專(zhuān)利名稱(chēng)：旋槳流速儀用球軸承摩擦力矩測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種測(cè)量設(shè)備，具體涉及一種江河水文測(cè)驗(yàn)領(lǐng)域中旋槳 流速儀用的球軸承摩擦力矩測(cè)量?jī)x。
背景技術(shù)：
水文測(cè)驗(yàn)領(lǐng)域中，旋槳流速儀旋轉(zhuǎn)支承系統(tǒng)中精密儀表微型球軸承，其
性能具有低而穩(wěn)定的摩擦力矩，使儀器具有良好的低速性能；負(fù)載能力強(qiáng)， 極限轉(zhuǎn)速高，穩(wěn)定性好，使儀器具有很高的測(cè)速上限。流速儀測(cè)流工作是在 江河水流中進(jìn)行的。使用環(huán)境差工作水深大，壓力大；流速高，旋槳轉(zhuǎn)速 快，受水流沖擊力大；水體中懸移質(zhì)含沙量、污物、雜質(zhì)多。在工作過(guò)程中， 河水很容易從旋轉(zhuǎn)縫隙部分進(jìn)入儀器軸承油室，導(dǎo)致球軸承被污染，輕者摩 擦力矩增大，儀器靈敏度差；重者旋轉(zhuǎn)部分被卡阻，儀器無(wú)法工作。特別是 在汛期，時(shí)有發(fā)生。為此，每次測(cè)流完畢，球軸承都必需清洗，用經(jīng)驗(yàn)方法 檢查球軸承靈敏度，可靠性差，在一定程度上影響儀器低速測(cè)量精度。
目前清洗、檢測(cè)球軸承設(shè)備、方法十分簡(jiǎn)陋。在一盛汽車(chē)燃料油容器中， 左手食、姆指捏住球軸承內(nèi)圈；右手食指急速撥轉(zhuǎn)外圈，使其快速旋轉(zhuǎn)。清 洗后，將球軸承置平，右手食指快速?gòu)椶D(zhuǎn)軸承外圈，觀察其旋轉(zhuǎn)速度和停止 狀態(tài)，憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)判斷力矩值。此法在很大程度上帶有主觀色彩，準(zhǔn)確性差， 特別是無(wú)經(jīng)驗(yàn)的新手，無(wú)所適從。在一定程度上影響儀器正常工作。也即水 文測(cè)驗(yàn)精度。隨著精密儀表微型球軸承在航天航空等尖端科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，測(cè)量球軸 承力矩儀器發(fā)展很快，種類(lèi)繁多，都是往高精度方向發(fā)展，如測(cè)量力矩示度
值從0.02g:m,發(fā)展到0.005g:m。價(jià)格昂貴。所有的精密儀表球軸承在生產(chǎn)、 使用中的清洗、檢測(cè)條件都極其苛刻，如凈化工作室等；而其檢驗(yàn)規(guī)程十分 嚴(yán)格。所有這些對(duì)于在野外惡劣環(huán)境中使用的儀器以及工作條件極差的水文 測(cè)站，根本無(wú)法使用。本實(shí)用新型正是針對(duì)水文測(cè)站實(shí)際情況研制的。
在國(guó)外， 一般水流條件都比較好，測(cè)流次數(shù)也少。球軸承清洗及其清洗 后力矩測(cè)定問(wèn)題不突出。如懷疑球軸承力矩有問(wèn)題，則換用新的。 存在問(wèn)題
1. 旋槳流速儀在江河中惡劣條件下工作，軸承油室很難避免被污水入 侵，球軸承被污染。球軸承未能發(fā)揮其應(yīng)有性能。
2. 球軸承清洗設(shè)備、工藝都很不規(guī)范，檢測(cè)球軸承力矩都憑個(gè)人經(jīng)驗(yàn)， 不科學(xué)，在一定程度上影響儀器正常工作，使水文測(cè)驗(yàn)精度遭受難以估量的 影響。
3. 目前市上的各種軸承力矩儀精度高，價(jià)格昂貴，使用條件苛刻，操 作復(fù)雜，而水文測(cè)站工作環(huán)境很差。從流速儀測(cè)量實(shí)用精度來(lái)看，也沒(méi)有必 要配置這樣高級(jí)測(cè)試設(shè)備。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種旋槳流速儀用球軸承摩擦力矩測(cè)量?jī)x，該 測(cè)量?jī)x能夠筒捷、可靠、較準(zhǔn)確地檢測(cè)球軸承摩擦力矩，滿(mǎn)足工程實(shí)用精度 要求，價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)便，從而確保儀器工作性能。
完成上述發(fā)明任務(wù)的方案是旋槳流速儀用球軸承摩擦力矩測(cè)量?jī)x，設(shè)有水平底座和顯示屏，顯示屏上設(shè)有指針和刻度板，其特征在于，在底座上 垂直地設(shè)有支承軸，該支承軸由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，該支承軸上端與被測(cè)球軸承 的內(nèi)圈配合并設(shè)有定位臺(tái)階；在被測(cè)球軸承同一水平面上設(shè)有測(cè)試臺(tái)，該測(cè)
試臺(tái)下部設(shè)有槽孔，供以容納支承軸上端及被測(cè)球軸承；該測(cè)試臺(tái)槽孔的內(nèi) 圈與被測(cè)球軸承球軸承的外圈配合，同時(shí)該測(cè)試臺(tái)外圓側(cè)面通過(guò)傳動(dòng)桿與顯 示機(jī)構(gòu)的指針聯(lián)接，指針上設(shè)有配重砝碼。
使用時(shí)將被測(cè)球軸承裝進(jìn)測(cè)試臺(tái)下部槽孔中，并安裝在支承軸上部軸頭 和定位臺(tái)階上；
于被測(cè)球軸鋼球上注進(jìn)1滴儀表油；
打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，電機(jī)帶動(dòng)支承軸旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，被測(cè)球軸承內(nèi)圈也跟著旋 轉(zhuǎn)，它通過(guò)其中的鋼球以摩擦力的形式帶動(dòng)球軸承外圏旋轉(zhuǎn)，同時(shí)安裝在被 測(cè)球軸承外圏上的測(cè)試臺(tái)也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，其外圓側(cè)面的傳動(dòng)桿即推動(dòng)指針轉(zhuǎn) 動(dòng)，但指針被其上的砝碼產(chǎn)生的力矩平衡，此力矩就等于被測(cè)球軸承摩擦力 矩值。觀讀顯示屏示值，如不大于l.Og.cm,則表明該被測(cè)J求軸承清洗潔凈 度符合技術(shù)要求。如被測(cè)球軸承力矩值超標(biāo)，應(yīng)重新清洗，重復(fù)上述步驟。 如再次被檢測(cè)球軸承力矩仍超標(biāo)，則說(shuō)明其中零件受污染、生銹、損傷，需 要更新。
通過(guò)上述測(cè)試就可確保球軸承應(yīng)有的摩擦力矩值，即儀器低速工作性 能，保證水文測(cè)驗(yàn)精度。
本實(shí)用新型提供的球軸承摩擦力矩儀可簡(jiǎn)捷、可靠、較準(zhǔn)確地檢測(cè)球軸 承摩擦力矩，滿(mǎn)足工程實(shí)用精度要求，價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)便，從而確保儀器 工作性能，即我國(guó)江河水文測(cè)驗(yàn)精度。

圖1是旋槳流速儀用球軸承力矩儀總裝； 圖2是旋槳流速儀用球軸承力矩儀結(jié)構(gòu)圖； 圖3是圖2的A視放大圖M2: 1; 圖4、圖5分別是圖2的B視放大圖M4: 1和M2: 1; 圖6是旋槳流速儀用球軸承力矩儀作用力分析圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1，
圖1所示為旋槳流速儀用球軸承力矩儀總裝，包括支承部件31、力 矩顯示部件32、底座33和動(dòng)力部件34。
圖2是旋槳流速儀用球軸承力矩儀結(jié)構(gòu)圖，包括底座l、軸承座2、 支承軸3、隔套4、球軸承5、膠帶圈6、皮帶輪7、螺釘8、調(diào)平螺桿9、電 才幾10、 #1測(cè)^表軸7 義11、測(cè)試臺(tái)12、顯示屏13、指4十14、砝碼15、圓水泡 16、開(kāi)關(guān)17、支桿18、傳動(dòng)桿19、雙頭軸尖20、錐孔寶石軸承21、六角螺 母22、寶石座23、寶石座后板24、寶廠座前板25、透明面板26。圖3是圖 2的A視放大圖M2: 1;圖4、圖5分別是圖2的B視放大圖M4: 1和M2: 1。
1.支承部件由軸承座2、支承軸3和一對(duì)單列向心球軸承5及其安 裝時(shí)定位隔套4和測(cè)試臺(tái)12等組成。支承軸3是旋轉(zhuǎn)中樞，借一對(duì)單列向 心球軸承5和定位隔套4安裝在軸承座2孔中， 一起固定在底座1上。支承 軸3上部軸頭有一供測(cè)試安裝被測(cè)球軸承11的外圓和定位臺(tái)肩，外圓配合 間隙量為O.Olmm，定位臺(tái)肩垂直度為0.005mm，被測(cè)球軸承安裝在支承柱3上部軸頭外圓和定位臺(tái)階上；下部軸頭裝皮帶輪7，通過(guò)膠帶圏6與電機(jī) 皮帶輪7相聯(lián)。被測(cè)球軸承l(wèi)l上安裝一標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷95士0.1g重量的測(cè)試臺(tái)12。 測(cè)試臺(tái)12外圓裝有傳動(dòng)桿19,它將球軸承摩擦力矩值以一定的比例量值施 加在指針14上；其下部有一與被測(cè)球軸承外圈成一級(jí)滑配合精度的槽孔。
2. 力矩顯示部件包括顯示屏13、指針14、錐孔寶石軸承21和支桿 27等。
① 顯示屏力矩刻度值為0 土2g;m，最小刻度為O.lg:m。顯示屏安裝 于透明塑料面板中。顯示屏力矩刻度值按與被測(cè)球軸承摩擦力矩值相應(yīng)的指 針偏角分度。
② 指針由黑色有機(jī)玻璃制成的指針，其側(cè)面中間裝有一根OlxlOmm 雙頭軸尖，兩軸尖端部均為一半徑R0.05mm，光潔度12級(jí)的5求體。兩軸尖 端部球體支承在具有14級(jí)光潔度的寶石軸承21窩底上。能十分靈敏地轉(zhuǎn)動(dòng)， 指針在傳動(dòng)桿作用力下產(chǎn)生一偏角。
③ 錐孔寶石軸承錐孔寶石軸7 義21嵌在寶石座23孔中，兩寶石座23 分別固定在寶石座前、后板25、 24上，待調(diào)整好雙頭軸尖軸向工作游隙后， 用六角螺母22并緊。所說(shuō)的軸尖軸向工作游隙為0.03 ~ 0.05mm。
支桿支撐顯示屏，支桿18上有一定位孔，供安裝顯示屏定位之用， 下部安裝在底座l上，用螺母并緊。支桿位置正好處于圖中間，圖中未能表 示。
3. 底座部件為本儀器支座，在底座上除安裝調(diào)平螺桿9,圓水泡10 和開(kāi)關(guān)、電源插座、指示燈外，還安裝上述各另、部件。工作時(shí)，通過(guò)對(duì)調(diào) 平螺桿9調(diào)整，可使圓水泡10中水泡居中，達(dá)到測(cè)試臺(tái)12水平的目的。4.動(dòng)力部件包括低速電機(jī)IO、皮帶輪7、膠帶圈6等。低速電機(jī)功 率為3W，轉(zhuǎn)速30轉(zhuǎn)/分，其軸頭裝有皮帶輪7，通過(guò)膠帶圏6和安裝在支承 軸3上皮帶輪7相聯(lián)，從而驅(qū)動(dòng)支承軸3旋轉(zhuǎn)。
使用步驟
① 將儀器調(diào)整水平，為此，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)平螺桿9，使圓水泡10中水泡居中， 即才巴測(cè)試臺(tái)12安平；
② 將被測(cè)球軸承11裝進(jìn)測(cè)試臺(tái)12下部槽孔中，并安裝在支承軸3上部 軸頭和定位臺(tái)階上；
③ 于被測(cè)球軸11鋼球上用注射器注進(jìn)1滴8號(hào)儀表油；
④ 才妻插電源市電 220V;
⑤ 打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，電機(jī)10帶動(dòng)支承軸3旋轉(zhuǎn)，同時(shí)，被測(cè)球軸承11內(nèi) 圈也跟著旋轉(zhuǎn)，它通過(guò)其中的鋼球以摩擦力的形式帶動(dòng)球軸承外圈旋轉(zhuǎn)同時(shí) 安裝在被測(cè)球軸承11上的測(cè)試臺(tái)12也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)，其外圓側(cè)面的傳動(dòng)桿19 即推動(dòng)指針14轉(zhuǎn)動(dòng)，但被其上的砝碼產(chǎn)生的力矩平衡，此力矩就是被測(cè)球 軸承摩擦力矩值。
⑥觀讀顯示屏13示值，如不大于l.Og.cm，則表明該被測(cè)球軸承11清洗 潔凈度符合技術(shù)要求。
⑦ 如被測(cè)球軸承11力矩值超標(biāo)，應(yīng)重新清洗，重復(fù)上述步驟。
⑧ 如再次被檢測(cè)球軸承11力矩仍超標(biāo)，則說(shuō)明其中零件受污染、生銹、 損傷，需要更新。
通過(guò)上述測(cè)試就可確保球軸承應(yīng)有的摩擦力矩值，即儀器低速工作性 能，保證水文測(cè)驗(yàn)精度。圖3所示是球軸承摩擦力矩儀測(cè)試原理計(jì)算圖。指針在力矩M!作用下產(chǎn)生一偏角O,在指針下方距離為L(zhǎng)處有一砝碼，重量W,它產(chǎn)生一回轉(zhuǎn) 力矩M2，按圖三角關(guān)系可求得M2=WLSinO (1) 被測(cè)球軸承摩擦力矩M通過(guò)測(cè)試臺(tái)外圓側(cè)面的傳動(dòng)桿推動(dòng)指針，其作 用力為Q，作用點(diǎn)距離指針中心距離為L(zhǎng)P其力矩為M產(chǎn)QL,cosO (2) 根據(jù)作用力平衡原理，M,=M2，被測(cè)球軸承摩擦力矩M:M=QR (3) 把式(l)、②代入上式，則摩擦力矩M= ( L/Li) RWtg① (4) 令 ji= ( L/" ) RW則 M，g① (5)根據(jù)設(shè)計(jì)的系數(shù)p值，即可計(jì)算出被測(cè)球軸承力矩M與偏角O的關(guān)系， 并進(jìn)行刻度。 實(shí)用說(shuō)明1.本實(shí)用新型樣機(jī)8臺(tái)，其中1臺(tái)曾經(jīng)機(jī)械電子工業(yè)部洛陽(yáng)軸承研究 所軍品開(kāi)發(fā)部;^測(cè)，測(cè)試結(jié)果如下測(cè)試結(jié)果表 單位買(mǎi)m本實(shí)用新型 正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)標(biāo)準(zhǔn)力矩儀 正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)10.01/0.100.11/0.1120.02/0.200.20/0.1830.05/0.050.09/0.0840.10/0.100.13/0.12平均0.1125/0.11250.1325/0.1475測(cè)試條件(l)軸向負(fù)荷本實(shí)用新型為95g;標(biāo)準(zhǔn)力矩為U5.5g (2)工作轉(zhuǎn)速本實(shí)用新型為4r/min;才示〉焦力岳巨為4r/min; 比測(cè)結(jié)果本實(shí)用新型測(cè)量力矩值平均偏小0.0275gm。 結(jié)論經(jīng)對(duì)比測(cè)試結(jié)果分析，本實(shí)用新型摩擦力矩儀與標(biāo)準(zhǔn)摩擦力矩儀 所測(cè)量的參數(shù)值具有可比性，可反映軸承的摩擦力矩特性。2.本實(shí)用新型樣機(jī)8臺(tái)，經(jīng)全國(guó)3省2自治區(qū)流速儀才全修站和專(zhuān)業(yè)測(cè) 試中心、研究所和實(shí)驗(yàn)工廠試用，效果良好。
權(quán)利要求1.一種旋槳流速儀用球軸承摩擦力矩測(cè)量?jī)x，設(shè)有水平底座和顯示屏，顯示屏上設(shè)有指針和刻度板，其特征在于，在底座上垂直地設(shè)有支承軸，該支承軸由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，該支承軸上端與被測(cè)球軸承的內(nèi)圈配合并設(shè)有定位臺(tái)階；在被測(cè)球軸承同一水平面上設(shè)有測(cè)試臺(tái)，該測(cè)試臺(tái)下部設(shè)有槽孔，供以容納支承軸上端及被測(cè)球軸承；該測(cè)試臺(tái)槽孔的內(nèi)圈與被測(cè)球軸承球軸承的外圈配合，同時(shí)該測(cè)試臺(tái)外圓側(cè)面通過(guò)傳動(dòng)桿與顯示機(jī)構(gòu)的指針聯(lián)接，指針上設(shè)有配重砝碼。
2. 按照權(quán)利要求1所述的旋槳流速儀用球軸承摩擦力矩儀，其特征在 于，所述的支承軸上端的外圓與被測(cè)球軸承球軸承內(nèi)圈的配合間隙量為 O.Olmm，定位臺(tái)肩垂直度為0.005mm。
3. 按照權(quán)利要求l、 2所述的旋槳流速儀用球軸承摩擦力矩儀，其特征 在于，所述的測(cè)試臺(tái)的標(biāo)準(zhǔn)負(fù)荷為95±0.1克重。
4. 按照權(quán)利要求3所述的旋槳流速儀用球軸承摩擦力矩儀，其特征在 于，顯示屏力矩刻度值是按與被測(cè)球軸承摩擦力矩值相應(yīng)的指針偏角分度。
5. 按照權(quán)利要求4所述的旋槳流速儀用球軸承摩擦力矩儀，其特征在 于，所述的指針的側(cè)面中間裝有一根O)lxlOmm雙頭軸尖；兩軸尖端部均為 一半徑R0.05mm,光潔度12級(jí)的球體；兩軸尖端部球體支承在具有14級(jí)光 潔度的寶石軸承窩底上。
6. 按照權(quán)利要求5所述的旋槳流速儀用球軸承摩擦力矩儀，其特征在于，所述的寶石軸7fc嵌在寶石座孔中，兩寶石分別固定在寶石座前、后^1上， 待調(diào)整好雙頭軸尖軸向間隙后，用六角螺母并緊；所說(shuō)的軸尖軸向工作游隙為0.03 0.05mm。
專(zhuān)利摘要旋槳流速儀用球軸承摩擦力矩測(cè)量?jī)x，設(shè)有水平底座和顯示屏，顯示屏上設(shè)有指針和刻度板，其特征在于，在底座上垂直地設(shè)有支承軸，該支承軸由電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，該支承軸上端與被測(cè)球軸承的內(nèi)圈配合并設(shè)有定位臺(tái)階；在被測(cè)球軸承同一水平面上設(shè)有測(cè)試臺(tái)，該測(cè)試臺(tái)下部設(shè)有槽孔，供以容納支承軸上端及被測(cè)球軸承；該測(cè)試臺(tái)槽孔的內(nèi)圈與被測(cè)球軸承球軸承的外圈配合，同時(shí)該測(cè)試臺(tái)外圓側(cè)面通過(guò)傳動(dòng)桿與顯示機(jī)構(gòu)的指針聯(lián)接，指針上設(shè)有配重砝碼。本實(shí)用新型可簡(jiǎn)捷、可靠、較準(zhǔn)確地檢測(cè)球軸承摩擦力矩，滿(mǎn)足工程實(shí)用精度要求，價(jià)格低廉，操作簡(jiǎn)便，從而確保儀器工作性能，即我國(guó)江河水文測(cè)驗(yàn)精度。
文檔編號(hào)G01L3/00GK201141787SQ20072004030
公開(kāi)日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2007年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月20日
發(fā)明者楊漢塘 申請(qǐng)人:水利部南京水利水文自動(dòng)化研究所