(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211166566.2 (22)申请日 2022.09.23 (71)申请人 河南科技大 学 地址 471000 河南省洛阳市涧西区西苑路 48号 (72)发明人 庞晓旭　朱定康　邱明　王鑫隆　 李迎春　李军星　董艳方　杨传猛　 杜辉　 (74)专利代理 机构 洛阳公信知识产权事务所 (普通合伙) 41120 专利代理师 常晓虎 (51)Int.Cl. G01M 13/04(2019.01) G01M 13/045(2019.01) G01D 21/02(2006.01) (54)发明名称 基于磁悬浮轴承的角接触轴承摩擦力矩试 验机及测量方法 (57)摘要 本发明涉及基于磁悬浮轴承的角接触轴承 摩擦力矩试验机及测量方法， 试验机包括试验机 主体、 磁悬浮轴承系统、 变频调速系统和试验监 控系统， 磁悬浮轴承系统用于控制主轴轴向浮 动， 变频调速系统用于驱动主轴旋转； 主轴上连 接试验轴承的一端安装能够随主轴运动的上间 隙调整垫和上压紧螺母， 上压紧螺母和上间隙调 整垫之间设置上碰撞垫片， 试验轴承的内圈和上 间隙调整垫外圆面之间留有第二调整间隙， 内圈 的一端和上间隙调整垫 之间有第三调整间隙， 内 圈另一端和上碰撞垫片接触传动或分离成第一 调整间隙； 试验监控系统用于监控内圈转速和停 车时间； 根据内圈的转速和停车时间即可计算得 出精确的试验轴承摩擦力矩， 为轴承设计及工艺 改进提供理论依据。 权利要求书2页 说明书5页 附图4页 CN 115356107 A 2022.11.18 CN 115356107 A 1.基于磁悬浮轴 承的角接触轴 承摩擦力矩试验机， 包括试验机主体、 磁悬浮轴 承系统、 变频调速系统和试验监控系统， 所述磁悬浮轴承系统安装在试验机主体上， 用于控制试验 机主体的主轴轴向浮动， 所述变频调速系统安装在试验机主体上， 用于驱动所述主轴旋转； 其特征在于： 所述主轴上连接试验轴承的一端安装能够随主轴运动的上间隙调整垫以及上 压紧螺母， 上间隙调整垫的外圆面为台阶轴面， 上压紧螺母和主轴螺纹连接， 上压紧螺母和 上间隙调整垫之间设置能够随主轴运动的上碰撞垫片； 所述试验轴承的内圈和上间隙调整 垫外圆面的小直径段之间留有第二调整间隙L2， 所述内圈的一端端面和所述上间隙调整垫 的台阶面之间留有第三调整间隙L3， 根据主轴的轴向位置不同， 所述内圈的另一端和所述 上碰撞垫片接触传动或形成第一调整间隙L1； 所述试验监控系统包括速度传感器和计时 器， 速度传感器用于监测试验轴承的内圈转速， 计时器用于记录所述内圈的停车时间。 2.根据权利要求1所述的基于磁悬浮轴 承的角接触轴 承摩擦力矩试验机， 其特征在于： 第一调整间隙L1、 第二调整间隙L2和第三调整间隙L3之间的数量关系为： L3 ＞L1=2L2， 且L1 为0.55mm‑0.75mm。 3.根据权利要求1所述的基于磁悬浮轴 承的角接触轴 承摩擦力矩试验机， 其特征在于： 所述主轴上相对于试验轴承的另一端安装有陪试轴承。 4.根据权利要求3所述的基于磁悬浮轴 承的角接触轴 承摩擦力矩试验机， 其特征在于： 所述主轴上安装有能够随主轴运动的下碰撞环， 所述陪试轴承的内圈和下碰撞环的外圆面 之间留有第四调整间隙L 4。 5.根据权利要求4所述的基于磁悬浮轴承的角接触轴承摩擦力矩试验机， 其特征在 于： ， 第一调整间隙L1、 第二调整间隙L2、 第三调整间隙L3和第四调整间隙L4之间存在以下 数量关系： L3＞L1=2L2=2L 4， 且L1为0.5 5mm‑0.75mm。 6.根据权利要求1所述的基于磁悬浮轴 承的角接触轴 承摩擦力矩试验机， 其特征在于： 所述磁悬浮轴承系统包括径向磁悬浮轴承和轴向磁悬浮轴承。 7.根据权利要求6所述的基于磁悬浮轴 承的角接触轴 承摩擦力矩试验机， 其特征在于： 所述径向磁悬浮轴承设置两个， 并沿主轴轴向间隔设置， 两个径向磁悬浮轴承之间的主轴 部分设置有大直径段； 所述轴向磁悬浮轴承设置两个， 并分别和主轴 上所述大直径段的两 个端面相对设置 。 8.根据权利要求1所述的基于磁悬浮轴 承的角接触轴 承摩擦力矩试验机， 其特征在于： 所述主轴 竖向设置， 试验轴承和陪试轴承分别设置在主轴的上下两端， 在主轴的下部还连 接有重量调整组件， 以增 加并调整 主轴的配重 。 9.基于磁悬浮轴承的角接触轴承摩擦力矩测量方法， 其特征在于： 该方法利用权利要 求1~8任一项所述的试验机进 行， 首先， 试验机中变频调速系统的电机驱动主轴带动试验轴 承的内圈旋转至预设转速， 然后磁悬浮轴承系统中的轴向磁悬浮轴承通电加磁， 将主轴浮 起， 上间隙调整垫片随主轴向上移动并将上碰撞垫片和上压紧螺母顶起， 使得上碰撞垫片 和试验轴承的内圈分离， 同时计时器开始记录试验轴承内圈的停车时间； 根据试验轴承内 圈的转速和停车时间， 通过 、 F=ma和M=F ·L计算得出试验轴承的摩擦力矩M， 其 中a为加速度、 vt为试验轴承内圈的预 设转速、 v0为停车转速、 m为 试验轴承质量、 F为摩擦力， L为摩擦力的力臂。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115356107 A 210.根据权利要求9所述的基于磁悬浮轴 承的角接触轴 承摩擦力矩测量方法， 其特征在 于： 在电机驱动主轴旋转的同时， 磁悬浮轴承系统中的径向磁悬浮轴承通电加磁。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115356107 A 3