УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОМЕНТА ТРОГАНИЯ ШАРИКОПОДШИПНИКА

Полезная модель относится к оборудованию для испытания шарикоподшипников и может быть использована для измерения момента трогания шарикоподшипников электродвигателей-маховиков и гиромоторов силовых моментных гироскопов, служащих исполнительными органами систем управления космическими аппаратами.
Известно устройство для измерения момента трогания шарикоподшипника [Patent CN 201662453 U G01M 13/04 «Tester for starting friction torque of miniature bearing»], содержащее узел установки миниатюрного шарикоподшипника, установленный в корпус устройства таким образом, чтобы ось вращения миниатюрного шарикоподшипника была вертикальна, узел создания нагрузки на шарикоподшипник вдоль оси его вращения, бесконтактный генератор вращающего момента, бесконтактную систему определения начала вращения шарикоподшипника.
Недостатком такого устройства является ограничение по массогабаритным размерам шарикоподшипника, не позволяющее выполнять измерение типоразмеров шарикоподшипников, применяемых в подшипниковых узлах электродвигателей-маховиков и гиромоторов силовых моментных гироскопов, служащих исполнительными органами систем управления космическими аппаратами.
Известно устройство для измерения момента трогания шарикоподшипника [Patent CN 101303261A G01L 3/22 «Method for measuring non-contact type bearing startup friction torque and measuring instrument thereof»], выбранное в качестве прототипа, содержащее узел установки шарикоподшипника, установленный в корпус устройства таким образом, чтобы ось вращения шарикоподшипника была вертикальна, контактный узел создания нагрузки на шарикоподшипник вдоль оси его вращения, бесконтактный генератор вращающего момента, бесконтактную систему определения начала вращения шарикоподшипника.
Недостатком такого устройства является невысокая достоверность измерения момента трогания шарикоподшипника, поскольку обеспечивается создание нагрузки на шарикоподшипник только вдоль оси его вращения, что не соответствует условиям нагружения шарикоподшипника в составе подшипниковых узлов электродвигателей-маховиков и гиромоторов силовых моментных гироскопов, в которых на шарикоподшипник одновременно действуют нагрузки как вдоль, так и перпендикулярно оси его вращения.
Достигаемым техническим результатом предполагаемой полезной модели является повышение достоверности измерения момента трогания шарикоподшипника.
Указанный технический результат достигается тем, что в предлагаемом устройстве введен бесконтактный узел создания нагрузки на шарикоподшипник перпендикулярно оси его вращения состоящий из двух одинаковых электромагнитных систем, расположенных с двух сторон от шарикоподшипника, каждая из которых включает кольцевой индуктор, жестко связанный с внутренним кольцом шарикоподшипника с возможностью вращения вместе с ним, и электромагнит, установленный на корпусе устройства.
Предлагаемая полезная модель позволяет, по сравнению с прототипом, повысить достоверность результатов измерения момента трогания шарикоподшипника за счет одновременного создания нагрузок на шарикоподшипник, действующих вдоль оси его вращения и перпендикулярно ей, что максимально приближает условия нагружения шарикоподшипника при измерении момента трогания в составе устройства измерения момента трогания, к условиям его нагружения в подшипниковых узлах электродвигателей-маховиков и гиромоторов силовых моментных гироскопов.
На фиг. изображен общий вид устройства для измерения момента трогания шарикоподшипника.
Устройство для измерения момента трогания шарикоподшипника состоит из узла установки шарикоподшипника, обеспечивающего вертикальное положение оси шарикоподшипника при установке в корпус устройства, контактного узла создания нагрузки на шарикоподшипник вдоль оси его вращения, бесконтактного электромагнитного узла создания нагрузки на шарикоподшипник перпендикулярно оси его вращения, генератора вращающего момента, бесконтактной системы определения начала вращения шарикоподшипника.
Узел установки шарикоподшипника 1 содержит фланец, в который устанавливается шарикоподшипник 2, таким образом, чтобы его наружное кольцо оставалось неподвижным, а внутреннее имело возможность вращения относительно наружного, при этом ось вращения шарикоподшипника 2 располагалась вертикально. Узел установки шарикоподшипника 1 жестко закрепляется на корпусе 3. На корпусе 3 находятся стойки 4, позволяющие выполнить его горизонтирование.
OC
Контактный узел создания нагрузки на шарикоподшипник вдоль оси его вращения состоит из вала 5, на котором закрепляются грузы 6. Вал 5 устанавливается во внутреннее кольцо шарикоподшипника 2, обеспечивая возможность создания нагрузки на шарикоподшипник 2 вдоль оси его вращения F равную
OC
BC
Г
F=(m+m)g,
BC
где m - масса вращающейся системы (вал 5 со всеми установленными на него элементами конструкции);
Г
m - общая масса грузов 6;
g - ускорение свободного падения.
P
Бесконтактный электромагнитный узел создания нагрузки на шарикоподшипник перпендикулярно оси его вращения содержит две одинаковые бесконтактные электромагнитные системы 7 и 8, каждая из которых состоит из кольцевого индуктора 9 и 10 соответственно и электромагнита 11 и 12 соответственно. Кольцевые индукторы 9 и 10 установлены на валу 5 с возможностью вращения вместе с валом 5. Электромагниты 11, 12 посредством кронштейнов 13, 14 соответственно и стойки 15 установлены на корпусе 3. Для удобства монтажа/демонтажа узла установки шарикоподшипника 1 вместе с шарикоподшипником 2 на корпус 3 кронштейны 13 и 14 обеспечивают возможность перемещения электромагнитов 11 и 12 вдоль оси стойки 15 и вокруг оси стойки 15. Электромагнитные системы 7 и 8, обладающие одинаковым тяговым усилием, расположены на одинаковом расстоянии соответственно L1 и L2 от центра шарикоподшипника 2, создавая, тем самым, нагрузку на шарикоподшипник 2 перпендикулярно оси его вращения F равную
P
P1
P2
F=F+F,
P1
где F - тяговое усилие, создаваемое электромагнитной системой 7;
P2
F - тяговое усилие, создаваемое электромагнитной системой 8.
Бесконтактный генератор вращающего момента содержит алюминиевый диск 16, жестко установленный на валу 5 с возможностью вращения вместе с валом 5 и электромагнитную индукционную систему 17, установленную на корпус 3 посредством кронштейна 18 и стойки 19. Для удобства монтажа/демонтажа узла установки шарикоподшипника 1 вместе с шарикоподшипником 2 на корпус 3 кронштейн 18 обеспечивает возможность перемещения электромагнитной индукционной системы 17 вокруг оси стойки 19 и вдоль оси стойки 19.
Бесконтактная система определения начала вращения шарикоподшипника, содержит оптический диск 20 жестко установленный на валу 5 с возможностью вращения вместе с валом 5 и оптико-электронный блок 21 установленный на корпус 3 посредством кронштейна 22 и стойки 19. Для удобства монтажа/демонтажа узла установки шарикоподшипника 1 вместе с шарикоподшипником 2 на корпус 3 кронштейн 22 обеспечивает возможность перемещения оптико-электронного блока 21 вокруг оси стойки 19 и вдоль оси стойки 19.
OC
BC
Г
P
P1
P2
K
K
Устройство работает следующим образом. Грузы 6 вместе с валом 5 со всеми установленными на него элементами конструкции создают нагрузку на шарикоподшипник 2 вдоль оси его вращения, равную F=(m+m)g. Сигналы питания и управления А, подаваемые на электромагниты 11 и 12, создают тяговое усилие F=F+F, приложенное к шарикоподшипнику 2 перпендикулярно оси его вращения. Таким образом, шарикоподшипник 2 одновременно испытывает нагрузки, действующие вдоль оси его вращения, и перпендикулярно ей, что максимально приближает условия его нагружения, к условиям нагружения шарикоподшипника в подшипниковых узлах электродвигателей-маховиков и гиромоторов силовых моментных гироскопов. Сигналы питания и управления Б, поступающие на индукционную систему 17, наводят индукционные токи в диске 16, создавая крутящий момент M, пропорциональный значению этих сигналов, стремящийся повернуть внутреннее кольцо шарикоподшипника 2 относительно его наружного кольца. При увеличении крутящего момента M под действием сигналов питания и управления Б до величины, превышающей внутреннее трение в шарикоподшипнике, начинается вращение внутреннего кольца шарикоподшипника 2 относительно его наружного кольца с одновременным вращением оптического диска 20, что фиксируется оптико-электронным блоком 21 с выдачей соответствующих сигналов В.