一种低速轴承真空跑合测试控制系统技术方案

一种低速轴承真空跑合测试控制系统，涉及一种低速轴承真空跑合测试控制系统。本发明专利技术解决了航天器的回转机构所使用的轴承采用溅射固体润滑膜后，在轴承正式使用之前需要对轴承进行跑合恢复精度的问题。低速轴承真空跑合测试控制系统包括低速轴承真空跑合测试装置和控制模块。本发明专利技术的优点是减小摩擦系数，提高轴承内圈、外圈的质量，减小活动轴系的力矩波动范围。渐开线花键轴5的安装可以扩展低速轴承真空跑合测试装置的适用轴承范围，降低了系统的耦合性。

【技术实现步骤摘要】
一种低速轴承真空跑合测试控制系统
本专利技术涉及轴承性能测试领域，具体涉及一种低速轴承真空跑合测试控制系统。
技术介绍
随着科学技术的迅速发展和工业化进程的持续深入，我国的航空航天事业有了长足的进步和举世瞩目的成就。对用于空间探索的各种航天器，例如宇宙飞船、人造卫星以及空间站等来说，航天器的性能很大程度上受到其回转机构所使用的轴承性能的影响。由于太空环境相对于地球表面具有辐射强、真空高的特点，使用油脂润滑的普通轴承难以适应太空环境，现航空航天领域多使用由MoS2固体润滑剂镀膜的低速轴承。针对轴承的内圈和外圈沟道，低速轴承通过共溅射MoS2基固体润滑薄膜实现润滑作用，在轴承正式使用之前需要对轴承进行跑合测试。在轴承沟道基体上溅射后，MoS2会形成有效润滑镀层(致密层、过渡层)和无效镀膜层(柱状层)。同时MoS2溅射膜使得沟道表面更加粗糙，轴承的摩擦系数增大的问题。为了消除无效镀膜层，保留有效镀膜层，需要进行轴承跑合测试，同时轴承跑合测试可以减小摩擦系数，也能提高轴承内圈、外圈的质量，减小活动轴系的力矩波动范围。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决航天器的回转机构所使用的轴承采用溅射固体润滑膜后，在轴承正式使用之前需要对轴承进行跑合恢复精度的问题，提供了一种低速轴承真空跑合测试控制系统，解决该问题的具体技术方案如下：一种低速轴承真空跑合测试控制系统，包括低速轴承真空跑合测试装置和控制模块构成，所述的低速轴承真空跑合测试装置，由传感器1、传感器座2、传感器支架3、传感器渐开线花键座4、渐开线花键轴5、渐开线花键轴上夹紧卡具6、渐开线花键轴下夹紧卡具7、外圈渐开线花键套8、弹性联轴器9、真空腔室10、石英玻璃钟罩11、滚花螺钉12、真空管路接口13、真空泵、驱动电机与减速器14和跑合平台15构成，传感器1设在传感器座2与传感器渐开线花座4之间，渐开线花键轴5的外环由渐开线花键轴上夹紧卡具6和渐开线花键轴下夹紧卡具7采用滚花螺钉12紧固，渐开线花键轴上夹紧卡具6与渐开线花键套8和传感器渐开线花键座4由滚花螺钉12固连，传感器渐开线花键座4与传感器支架3固定连接，渐开线花键轴5的下端与弹性联轴器9的上端连接，弹性联轴器9的下端与驱动电机输出轴连接，驱动电机和减速器14设在直线微动平台上，石英玻璃真空罩11设在跑合平台15上，真空管路接口13的上端与真空腔室10连通，真空管路接口13的下端与真空泵连接；所述的控制模块由一体化计算机、电机控制板、电机编码器、USB-4716数字采集卡、压力信号放大器和力矩信号放大器组成，一体化计算机经USB口与USB-4716数字采集卡连接，USB-4716数字采集卡分别与压力信号放大器和力矩信号放大器连接，压力信号放大器和力矩信号放大器与装置的传感器连接，一体化计算机与电机控制板连接，电机控制板与电机编码器连接，电机编码器与驱动电机连接，一体化计算机与真空计和真空腔室连接。本专利技术的一种低速轴承真空跑合测试控制的优点：减小摩擦系数，提高轴承内圈、外圈的质量，减小活动轴系的力矩波动范围。渐开线花键轴5的安装可以扩展低速轴承真空跑合测试装置的适用轴承范围，降低了系统的耦合性。附图说明图1是本专利技术的系统的原理结构框图，图2是装置的结构示意图，图3是数据采集处理示意图，图4PID控制系统结构图。其中，磁流体为20。具体实施方式具体实施方式一：结合图1、图2和图3描述本实施方式。本实施方式由低速轴承真空跑合测试装置和控制模块构成，所述的低速轴承真空跑合测试装置，由传感器1、传感器座2、传感器支架3、传感器渐开线花键座4、渐开线花键轴5、渐开线花键轴上夹紧卡具6、渐开线花键轴下夹紧卡具7、外圈渐开线花键套8、弹性联轴器9、真空腔室10、石英玻璃钟罩11、滚花螺钉12、真空管路接口13、真空泵、驱动电机与减速器14和跑合平台15组成，传感器1设在传感器座2与传感器渐开线花座4之间，渐开线花键轴5的外环由渐开线花键轴上夹紧卡具6和渐开线花键轴下夹紧卡具7采用滚花螺钉12紧固，渐开线花键轴上夹紧卡具6与渐开线花键套8和传感器渐开线花键座4由滚花螺钉12固连，传感器渐开线花键座4与传感器支架3固定连接，渐开线花键轴5的下端与弹性联轴器9的上端连接，弹性联轴器9的下端与驱动电机输出轴连接，驱动电机和减速器14设在直线微动平台上，石英玻璃真空罩11设在跑合平台15上，真空管路接口13的上端与真空腔室10连通，真空管路接口13的下端与真空泵连接；所述的控制模块，由一体化计算机、电机控制板、电机编码器、USB-4716数字采集卡、压力信号放大器和力矩信号放大器组成，一体化计算机经USB口与USB-4716数字采集卡连接，USB-4716数字采集卡分别与压力信号放大器和力矩信号放大器连接，压力信号放大器和力矩信号放大器与装置的传感器连接，一体化计算机与电机控制板连接，电机控制板与电机编码器连接，电机编码器与驱动电机连接，一体化计算机与真空计和真空腔室连接。具体实施方式二：结合图1和图2描述本实施方式。本实施方式与具体实施方式一的不同点在于它还抱括负荷加载模块16，负荷加载模块16采用电动直线微动平台，由步进电机、丝杠平移机构和弹性联轴器9构成，电动直线微动平台与移动平台支架17配装，由电机驱动丝杠平移机构将旋转运动变为直线位移，改变弹性联轴器9的形变量，实现对渐开线花键轴5的变荷加载。直线微动平台的步进电机每转动一步移动距离是0.003125mm，加载最大加载力200N时，弹性环节的位移量为3200×0.003125＝10mm，实际使用时在电动平移台上安装两个行程开关限位，控制电动平移台的移动距离小于等于10mm，从而防止加载力超出限定范围。机械设计加工保证跑合加载力轴的轴向跳动不得超过0.01mm，因此，加载力的最大变化量为20N/mm×0.01mm＝0.2N，远小于加载力的精度要求数值。具体实施方式三：结合图1和图2描述本实施方式。本实施方式所述的弹性联轴器9采用波纹管，弹性联轴器9的弹性系数为20N/mm。具体实施方式四：结合图1描述本实施方式。本实施方式所述的石英玻璃真空罩11采用大气压进行密封。具体实施方式五：结合图1和图2描述本实施方式。本实施方式所述的真空腔室10与真空泵采用真空波纹管联结，真空泵则置于远离跑和平台15的控制柜中，以避免抽制真空时真空泵的振动对跑合测试造成干扰。具体实施方式五：结合图1描述本实施方式。本实施方式所述的真空管路接口13采用真空波纹管。具体实施方式六：结合图1、图2和图3描述本实施方式。本实施方式所述的加载载荷和摩擦力矩的测量采用力/扭矩组合传感器采用M-2396，力测量范围：0～300N，扭矩测量范围：0～3Nm，力测量精度为0.3％，扭矩测量精度为0.2％，传感器的直接输出电压信号范围为0～100mV，通过与传感器配套的直流电压放大器将电压信号放大至0～10V。根据力/力矩测量范围以及最终电压输出范围，可以得到电压值和物理量的线性对应关系。具体实施方式七：结合图1、图3描述本实施方式。本实施方式所述的将轴承实际受到的压力负荷和摩擦力矩转化成直流电压模拟信号，由研华USB-4716数字采集卡采集并转化为数字信号，USB-4716有两种数据采集模式，手动采集和自动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低速轴承真空跑合测试控制系统，它包括低速轴承真空跑合测试装置和控制模块构成，其特征在于：所述的低速轴承真空跑合测试装置，由传感器1、传感器座2、传感器支架3、传感器渐开线花键座4、渐开线花键轴5、渐开线花键轴上夹紧卡具6、渐开线花键轴下夹紧卡具7、外圈渐开线花键套8、弹性联轴器9、真空腔室10、石英玻璃钟罩11、滚花螺钉12、真空管路接口13、真空泵、驱动电机与减速器14和跑合平台15构成，传感器1设在传感器座2与传感器渐开线花座4之间，渐开线花键轴5的外环由渐开线花键轴上夹紧卡具6和渐开线花键轴下夹紧卡具7采用滚花螺钉12紧固，渐开线花键轴上夹紧卡具6与渐开线花键套8和传感器渐开线花键座4由滚花螺钉12固连，传感器渐开线花键座4与传感器支架3固定连接，渐开线花键轴5的下端与弹性联轴器9的上端连接，弹性联轴器9的下端与驱动电机输出轴连接，驱动电机和减速器14设在直线微动平台上，石英玻璃真空罩11设在跑合平台15上，真空管路接口13的上端与真空腔室10连通，真空管路接口13的下端与真空泵连接；所述的控制模块，由一体化计算机、电机控制板、电机编码器、USB‑4716数字采集卡、压力信号放大器和力矩信号放大器组成，一体化计算机经USB口与USB‑4716数字采集卡连接，USB‑4716数字采集卡分别与压力信号放大器和力矩信号放大器连接，压力信号放大器和力矩信号放大器与装置的传感器连接，一体化计算机与电机控制板连接，电机控制板与电机编码器连接，电机编码器与驱动电机连接，一体化计算机与真空计和真空腔室连接。...

【技术特征摘要】
1.一种低速轴承真空跑合测试控制系统，它包括低速轴承真空跑合测试装置和控制模块构成，其特征在于：所述的低速轴承真空跑合测试装置，由传感器1、传感器座2、传感器支架3、传感器渐开线花键座4、渐开线花键轴5、渐开线花键轴上夹紧卡具6、渐开线花键轴下夹紧卡具7、外圈渐开线花键套8、弹性联轴器9、真空腔室10、石英玻璃钟罩11、滚花螺钉12、真空管路接口13、真空泵、驱动电机与减速器14和跑合平台15构成，传感器1设在传感器座2与传感器渐开线花座4之间，渐开线花键轴5的外环由渐开线花键轴上夹紧卡具6和渐开线花键轴下夹紧卡具7采用滚花螺钉12紧固，渐开线花键轴上夹紧卡具6与渐开线花键套8和传感器渐开线花键座4由滚花螺钉12固连，传感器渐开线花键座4与传感器支架3固定连接，渐开线花键轴5的下端与弹性联轴器9的上端连接，弹性联轴器9的下端与驱动电机输出轴连接，驱动电机和减速器14设在直线微动平台上，石英玻璃真空罩11设在跑合平台15上，真空管路接口13的上端与真空腔室10连通，真空管路接口13的下端与真空泵连接；所述的控制模块，由一体化计算机、电机控制板、电机编码器、USB-4716数字采集卡、压力信号放大器和力矩信号放大器组成，一体化计算机经USB口与USB-4716数字采集卡连接，USB-4716数字采集卡分别与压力信号放大器和力矩信号放大器连接，压力信号放大器和力矩信号放大器与装置的传感器连接，一体化计算机与电机控制板连接，电机控制板与电机编码器连接，电机编码器与驱动电机连接，一体化计算机与真空计和真空腔室连接。2.根据权利要求1所述的一种低速轴承真空跑合测试控制系统，其特征在于：所述的装置还包括有负荷加载模块16，负荷加载模块16采用电动直线微动平台，由步进电机、丝杠平移机构和弹性联轴器9构成，电动直线微动平台与移动平台支架17配装，由电机驱动丝杠平移机构将旋转运动变为直线位移，改变弹性联轴器9的形变量，实现对渐开线花键轴5的变荷加载。3.根据权利要求1所述的一种低速轴承真空跑合测试控制系统，其特征在于：所述的电动直线微动平台的步进电机每转动一步移动距离是0.003125mm，加载最大加载力200N时，弹性环节的位移量为3200×0.003125＝10mm，实际使用时在电动平移台上安装两个行程开关限位，控制电动平移台的移动距离小于等于10mm。4.根据权利要求1所述的一种低速轴承真空跑合测试控制系统，其特征在于：所述的弹性联轴器9采用波纹管，弹性联轴器9的弹性系数为20N/mm。5.根据权利要求1所述的一种低速轴承真空跑合测试控制系统，其特征在于：所述的石英玻璃真空罩11采用大气压进行密封。6.根据权利要求1所述的一种低速轴承真空跑合测试控制系...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄庆成，朱海龙，刘鹏，金野，刘松波，唐降龙，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23