和两组力矩变化曲线，可随机显示、存档或打印输出测量数据及图形。上述两种型号的轴承摩擦力矩测量仪能够测量一种或几种特定型号、一定尺寸范围内的轴承的摩擦力矩，但是由于针对性不同，只能测量在较低转速或固定转速条件下运行的轴承的摩擦力矩。01.应变传感器 02.空气轴承 03.空气轴承转子 04.外更换件 05.被测试轴承 06.载荷加载环 07.汽缸 08.被测试轴承 09.外更换件 10.滚动轴承 11.同步带轮 12.支撑 13.内更换件 14. 直流电机组 15.驱动主轴 16.密珠轴承 17 传动齿轮图 4 PM695球轴承摩擦力矩测量仪结构示意图Fig.4 Stru
6、cture diagrammatic sketch of PM695 measuring instrument for ball bearing friction torque4(3) 欧洲空间技术实验室用试验台 61技术性性能指标：(1)被测试轴承的类型 角接触球轴承；(2)测量项目 摩擦力矩；(3)尺寸范围 内径 15mm20mm，外径 20mm42mm；(4)力矩范围 015 Nmm；(5)载荷 轴向载荷 0150N；(6)转速 05000r/min；(7)测量位置 轴承垂直于轴线安装。2工作原理法兰盘安装在筒状支撑的顶端，由一个气体轴承支撑，使它的位置固定。被测试轴承的外圈由法兰盘固定
7、，保证了被测试轴承的轴线是垂直的。筒状支撑、法兰盘和外圈一起转动，最高转速 5000rpm。被测试轴承的转速通过位于法兰上面的计数器测得，在筒状支撑下端可以悬挂加载轴向载荷。在法兰上面安装的横梁上有摩擦力传感器，用来测试轴承的摩擦力矩，摩擦力矩信号可以准确可靠的被记录。由于轴承是垂直于轴线安装，所以测得的轴承摩擦力矩值精度较高。图 5 欧洲空间技术实验室摩擦力矩试验台结构示意图Fig.5 Structure diagrammatic sketch of test rig for bearing friction torqueof European Space Technology Labora
8、tory51.我校研制的轴承摩擦力矩特性试验台(1) 试验台系统主结构和工作原理0 10 20 3 0 4 0 50 6 0 7 0 80 9 1 001.轴向加载机构 02.心轴 03.力传感器 04.被测试轴承 05.轴承室06.主轴 07.轴承座 08.支撑轴承 09.弹性联轴器 10.直流电机图 6 轴承摩擦力矩特性试验台结构示意图Fig. 6 Structure sketch of test rig for friction torque characteristics of bearings被测试轴承安装在主轴轴端的轴承室内，利用力平衡法原理测量摩擦力矩。被测试轴承外圈随主轴转动，
9、带动内圈转动，与内圈紧配合的心轴上的止动块通过杠杆传递摩擦力矩信号到传感器，经过数字电路处理后输出到计算机显示器。(2) 试验台技术指标试验台主要技术指标：(1)测量项目 摩擦力矩；(2)力矩范围 0 50Nm10-3；(3)转速范围 07000r/min；(4)温度范围 室温65；(5)载荷范围 0170N。(3) 试验台系统构成轴承摩擦力矩特性试验台（图 7 和 8）主要包括电机驱动控制系统、温度测量控制系统、加载系统和数据采集与处理系统四个部分。6参考文献1 何加群对我国轴承行业技术创新的几点思考J轴承工业，2007，(4)：4-7 2 几类重点滚动轴承的发展方向J轴承工业，2005，(
10、2)：27-30 3 Kingsbury E. Parched Elastohydrodynamic LubricationJ. ASME Jour of Trib, 1985, 107:229-233.4 Hunter S P. Oil Film Thickness Measurement and Analysis For an Angular Elastohydrodynamic LubricationR. Washington D C:NASA, 1986.5 Schritz B, Jones W R, R J, et al. Parched Elastohydrodynamic Lub
11、ricationJ. ASME Jour of Trib, 1994, 37(1), 13-22.6 Stevens K T. Torque/speed investigations on ball bearings for reaction wheelsR. England: European Space Agency, (Special Publication) ESA SP, 1982, 23-25.7 Smith H J T, Smith M D. A method of compensating for the friction of a rotating bearingJ. Rev
12、 Scl Instrum, 1994, 65(7)2:402-2405.8 Todd M J. GENSIMa compact regression-based model for Coulomb torque in ball bearingsC. Proc Instn Mech Engrs PartJ: J Engineering Tribology. 1997, 151-161.9 Blake J J, Truman C E. Measurement of running torque of tapered roller bearingsC. Proc Instn Mech Engrs P
13、artJ: J Engineering Tribology. 2004, 239-249.10 Przemyslaw Szuminski, Tomasz Kapitaniak. A Model for the Determination of the Resisting Torque of the Rolling Bearing Cage Motion of Slow-Speed Kinematic PairsJ. Meccanica, 2005, 40(1):35-47.11 赵国祥低速轻载大直径轴承摩擦力矩的试验研究 J轴承，1982，(3)：11-1412 杨庭楣平台框架轴承的刚度和摩擦
14、力矩J轴承，1987，(1)：17-20 13 刘健海，温诗铸，樊幼温轴承动态摩擦力矩的实验分析 J轴承，1991，(6)：32-3514 李兴林，陈宏根，张海龙密封球轴承摩擦力矩计算模型 J轴承，1992，(3)：12-1715 王玲，黄克威，杨昆元消旋天线机构轴承摩擦力矩的研究 J中国空间科学技术，1993，(1)：51-5416 徐荣瑜角接触球轴承摩擦力矩的计算J轴承，1994，(6)：2-5 17 周晓文，丁长安，李鸣鸣，等角接触球轴承摩擦力矩试验研究 J轴承，1996，(6)：27-29， 3918 贾群义，王红军，鲁英敏，等大型球轴承摩擦力矩试验台的研制及其实用性能的试验7研究J
15、摩擦学学报， 1997， 17(4)：348-35319 朱江红低速球轴承摩擦力矩的分析研究J导弹与航天运载技术，2000，(6)：20-2520 蒋兴奇，马家驹，赵联春高速精密角接触轴承热分析 J轴承，2000，(8)：1-4 21 张葵，李建华球轴承摩擦力矩的分析计算J轴承，2001，(1)：8-11 22 叶军，杨立芳，吉智军，等框架轴承摩擦力矩的测量与分析计算 J轴承，2001，(4)：7-923 蒋蔚，周彦伟，梁波配对角接触轴承刚度和摩擦力矩分析计算 J轴承，2006，(8)：1-3、35 24 马小梅，邓四二，梁波，等航天轴承摩擦力矩的试验分析 J轴承，2005，(10)：22-2425 李建华，邓四二，马纯民陀螺仪框架灵敏轴承摩擦力矩影响因素分析 J轴承，2006，(7)：4-726 任海东，杨伯原航天轴承摩擦力矩特性实验台的研制及轴承性能实验研究 D河南：河南科技大学，200727 轴承检测技术 M北京：机械工业出版社1991 28 任海东，杨伯原轴承摩擦力矩特性试验台的研制 J轴承，2007，(1)：26-28 29 朱孔敏，
