專(zhuān)利名稱(chēng)：一種軸系摩擦力矩測(cè)量?jī)x的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于摩擦力矩測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種軸系摩擦力矩測(cè) 量?jī)x。
背景技術(shù)：
軸系的摩擦力矩是綜合評(píng)價(jià)軸系動(dòng)態(tài)性能的重要技術(shù)指標(biāo)，即軸系摩擦力 矩的大小和分散度是用戶非常關(guān)心的質(zhì)量指標(biāo)。然而，軸系的摩擦力矩值并不 是一個(gè)定值，而是一個(gè)變量，其影響因素相當(dāng)復(fù)雜，是軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)、各 零件加工精度、制作和裝配工藝、潤(rùn)滑和清潔度等多種影響因素的綜合反映結(jié) 果，其中有穩(wěn)定因素，也有許多不確定的因素，反映在測(cè)量結(jié)果上，摩擦力矩 的變動(dòng)量較大。因此用戶為了獲得軸系較穩(wěn)定的摩擦性能，應(yīng)根據(jù)軸系的測(cè)量 結(jié)果和力矩變化曲線進(jìn)行科學(xué)的分析后，逐一解決其摩擦力矩的影響因素，從 而提高軸系綜合性能指標(biāo)，滿足使用要求。
目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一個(gè)很好的直接測(cè)量軸系摩擦力矩的辦法。大部分是采用 裝機(jī)前先測(cè)量各支撐軸承的摩擦力矩值，然后根據(jù)支撐軸承摩擦力矩的實(shí)際測(cè) 試值估算軸系組件總的摩擦力矩。另外有的主機(jī)廠家在實(shí)驗(yàn)室采用懸掛砝碼的 方法對(duì)軸系組件的摩擦性能進(jìn)行測(cè)試實(shí)驗(yàn)，這樣造成測(cè)量和估算的誤差較大， 無(wú)法對(duì)軸系的摩擦性能進(jìn)行精確的控制。隨著各主機(jī)廠家對(duì)精密軸系組件的技 術(shù)參數(shù)要求越來(lái)越高，尤其是一些主機(jī)廠家要求提供精密軸系組件的準(zhǔn)確技術(shù) 參數(shù)，目前對(duì)精密軸系組件摩擦力矩的估算和測(cè)試方法無(wú)法滿足要求。 發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種軸系摩擦力矩測(cè)量?jī)x，采取力 矩平衡法的原理，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)支撐主軸旋轉(zhuǎn)，被測(cè)軸系通過(guò)裝卡將隨支撐主 軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，扭矩傳感器與被測(cè)軸系的軸聯(lián)接，然后通過(guò)扭矩傳感器與被測(cè)軸
系的摩擦力矩保持動(dòng)態(tài)平衡，這樣扭矩傳感器對(duì)測(cè)量軸的作用力矩就等于被測(cè) 軸系的摩擦力矩，然后通過(guò)對(duì)扭矩傳感器的輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到被測(cè)
軸系的摩擦力矩。
為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用了如下技術(shù)方案 所述的軸系摩擦力矩測(cè)量?jī)x，該測(cè)量?jī)x主要由伺服電機(jī)、同步齒形帶、光 電編碼器、支撐主軸、工作臺(tái)、卡盤(pán)、立柱導(dǎo)軌、扭矩傳感器及控制檢測(cè)系統(tǒng) 組成；工作臺(tái)下方安裝支撐主軸，支撐主軸下端配置光電編碼器，由同步齒形 帶和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)支撐主軸旋轉(zhuǎn)；工作臺(tái)上方支撐主軸的另一端設(shè)置卡盤(pán)用于 卡緊被測(cè)軸系，被測(cè)軸系上方配置扭矩傳感器，扭矩傳感器被固定在立柱導(dǎo)軌 上，而立柱導(dǎo)軌被固定在工作臺(tái)上。
所述的軸系摩擦力矩測(cè)量?jī)x，其控制檢測(cè)系統(tǒng)中的扭矩傳感器所測(cè)得的力 矩信號(hào)通過(guò)前置檢測(cè)電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換、濾波、放大并輸出至計(jì)算機(jī)所控制的A\D 數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)；其圓光柵形光電編碼器通過(guò)角度檢測(cè)電路對(duì)被測(cè)軸系所轉(zhuǎn)動(dòng)的 位置進(jìn)行監(jiān)控并輸出至計(jì)算機(jī)所控制的A\D數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)；其伺服電機(jī)通過(guò)被 測(cè)軸系的測(cè)量轉(zhuǎn)速輸入至計(jì)算機(jī)并由其控制伺服電機(jī)的開(kāi)啟，AO卡協(xié)調(diào)伺服 電機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系。
由于采用了如上所述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有如下積極效果
1、 解決了精密軸系的摩擦力矩測(cè)量，對(duì)分析軸系的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和裝配 工藝、潤(rùn)滑等因素對(duì)軸系摩擦力矩的影響提供依據(jù)；
2、 本儀器可以解決各種結(jié)構(gòu)的軸系摩擦力矩測(cè)量，通用性較強(qiáng)；
3、 軸系組件性能與精度的高低是靠?jī)x器來(lái)檢測(cè)和判斷的，檢測(cè)儀器是否先 進(jìn)，將直接影響到軸系組件產(chǎn)品檢測(cè)的可靠性和準(zhǔn)確度。隨著精密軸系組件在 各行業(yè)的推廣使用，對(duì)軸系組件的性能要求不斷提高，相應(yīng)地主機(jī)廠家對(duì)軸系 摩擦力矩測(cè)量?jī)x的需求也隨之增多；
4、 軸系摩擦力矩測(cè)量?jī)x適用于航空、航天、高等院校、科研院所等企事業(yè) 單位，用于測(cè)量精密軸系的摩擦力矩；5、軸系摩擦力矩測(cè)量?jī)x的研制項(xiàng)目具有良好的市場(chǎng)前景和社會(huì)效益。

圖1是軸系摩擦力矩測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)示意圖2是軸系摩擦力矩測(cè)量?jī)x控制檢測(cè)系統(tǒng)方塊圖。
圖l中1 —伺服電機(jī)；2—同步齒形帶；3 —光電編碼器；4一支撐主軸；5 一工作臺(tái)；6 —卡盤(pán)；7—被測(cè)軸系；8 —立柱導(dǎo)軌；9一扭矩傳感器。
具體實(shí)施方式

如圖1所示本實(shí)用新型的軸系摩擦力矩測(cè)量?jī)x，其該測(cè)量?jī)x主要由伺服 電機(jī)(1)、同步齒形帶(2)、光電編碼器(3)、支撐主軸(4)、工作臺(tái)(5)、 卡盤(pán)(6)、立柱導(dǎo)軌(8)、扭矩傳感器(9)組成；工作臺(tái)(5)下方安裝支撐 主軸(4)，支撐主軸(4)下端配置光電編碼器(3)，由其同步齒形帶(2)和 伺服電機(jī)(1)驅(qū)動(dòng)支撐主軸(4)旋轉(zhuǎn)；工作臺(tái)(5)上方支撐主軸(4)的另 一端設(shè)置卡盤(pán)(6)用于卡緊被測(cè)軸系(7)，被測(cè)軸系(7)上方配置扭矩傳感 器(9)，扭矩傳感器(9)被固定在立柱導(dǎo)軌(8)上，而立柱導(dǎo)軌(8)被固定 在工作臺(tái)(5)上。
如圖2所示本實(shí)用新型的軸系摩擦力矩測(cè)量?jī)x，其控制檢測(cè)系統(tǒng)中的扭 矩傳感器(9)所測(cè)得的力矩信號(hào)通過(guò)前置檢測(cè)電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換、濾波、放大并輸 出至計(jì)算機(jī)所控制的AV)數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)；其圓光柵形光電編碼器(3)通過(guò)角度 檢測(cè)電路對(duì)被測(cè)軸系(7)所轉(zhuǎn)動(dòng)的位置進(jìn)行監(jiān)控并輸出至計(jì)算機(jī)所控制的A\D 數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)；其伺服電機(jī)(1)通過(guò)被測(cè)軸系(7)的測(cè)量轉(zhuǎn)速輸入至計(jì)算機(jī) 并由其控制伺服電機(jī)(1)的開(kāi)啟，1\0卡協(xié)調(diào)伺服電機(jī)(1)與計(jì)算機(jī)之間的 聯(lián)動(dòng)關(guān)系。
本實(shí)用新型的軸系摩擦力矩測(cè)量?jī)x是根據(jù)力矩平衡法的原理來(lái)測(cè)量被測(cè)軸 系的摩擦力矩。伺服電機(jī)(1)經(jīng)調(diào)速后帶動(dòng)支撐主軸(4)轉(zhuǎn)動(dòng)，通用定心夾 盤(pán)(6)卡緊被測(cè)軸系(7)外圈并隨支撐主軸(4) 一起轉(zhuǎn)動(dòng)；由于被測(cè)軸系(7) 存在摩擦力矩，被測(cè)軸系(7)的軸會(huì)隨軸系外圈一起轉(zhuǎn)動(dòng)，被測(cè)軸系(7)的
軸與扭矩傳感器(9)相連接，扭矩傳感器(9)阻礙被測(cè)軸系(7)的軸旋轉(zhuǎn)， 通過(guò)扭矩傳感器(9)與被測(cè)軸系(7)的摩擦力矩保持動(dòng)態(tài)平衡，這樣扭矩傳 感器(9)對(duì)被測(cè)軸系(7)軸的作用力矩就等于被測(cè)軸系(7)的摩擦力矩。
扭矩傳感器(9)所測(cè)得的力矩信號(hào)通過(guò)前置電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換、濾波、放大并 輸出至計(jì)算機(jī)所控制的AD轉(zhuǎn)換卡內(nèi)；計(jì)算機(jī)通過(guò)安裝在儀器主體上的圓光柵形 光電編碼器(3)對(duì)支撐主軸(4)所轉(zhuǎn)動(dòng)的位置進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)監(jiān)控支撐主軸 (4)所轉(zhuǎn)動(dòng)位置對(duì)應(yīng)的被測(cè)軸系(7)摩擦力矩?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行采集及預(yù)處理。數(shù)據(jù) 采集結(jié)束后計(jì)算機(jī)將被測(cè)軸系(7)摩擦力矩的測(cè)試結(jié)果、變動(dòng)曲線進(jìn)行評(píng)定、 分析并描繪軸系整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的力矩動(dòng)態(tài)曲線，給出最大值、最小值、平均 值及變動(dòng)量。
儀器工作時(shí)，首先在計(jì)算機(jī)內(nèi)輸入測(cè)量轉(zhuǎn)速，然后點(diǎn)擊測(cè)量按鈕，伺服電 機(jī)(1)通過(guò)同步齒形帶(2)帶動(dòng)支撐主軸(4)及被測(cè)軸系(7)外套旋轉(zhuǎn)， 光電編碼器(3)檢測(cè)被測(cè)軸系(7)外套轉(zhuǎn)過(guò)的角度，同時(shí)扭矩傳感器(9)采 集被測(cè)軸系(7)的摩擦力矩?cái)?shù)值，旋轉(zhuǎn)一周后測(cè)量結(jié)束，電機(jī)(1)停止轉(zhuǎn)動(dòng)， 計(jì)算機(jī)將被測(cè)軸系(7)摩擦力矩的測(cè)試結(jié)果、變動(dòng)曲線進(jìn)行評(píng)定、分析并描繪 被測(cè)軸系(7)整個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中的力矩動(dòng)態(tài)曲線，給出最大值、最小值、平均值 及變動(dòng)量。
權(quán)利要求1、一種軸系摩擦力矩測(cè)量?jī)x，其特征在于該測(cè)量?jī)x主要由伺服電機(jī)(1)、同步齒形帶(2)、光電編碼器(3)、支撐主軸(4)、工作臺(tái)(5)、卡盤(pán)(6)、立柱導(dǎo)軌(8)、扭矩傳感器(9)組成；工作臺(tái)(5)下方安裝支撐主軸(4)，支撐主軸(4)下端配置光電編碼器(3)，由其同步齒形帶(2)和伺服電機(jī)(1)驅(qū)動(dòng)支撐主軸(4)旋轉(zhuǎn)；工作臺(tái)(5)上方支撐主軸(4)的另一端設(shè)置卡盤(pán)(6)用于卡緊被測(cè)軸系(7)，被測(cè)軸系(7)上方配置扭矩傳感器(9)，扭矩傳感器(9)被固定在立柱導(dǎo)軌(8)上，而立柱導(dǎo)軌(8)被固定在工作臺(tái)(5)上。
2、 如權(quán)利要求1所述的軸系摩擦力矩測(cè)量?jī)x，其特征在于其控制檢測(cè)系 統(tǒng)中的扭矩傳感器(9)所測(cè)得的力矩信號(hào)通過(guò)前置檢測(cè)電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換、濾波、 放大并輸出至計(jì)算機(jī)所控制的AM)數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)；其圓光柵形光電編碼器(3) 通過(guò)角度檢測(cè)電路對(duì)被測(cè)軸系(7)所轉(zhuǎn)動(dòng)的位置進(jìn)行監(jiān)控并輸出至計(jì)算機(jī)所控 制的AM)數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)；其伺服電機(jī)(1)通過(guò)被測(cè)軸系(7)的測(cè)量轉(zhuǎn)速輸入 至計(jì)算機(jī)并由其控制伺服電機(jī)(1)的開(kāi)啟，A0卡協(xié)調(diào)伺服電機(jī)(1)與計(jì)算 機(jī)之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系。
專(zhuān)利摘要一種軸系摩擦力矩測(cè)量?jī)x由伺服電機(jī)(1)、同步齒形帶(2)、光電編碼器(3)、支撐主軸(4)、工作臺(tái)(5)、卡盤(pán)(6)、立柱導(dǎo)軌(8)、扭矩傳感器(9)組成；工作臺(tái)下方安裝支撐主軸，配置光電編碼器，由同步齒形帶和伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)；工作臺(tái)上方支撐主軸的另一端設(shè)置卡盤(pán)用于卡緊被測(cè)軸系，其上配置扭矩傳感器且固定在立柱導(dǎo)軌；控制檢測(cè)系統(tǒng)中的扭矩傳感器、光電編碼器通過(guò)前置檢測(cè)電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換、濾波、放大并輸出至計(jì)算機(jī)所控制的A\D數(shù)據(jù)采集卡內(nèi)；I\O卡協(xié)調(diào)伺服電機(jī)與計(jì)算機(jī)之間的聯(lián)動(dòng)關(guān)系，通過(guò)對(duì)輸出信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到被測(cè)軸系的摩擦力矩，對(duì)分析軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、制造和裝配工藝、潤(rùn)滑等因素對(duì)軸系摩擦力矩的影響提供依據(jù)。
文檔編號(hào)G01L5/00GK201004011SQ20072008956
公開(kāi)日2008年1月9日 申請(qǐng)日期2007年2月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月15日
發(fā)明者于方德, 朱孔敏, 李副來(lái), 高奮武, 黃延超 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司