專利名稱：一種大型精密軸承徑向游隙多功能自動測量方法及測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軸承測量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種大型精密軸承徑向游隙多 功能自動測量方法及測量儀。
背景技術(shù)：
近年來，國內(nèi)對高精密軸承需求的品種和數(shù)量越來越多，并對大型軸承的 徑向游隙進(jìn)行了嚴(yán)格控制。目前國內(nèi)已經(jīng)面向市場產(chǎn)品化的內(nèi)徑大于ioo腿的軸承徑向游隙測量儀器主要有X095J徑向游隙靜態(tài)測量儀，該儀器存在以下缺陷一、 純機(jī)械式靜態(tài)測量，不能反映軸承實(shí)際工作狀態(tài)，而且造成因球位而 產(chǎn)生的誤差。二、 顯示方式為機(jī)械表顯示，數(shù)據(jù)處理均由人工完成，效率低，精度差， 主觀誤差大，從而不能滿足大型精密軸承的測量要求；三、 加載和測量均為手動單步操作，操作麻煩，耗時長，且容易產(chǎn)生誤差， 而用戶要求完成自動加載和自動測量；四、 加載結(jié)構(gòu)采用杠桿式結(jié)構(gòu)，容易產(chǎn)生因上下杠桿加載不平行而造成的 測量誤差。五、 目前這些儀器測量方式單一，只有靜態(tài)測量一種功能，而用戶經(jīng)常要 求進(jìn)行靜態(tài)、動態(tài)以及三點(diǎn)等各種測量方式。發(fā)明內(nèi)容為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供了一種大型精密軸承徑向游隙的多功能自動測量方法及測量儀，利用該測量方法及測量儀，解決了大型精密軸 承徑向游隙進(jìn)行高精密測量的難題，為軸承的裝配和使用提供可靠的檢測分析 數(shù)據(jù)，并且能對被測軸承進(jìn)行多功能、自動地測量，滿足軸承用戶的針對各種 類型軸承的快速檢測需要。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案所述的大型精密軸承徑向游隙的多功能自動測量方法，該測量方法采用靜 態(tài)測量、動態(tài)測量和三點(diǎn)測量，這三種測量方式同時放在一臺測量儀上實(shí)現(xiàn)， 可自動加載和自動測量；靜態(tài)測量時，測量主軸不旋轉(zhuǎn)，內(nèi)圈固定，被測軸承 的外圈在上、下載荷的作用下相對內(nèi)圈從一個極限位置移動到相反極限位置的 位移量即徑向游隙值，這種測量方式適合目前軸承用戶的檢測習(xí)慣；動態(tài)測量 時，同步電機(jī)始終帶動高精密測量主軸和被測軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，內(nèi)圈由緊固螺母 固定緊，相對測量主軸不作軸向運(yùn)動，上、下載荷加載頭作用在被測軸承上、 下側(cè)中部，使軸承外圈不作圓周運(yùn)動，并在測量主軸旋轉(zhuǎn)時使被測軸承鋼球落 入溝底，在上、下載荷的作用下，內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)一周后，電路經(jīng)過運(yùn)算就可顯示出 外圈相對內(nèi)圈的一個極限位置單側(cè)的位移量平均值，兩個極限位置的位移量變 化值即徑向游隙值，動態(tài)測量方式符合軸承的實(shí)際工作狀態(tài)，且能有效排除球 位誤差，測量重復(fù)性很高，而且動態(tài)測量方式采用和差運(yùn)算的測量原理，徑向 游隙的測量結(jié)果是外圈兩個極限位置的測頭位移量平均值的差值，因?yàn)榘惭b測 量芯軸的徑向跳動對測頭位移量的影響基本相同，經(jīng)和差運(yùn)算后，在一定程度 上消除了安裝測量芯軸的徑向跳動所帶來的影響，相應(yīng)地保證了測值的準(zhǔn)確性 和可靠性；三點(diǎn)測量方式與上述兩種方式的區(qū)別在于通過電路自動控制軸承內(nèi)外圈相對旋轉(zhuǎn)120。，即一周內(nèi)進(jìn)行三點(diǎn)測量，在測量點(diǎn)附近測量主軸自動左右擺動幾次，保證軸承鋼球落入溝底，在每一點(diǎn)的測量過程中測量主軸靜止， 測量載荷自動上下加載，這種測量方式適合企業(yè)按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行軸承游 隙檢測的需要。所述的大型精密軸承徑向游隙的多功能自動測量方法，根據(jù)其上述測量方 法實(shí)施的測量流程是將被測軸承安裝好并且上下加載氣缸調(diào)整完畢后，在上載荷作用下將傳感器顯示的位移值調(diào)整到測量量程內(nèi)，然后根據(jù)被測的徑向游隙 值選擇測量兩成，再選擇測量方式；1) 靜態(tài)自動測量順序?yàn)閱由霞虞d，測量l，顯示測量l值，啟動下加 載，關(guān)閉上加載，測量2，顯示測量2值,進(jìn)而得到靜態(tài)徑向游隙值；2) 動態(tài)自動測量順序?yàn)閱由霞虞d，主軸旋轉(zhuǎn)l周，測量l，取平均值， 顯示測量l值，啟動下加載，關(guān)閉上加載，主軸旋轉(zhuǎn)1周，測量2，取平均值， 顯示測量2值，進(jìn)而得到動態(tài)徑向游隙值；3) 三點(diǎn)自動測量順序?yàn)閱由霞虞d，主軸擺動，擺動停止后測量l，顯 示測量l值，啟動下加載，關(guān)閉上加載，主軸擺動，擺動停止后測量2，顯示測量2值，進(jìn)而得到第1點(diǎn)的靜態(tài)徑向游隙值，然后主軸旋轉(zhuǎn)120。停止，采用與 第1點(diǎn)同樣的測量方式可得到第2點(diǎn)的靜態(tài)徑向游隙值，同理得到第3點(diǎn)的靜態(tài)徑向游隙值，三點(diǎn)算術(shù)平均就可得到軸承的徑向游隙平均值。所述的大型精密軸承徑向游隙的多功能自動測量儀，主要由電氣系統(tǒng)、測 量基座、傳感器支座、傳感器調(diào)整螺母、電感傳感器、上氣缸支座、上加載氣 缸、測量芯軸、測量主軸、下加載氣缸、下氣缸支座、測量支架、同步電機(jī)、 霍爾元件、帶輪和齒形帶、精密調(diào)壓閥、精密壓力表構(gòu)成，其中測量基座固定 在測量支架之上，電氣系統(tǒng)置于測量基座上方，測量主軸固定在測量基座中間 的軸套內(nèi)，測量芯軸安裝在高精密的測量主軸前端，被測軸承安裝在測量芯軸 上，測量基座右側(cè)的面板上或在測量主軸兩側(cè)對稱開有上、下通槽，上氣缸支 座安裝在測量主軸上部的通槽中，下氣缸支座安裝在測量主軸下部的通槽中， 并可沿測量基座的通槽上下精密移動，上加載氣缸安裝在上氣缸支座的下側(cè)， 下加載氣缸安裝在下氣缸支座的上側(cè)，電感傳感器通過傳感器支座安裝在上加 載氣缸的上側(cè)測量基座的槽中，并可由傳感器調(diào)整螺釘調(diào)整電感傳感器的上下 位置，上加載氣缸中間開有通孔，電感傳感器的測頭穿過上載荷加載氣缸中間 的通孔，施加在被測軸承的外圈上側(cè)中間，上加載氣缸和下加載氣缸的加載頭 直接作用于被測軸承外圈的上、下側(cè)中央，分別對被測軸承的外圈進(jìn)行自動加載，為被測軸承提供上、下載荷，測量主軸的后端與電機(jī)通過帶輪和齒形帶聯(lián) 接，霍爾元件固定在測量基座上與測量主軸聯(lián)接的帶輪后側(cè)，對測量主軸的轉(zhuǎn) 速進(jìn)行測定，在測量基座的上、下兩側(cè)各固定一套精密調(diào)壓閥和精密壓力表， 可精密控制和調(diào)節(jié)上、下加載氣缸的載荷值。所述的大型精密軸承徑向游隙的多功能自動測量儀，其電氣系統(tǒng)包含計算機(jī)、前置電路、測速電路、控制電路、同步電機(jī)、I/O 口、電磁閥、A/D轉(zhuǎn)換器、 霍爾元件和電感傳感器，聯(lián)接方式如下1) 計算機(jī)同時處理1/0 口和A/D轉(zhuǎn)換器；2) 1/0口通過控制電路控制電磁閥，加載氣缸的指令控制由計算機(jī)給出， 通過控制電路經(jīng)I/O 口輸出給電磁閥，電磁閥輸出壓力的大小由精密調(diào)壓閥調(diào) 節(jié)后控制加載氣缸完成加載動作；測量完成后，給出卸載指令，經(jīng)I/0輸出，通過控制電路控制加載氣缸完成卸載動作；3) 電磁閥采用兩個二位五通閥，分別控制上加載氣缸和下加載氣缸，分別 完成上加載或下加載動作；4) A/D轉(zhuǎn)換器接口控制前置電路和電感傳感器； ，5) 霍爾元件集的信號經(jīng)測速電路轉(zhuǎn)換后進(jìn)入計算機(jī)，并由計算機(jī)通過控制 電路和I/O 口控制同步電機(jī)的轉(zhuǎn)動或停止；6) 電感傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過前置處理，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器后由計算機(jī)對 其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并得到所需的測量結(jié)果。由于采用了如上所述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性1. 可以對100mm以上的大型精密軸承的徑向游隙進(jìn)行靜態(tài)、動態(tài)和三點(diǎn)測 量等三種方式的測量；2. 可以對軸承的徑向游隙進(jìn)行自動加載和自動測量，只需要按一個測量鍵 就可完成全部加載和測量過程；3. 采用氣動加載，并采用精密調(diào)壓閥和精密壓力表，可對測量載荷精確控 制，可提高測量值的準(zhǔn)確性和可靠性；4. 加載頭直接作用于軸承外圈上下側(cè)中央，消除了因杠桿加載造成的測量 誤差；5. 采用電感傳感器和測量電路，可以對大型軸承的徑向游隙進(jìn)行高精密測 量，為100mm以上的精密軸承提供了徑向游隙的測量標(biāo)準(zhǔn)。


圖1是本發(fā)明的測量儀結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的電氣系統(tǒng)框圖。圖3是本發(fā)明的測量流程圖。圖1中l(wèi)一電氣系統(tǒng)；2—測量基座；3—傳感器支座；4一傳感器調(diào)整螺 母；5—電感傳感器；6—上氣缸支座；7—上加載氣缸；8—被測軸承；9一測量 芯軸；IO—測量主軸；ll一下加載氣缸；12—下氣缸支座；13—測量支架；14 一同步電機(jī)；15—霍爾元件；16—帶輪和齒形帶；17—精密調(diào)壓閥；18—精密壓力表。
具體實(shí)施方式
如圖l所示被測軸承(8)安裝在測量芯軸(9)上，上下加載氣缸(7)和(11)的加載頭分別作用在被測軸承(8)外圈的上下側(cè)中間(保留一定間隙)，電感傳感器(5)測頭作用在被測軸承(8)的外圈上側(cè)中間；同步電機(jī)(14)通過帶輪和齒形帶(16)帶動測量主軸(10)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而 帶動測量芯軸(9)旋轉(zhuǎn)，安裝在測量芯軸上的被測軸承(8)的內(nèi)圈同速 轉(zhuǎn)動。上下加載氣缸(7)和(11)分別對被測軸承(8)的外圈施加上下 載荷，載荷大小由精密壓力表(18)和精密調(diào)壓閥(17)進(jìn)行顯示和調(diào)整， 并由控制電路通過電磁閥進(jìn)行節(jié)奏控制。控制電路同時可以控制同步電機(jī) (14)的旋轉(zhuǎn)或停止。主軸的轉(zhuǎn)速可通過霍爾元件(15)進(jìn)行測量。如圖2所示電感傳感器(5)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過前置處理，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器后由計算機(jī)對其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并得到所需的測量結(jié)果；霍爾元件(15)通過測速電路將采集到的速度信號送入計算機(jī)，計算機(jī)程序發(fā)出的 指令通過控制電路和I/0口控制同步電機(jī)(14)的轉(zhuǎn)動或停止；加載氣缸 的指令控制由計算機(jī)給出，通過控制電路經(jīng)1/0 口輸出給電磁閥，電磁閥 輸出壓力的大小由精密調(diào)壓閥調(diào)節(jié)后控制加載氣缸完成加載動作；測量完 成后，給出卸載指令，經(jīng)I/0輸出，通過控制電路控制加載氣缸完成卸載 動作。如圖3所示被測軸承安裝好并且上下加載氣缸調(diào)整完畢后，在上載 荷作用下將傳感器顯示的位移值調(diào)整到測量量程內(nèi)，然后根據(jù)被測的徑向 游隙值選擇測量兩成，再選擇測量方式；靜態(tài)自動測量順序?yàn)閱由霞?載，測量l，顯示測量l值,啟動下加載，關(guān)閉上加載，測量2，顯示測量 2值，進(jìn)而得到靜態(tài)徑向游隙值；動態(tài)自動測量順序?yàn)閱由霞虞d，主軸 旋轉(zhuǎn)1周，測量l，取平均值，顯示測量l值，啟動下加載，關(guān)閉上加載， 主軸旋轉(zhuǎn)1周，測量2，取平均值，顯示測量2值，進(jìn)而得到動態(tài)徑向游隙 值；三點(diǎn)自動測量順序?yàn)閱由霞虞d，主軸擺動，擺動停止后測量l， 顯示測量l值,啟動下加載，關(guān)閉上加載，主軸擺動，擺動停止后測量2， 顯示測量2值，進(jìn)而得到第1點(diǎn)的靜態(tài)徑向游隙值，然后主軸旋轉(zhuǎn)120°停 止，釆用與第1點(diǎn)同樣的測量方式可得到第2點(diǎn)的靜態(tài)徑向游隙值，同理 得到第3點(diǎn)的靜態(tài)徑向游隙值，三點(diǎn)算術(shù)平均就可得到軸承的徑向游隙平 均值。測量過程中如果操作不當(dāng)或超
權(quán)利要求
1、一種大型精密軸承徑向游隙的多功能自動測量方法，其特征在于該測量方法采用靜態(tài)測量、動態(tài)測量和三點(diǎn)測量，這三種測量方式同時放在一臺測量儀上實(shí)現(xiàn)，可自動加載和自動測量；靜態(tài)測量時，測量主軸不旋轉(zhuǎn)，內(nèi)圈固定，被測軸承的外圈在上、下載荷的作用下相對內(nèi)圈從一個極限位置移動到相反極限位置的位移量即徑向游隙值，這種測量方式適合目前軸承用戶的檢測習(xí)慣；動態(tài)測量時，同步電機(jī)始終帶動高精密測量主軸和被測軸承內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)，內(nèi)圈由緊固螺母固定緊，相對測量主軸不作軸向運(yùn)動，上、下載荷加載頭作用在被測軸承上、下側(cè)中部，使軸承外圈不作圓周運(yùn)動，并在測量主軸旋轉(zhuǎn)時使被測軸承鋼球落入溝底，在上、下載荷的作用下，內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)一周后，電路經(jīng)過運(yùn)算就可顯示出外圈相對內(nèi)圈的一個極限位置單側(cè)的位移量平均值，兩個極限位置的位移量變化值即徑向游隙值，動態(tài)測量方式符合軸承的實(shí)際工作狀態(tài)，且能有效排除球位誤差，測量重復(fù)性很高，而且動態(tài)測量方式采用和差運(yùn)算的測量原理，徑向游隙的測量結(jié)果是外圈兩個極限位置的測頭位移量平均值的差值，因?yàn)榘惭b測量芯軸的徑向跳動對測頭位移量的影響基本相同，經(jīng)和差運(yùn)算后，在一定程度上消除了安裝測量芯軸的徑向跳動所帶來的影響，相應(yīng)地保證了測值的準(zhǔn)確性和可靠性；三點(diǎn)測量方式與上述兩種方式的區(qū)別在于通過電路自動控制軸承內(nèi)外圈相對旋轉(zhuǎn)120°，即一周內(nèi)進(jìn)行三點(diǎn)測量，在測量點(diǎn)附近測量主軸自動左右擺動幾次，保證軸承鋼球落入溝底，在每一點(diǎn)的測量過程中測量主軸靜止，測量載荷自動上下加載，這種測量方式適合企業(yè)按照國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行軸承游隙檢測的需要。
2、 如權(quán)利要求l所述的大型精密軸承徑向游隙的多功能自動測量方法，其特征在于根據(jù)其上述測量方法實(shí)施的測量流程是將被測軸承安裝好并且上下 加載氣缸調(diào)整完畢后，在上載荷作用下將傳感器顯示的位移值調(diào)整到測量量程 內(nèi)，然后根據(jù)被測的徑向游隙值選擇測量兩成，再選擇測量方式；1) 靜態(tài)自動測量順序?yàn)閱由霞虞d，測量l，顯示測量l值,啟動下加載， 關(guān)閉上加載，測量2，顯示測量2值，進(jìn)而得到靜態(tài)徑向游隙值；2) 動態(tài)自動測量順序?yàn)閱由霞虞d，主軸旋轉(zhuǎn)1周，測量l，取平均值， 顯示測量l值，啟動下加載，關(guān)閉上加載，主軸旋轉(zhuǎn)1周，測量2，取平均值， 顯示測量2值，進(jìn)而得到動態(tài)徑向游隙值；3) 三點(diǎn)自動測量順序?yàn)閱由霞虞d，主軸擺動，擺動停止后測量1，顯 示測量l值,啟動下加載，關(guān)閉上加載，主軸擺動，擺動停止后測量2，顯示測量2值，進(jìn)而得到第1點(diǎn)的靜態(tài)徑向游隙值，然后主軸旋轉(zhuǎn)120°停止，采用與 第1點(diǎn)同樣的測量方式可得到第2點(diǎn)的靜態(tài)徑向游隙值，同理得到第3點(diǎn)的靜 態(tài)徑向游隙值，三點(diǎn)算術(shù)平均就可得到軸承的徑向游隙平均值。
3、 如權(quán)利要求l、 2所述的大型精密軸承徑向游隙的多功能自動測量儀， 其特征在于該測量儀主要由電氣系統(tǒng)(1)、測量基座(2)、傳感器支座(3)、 傳感器調(diào)整螺母(4)、電感傳感器(5)、上氣缸支座(6)、上加載氣缸(7)、 測量芯軸(9)、測量主軸(10)、下加載氣缸(11)、下氣缸支座(12)、測量支 架(13)、同步電機(jī)(14)、霍爾元件(15)、帶輪和齒形帶(16)、精密調(diào)壓閥(17)、精密壓力表(18)構(gòu)成，其中測量基座(2)固定在測量支架(13)之 上，電氣系統(tǒng)(1)置于測量基座(2)上方，測量主軸(10)固定在測量基座(2)中間的軸套內(nèi)，測量芯軸(9)安裝在高精密的測量主軸(10)前端，被 測軸承(8)安裝在測量芯軸(9)上，測量基座(2)右側(cè)的面板上或在測量主 軸(10)兩側(cè)對稱開有上、下通槽，上氣缸支座(6)安裝在測量主軸(10)上 部的通槽中，下氣缸支座(12)安裝在測量主軸(10)下部的通槽中，并可沿 測量基座(2)的通槽上下精密移動，上加載氣缸(7)安裝在上氣缸支座(6) 的下側(cè)，下加載氣缸(11)安裝在下氣缸支座(12)的上側(cè)，電感傳感器(5) 通過傳感器支座(3)安裝在上加載氣缸(7)的上側(cè)測量基座(2)的槽中，并 可由傳感器調(diào)整螺母(4)調(diào)整電感傳感器(5)的上下位置，上加載氣缸(7) 中間開有通孔，電感傳感器(5)的測頭穿過上加載氣缸(7)中間的通孔，施 加在被測軸承(8)的外圈上側(cè)中間，上加載氣缸(7)和下加載氣缸(11)的 加載頭直接作用于被測軸承(8)外圈的上、下側(cè)中央，分別對被測軸承(8) 的外圈進(jìn)行自動加載，為被測軸承(8)提供上、下載荷，測量主軸(10)的后 端與同步電機(jī)(14)通過帶輪和齒形帶(16)聯(lián)接，霍爾元件(15)固定在測 量基座(2)上與測量主軸(10)聯(lián)接的帶輪后側(cè)，對測量主軸(10)的轉(zhuǎn)速進(jìn) 行測定，在測量基座(2)的上、下兩側(cè)各固定一套精密調(diào)壓閥(17)和精密壓 力表(18)，可精密控制和調(diào)節(jié)上、下加載氣缸(7、 11)的載荷值。
4、如權(quán)利要求1、 2、 3所述的大型精密軸承徑向游隙的多功能自動測量儀， 其特征在于其電氣系統(tǒng)(1)包含計算機(jī)、前置電路、測速電路、控制電路、 同步電機(jī)(14)、 I/O 口、電磁閥、A/D轉(zhuǎn)換器、霍爾元件(15)和電感傳感器 (5)，聯(lián)接方式如下 1) 計算機(jī)同時處理I/O 口和A/D轉(zhuǎn)換器； 2) I/O 口通過控制電路控制電磁閥，加載氣缸的指令控制由計算機(jī)給出， 通過控制電路經(jīng)I/O 口輸出給電磁閥，電磁閥輸出壓力的大小由精密調(diào)壓閥(17)調(diào)節(jié)后控制加載氣缸完成加載動作；測量完成后，給出卸載指令，經(jīng)1/0輸出，通過控制電路控制加載氣缸完成卸載動作；3) 電磁閥采用兩個二位五通閥，分別控制上加載氣缸(7)和下加載氣缸(11)， 分別完成上加載或下加載動作；4) A/D轉(zhuǎn)換器接口控制前置電路和電感傳感器(5);5) 霍爾元件(15)集的信號經(jīng)測速電路轉(zhuǎn)換后進(jìn)入計算機(jī)，并由計算機(jī)通 過控制電路和I/O 口控制同步電機(jī)(14)的轉(zhuǎn)動或停止；6) 電感傳感器(5)采集的數(shù)據(jù)經(jīng)過前置處理，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器后由計算 機(jī)對其進(jìn)行數(shù)據(jù)處理并得到所需的測量結(jié)果。
全文摘要
一種大型精密軸承徑向游隙的多功能自動測量方法，采用靜態(tài)測量、動態(tài)測量和三點(diǎn)測量，三種測量方式同時放在一臺測量儀上實(shí)現(xiàn)，可自動加載和自動測量。該測量儀主要由電氣系統(tǒng)(1)、測量基座(2)、傳感器支座(3)、傳感器調(diào)整螺母(4)、電感傳感器(5)、上氣缸支座(6)、上加載氣缸(7)、測量芯軸(9)、測量主軸(10)、下加載氣缸(11)、下氣缸支座(12)、測量支架(13)、同步電機(jī)(14)、霍爾元件(15)、帶輪和齒形帶(16)、精密調(diào)壓閥(17)、精密壓力表(18)構(gòu)成。該測量儀為大型精密軸承徑向游隙進(jìn)行高精密測量提供可靠檢測分析數(shù)據(jù)，并且能對被測軸承(8)進(jìn)行多功能、自動地測量、快速檢測。
文檔編號G01B7/14GK101216283SQ20081004905
公開日2008年7月9日 申請日期2008年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月4日
發(fā)明者力 姜, 宋曉波, 慧 張, 朱孔敏, 熊子健, 鄧洛平 申請人:洛陽軸研科技股份有限公司