Методы измерения моментов трения шарикоподшипников

Измерение моментов трения приборных шарикоподшипников производится на специальных установках, конструкция которых зависит от положения оси вращения подшипника, частоты вращения, способа нагружения и т. д.

Основными методами измерений являются следующие:

1. измерение динамических моментов трения в подшипниках методом свободного выбега при вертикальном положении оси;

2. измерение момента трогания при вертикальном положении оси;

3. измерение момента трогания при горизонтальном положении оси;

В зависимости от конструкции установки измерения могут производиться для одного подшипника или пары подшипников, как без нагрузки, так и при различных условиях нагружения.

Для повышения достоверности результатов испытаний в лабораторной установке используются две методики: полного выбега и частичного выбега.

Первая методика заключается в том, что вращающаяся часть опорного узла разгоняется до определенной начальной скорости и регистрируется число полных оборотов и время, за которое происходит ее полный останов. При этом момент трения шарикоподшипника вычисляется по формуле:

(2)

где: N - полное число оборотов до останова;

J - момент инерции вращающейся части;

Т - время от начала измерения числа оборотов до полного останова.

Вторая методика основана на измерении нескольких значений угловой скорости вращающейся части опоры через определенные промежутки времени. При этом значительно сокращается время и повышается точность эксперимента, что очень важно для высококачественных приборных шарикоподшипников. Момент трения подшипника в этом случае определяется для любого отрезка времени выражением:

(3)

где ω₁ и ω₂ - угловые скорости вращения испытуемого подшипника или подшипникового узла в моменты времени T₁ и Т₂ (рис. 2).

Рис. 2.

Описание лабораторной установки

Конструкционная схема лабораторной установки представлена на рис. 3.

Рис. 3.

Испытуемый шарикоподшипник 10 свободно устанавливается наружным кольцом в сменной оправке 2 на общем основании 1. Внутреннее кольцо подшипника крепится на специальной оправке 3 гайкой 4. На этой же оправке с помощью гайки 6 крепится кодовый диск 5 измерительной системы, смонтированной на кронштейне 7. Измерительная система включает в себя кодовый диск 5 с прорезями или отверстиями, измерительную головку 15 с установленными на ней излучателем и приемником световой энергии 8 и 9 и электронный блок регистрации и управления (рис. 4). На специальной оправке 3 могут также крепиться тарированный грузы 11 для создания нагрузки на подшипник (момент инерции этих грузов обязательно должен учитываться в расчетах момента трения по формулам (2) и (3)). Винты 12 и 13 служат для фиксации наружного кольца подшипника в сменной оправке 2 и самой оправки 2 в корпусе. Для установки основания 1 в горизонтальном положении предусмотрены винты 14.

Рис. 4.

Электронный блок регистрации и управления (рис. 4.) предназначен для отсчета времени в секундах, полного числа оборотов и скорости вращения испытуемого шарикоподшипника в радианах в секунду. Скорость вращения вращающейся части установки регистрируется через каждые 7 секунд с начала измерения (высвечивается три значения угловой скорости). Для обнуления всех показаний служит красная кнопка на верхней панели.