被動自鎖軸承扭矩測量裝置設計

倪寶培，范浩明

(泰安技師學院，山東 泰安 271000)

0 引 言

被動自鎖軸承廣泛應用于油田井下檢測設備和機床。目前，被動自鎖軸承生產企業只是用簡單的裝置檢測軸承是否具有自鎖功能，對于軸承實際能夠承受的扭矩沒有定量的測量裝置。用戶選擇產品時，也只能按照生產企業給出的產品的理論計算扭矩來選擇。由于產品加工過程中誤差的存在，勢必造成產品的實際扭矩和理論計算扭矩不一致。會給生產企業和用戶帶來不必要的麻煩和經濟損失。為此，設計了被動自鎖軸承扭矩測量裝置，實踐證明，該裝置能準確測量被動自鎖軸承的實際扭矩，為生產企業產品合格率提供了保障，為用戶選擇產品提供了實際依據。

1 被動自鎖軸承的工作原理

被動自鎖軸承[1]的結構如圖1所示[2]。

圖1 被動自鎖軸承裝配圖1,8.標準軸承 2.鎖緊圈 3.滾針 4,7.內圈 5.彈簧 6.鎖鍵

它是一種具有鎖緊功能的軸承。軸承裝配成套后, 便有主動端、被動端之分, 當機構帶動主動端軸承內圈正向或反向旋轉時, 克服彈簧的壓力推動鎖鍵脫離鎖緊圈, 帶動被動端內圈旋轉, 進而帶動下一級機構; 當主動端停止輸入動力時, 被動端無論施加正向、反向力矩都不能帶動主動端轉動, 此時, 在被動力矩及彈簧力作用下鎖鍵與鎖緊圈摩擦鎖緊, 即被動自鎖, 整個機構停止運行。

2 被動自鎖軸承扭矩測量裝置

被動自鎖軸承所能承受的扭矩是有一定要求的，當被動端施加的扭矩大于軸承所能承受的扭矩時，其自鎖性能將失效。目前，關于被動自鎖軸承額定扭矩的數值，都是生產廠家基于計算得出的額定扭矩[3]，并非每套軸承的實際扭矩。由于生產過程中，加工誤差的存在，導致被動自鎖軸承實際扭矩與計算的額定扭矩存在偏差。

為此，設計了一種測量被動自鎖軸承扭矩的裝置[4]，該裝置既能測量裝配完成后的軸承是否具有自鎖功能，又能準確測量出軸承所能承受的最大扭矩。為軸承檢測和使用者選擇合適扭矩的軸承提供了保證。

2.1 被動自鎖軸承扭矩測量裝置的結構組成

該裝置機械部分如圖2所示，共11部分組成。底板11上有燕尾導軌，主動端支撐組件1、被動端支撐組件9、軸承安裝套組件4，底面有燕尾槽，可以在底板上軸向滑動，也可以在底板上用螺栓固定。被動自鎖軸承安裝套4內有半圓形鍵槽，與軸承上的滾針配合。主動端軸上安裝角位移傳感器3，被動端軸上安裝扭矩傳感器7，傳感器與電腦相連。主動端軸2、被動端軸6與被動自鎖軸承內圈鍵連接。安裝過程要保證主動端軸、被動端軸、手輪軸、軸承安裝套四者必須同軸。

圖2 被動自鎖軸承扭矩檢測裝置示意圖1.主動端支撐組件 2.主動端軸 3.角位移傳感器 4.軸承安裝套組件 5.被動自鎖軸承 6.被動端軸 7.扭矩傳感器 8.手輪軸 9.被動端支撐組件 10.手輪 11.底座

2.2 被動自鎖軸承扭矩測量裝置工作原理

將被測軸承主動端在左、被動端在右裝入安裝套4，推動主動端支撐組件1、被動端支撐組件9，使軸上的鍵分別與被測軸承內圈鍵槽配合，固定主動端支撐組件、軸承安裝套組件、被動端支撐組件。將傳感器置零。在手輪上按順時針(或逆時針)方向施加力，這時，扭矩傳感器測得的扭矩數值會在電腦系統顯示，隨著施加在手輪上的力的不斷增大，扭矩數值也不斷增大,角位移傳感器輸出的數值為0。繼續增大作用在手輪上的力，直到角位移傳感器輸出的數值由0剛剛變為非0的臨界點，停止增大作用在手輪上的力，這時扭矩傳感器輸出的扭矩數值即為被測軸承的最大扭矩值M[5]。

對于不同型號的軸承，只要更換軸承安裝套、主動端軸、被動端軸即可進行扭矩的測量。

3 測量數值的處理

使用該裝置測得的軸承扭矩M，為其所能承受的實際最大扭矩?，F實生產中，對于廣大用戶來講，不能以此數值作為選用軸承的依據，而應該對數據進行適當的處理，即用測量數值乘以適當的安全系數。一般安全系數取值為0.68～0.80。

4 結 語

此扭矩測量裝置結構設計簡單，實用性強，測量準確，使用效果明顯。為被動自鎖軸承產品的檢驗提供了便利，大大提高了產品的檢查效率，為產品的出廠合格率提供了有力保障。同時為被動自鎖軸承的廣大用戶選擇合適扭矩的軸承提供了實際的依據。