一种滚动轴承保持架滑动摩擦力测量装置及方法

：本发明属于滚动轴承润滑测量，具体涉及一种滚动轴承保持架滑动摩擦力测量装置及方法，能够测量滚动体与保持架在滚动轴承运动过程中产生的滑动摩擦力。

背景技术

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背景技术：

1、滚动轴承是工业中常用的机械元件之一，其内部摩擦力直接影响滚动轴承的性能表现。对滚动轴承内摩擦力进行分类研究，分析不同结构的机理，能够优化滚动轴承的设计，提高能源效率，同时改善滚动轴承的稳定性和寿命，对于提升机械设备性能具有重要意义。

2、滚动轴承内的摩擦力被定量分为三大部分：①滚动体与内外圈滚道及套圈挡边之间的滚动摩擦力；②滚动体与保持架之间的滑动摩擦力；③减摩润滑剂中的黏滞阻力与搅拌阻力。根据现有技术中的测量装置：中国专利202110502142.8公开的一种轴承滚动体滚动摩擦力测量系统的加载装置，包括：加载支座，加载支座对应设有加载套，所述加载支座与加载驱动机构传动连接；加载套，加载套内设有轮座和加载轮；轮座，轮座上转动装配有加载轮；加载轮，轴向沿前后方向延伸，所述加载轮用于与轴承滚动体直接接触，沿轴承滚动体径向对轴承滚动体进行加载；两侧变形体，关于所述加载轮的中心轴线左右对称布置，所述变形体为板件结构，使得变形体的上端可相对变形体下端左右摆动，各变形体的上端与轮座固定连接，下端与加载套固定连接，使得加载套通过变形体下拉轮座以迫使加载轮下行，以对轴承滚动体加载；位移传感器，安装在传感器支座上，用于在轴承滚动体滚动时驱使加载轮带着变形体左右摆动时测量变形体摆动位移。中国专利201510300549.7公开的一种滚动摩擦力测量装置，主体结构包括支架、马达、减速齿轮组、滑轮、滚动轮、弹簧拉力计、摩擦板、水平支撑板、l型支杆、皮带、传动滑轮组、滚轴、导向滑轮组和测力砝码；支架为上部开口式方体框架结构，框架结构的支架内腔中横向制有上下两层水平支撑板，支架内的上层水平支撑板上固定放置有弹簧拉力计，支架内的下层水平支撑板上固定放置有马达，马达与减速齿轮组电信息连接，减速齿轮组通过皮带联动由上下两个滑轮组成的传动滑轮组，并带动传动滑轮组转动；支架的内腔中间部位水平固定置有三根滚轴，每根滚轴左右两端分别连接一个滚动轮，每根滚轴中间部位固定连接有滑轮，三根滚轴上的滑轮分别与传动滑轮组之间传动带式连接并实现联动，滚轴与滚动轮同轴转动；摩擦板平放于滚动轮上，支架的中间位置固定放置一根水平的l型支杆，l型支杆在支架外端处固定置有导向滑轮组，l型支杆的短边高度等于滚动轮的半径长度，导向滑轮组与弹簧拉力计线绳结构连接，导向滑轮组与摩擦板线绳结构水平连接；所述滑轮为常规的双槽滑轮结构，摩擦板的上侧平面为砂纸结构，下侧平面为塑料结构，摩擦板的上侧平面上放置有测力砝码。中国专利202310920040.7公开的一种润滑脂搅拌阻力和黏滞阻力测量装置，主体结构为一端弯折一端水平的管道，管道的表面设置有轨道，水平端的侧面设置有标尺，水平端还配置有刮脂件，弯折端与水平端的夹角为45°，弯折端带有高度标记，提供重力势能，水平端的端部通过连接件固定于设定的位置，钢球的直径为25.4mm，滚动时，与轨道形成接触副，标尺对钢球的滚动长度和滚动速度定量测量，通过调节刮脂件的尺寸，控制轨道内的润滑脂厚度，使用时，与高速摄像机配合，通过记录钢球的滚动轨迹，测量滚动速度，计算阻力。其中，滚动体与内外圈滚道之间的滚动摩擦力可利用球-盘点接触实验台进行剥离测量；减摩润滑剂中的黏滞阻力与搅拌阻力可利用滚动体润滑轨道进行剥离测量；而滚动体与保持架之间的滑动摩擦力，仅有较少的测量设备可进行探究。基于此，需要建立一种更全面且方便的测量装置及方法，以便更具体的研究滚动体与保持架之间产生的滑动摩擦力。

3、关于滚动体与保持架的滑动摩擦力，有的通过研究滚动体与不同兜孔类型的保持架接触产生的划痕磨损，分析不同形貌保持架对滑动摩擦力的影响；有的通过记录滚动体与不同材质以及表面涂层的保持架接触产生的摩擦力曲线，表明表面材质对滑动摩擦力的影响；有的通过观察滚动体与保持架实验后的表面特性，例如，改变滚动体的时速和与保持架接触的角度引起的振动特性，揭示滚动体与保持架接触角及转动时速对滑动摩擦力的影响；有的通过改变滚动体与保持架之间不同储油量引起的润滑剂流动分布特性，探究供油量对滑动摩擦力的影响。但是，其均是从单方面研究测量滚动体与保持架之间的滑动摩擦力，没有考虑多种影响变量，因此，为了模拟真实滚动轴承运转工况，研发设计一种可变更保持架类型，能够自由调节滚动体与保持架间距的滚动轴承保持架滑动摩擦力测量装置及方法。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，研发设计一种滚动轴承保持架滑动摩擦力测量装置及方法，为探究滚动轴承内的摩擦阻力以及对组成因素剥离进行定量测量研究提供帮助。

2、为了实现上述目的，本发明涉及的一种滚动轴承保持架滑动摩擦力测量装置的主体结构包括位移平台及其上设置的压力弹簧和传感器，以及具有兜孔的保持架及其上设置的压板；

3、位移平台与压力弹簧和传感器通过延伸板和安装板连接：位移平台包括x轴位移平台和z轴位移平台，与延伸板连接，压力弹簧和传感器设置于安装板上，延伸板与安装板连接；

4、安装板上还设置有若干个固定螺栓；

5、压力弹簧和传感器位于压板的下方。

6、本发明涉及的一种滚动轴承保持架滑动摩擦力测量装置基于滚动摩擦的测量原理(电机带动球-盘接触)，测量滑动摩擦，比较分析滚动轴承内部滚动体与保持架之间的摩擦阻力；通过可调节的保持架与滚动体进行从多方位接触摩擦，产生现象变化，记录实验结果；通过添加不同种类的润滑剂，分析保持架对润滑脂的机械剪切作用和润滑脂流动分布的影响机制；通过更换不同形状的兜孔，研究在不同类型保持架加持下，对滑动摩擦力产生的影响，并与油膜膜厚相关联，优化保持架的设计和润滑方式，使滚动轴承内部润滑效果更好，降低滚动轴承非必要的能量损耗，提高机械的运转精度和灵活性，延长滚动轴承的服役寿命。

7、本发明涉及的一种滚动轴承保持架滑动摩擦力测量装置使用时，与球-盘双驱试验台配合，模拟真实工况下滚动轴承内部产生的摩擦，分析探究滚动体与不同结构接触产生的摩擦阻力，具体地，使位移平台侧面与实验台侧面平行，兜孔的水平中心线与滚动体的水平中心线共线；传感器的顶端连接兜孔，另一端通过压力变送器连接到数据采集卡，数据采集卡分别连接电源和电脑端，通过传感器数据采集系统记录传感器的测量过程；在此过程中，通过调节x轴位移平台改变兜孔表面与滚动体表面的间隙大小，分析观察滚动体与保持架之间滑动摩擦力和油膜膜厚的大小变化；通过调节z轴位移平台改变兜孔表面与滚动体接触的垂直高度，分析观察滚动体与保持架之间滑动摩擦力和油膜厚度的大小变化；结果表明，滚动轴承保持架滑动摩擦力测量装置能够模拟实际滚动轴承中滚动体与保持架接触产生的滑动摩擦力，为研究滚动轴承内摩擦阻力的分量提供了帮助，为提高滚动轴承性能提供了研究和测量基础。

8、本发明与现有技术相比，与球-盘滚动摩擦实验台配合，可实现多种变量的位移测量，从多方面测量滚动体与保持架之间的滑动摩擦阻力，将滚动轴承内滚动体与保持架之间的滑动摩擦力剥离开进行测量研究，使滚动轴承内摩擦力矩的产生机理更加清晰；其结构简单，原理科学可靠，能够测量滚动体与保持架在滚动轴承运动过程中产生的滑动摩擦力，为探究滚动轴承内的摩擦阻力以及对组成因素剥离进行定量测量研究提供帮助。