被动自锁轴承扭矩测量装置设计

倪宝培，范浩明

(泰安技师学院，山东 泰安 271000)

0 引 言

被动自锁轴承广泛应用于油田井下检测设备和机床。目前，被动自锁轴承生产企业只是用简单的装置检测轴承是否具有自锁功能，对于轴承实际能够承受的扭矩没有定量的测量装置。用户选择产品时，也只能按照生产企业给出的产品的理论计算扭矩来选择。由于产品加工过程中误差的存在，势必造成产品的实际扭矩和理论计算扭矩不一致。会给生产企业和用户带来不必要的麻烦和经济损失。为此，设计了被动自锁轴承扭矩测量装置，实践证明，该装置能准确测量被动自锁轴承的实际扭矩，为生产企业产品合格率提供了保障，为用户选择产品提供了实际依据。

1 被动自锁轴承的工作原理

被动自锁轴承[1]的结构如图1所示[2]。

图1 被动自锁轴承装配图1,8.标准轴承 2.锁紧圈 3.滚针 4,7.内圈 5.弹簧 6.锁键

它是一种具有锁紧功能的轴承。轴承装配成套后, 便有主动端、被动端之分, 当机构带动主动端轴承内圈正向或反向旋转时, 克服弹簧的压力推动锁键脱离锁紧圈, 带动被动端内圈旋转, 进而带动下一级机构; 当主动端停止输入动力时, 被动端无论施加正向、反向力矩都不能带动主动端转动, 此时, 在被动力矩及弹簧力作用下锁键与锁紧圈摩擦锁紧, 即被动自锁, 整个机构停止运行。

2 被动自锁轴承扭矩测量装置

被动自锁轴承所能承受的扭矩是有一定要求的，当被动端施加的扭矩大于轴承所能承受的扭矩时，其自锁性能将失效。目前，关于被动自锁轴承额定扭矩的数值，都是生产厂家基于计算得出的额定扭矩[3]，并非每套轴承的实际扭矩。由于生产过程中，加工误差的存在，导致被动自锁轴承实际扭矩与计算的额定扭矩存在偏差。

为此，设计了一种测量被动自锁轴承扭矩的装置[4]，该装置既能测量装配完成后的轴承是否具有自锁功能，又能准确测量出轴承所能承受的最大扭矩。为轴承检测和使用者选择合适扭矩的轴承提供了保证。

2.1 被动自锁轴承扭矩测量装置的结构组成

该装置机械部分如图2所示，共11部分组成。底板11上有燕尾导轨，主动端支撑组件1、被动端支撑组件9、轴承安装套组件4，底面有燕尾槽，可以在底板上轴向滑动，也可以在底板上用螺栓固定。被动自锁轴承安装套4内有半圆形键槽，与轴承上的滚针配合。主动端轴上安装角位移传感器3，被动端轴上安装扭矩传感器7，传感器与电脑相连。主动端轴2、被动端轴6与被动自锁轴承内圈键连接。安装过程要保证主动端轴、被动端轴、手轮轴、轴承安装套四者必须同轴。

图2 被动自锁轴承扭矩检测装置示意图1.主动端支撑组件 2.主动端轴 3.角位移传感器 4.轴承安装套组件 5.被动自锁轴承 6.被动端轴 7.扭矩传感器 8.手轮轴 9.被动端支撑组件 10.手轮 11.底座

2.2 被动自锁轴承扭矩测量装置工作原理

将被测轴承主动端在左、被动端在右装入安装套4，推动主动端支撑组件1、被动端支撑组件9，使轴上的键分别与被测轴承内圈键槽配合，固定主动端支撑组件、轴承安装套组件、被动端支撑组件。将传感器置零。在手轮上按顺时针(或逆时针)方向施加力，这时，扭矩传感器测得的扭矩数值会在电脑系统显示，随着施加在手轮上的力的不断增大，扭矩数值也不断增大,角位移传感器输出的数值为0。继续增大作用在手轮上的力，直到角位移传感器输出的数值由0刚刚变为非0的临界点，停止增大作用在手轮上的力，这时扭矩传感器输出的扭矩数值即为被测轴承的最大扭矩值M[5]。

对于不同型号的轴承，只要更换轴承安装套、主动端轴、被动端轴即可进行扭矩的测量。

3 测量数值的处理

使用该装置测得的轴承扭矩M，为其所能承受的实际最大扭矩。现实生产中，对于广大用户来讲，不能以此数值作为选用轴承的依据，而应该对数据进行适当的处理，即用测量数值乘以适当的安全系数。一般安全系数取值为0.68～0.80。

4 结 语

此扭矩测量装置结构设计简单，实用性强，测量准确，使用效果明显。为被动自锁轴承产品的检验提供了便利，大大提高了产品的检查效率，为产品的出厂合格率提供了有力保障。同时为被动自锁轴承的广大用户选择合适扭矩的轴承提供了实际的依据。