一种基于误差分离的轴承内外圈跳动测量方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于误差分离的高精度轴承内外圈跳动测量方法和装置，所述方法包括以下步骤：S1：沿所述轴承的外圈预定方向设置至少三个位移传感器；S2：将所述轴承内圈固定，控制外圈旋转，并通过所述三个位移传感器同步采集测量数据，并记录各个测量数据对应的角位置信息；S3：对所述三个位移传感器的测量数据进行加权平均，得到第一运算信息；S4：调整所述角位置信息，利用傅里叶变换的时域相移性质以及傅里叶逆变换对所述第一运算信息进行计算，以提取误差信息；S5：根据所述误差信息对三个位移传感器采集的测量数据进行校正。本发明专利技术能够更加准确、真实地反映轴承外圈的跳动误差。真实地反映轴承外圈的跳动误差。真实地反映轴承外圈的跳动误差。

【技术实现步骤摘要】
一种基于误差分离的轴承内外圈跳动测量方法和装置


[0001]本专利技术涉及轴承误差测量领域，具体涉及一种基于误差分离的轴承内外圈跳动测量方法和装置。

技术介绍

[0002]轴承已被广泛应用于生产和生活中的各个领域，诸如自行车、旱冰鞋和电动机等简单的机械，以及航空发动机、陀螺仪等复杂的机械中都有各种轴承的使用。轴承外圈的径向跳动与端面轴向跳动是判断轴承旋转精度的重要参考指数，旋转精度的高低是径向预紧、轴向预紧的重要参考指数，同时也影响到精密轴承的选用、轴承的组配、轴承的安装与调整等。现有的轴承跳动测量技术都采用单个传感器测量，测量时轴承内圈固定，外圈在加载载荷的状态下旋转，由单个传感器测量获得轴承径向或端面轴向的最大位移与最小位移之差为轴承径向或端面跳动量。
[0003]由于现有技术在采用单个传感器测得的轴承径向跳动量时，位移传感器的测量结果中除了径向跳动量还包含了轴承套圈圆度误差，测量轴向跳动量时，位移传感器的测量结果中除了轴向跳动量还包含了端面不平行度误差，影响了测量跳动量的准确度。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术问题，本申请提供了一种基于误差分离的轴承内外圈跳动测量的解决方案，用以解决现有轴承径向跳动的测量方法准确度低、误差大的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
[0006]本专利技术第一方面提供了一种基于误差分离的轴承内外圈跳动测量方法，所述轴承包括外圈和内圈，所述方法包括以下步骤：
[0007]S1：沿所述轴承的外圈预定方向设置至少三个位移传感器；
[0008]S2：将所述轴承内圈固定，控制外圈旋转，并通过所述三个位移传感器同步采集测量数据，并记录各个测量数据对应的角位置信息；
[0009]S3：对所述三个位移传感器的测量数据进行加权平均，得到第一运算信息；
[0010]S4：调整所述角位置信息，利用傅里叶变换的时域相移性质以及傅里叶逆变换对所述第一运算信息进行计算，以提取误差信息；
[0011]S5：根据所述误差信息对三个位移传感器采集的测量数据进行校正。
[0012]进一步地，所述预定方向包括外圈径向或外圈轴向；
[0013]当所述预定方向为外圈径向时，所述测量数据为径向位移量，所述误差信息为轴承外圈圆度误差信息，步骤S5包括：将所述轴承外圈圆度误差信息从所述径向位移量中剔除；
[0014]当所述预定方向为外圈轴向时，所述测量数据为轴向位移量，所述误差信息为轴承端面不平行度误差信息，步骤S5包括：将所述轴承端面不平行度误差信息从所述轴向位移量中剔除。
[0015]进一步地，所述预定方向为外圈径向，位移传感器包括第一传感器、第二传感器和第三传感器；三个位移传感器位于同一平面内，步骤S3对应的加权平均计算公式如下：
[0016]s0(θ)＝c1s1(θ)+c2s2(θ)+c3s3(θ)
[0017]＝c
1 r1(θ)+c2r2(θ+α)+C
3 r3(θ+β)
[0018]其中，s1(θ)＝r1(θ)+δ
x
(θ)；s2(θ)＝r2(θ+α)+δ
x
(θ)cosa+δ
y
(θ)sina
[0019]s3(θ)＝r3(θ+β)+δ
x
(θ)cosβ+δ
y
(θ)sinβ；
[0020]c1、c2、c3为权重系数，c1＝1，α为第一传感器与第二传感器之间的夹角；β为第二传感器与第三传感器之间的夹角；r为轴承外圈圆度，δx(θ)、δy(θ)分别为外圈径向跳动误差δ(θ)在X、Y方向的分量；θ为角位置信息。
[0021]进一步地，步骤S4中利用傅里叶变换的时域相移性质进行计算的公式如下：
[0022][0023]其中，H(w)为权函数，具体如下：
[0024]调整所述角位置信息包括：调整合适的角度α、β，使得H(w)在需要的谐波级次范围内不为0；
[0025]轴承外圈圆度误差信息r(θ)根据R(w)进行傅里叶反变换后得到，具体计算公式如下：r(θ)＝ifft(R(ω))。
[0026]进一步地，步骤S5具体包括：根据计算得到的轴承外圈圆度误差信息r(θ)分别计算对跳动误差进行e
x
(θ)、e
y
(θ)进行校正，计算公式如下：
[0027]e
x
(θ)＝s1(θ)
‑
r(θ)
[0028]e
y
(θ)＝(s2(θ)
‑
r(θ+α)
‑
e
x
(θ)cosα)/sinα。
[0029]进一步地，所述预定方向为外圈轴向，位移传感器包括第一传感器、第二传感器和第三传感器；三个位移传感器均设置在所述外圈的端面上，步骤S3对应的加权平均计算公式如下：
[0030]s0(θ)＝c1s1(θ)+c2s2(θ)+c3s3(θ)
[0031]＝c
1 r1(θ)+c
2 r2(θ+α)+c3r3(θ+β)
[0032]其中，s1(θ)＝r1(θ)+δ
x
(θ)；s2(θ)＝r2(θ+α)+δ
x
(θ)cosα+δ
y
(θ)sina
[0033]s3(θ)＝r3(θ+β)+δ
x
(θ)cosβ+δ
y
(θ)sinβ；
[0034]c1、c2、c3为权重系数，c1＝1，α为第一传感器与第二传感器之间的夹角；β为第二传感器与第三传感器之间的夹角；r为轴承端面不平行度误差信息，δx(θ)、δy(θ)分别为外圈轴向跳动误差δ(θ)在X、Y方向的分量；θ为角位置信息。
[0035]进一步地，步骤S4中利用傅里叶变换的时域相移性质进行计算的公式如下：
[0036][0037]其中，H(w)为权函数，具体如下：
[0038]调整所述角位置信息包括：调整合适的角度α、β，使得H(w)在需要的谐波级次范围
内不为0；
[0039]轴承外圈不平行度误差信息r(θ)根据R(w)进行傅里叶反变换后得到，具体计算公式如下：r(θ)＝ifft(R(ω))。
[0040]进一步地，步骤S5具体包括：根据计算得到的轴承外圈不平行度误差信息r(θ)分别对跳动误差e
x
(θ)、e
y
(θ)进行校正，计算公式如下：
[0041]e
x
(θ)＝s1(θ)
‑
r(θ)
[0042]e
y
(θ)＝(s2(6)
‑
r(θ+α)
‑
e
x
(θ)cosα)/sinα。
[0043]本专利技术第二方面还提供了一种基于误差分离的轴承内外圈跳动测量装置，所述装置包括待测轴承、位移传感本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于误差分离的轴承内外圈跳动测量方法，其特征在于，所述轴承包括外圈和内圈，所述方法包括以下步骤：S1：沿所述轴承的外圈预定方向设置至少三个位移传感器；S2：将所述轴承内圈固定，控制外圈旋转，并通过所述三个位移传感器同步采集测量数据，并记录各个测量数据对应的角位置信息；S3：对所述三个位移传感器的测量数据进行加权平均，得到第一运算信息；S4：调整所述角位置信息，利用傅里叶变换的时域相移性质以及傅里叶逆变换对所述第一运算信息进行计算，以提取误差信息；S5：根据所述误差信息对三个位移传感器采集的测量数据进行校正。2.如权利要求1所述的基于误差分离的轴承内外圈跳动测量方法，其特征在于，所述预定方向包括外圈径向或外圈轴向；当所述预定方向为外圈径向时，所述测量数据为径向位移量，所述误差信息为轴承外圈圆度误差信息，步骤S5包括：将所述轴承外圈圆度误差信息从所述径向位移量中剔除；当所述预定方向为外圈轴向时，所述测量数据为轴向位移量，所述误差信息为轴承端面不平行度误差信息，步骤S5包括：将所述轴承端面不平行度误差信息从所述轴向位移量中剔除。3.如权利要求2所述的基于误差分离的轴承内外圈跳动测量方法，其特征在于，所述预定方向为外圈径向，位移传感器包括第一传感器、第二传感器和第三传感器；三个位移传感器位于同一平面内，步骤S3对应的加权平均计算公式如下：s0(θ)＝c1s1(θ)+c2s2(θ)+c3s3((θ)＝c1r1(θ)+c2r2(θ+α)+c3r3(θ+β)其中，s1(θ)＝r1(θ)+δ
x
(θ)；s2(θ)＝r2(θ+α)+δ
x
(θ)cosα+δ
y
(θ)sinαs3(θ)＝r3(θ+β)+δ
x
(θ)cosβ+δ
y
(θ)sinβ；c1、c2、c3为权重系数，c1＝1，α为第一传感器与第二传感器之间的夹角；β为第二传感器与第三传感器之间的夹角；r为轴承外圈圆度，δx(θ)、δy(θ)分别为外圈径向跳动误差δ(θ)在X、Y方向的分量；θ为角位置信息。4.如权利要求3所述的基于误差分离的轴承内外圈跳动测量方法，其特征在于，步骤S4中利用傅里叶变换的时域相移性质进行计算的公式如下：其中，H(w)为权函数，具体如下：H(ω)＝c1e
jω0
+c2e
jωα
+c3e
jωβ
；调整所述角位置信息包括：调整合适的角度d、β，使得H(w)在需要的谐波级次范围内不为0；轴承外圈圆度误差信息r(θ)根据R(w)进行傅里叶反变换后得到，具体计算公式如下：r(θ)＝ifft(R(ω))。5.如权利要求4所述的基于误差分离的轴承内外圈跳动测量方法，其特征在于，步骤S5具体包括：根据计算得到的轴承外圈圆度误差信息r(θ)分别计算对跳动误差进行e
x
(θ)、e
y
(θ)进行校正，计算公式如下：
e
x
(θ)＝s1(θ)
‑
r(θ)e
y
(θ)＝(s2(θ)
‑
r(θ+a)

【专利技术属性】
技术研发人员：王玮，李文昊，刘兆武，白雪龙，于宏柱，姚雪峰，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：