[其他]軸系受力測量裝置

無效

• 申請號: 87210114
• 申請日: 1987-07-08
• 公開（公告）號: CN87210114U
• 公開（公告）日: 1988-05-18
• 發明（設計）人: 姜春;周桂如;陳宗農;程熊;羅方元
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01L1/20
• 分類號: G01L1/20
• 代理公司: 浙江大學專利代理事務所
• 代理人: 陳禎祥

本發明屬于軸系受力傳感測量技術。

西德FAG公司生產一種“軸力測量器”。該測量器的核心元件為一柔性很大的軸承座，在軸承座的薄弱點上設置應變片。在軸受力時，力通過軸承傳遞到軸承座上，引起薄弱點的彈性變形和應變片電阻的變化。將電阻變化信號聯入應變儀，即可測得軸上受力的大小。

但該測量器外形尺寸較大；不能測量軸承內力（預緊力）；軸承座很單薄（否則不靈敏），使整個系統剛度降低；並且原有軸系結構必須作較大改造，以配合它的軸承座才能采用；結構復雜，成本高。因此，應用范圍受到局限。

本發明的目的是在不改變原有軸系結構及其傳動功能的前提下，將原軸承改為同型號的測力軸承，使之對任何裝有滾動軸承的軸進行工況受力測量和軸承預緊力的測量。

本實用新型出于以下考慮：工作軸所受之力將通過滾動軸承的內圈和滾動體（球、圓柱滾子、圓錐滾子、滾針）傳遞到外圈上。軸旋轉時，滾動體在外圈中滾動。對于外圈上某一點來說，當滾動體滾過該點時，如圖2（3），受拉應力作用；當該點處于兩滾動體之間時，如圖2（2），受壓應力作用。這樣，軸在運轉時，軸承外圈上任何一點都受交變應力的作用，其振幅與滾動體對外圈的作用力成正比。滾動體對外圈的作用力由三部分力引起：軸上受力F_軸，軸承的預緊力F_預，及滾動體的離心力F_離。

本實用新型的關鍵如圖1所示，在滾動軸承的外圈〔10〕，沿圓周磨制一槽〔11〕，該槽的深度與外圈厚度之比為 1/4 ～ 1/3 。對于輕型軸承取下限，重型軸承取上限。在槽底沿周向均勻布置四只電阻應變片〔1〕－〔1〕和〔2〕－〔2〕。從垂直方向布置的這對應變片〔1〕－〔1〕引出的信號經處理后，反映出垂直方向的分力大小；水平方向布置的這對〔2〕－〔2〕反映軸上水平分力的大小。

由相對置設的一對應變片〔1〕－〔1〕或〔2〕－〔2〕引出的電壓信號經過放大器〔3〕，整流檢波器〔4〕進入加減運算器〔5〕，接著將電壓和或電壓差經過調零〔6〕和濾波器〔7〕，由記錄儀〔8〕記錄。如前所述，滾動體對外圈的作用力F_滾由軸上受力F_軸，預緊力F_預，與離心力F_離組成，即F_滾＝（F_軸＋F_預＋F_離），對于互成180°，即相對設置的應變片兩點來說，F_預＋F_離是相等的，一般F_預大于F_軸，故F_軸相差一個符號，也就是說，如果上面或左邊的應變片受力為

F_滾＝F_軸＋F_預＋F_離則

下面或右面的為F′_滾＝－F_軸＋F_預＋F_離

如果在（5）中執行減法運算，則記錄儀〔8〕記錄的為F_軸部分，其值為2F_軸。如果在（5）中執行加法運算，則記錄的只是軸承的內力部分，因而，本實用新型不僅能測軸上受力，還能測量軸承預緊力。

本實用新型具有以下優點：

1.能同時用于測量軸承外力（即軸上受力）與軸承內力的測量。

2.不影響原軸系結構，制造使用方便，成本低廉。

3.不影響原系統的剛度。

附圖說明：

圖1????本實用新型裝置示意圖????1－測量垂直分力的應變片；

2－測量水平分力的應變片；3－放大器；4－檢波整流器；

5－加減運算器；6－調零器；7－濾波器；8－記錄儀；

9－饋電電源；10－軸承外圈；11－槽。

圖2????外圈應力變化情況????????2－拉應力區；3－壓應力區。

圖3????磨削力的工況測量試驗裝置示意圖????1、2－測力軸承；

3－中間套。

圖4????測量結果

參照附圖3與4，說明一實施例子