微型轴承摩擦力矩测量仪的比较和分析.pdf

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1、微型轴承摩擦力矩测量仪的比较和分析口俞力铭，口陈晓阳。口顾家铭z口张剑口刘蕾1．上海大学轴承研究室上海2000722．上海天安轴承有限公司上海200233摘要：摩擦力矩是框架灵敏轴承的重要衡量标准。介绍了常用摩擦力矩测量仪器，并对轴承进行试验研究，通过对比理论数值与试验数值，提出了相关的有效措施和建议。关键词：框架轴承摩擦力矩测量仪器中图分类号：THl33-33；TH823．4文献标识码：A文章编号：1000—4998(2011)05—0071—04微型灵敏框架轴承是惯导系统的重要零部件．其式中：变量下标I、O分别表示内、外圈：Z表示球数。摩擦

2、力矩的大小和波动性影响到惯导系统定位的准确每个钢球与内外圈的材料弹性滞后造成的纯滚动性。因此，研究框架轴承的摩擦力矩有其重要意义。摩擦引起的损失力矩为：1945年，PalmgrenA通过试验方法进行数据整理，提出Qn／Jrdt==(争一]了一个轴承摩擦力矩的回归计算公式。GuptaPK研究了球轴承摩擦力矩与保持架运动的不稳定性关系。张MEo=Qn粤=+_Dwcosao]蔡等建立了以套圈控制理论为基础的拟静力学分析条件下计算摩擦力矩的公式。除了理论研究之外，将试验·式中：Q为法向载荷；为滚动摩擦因数，下标r表示测量直观得到的轴承摩擦力矩数据，进行

3、理论校对，也滚动；d。、d。分别为内外圈滚动沟底直径；or为滚动过是目前主要研究方向。本文结合目前两种常用微型轴程中因弹性滞后发生能量损失百分比，取值范围为承摩擦力矩测量仪，进行试验分析，比较两种试验仪器0．8％～1．O％；6I、bo分别为钢球与内外圈滚道赫兹接触的优缺点，提出相应有效的措施和建议。椭圆短半轴的长度；R。、R。分别为内外圈滚动赫兹接触半径；为节圆直径；D为钢球直径；Or为轴承工作1框架轴承摩擦力矩理论状态的实际接触角。从轴承摩擦产生的机理来看，球轴承摩擦力矩的每个球体与某一滚道面接触引起的自旋摩擦力矩产生是多种因素综合作用的结果

4、，主要来自以下几方为：面：(1)材料弹性滞后引起的纯滚动摩擦；(2)滚动接触b面上的差动滑动引起的摩擦；(3)滚动体沿接触面中心A=ffP(，Y)Pcos(O—日)((4)～乏席法线的自旋滑动引起的摩擦；(4)滑动接触部位的纯滑式中：为滑动摩擦因数；6l,、b分别为接触椭圆长、短半动摩擦；(5)润滑剂的黏性摩擦⋯。轴的长度；P@，为接触椭圆内各点的应力；Pr为接触因为框架灵敏轴承属于低速转动和摆动，故可以椭圆内某点到圆心的距离；西为接触椭圆内某点滑动忽略陀螺力矩．又因为其润滑方式属于一次性加少量速度的法线方向与长半轴之间的夹角：0为接触椭圆润滑

5、油，难以形成完全油膜润滑，所以其黏性摩擦很内某点与长半轴的夹角。小，在此也可忽略其影响。差动滑动所引起的摩擦力矩为：框架灵敏轴承总的摩擦力矩公式为：M=MMMc1=喜[+。。j式中：为弹性滞后所引起的纯滚动摩擦力矩；慨为滚动体自旋滑动引起的摩擦力矩；帆为滚动接触面上=It—)一2(卜)丢1的差动滑动所引起的摩擦力矩。其中：：f+二蟹+—3x?-—3x~1ZZRL10420(5)Me=∑+∑Me。式中：为纯滚动线的位置确定后的量纲归一化处理：R为滑动赫兹接触半径；且令X=x／a，Xl=口／a，X：=，收稿日期：2010年11月机械制造49卷第56

6、1期2011／5圆并设X2<0，X1>0，a1、为轴承接触区域内两条纯滚动易用．能够精确测线所对应的轴坐标。量启动摩擦力矩以上公式关键是要确定出纯滚动线的位置。和动态摩擦力矩．图2是测试仪原2摩擦力矩测量仪器理图目前，国内外针对微型轴承摩擦力矩的测量仪器测量过程：电有很多，但是对测量结果褒贬不一，这里共介绍国产和机带动被测轴承国外引入的测量仪器各一台，对框架轴承摩擦力矩进内圈旋转，通过轴行比较和分析。承间的摩擦力矩1)YZC一11摩擦力矩测量仪。它是我国西北工业传递．轴承外圈有大学自行研发的测量仪器．可进行启动和动态摩擦力旋转的趋势．但由矩的测

7、量，以及振动测试。其主要是通过应用传感器电于扭矩传感器给磁力矩与被测轴承摩擦力矩相平衡的原理制成的．图外圈相应的反摩擦力矩，使外圈保持相对静止。其中的l为测量仪测试头的机械结构图。反摩擦力矩就是轴承运转过程中的摩擦力矩值，通过根据感应力矩产生的电磁原理．感应电流产生的电连接到测试软件读出数据。磁力矩大小在特制传感器中只与电流的大小有严格的表1为两种摩擦力矩测试仪的各自特点。函数关系：即=，)。那么如果能使轴承的摩擦力矩表1两款摩擦力矩测试仪比较成为传感器的唯一负载力矩，则轴承摩擦力矩将与感应启动摩动态摩使用测量数据输出形式电磁力矩相平衡，即一。

8、因此只要测量得到感应电擦力矩擦力矩对象精度磁力矩的大小，也就得出了被测轴承的摩擦力矩值。YZC微小型启动摩擦力矩以数值输出，动一Ⅱ能能轴承Ixm·N态