滚动轴承摩擦力矩测量技术
滚动轴承摩擦力矩测量技术
（轴承研讨会资料）
洛阳轴研科技股份有限公司仪器开发部
2003年3月21日
目 录
一、轴承摩擦力矩测量的目的意义
二、轴承摩擦力矩的特性
三、轴承摩擦力矩的种类及其定义
四、轴承摩擦力矩的组成部分
五、轴承摩擦力矩的影响因素
六、轴承摩擦力矩的计算方法
七、轴承摩擦力矩的测量原理和测量方法
八、国内外轴承摩擦力矩测量仪简介
九、轴承摩擦力矩测量技术的发展趋势
一、轴承摩擦力矩测量的目的意义：
滚动轴承在旋转过程中，由于其外圈、内圈、保持架、钢球、密封圈五大件之间互相接触，故存在着摩擦阻力。
轴承摩擦阻力的性能一般按两种方法进行评定，一种是灵活性检查：采用徒手检查的方法，检查轴承在旋转时的阻滞现象，以定性的粗略判断其轴承摩擦阻力大小。另一种是以摩擦力矩来衡量，这也是一种科学的客观的测量方法。
轴承摩擦阻力影响轴承寿命，影响主机制导系统的可靠性和精确性的重要因素。尤其对于高科技使用的轴承，如：陀螺仪轴承、卫星消旋天线轴承、运载大箭轴承、飞行平台轴承等等，均需要更加严格的摩擦力矩测量。
总之目前世界各国对于精密轴承质量的重点要求，已经由尺寸精度、几何精度、成品的旋转精度等方面转向了轴承的动态性能方面-----摩擦力矩和振动的测量，这也是使用单位最关心的两个重要技术性能指标。
因此，轴承摩擦力矩测量技术的研究目的就是研究如何合理评定，准确测量轴承的摩擦性能，为改进轴承设计参数、改进加工工艺和分析轴承摩擦力矩的影响因素，提供一个可靠的手段。从而提高轴承质量，提高主机精度，满足使用单位对轴承摩擦性能的技术要求，这对尖端科学技术的发展和国防建设都有着重要意义。
二、轴承摩擦力矩的特性：
为了阐明摩擦力矩测量技术首先对轴承摩擦力矩的特性（图1）进行分析。
图1 轴承摩擦力矩特性曲线
M max---最大摩擦力矩
M mcp---平均摩擦力矩
1．摩擦力矩是轴承内外圈角变位的函数M = f (H)，从式中可以看出轴承在旋转过程中每个位置都具有一个摩擦力矩值，即被测量轴承摩擦力矩是个随机变量。可以在测量过程中提取最大力矩，平均力矩和力矩差值等性能指标，用于分析轴承摩
擦性能。
2．由于轴承摩擦力矩的影响因素较多，仪器的测量条件必须相对固定，才能进行相对比较测量，所以一般轴承技术条件中除规定力矩值范围外还必须规定仪器型号。
3．在对轴承摩擦力矩要求较高时，一般采用专用的仪器进行模拟测量，从而提高摩擦力矩测量的可靠性和精确性。
鉴于以上因素摩擦力矩的测量技术就是国内外生产厂家和科研人员一个比较困难的课题。
三、轴承摩擦力矩的种类及其定义
1．轴承摩擦力矩定义：
轴承在旋转过程中阻碍其运动的力矩总和。
2．轴承摩擦力矩的种类
（1）静态力矩：（启动力矩）
轴承两套圈从静止状态到开始相对转动的一瞬间所需克服的摩擦阻力
矩。
（2）动态力矩：
轴承两套相对转动时所需克服的摩擦阻力矩。在测量时可提取最大力
矩、平均力矩和力矩差做为评定轴承动态摩擦性能参数。
（3）准静态力矩：
理论上虽分为静动态两种力矩，但日本学者曾根据静动态力矩成因相近
的理论，提出了利用极低转速下测量动态力矩可以近似获得静态力矩的
方法，这种力矩称为准静态力矩。
四、轴承摩擦力矩的组成部分
1．轴承在旋转过程中，钢球在内外沟道中自转和公转运动所产生的纯滚动摩擦。
2．轴承在旋转过程中，钢球和内外滚道的接触变形而产生的滑动摩擦。
3．保持架与钢球的接触位置以及密封件与内外圈接触位置所产生的滑动摩擦。
4．润滑剂的粘性阻力。
5．其它因素，比如轴承清洗不干净、测量环境的振动等。
五、轴承摩擦力矩的影响因素
为了减小轴承的摩擦力矩，为了准确可靠的测量轴承的摩擦力矩，必须对摩擦力矩各种影响因素进行分析。
1．设计因素：
一般轴承尺寸越大其力矩也越大，但轴承结构和设计参数不同，对其力矩的影响也不同，如沟曲率、径向游隙和保持架等参数。
2．加工精度因素：
轴承摩擦力矩的大小，稳定性在很大程度上取决于加工精度（表面粗糙度、几何精度、尺寸精度、以及成品的旋转精度），加工精度越低摩擦力矩越大。
3．测量条件因素：
（1）测量负荷：轴承都是在承受负荷条件下工作，所以在测量力矩时也要求在有负荷的情况下进行，当施加的测量负荷大小、方向（轴向或径向）不同时其摩擦力矩值也不相同。
（2）润滑剂：润滑剂的粘度、数量和清洁度对灵敏轴承力矩的影响很大，所以测量轴承时对轴承中润滑剂的质量和数量均应有严格规定。
（3）转速：轴承旋转时需克服空气阻力，并增加了搅拌润滑剂的功率损耗，所以轴承转速越高则力矩越大。在中高速测量力矩时，瞬时峰值将被旋转零件的转动惯量超越或被测量系统吸收而不能真实反映出来，只能测量平均摩擦力矩。而最大摩擦力矩只能在极低转速和测量系统转动惯量很小的条件下进行测量。
（4）测量位置：测量位置是指被测轴承轴线是位于垂直位置或水位置。
一般国内外的仪器对轴承施加径向负荷时，其被测轴承处于水平位置，而对轴承施加轴向负荷时，其被测轴承处于垂直位置。
轴承的测量位置不同零件的运动状态也有所不同，其力矩值不仅大小不同而且存在着本质的差异。
（5）被测轴承的清洁度：轴承在测量前残磁较大、清洗不干净和在测量过程中环境的污染都可能产生异常的摩擦，造成轴承摩擦性能不好，这是厂家生产管理不可忽视的重要环节，对于灵敏轴承测量力矩前必须按照严格的清洗规程，并且轴承的装配、测量均应在超净工作间里进行。一般国外规定超净间的指标为每立
滚动轴承摩擦力矩测量技术
滚动轴承摩擦力矩测量技术 （轴承研讨会资料） 洛阳轴研科技股份有限公司仪器开发部 2003年3月21日
目 录 一、轴承摩擦力矩测量的目的意义 二、轴承摩擦力矩的特性 三、轴承摩擦力矩的种类及其定义 四、轴承摩擦力矩的组成部分 五、轴承摩擦力矩的影响因素 六、轴承摩擦力矩的计算方法 七、轴承摩擦力矩的测量原理和测量方法 八、国内外轴承摩擦力矩测量仪简介 九、轴承摩擦力矩测量技术的发展趋势
一、轴承摩擦力矩测量的目的意义： 滚动轴承在旋转过程中，由于其外圈、内圈、保持架、钢球、密封圈五大件之间互相接触，故存在着摩擦阻力。 轴承摩擦阻力的性能一般按两种方法进行评定，一种是灵活性检查：采用徒手检查的方法，检查轴承在旋转时的阻滞现象，以定性的粗略判断其轴承摩擦阻力大小。另一种是以摩擦力矩来衡量，这也是一种科学的客观的测量方法。 轴承摩擦阻力影响轴承寿命，影响主机制导系统的可靠性和精确性的重要因素。尤其对于高科技使用的轴承，如：陀螺仪轴承、卫星消旋天线轴承、运载大箭轴承、飞行平台轴承等等，均需要更加严格的摩擦力矩测量。 总之目前世界各国对于精密轴承质量的重点要求，已经由尺寸精度、几何精度、成品的旋转精度等方面转向了轴承的动态性能方面-----摩擦力矩和振动的测量，这也是使用单位最关心的两个重要技术性能指标。 因此，轴承摩擦力矩测量技术的研究目的就是研究如何合理评定，准确测量轴承的摩擦性能，为改进轴承设计参数、改进加工工艺和分析轴承摩擦力矩的影响因素，提供一个可靠的手段。从而提高轴承质量，提高主机精度，满足使用单位对轴承摩擦性能的技术要求，这对尖端科学技术的发展和国防建设都有着重要意义。 二、轴承摩擦力矩的特性： 为了阐明摩擦力矩测量技术首先对轴承摩擦力矩的特性（图1）进行分析。 图1 轴承摩擦力矩特性曲线 M max---最大摩擦力矩 M mcp---平均摩擦力矩 1．摩擦力矩是轴承内外圈角变位的函数M = f (H)，从式中可以看出轴承在旋转过程中每个位置都具有一个摩擦力矩值，即被测量轴承摩擦力矩是个随机变量。可以在测量过程中提取最大力矩，平均力矩和力矩差值等性能指标，用于分析轴承摩
扭矩传感器的测量方法
采用应变片电测技术，在弹性轴上组成应变桥，向应变桥提供电源即可测得该弹性轴受扭的电信号。将该应变信号放大后，经过压/频转换，变成与扭应变成正比的频率信号扭矩传感器是对各种旋转或非旋转机械部件上对扭转力矩感知的检测。扭矩传感器将扭力的物理变化转换成精确的电信号。 扭矩传感器可以应用在制造粘度计，电动（气动，液力）扭力扳手，它具有精度高，频响快，可靠性好，寿命长等优点。将专用的测扭应变片用应变胶粘贴在被测弹性轴上，并组成应变桥，若向应变桥提供工作电源即可测试该弹性轴受扭的电信号。这就是基本的扭矩传感器模式。但是在旋转动力传递系统中，最棘手的问题是旋转体上的应变桥的桥压输入及检测到的应变信号输出如何可靠地在旋转部分与静止部分之间传递，通常的做法是用导电滑环来完成。 由于导电滑环属于磨擦接触，因此不可避免地存在着磨损并发热，因而限制了旋转轴的转速及导电滑环的使用寿命。及由于接触不可靠引起信号波动，因而造成测量误差大甚至测量不成功。为了克服导电滑环的缺陷，另一个办法就是采用无线电遥测的方法：将扭矩应变信号在旋转轴上放大并进行v/f转换成频率信号，通过载波调制用无线电发射的方法从旋转轴上发射至轴外，再用无线电接收的方法，就可以得到旋转轴受扭的信号。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。 如需进一步了解图尔克、奥托尼克斯、科瑞、山武、倍加福、邦纳、亚德客、施克等各类传感器的选型，报价，采购，参数，图片，批发信息，请关注艾驰商城https://www.360docs.net/doc/047588926.html,/
扭矩测量方法
扭矩测量的方法原理 引言：扭矩是工厂场地上大多数设备的重要被测量对象之一。测量扭矩常常被误解，这就可能导致对测量系统的过度设计或设计不足。本文介绍多种用于扭矩测量的技术和折衷方法。 扭矩可以分为两大类，静态扭矩或动态扭矩。用于测量扭矩的方法可以被进一步分为两类，反扭矩和联机扭矩测量。被测扭矩的类型以及现有各类传感器，对所测的数据精度及测量的成本有重要影响。 在讨论静态和动态扭矩的比较中，最容易入手的是首先了解静力和动力的差异。简而言之，动力包括加速度，而静力则没有。 动力和加速度之间的联系被描述为牛顿第二定律：F=ma(力等于物质质量乘以加速度)。以汽车自身物质(质量)把车停下所需要的力就是动力，因为汽车必须被减速。由刹车卡钳施加以停止汽车的力就是静力，因为所涉及的刹车垫没有加速度。 扭矩只是旋转力或通过一定距离产生的力。根据前面的讨论，它被认为是静力，如果它没有角加速度的话。时钟弹簧施加的扭矩就是静态扭矩，因为没有旋转，因而也就没有角加速度。当汽车以匀速在高速公路上巡航的时候，通过汽车传动轴传输的扭矩就是一个旋转静态扭矩的例子，因为即使存在旋转，以匀速行驶也没有加速度。 汽车引擎产生的扭矩有静态和动态扭矩，取决于测量的部位。如果在机轴中测量扭矩，当汽缸每一次燃烧且活塞旋转机轴的时候，就有大的动态扭矩波动。 如果在传动轴测量扭矩，那几乎就是静态扭矩，因为调速轮和传动系统要阻尼引擎产生的动态扭矩。用曲柄提升车窗所需要的扭矩就是静态扭矩的例子，尽管涉及到旋转加速度，因为曲柄的加速和旋转惯性很小，与车窗运动有关的摩擦力相比，所产生的动态扭矩(扭矩=旋转惯性*旋转加速度)可以忽略不计。 最后一个例子描述了一个事实，大多测量应用都在某种程度上涉及静态和动态扭矩。如果动态扭矩是整个扭矩的主要组成部分或是感兴趣的扭矩，那么，要特别考虑何时对其作出最佳的测量。 反扭矩与联机扭矩的比较 通过在扭矩支撑零件之间插入一种扭矩传感器，可以做联机扭矩测量，非常类似于在套筒和套筒扳手之间插入延长杆。旋转套筒所需要的扭矩直接由套筒延长杆支撑。该方法容许扭矩传感器被放置在尽可能与感兴趣的扭矩靠近的地方，并避免可能出现的测量误差，如寄生扭矩(轴承等等)、无关负载和具有大的旋转惯性 的零件(会阻尼动态扭矩)。
【CN110095217A】一种测量滚动轴承摩擦力矩的装置及方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910344090.9 (22)申请日 2019.04.26 (71)申请人 杭州电子科技大学 地址 310018 浙江省杭州市下沙高教园区2 号大街 (72)发明人 吴参 熊锐峰 周春林 李兴林 常振 (74)专利代理机构 杭州君度专利代理事务所 (特殊普通合伙) 33240 代理人 黄前泽 (51)Int.Cl. G01L 5/00(2006.01) G01M 13/04(2019.01) (54)发明名称 一种测量滚动轴承摩擦力矩的装置及方法 (57)摘要 本发明公开了一种测量滚动轴承摩擦力矩 的装置及方法。现有滚动轴承摩擦力矩测量方式 精度低，难以准确评定滚动轴承性能。本发明包 括电机、滚珠丝杠滑台、S型力传感器、摩擦块安 装角铝、摩擦块、卡盘、轴、套筒、直线导轨、光栅 盘、光电检测装置和底板。本发明通过电机驱动 滚珠丝杠滑台带动摩擦块运动，将轴承内的摩擦 能量等效为摩擦块与套筒之间的摩擦做功，通过 应变式力传感测量摩擦力的变化，使摩擦做功测 量更为准确，同时通过处理器记录套筒外部边缘 光电编码器的脉冲信号个数，得到待测轴承转过 的角度，将传统直接测量摩擦力矩的方式改为由 能量守恒方式间接计算得出，使结果更为可靠， 提高了准确率。权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 110095217 A 2019.08.06 C N 110095217 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110095217 A 1.一种测量滚动轴承摩擦力矩的装置，包括电机、滚珠丝杠滑台、卡盘、轴、套筒、直线导轨和底板，其特征在于：还包括S型力传感器、摩擦块安装角铝、摩擦块、光栅盘和光电检测装置；所述电机的底座固定在底板上，电机驱动滚珠丝杠滑台；所述S型力传感器的一端固定在滚珠丝杠滑台的滑块上，另一端固定有摩擦块安装角铝；S型力传感器的信号输出端连接处理器；所述的摩擦块与摩擦块安装角铝靠近直线导轨的一侧固定；直线导轨的滑轨固定在底板上，卡盘的底座固定在直线导轨的滑动块上；直线导轨的滑动块与直线导轨的滑轨构成滑动副，且直线导轨的滑动块与直线导轨的滑轨通过螺栓固定连接；所述的光电检测装置固定在底板上，并设置在直线导轨一侧；光电检测装置的信号输出端连接处理器；所述轴的轴径以及套筒内径均有多种尺寸规格；不同内径尺寸规格的套筒的外径也各不相同，每个尺寸规格的套筒外固定一个内径等于该套筒外径的光栅盘。 2.根据权利要求1所述的一种测量滚动轴承摩擦力矩的装置，其特征在于：所述的滚珠丝杠滑台包括丝杠、滑块和导杆；电机的输出轴与丝杠通过联轴器连接，滚珠丝杠滑台的底座固定在底板上；导杆固定在滚珠丝杠滑台的底座上，丝杠与滚珠丝杠滑台的底座构成转动副；滑块与丝杠构成螺旋副，并与导杆构成滑动副。 3.根据权利要求1或2所述一种测量滚动轴承摩擦力矩的装置的测量方法，其特征在于：该方法具体如下： 步骤一、根据待测轴承的外圈选取套筒内径尺寸，根据待测轴承的内圈选取轴轴径尺寸，然后将待测轴承外圈与套筒内壁过盈配合，将待测轴承内圈与轴过盈配合；再用卡盘将轴锁紧固定；调节直线导轨的滑动块位置，使套筒外壁与摩擦块接触，然后拧紧螺栓实现滑动块定位；最后，测量摩擦块长度L； 步骤二、电机反转，驱动滚珠丝杠滑台的滑块运动，带动S型力传感器和磨擦块后退至套筒外壁与摩擦块不接触时，电机停转；然后，手动使待测轴承停转，电机正转，驱动滚珠丝杠滑台的滑块运动，滑块运动时推动S型力传感器和磨擦块同步移动；磨擦块与套筒接触后通过摩擦力带动套筒转动，在摩擦块运动过程中，摩擦块与套筒之间的摩擦力F通过S型力传感器测量；处理器计算摩擦块推动套筒转动整个过程中S型力传感器测量的摩擦力F的平均值F1； 步骤三、套筒转动时光栅盘随之转动，光栅盘转动产生电信号，光栅盘每转过一个值为栅距角α的角位移，则光电检测装置产生一个脉冲信号输出；套筒停止转动时，处理器根据记录的脉冲信号个数n，计算得到待测轴承转过的角度θ＝nα； 步骤四、由于平均值F1对套筒做的功全部转化成待测轴承转动过程中的内能，根据能量守恒定律，得到摩擦力矩M＝F1L/θ。 2
联轴器的摩擦力矩
联轴器的摩擦力矩 1、设计 首先考虑采用夹壳联轴器传递扭矩的方式：装配时,由于每个螺栓施加了预紧力F0，从而使夹壳与轴的配合面间相互压紧,其受 力分析见图1所示 配合面上的压力P可按下式计算: P=z*F0/d*L,(1) 式中:F0为螺栓的预紧力(N),;z为螺栓数目;d轴的基本直径(mm),;L为联轴器的长度(mm),因此,联轴器的摩擦力矩: Tf=P*f*d/2*Π*d*L/2=Π*F0*Z*f*d/4,(2) 式中:f为配合面的摩擦系数,f=0.1~0.2,取0.15。 2、预紧力F0的确定 普通螺栓的连接，在螺母拧紧时会受到两种应力：一种是由预紧力引起的拉应力；另一种是由螺纹力矩引起的扭转剪应力。有关文献计算表明，当预紧应力F0达到螺栓屈服极限σs的0.78倍时，螺栓的外螺纹沟底开始破坏。也就是说，选取F0时首先必须满足的第一个前提条件是F0<0.78σs；其次，为了能充分发挥螺栓连接的潜力和保证连接的可靠性，我们应当尽量取较高值。在实践中，还有许多影响F0选取的因素，如：受拉螺栓还是受剪螺栓，螺栓是否承受变载荷，对连接有无密封要求，安装工具和方法的精确程度，连接所在部位是否便于安装等等。这些因素都是确定预紧力指标应该考虑的重要因素。对于受拉螺栓连接，有这样一组结论可供我们较准确地选取F0值： ·在一般机械上，F0=(0.5～0.7) σs；
·在航空航天机械上，F0≈0.35σs； ·在特殊连接如高强度螺栓摩擦连接，F0≈0.75σs。 2.1、拧紧力矩 在螺纹连接体中，施加在螺母上的拧紧力矩Tf等于螺母与被连接件或垫圈支承面间的摩擦力矩与螺纹副的摩擦力矩之和。经简化后得到同时适用于粗牙和细牙螺纹的表达式，如下：T=0.12×σs×As×d 式中σs——螺栓屈服极限； As——螺栓螺纹有效截面面积； d——螺纹的公称直径。 2.2、拧紧力矩T与预紧力F0的关系式: T＝K*F0*d 扭矩系数K值按GB/T 16823.2 的规定,取K=0.2 T=0.2*F0*d=0.12*σs*As*d F0=0.6*σs*As 我们用M5的高强度螺栓： As=14.2 mm2 12.9级预紧力 F0=17300N 3、摩擦力矩 Tf=P*f*d/2*Π*d*L/2=Π*F0*Z*f*d/4 =(0.15*3.1415* F0*Z*d)/4 螺栓材料 40Cr 摩擦系数 f=0.15 螺栓数量 Z=1 轴径 d=10.8mm=0.0108m 强度等级 12.9级 预紧力 F0=17300N 摩擦力矩 Tfmax=22.01Nm 当轴径 d=14mm=0.014m 摩擦力矩 Tf max=28.53Nm
盘点电机扭矩的测量方法有哪些
盘点电机扭矩的测量方法有哪些 扭矩是电机试验中一个重要的参数，尤其是在电机效率评测中扭矩更是一个不可或缺的被测量，扭矩测量的准确性直接关系到电机效率的评测的正确性。目前使用的扭矩测量方法按照测量原理可分为平衡力法、传递法和能量转换法。 一、平衡力法处于匀速工作状态的传动机械构件，其主轴和机体上一定同时存在一对扭矩T 和T，并且二者大小相等、方向相反。通过测量机体上的T来测量主轴上T 的方法称为平衡力法。设F 为力臂上的作用力，L 为力臂长度，则T=LF。通过测量作用力F和力臂L即可得出T和T。平衡力法的优点是不存在传递扭矩信号的问题，力臂上的作用力F容易测得；缺点是测量范围仅局限为匀速工作状态，无法完成动态扭矩的测量。二、传递法传递法利用传递扭矩时弹性元件的物理参数会发生某种程度的变化。利用这种变化与扭矩的对应关系来测量扭矩。按照不同的物理参数，可将传递法进一步划分为磁弹性式、应变式、振弦式、光电式等，目前传递法在扭矩测量领域应用最为广泛。 图1 传递法分类 1.光电式扭矩测量法 将开孔数完全相同的两片圆盘形光栅固定在转轴上，并将光电元件和固定光源分别固定在光栅两侧，转轴无扭矩作用时两片光栅的明暗条纹错开，完全遮挡光路，无光线照到光敏元件上不输出电信号;有扭矩作用时两个圆盘形光栅的截面产生相对转角，明暗条纹部分重合，部分光线透过光栅照到光敏元件上，输出电信号。扭矩值越大扭转角越大，照到光敏元件上的光线强度越大，输出电信号也就越大，通过测量输出的电信号能够测得外加扭矩的大小。 图2 光电式扭矩测量原理 该方法的优点是响应速度快，能实现扭矩的实时监测;其缺点是结构复杂、静标困难、可靠性较差、抗干扰能力差，测量精度受温度变化的影响较大。该方法不适用于刚启动和低
滑动摩擦力两种测量方法的比较
滑动摩擦力两种测量方法的比较 最近一、两年，好些个省市的中考试题中均考查到了滑动摩擦力的测量，这些题归结起来牵涉到了两种不同测量方法。在这两种不同方法的考查中，许多考生不能准确地找出这两种方法的异同，出错率很高。下面就这两种方法的异同在这里作个简单的比较。 两种方法选用的器材：正方体木块、读数准确的弹簧测力计、粗糙程度均匀的长木板、细线等。 方法一：采用如图1所示的实验装置，用弹簧测力计在水平方向上拉动木块作匀速直线运动，此时滑动摩擦力的大小就等于弹簧测力计的示数。 方法一：采用如图2所示的实验装置，木块置于长木板上，弹簧测力计的一端固定，另一端勾在木块上，用力拉着长木板运动，此时滑动摩擦力的大小也等于弹簧测力计的示数。 我们知道，在方法一中，由于很难拉着木块做匀速直线运动，弹簧测力计的示数很不稳定，很难准确读数，造成实验的误差较大，所以很多教师在课堂中就改用了方法二来实验，但方法二却给学生带来了不小的麻烦，学生很难理解其中的实验原理，于是在考查当中，不少学生的答题结果不理想。现在我就这两种方法作个比较如下： 相同点：①两种方法都是想方设法让木块处于平衡状态，使摩擦力与弹簧测力计的拉力平衡，再利用二力平衡的条件，得出摩擦力的大小等于拉力的大小。②两种方法中木块相对于长木板都是运动的，木块受到木板的摩擦力都是滑动摩擦力。 不同点：①方法一中木块是作匀速直线运动，而方法二中木块是静止的；②方法一中
弹簧测力计是运动的，示数不稳定，不便于读数，而方法二中弹簧测力计相对桌面是静止的，示数是稳定的，便于读数；③方法一中木块必需作匀速直线运动，操作起来困难，而方法二中长木板不需要作匀速直线运动，方便操作。 以上几点粗浅的认识仅是个人看法，希望能对同学们有所帮助。
回转机械转动惯量和动摩擦力矩测试方法
农业机械学报 Transactions of the Chinese Society of Agricultural Machinery 1999年 第30卷 第5期 Vol.30 No.5 1999 回转机械转动惯量和动摩擦力矩测试方法 曾平 程光明 张军 常颖 【摘要】 针对机械的回转系统，提出一种整机测试其转动惯量和动摩擦力矩的新方法，分析了测试原理，推导了计算公式，并进行了初步的测试研究。实测证明，这种测试计算方法可以直接进行回转系统的惯量和动摩擦力矩的测试，测试的对象为回转系统中的全部零部件，因此这种测试计算方法为整机回转系统的测试研究提供了依据。 叙词： 回转机构 惯量 动摩擦 力矩 测试 STUDY ON MEASURING METHOD OF ROTATIONAL INERTIA AND DYNAMIC FRICTION MOMENT OF SLEWING GEAR Zeng Ping Cheng Guangming Zhang Jun Chang Ying (Jilin University of Technology) Abstract Rotational inertia and dynamic friction moment of slewing gear have an important influence on its overall performance. In this paper, a new measuring method of rotational inertia and dynamic friction moment of complete appliance was developed. The measuring principle was analyzed, the calculation formula was deduced and primary test research was made. Practical tests show that this measuring and calculating method could be directly used for measuring the rotational inertia and dynamic friction moment of a whole rotation system. All parts of the system are measuring objects. The measuring and calculating method lays the foundation of measurement research for the whole rotation system. Key words Slewing gear, Inertia, Dynamic friction, Moment, Measurement 前言 机械回转系统的惯量和动摩擦力矩是影响其工作性能、效率和寿命等的重要因素，随着机械向高速、精密、高效率的方向发展，对惯量和动摩擦力矩的测试要求也
液压传动旋转轴唇形密封圈摩擦扭矩测定
液压传动旋转轴唇形密封圈摩擦扭矩测定征求意见稿编制说明 2016年3月
液压传动旋转轴唇形密封圈摩擦扭矩测定征求意见稿编制说明 一、标准制定工作简况： 1.制定本标准的意义 旋转轴唇形密封圈的摩擦扭矩是表示密封唇口接触部分状态的一个标志,是密封圈动态下各种影响因素综合性能的体现，是与轴摩擦的一个主要性能指标是，也是密封圈生产质量控制的一个主要指标。摩擦扭矩数值过大或过小都会影响密封圈的密封性能和工作寿命。而摩擦扭矩值的试验方法正确与否，影响着被测密封圈摩擦扭矩测定值的准确性。 制定密封圈摩擦扭矩的试验方法，使被测密封圈摩擦扭矩在统一规定的条件下测定和数据采集，对密封圈的生产单位从事产品结构开发、橡胶材料开发具有指导意义；更对研究密封圈使用寿命和节约能耗具有战略意义；更有利于密封圈的各供应商与使用商达成统一的判定和验收标准,而本试验方法标准的制定,指导旋转轴唇形密封圈产品的结构设计、橡胶材料开发。可作为油封质量控制的手段之一, 有利于提高产品寿命和可靠性，节约能源、减少浪费。 2、任务来源 国家标准化管理委员会国标委综合【2014】67号文“关于下达2014年第一批国家标准制修订计划的通知”中下达了《液压传动旋转轴唇
形密封圈摩擦扭矩测定》（计划项目编号为20140865-T-606）的标准制定计划，计划完成年限为2017年，归口单位为全国液压气动标准化技术委员会。 4、主要工作过程 根据计划要求，全国液压气动标委会密封装置分技术委员会组织起草单位于2015年10月11日在陕西宝鸡组织召开的标准的工作会议，会上将第1起草单位由“青岛开世密封工业有限公司”变更为“成都盛帮密封件股份有限公司”，参加起草单位还有：广东天诚密封件股份有限公司、西北橡胶塑料研究设计院有限公司、青岛北海密封技术有限公司、安徽中鼎密封件股份有限公司、江苏明珠试验机械有限公司、重庆杜克高压密封件有限公司、青岛开世密封工业有限公司。 会上编制组成员还对标准的草案稿进行了讨论修改，提出下一步的工作计划，会议确定：在2016年3月底前完成标准的征求意见稿，7月底前完成标准的送审稿，同时在征求意见稿和送审稿的编制过程中，起草单位应充分验证标准技术内容的可行性。 按照会议的计划安排，现完成标准的征求意见稿，现发给各位委员和专家，请各位专家在百忙中抽时间对该国标征求意见稿进行审阅并提出包贵意见。 二、标准编制原则和确定标准主要内容 因该标准为新编标准，标准起草小组确定了既要遵循科学、合理的原则，又要具有广泛适用的原则，同时还兼顾国内行业已有的共识和一些约定俗成的说明。
滚动轴承摩擦力矩测量
滚动轴承摩擦力矩测量 1 范围 本标准规定了滚动轴承（以下简称轴承）摩擦力矩的测量方法。 本标准适用于尺寸范围（公称外径）3 mm～200 mm的深沟球轴承、角接触球轴承和单列圆锥滚子轴承。 2 规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 1800.2－2009 产品几何技术规范（GPS）极限与配合第2部分：标准公差等级和孔、轴极限偏差表 GB/T 5800.1－2012 滚动轴承第1部分：公制系列轴承的外形尺寸、公差和特性 GB/T 6930－2002 滚动轴承词汇 3 术语和定义 GB/T 6930―2002界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 启动力矩starting torque M Q 使一轴承套圈相对于另一固定的套圈开始旋转所需的力矩。 3.2 转动力矩dynamic torque M 当一个轴承套圈旋转时，阻止另一套圈运动所需的力矩。 3.3 平均力矩值 average value of bearing torque M P 在一个测量过程中，所有力矩测值的算术平均值。 3.4 最大力矩值 maximum value of bearing torque M max 在一个测量过程中，所有力矩测值中的最大值。 3.5 最小力矩值 minimum value of bearing torque M min 在一个测量过程中，所有力矩测值中的最小值。 3.6
力矩波动值 fluctuation value of bearing torque △M 在一个测量过程中，所有力矩测值中最大力矩值和最小力矩值的差值。 4 测量原理及方法 4.1 测量原理 4.1.1 启动力矩测量原理 启动力矩的测量是传感器安装在一个轴承套圈上，或安装在一个与轴承套圈机械式连接的测量装置上，在规定的载荷条件下，对轴承逐级施加驱动力，当一轴承套圈相对于另一固定的套圈启动并维持转动到规定的弧度，传感器测量的摩擦力矩即为启动力矩。 4.1.2 转动力矩测量原理 转动力矩的测量是传感器安装在一个轴承套圈上，或安装在一个与轴承套圈机械式连接的测量装置上，在规定的载荷条件下，轴承以固定转速旋转，在规定的时间段内检测传感器信号，得出一个或多个表征转动力矩的参数。 4.2 测量方法 4.2.1 传递测量法 传递测量法如图1所示，力矩传感器安装在驱动和轴承的中间作为传递体，当驱动轴承内圈（或外圈）旋转时，外圈（或内圈）固定不转，轴承摩擦力矩作为负载力矩传递到力矩传感器上，传感器所测得的力矩即为轴承摩擦力矩。 图1 传递测量法示意图 4.2.2 平衡测量法 平衡测量法如图2所示，驱动轴承内圈（或外圈）旋转时，在力矩的作用下，轴承外圈（或内圈）有转动的趋势，外圈（或内圈）连接的力矩传感器或者力传感器作为平衡力矩或者平衡力，阻碍轴承外圈（或内圈）旋转，使两者保持动态平衡，通过力矩传感器或者力传感器测得的平衡力矩或者平衡力即为轴承摩擦力矩。
扭矩的测量方法和原理
扭矩的测量方法和原理 目前测量扭矩值主要采用非电量电测法，将应变片直接粘贴在传动轴的表面上， 组成测量电桥，见图1。 用相应的测量系统测量由于扭矩作用所产生的剪应变或剪应力，从而计算出扭矩值。其优点是可直接测量传动轴的扭转变形，减少了由主电机功率和转速推 算的间接影响因素。 图 1 传动轴扭矩测量的布片和组桥图 Fig.1 Strain gage distribution and builing bridge by torque measuring on a driving axis 由材料力学可知，扭矩的计算公式为 M＝τW(1) 式中M——传动轴承受的扭矩； τ——传动轴承受的剪切力； W——抗扭断面系数(对实心圆轴)。 式中D——传动轴直径。 则M＝0.2τD3 (3) 因扭转作用在与轴体轴线成±45°方向的轴体表面上产生最大主应 力σ 1和最小主应力σ 3 ，其绝对值均等于最大剪应力τ，即
根据虎克定律，剪应力为 式中E——传动轴材料的弹性模量； μ——传动轴材料的泊桑比； ε——传动轴的应变。 由式(3)可知，扭矩与应变呈线性关系。 扭矩测量的关键是解决信号的传输问题。目前常用的扭矩信号传输方式包括有线传输和无线传输两种。有线传输是使用滑环和电刷等将传动轴上的电信号引出给测量仪器。冶金测量车所配置的是无线传输，该系统见图2。传动轴上的机械应变引起贴在轴上的应变片的电阻发生变化，使其电桥失衡，产生与扭矩值成正比的电压。该电压通过振荡器(运用频率调制的原理)转换成与扭矩值成正比的输出频率，其信号从发送线圈送到接收线圈，经鉴别器把信号解调并转换成电压信号进行记录和显示。测量电桥、振荡器和发送线圈均安装在被测轴上随轴旋转，避免了旋转轴引线困难和接触滑环的接触电阻的影响。 图 2 扭矩测量框图 Fig.2 Block draft of the torgue measurement 1—应变电桥；2—振荡器；3—发送线圈；4—接收线圈； 5—鉴别器；6—计算机；7—传动轴
SKF摩擦力矩计算公式
S K F摩擦力矩计算公式 Revised by Petrel at 2021
https://www.360docs.net/doc/047588926.html,/产品/互动工程型录/滚动轴承/轴承的选择和应用原则/摩擦/ 摩擦 新的SKF摩擦力矩计算模型-油浴润滑中的阻力损失 由于阻力损失是产生摩擦最重要的额外原因，因此额外的影响因素减少到只考虑阻力损失部分M阻力。 在油浴润滑中，轴承是部分地，或在特殊的情况下，完全地被淹没。在这些条件下，油槽的大小、几何形状和油层的选用会对轴承摩擦力矩有显着的影响作用。对于一个非常大的油浴，不考虑油槽大小间的任何相互作用以及靠近轴承运行的其它机械部件带来的任何影响（如:外部润滑油搅动、齿轮或凸轮），作为油槽油层 的一个函数，轴承阻力损失可以从图2中标定的变量V M求得近似值，作为油层H和轴承平均直径d m=0.5(d+D)的一个函数，见 图2所示。在轴承速度不超过参考速度时，则图解2的情况适用。当速度更快、油层高时，其它的因素可能会对结果产生重要影响。 图解2中的变量V M在与球轴承中阻力损失的摩擦力矩相关时，表示为： M阻力=V M K球d m5n2
在与滚子轴承相关时，表示为： M阻力=10V M K钢板卷Bd m4n2。 = 阻力损失的摩擦力矩，Nmm M阻 力 V M= 根据图解2，作为油层的一个函数变量 K球= 与球轴承相关的常数，参看以下 K滚动 = 与滚子轴承相关的常数，参看以下 d m= 轴承的平均直径，mm B = 轴承内圈宽度，mm n = 转速，r/min 与球轴承相关的常数定义为 K球=(i rw K Z(D+d))/(D-d)10-12 与滚子轴承相关的常数定义为 K滚动=(K L K Z(D+d))/(D－d)10-12 K球= 与球轴承相关的常数 K滚动 = 与滚子轴承相关的常数 i rw= 球列的数量 K Z= 与轴承型号相关的几何形状常数 K L= 与滚子轴承型号相关的几何形状常数 d = 轴承孔径，mm D = 轴承外径，mm 阻力损失部分M阻力用摩擦计算程序计算。 注意： 计算喷油润滑的阻力损失时，可以用油浴润滑模型，油层为滚动体直径的一半，并把所得的M阻力数值乘以2。 计算立式转轴配置的阻力损失时，可以用完全浸没轴承的模型求出其近似值，再将求出的M阻力值乘上一个系数，这个系数等于浸没部分的宽度(高度)与总轴承宽度(高度)的比。 新的SKF摩擦力矩计算模型-低速度低粘度的混合润滑 在工作条件数值κ≤2的时候，轴承应用处于混合润滑状态；金属之间偶尔可能接触，使摩擦增大。有关转动速度及粘度函数的一个典型轴承摩擦力矩的概况，请参见
滚动轴承的摩擦系数及润滑
滚动轴承的摩擦系数与润滑 一般条件稳定旋转摩擦系数参考值所示滑动轴承一般0.010.020.10.2各类轴承摩擦系数轴承型式摩擦系数.为便于与滑动轴承比较，滚动轴承的摩擦力矩可按轴承内径由下式计算： M=uPd/2(M：摩擦力矩，mN.m；u：摩擦系数，表1；P：轴承负荷，N；d：轴承公称内径，mm)。摩擦系数u受轴承型式、轴承负荷、转速、润滑方式等的影响较大，一般条件下稳定旋转时的摩擦系数参考值如下所示。 对于滑动轴承，一般u=0.01-0.02，有时也达0.1-0.2。复合轴承摩擦系数：0.03~0.18 轴承型式摩擦系数u 深沟球轴承 0.0010-0.0015 角接触球轴承 0.0012-0.0020 调心球轴承 0.0008-0.0012 圆柱滚子轴承 0.0008-0.0012 满装型滚针轴承 0.0025-0.0035 带保持架滚针轴承 0.0020-0.0030 圆锥滚子轴承 0.0017-0.0025 调心滚子轴承 0.0020-0.0025 推力球轴承 0.0010-0.0015 推力调心滚子轴承 0.0020-0.0025 4、滚动轴承润滑方式的选择 滚动轴承是一种重要的机械元件，一台机械设备的性能能否充分发挥出来要取决于轴承的润滑是否适当，可以说，润滑是保证轴承正常运转的必要条件，它对于提高轴承的承载能力和使用寿命起着重要作用。不论采用何种润滑形式，润滑在滚动轴承中都能起到如下作用： （1）减少金属间的摩擦，减缓其磨损。 （2）油膜的形成增大接触面积，减小接触应力。 （3）确保滚动轴承能在高频接触应力下，长时间地正常运转，延长疲劳寿命，（4）消除摩擦热，降低轴承工作表面温度，防止烧伤。 （5）起防尘、防锈、防蚀作用。 因此，正确地润滑对滚动轴承的正常运转非常重要。滚动轴承的润滑设计的内容主要包括：合理的润滑方法的确定，润滑剂的正确选用，润滑剂用量的定量汁算及换油周期的确定。滚动轴承润滑一般可以根据使用的润滑剂种类分为油润滑、脂润滑和和固体润滑三大类。其中油润滑具有比其他润滑方式更宽的温度使用范围，更适用于高速和高负荷条件下工作的轴承；同时，由于油润滑还具有设备保养和润滑剂更换方便、系统中摩擦副如齿轮等可以同时润滑的优点，所以迄今为止，轴承使用油润滑最为普遍。脂润滑具有密封装置简易、维修费用低以及润滑脂成本较低等优点，在低速、中速、中温运转的轴承中使用很普遍。特别是近年来抗磨添加剂的问世，提高了脂的润滑性能，使脂润滑得到了更广泛的应用。如果使用油润滑和脂润滑达不到轴承所要求的润滑条件，或无法满足特定的工作条件时，则可以使用固体润滑剂，或设法提高轴承自身的润滑性能。
滚动轴承摩擦力矩、发热量及油量计算
滚动轴承摩擦力矩、发热量及 油润滑所需油量的计算 1、轴承的摩擦损失在轴承内部几乎全部变为热量，因而致使轴承温度升高，轴承的发热量 可以用以下公式进行计算： Q? n M 05 1 . 10 ? =-4 式中 Q : 发热量，kW M : 摩擦力矩，N.mm n : 轴承转速，r/min 摩擦力矩的估算公式 M? P d . 5 ? =μ 式中 M : 摩擦力矩，N.mm μ: 轴承的摩擦系数 P : 当量动负荷，N 关键点：参见教材“机械设计”P 当量动载荷P的计算公式（13-8）。 320 教材P338例题13-1有关于当量动载荷的具体计算，但是Fa/Fr的值我个人觉得需要分析轴承的结构，那么就要对轴承选型。这里希望大家讨论下。 d :轴承公称内径，mm 附表：各类轴承的摩擦系数（参考） 2、摩擦力矩的精确计算公式： + = M+ + M s l M d r a g M s e a l M r r
式中 M : 总摩擦力矩， Nmm Mrr : 滚动摩擦力矩，Nmm Msl : 滑动摩擦力矩，Nmm Mseal : 密封件的摩擦力矩，Nmm Mdrag: 由于拖曳损失、涡流和飞溅等导致的摩擦力矩，Nmm 3、 4、循环油润滑及喷油润滑所需油量计算公式 T r c d n P G ?????=-601088.14μ 式中 G : 所需油量，L/min μ : 摩擦系数， d : 轴承公称内径，mm n : 轴承转速，r/min P : 轴承当量动负荷，N c : 油的比热，kJ/kg ℃ r : 油的密度，g/cm 3 △T : 油的温升，℃ 上式计算得到的是发热量全部通过油带走时所需的油量，未考虑其余散热因素。一般来说，实际油量约为以上计算油量的1/2-2/3。但散热量随着使用机械及使用条件而有所不同，因此宜先以计算油量的2/3进行运转，通过测量轴承温度和进、排油温度逐渐减小油量，直至确定最佳油量。
电机力矩计算
电机扭矩计算 电机力矩的定义：垂直方向的力*到旋转中心的距离 ?1、电动机有一个共同的公式： ??P=M*N/9550 P为功率， 2 3 频率。 步进电机是机电一体化产品中关键部件之一，通常被用作定位控制和定速控制。步进电机惯量低、定位精度高、无累积误差、控制简单等特点。广泛应用于机电一体化产品中，如：数控机床、包装机械、计算机外围设备、复印机、传真机等。?
选择步进电机时，首先要保证步进电机的输出功率大于负载所需的功率。而在选用功率步进电机时，首先要计算机械系统的负载转矩，电机的矩频特性能满足机械负载并有一定的余量保证其运行可靠。在实际工作过程中，各种频率下的负载力矩必须在矩频特性曲线的范围内。一般地说最大静力矩Mjmax大的电机，负载力矩大。? 选择步进电机时，应使步距角和机械系统匹配，这样可以得到机床所需的脉冲当量。在机械传动过 （1 i=(φ S?--- Δ---(mm/脉冲） （2）计算工作台，丝杆以及齿轮折算至电机轴上的惯量Jt。 Jt=J1+（1/i2)[(J2+Js）+W/g（S/2π)2]?（1-2）?
S?---丝杆螺距（cm） （3）计算电机输出的总力矩M Ma=（ 式中 n--- T--- Mf--- u--- η---传递效率? Mt=(Pt.s)/(2πηi)×10ˉ2?（1-6）? Mt---切削力折算至电机力矩（N.m)? Pt---最大切削力（N）
（4）负载起动频率估算。数控系统控制电机的启动频率与负载转矩和惯量有很大关系，其估算公式为 fq=fq0[(1-(Mf+Mt))/Ml）÷(1+Jt/Jm)]?1/2?（1-7） 式中fq---带载起动频率（Hz）? fq0--- Ml--- （5 高频率? （6 Mf与Mt 必须首绍折算扭矩（T折）的计算过程。 1、?重物提升 T折=?(m×g×D)?/(2×i)?[N.m] 2、丝杠螺母传动
动态扭矩传感器转矩的几种测量方法
动态扭矩传感器转矩的几种测量方法 转矩的几种测量方法：其中传递法涉及的转矩测量仪器种类最多，应用也最广泛。 1、平衡力类转矩测量装置及平衡力法 以均匀速度运转的动力机械或者是制动的机械，是在机体上同时作用着与转矩大小相等，方向相反的平衡力矩。扭矩测量是传动线路中的重要内容之一,高精度、高稳定性的扭矩测量方法是当今各国机械测量研究的热点之一,为此,提出了一种基于压电式扭矩传感器的研究.系统介绍该测量方法的原理与结构,并对新研制的传感器进行了加载试验.从实验曲线中得出的拟合方程证实了该测量原理的可行性,设计的扭矩传感器具有较好的线性度和一致性,重复精度≤0.5％.扭矩测量是传动线路中的重要内容之一,高精度、高稳定性的扭矩测量方法是当今各国机械测量研究的热点之一,为此,提出了一种基于压动态扭矩传感器的研究.系统介绍该测量方法的原理与结构,并对新研制的传感器进行了加载试验.从实验曲线中得出的拟合方程证实了该测量原理的可行性,设计的扭矩传感器具有较好的线性度和一致性,重复精度≤0.5％. （通过测量机体上的力和力臂来确任动力机械主轴上工作转矩的方法称为平衡力法。） 平衡力法转矩测量装置又称作测功器，按照安装在平衡支承上的机器种类，可分为电力测功器、水力测功器等。平衡力测量机构有砝码、游码、摆锤、力传感器等。一般由旋转机、平衡支承和平衡力测量机构组成。平衡支承有滚动支承、双滚动支承、扇形支承、液压支承及气压支承等。平衡力法直接从机体上测转矩，不存在从旋转件到静止件的转矩传递问题。但它仅适合测量匀速工作情况下的转
矩，不能测动态转矩。 2、传递法 传递法是指利用弹性元件在传递转矩时物理参数的变化与转矩的对应关系来测量转矩的一类方法。常用弹性元件为扭轴，故传递法又称扭轴法。根据被测物理参数不同，动态扭矩传感器基于传递法的转矩测量仪器有多种类型。在现代测量中，这类转矩测量仪的应用最为广泛。 3、转换法 依据能量守恒定律，通过测量其他形式能量如电能、热能参数来测量旋转机械的机械能，进而求得转矩的方法即能量转换法。从方法上讲，能量转换法实际上就是对功率和转速进行测量的方法。能量转换法测转矩一般只在电机和液机方面有较多的应用。
力和力矩的测量
力和力矩的测量 力的定义：力是物体之间的相互作用。大小、方向、作用点是力的三要素。 牛顿第二定律表述：动量对时间的变化率。F dp /d t = 国际单位：牛顿，简称牛，符号是N 。211/N kg m s =? 力矩定义：位矢和力的叉乘。物理学上指使物体转动的力乘以到转轴的距离。 力矩单位是牛顿2米（N 2m ） 对力的测量问题有两种基本方法：（1）直接比较（2）使用标准传感器进行间接比较 直接比较方法利用某种形式的梁式天平，并且使用零位平衡技术。 1 力的测量 1.1等臂天平（如图中分析天平，精度可达0.1mg ）或非等臂天平。 最简单的重量或力的测量系统。基于力矩比较原理工作的。由未知的重量或力产生的力矩，和一个已知量产生的力矩进行比较。 1.2摆式测力机构 如摆式秤。 输入量施加到负载杆上，使配重旋转向外移动。该移动使得配重作用力矩增加，直到负载力矩和摆秤力矩相等。 1.3 弹性传感器 很多力传感器系统利用某种机械弹性件或弹性件的组合，对弹性件施加载荷导致一种类似的变形，通常是线性的，然后对该变形直接观察并且用于力的测量，或者使用另一个传感器来将该位移转换成另一种形式的输出，通常是电的形式。 通常要对弹性件进行标定，如调整螺旋弹簧的有效圈数等。
1.4应变片测力计 与将总变形用于测量载荷不同的是，应变片测力计根据单位应变来测量负载。电阻型应变片非常适合于这一用途。若要测量的是大载荷，可以使用直接拉压型元件。如果是小载荷，则可通过弯曲来放大应变。 金属电阻应变片的原理：当金属丝或金属箔片被机械地拉长时，导体的长度将变长，截面将变小，因此其电阻发生变化。如果电阻元件长度紧密附着在发生这样应变的构件上，使得电阻元件也产生应变，那么测出的电阻变化可以根据应变来定标。 金属应变片的应变片因子F 在通常要求的应变范围内基本上是个常数，而由实验确定的应变片因子F 的值，对于一种给定的材料是相当一致的。 1R F R ε?=在实际应用中，F 和R 的值是由应变片制造商提供的，使用者要根据被测的输入量情况确定R ?
基于ANSYS Workbench精密轴系摩擦力矩测量仪水平轴系的模态分析
基于ANSYS Workbench精密轴系摩擦力矩测量仪水 平轴系的模态分析 姜昱婵1，李晓舟2，王晶东，于化东，许金凯，鲁健 （1.长春理工大学机电工程学院. 吉林长春,130022， （2.长春理工大学机电工程学院. 吉林长春,130022） 摘要：本文以精密轴系摩擦力矩测量仪水平轴系为研究对象，采用CATIA进行三维实体建模，并将模型导入到ANSYS Workbench中，对水平轴系上的扭矩传感器和用联轴器相连接的扭矩电机进行静力学分析，得到扭矩传感器和扭矩电 机的等效应力图和位移图，再分别对其进行模态分析，并获得水平轴扭矩传感器和扭矩电机的前六阶固有频率及振型， 通过分析，得出结论，该水平轴系不会发生共振，为今后精密轴系摩擦力矩测量仪的结构优化设计提供了良好的理论 依据。 关键词：精密轴系；摩擦力矩；水平轴系；ANSYS Workbench ；静力学分析；模态分析 中图分类号：TH-3 TH13.O325文献标识码：A 文章编号：（编辑部制作） Modal Analysis of the Horizontal Shaft of The Measuring Instruments of Friction Torque of Precision Shaft Based on ANSYS Workbench Yuchan Jiang1, Xiaozhou Li2 (1.Department of Electrical Engineering College.Changchun University of Science and Technology, Changchun, 130022, China, (2.Department of Electrical Engineering College.Changchun University of Science and Technology, Changchun, 130022,China) Abstract:The paper takes the horizontal shaft of the Measuring Instruments of Friction Torque of Precision Shaft as the research object.The three dimensional model is established by using CATIA,and then imported to the ANSYS Workbench .Taking statistic analysis on the torque sensor and the torque motor which is connected with the sensor on the common horizontal shaft respectively by using the software of ANSYS Workbench.The equivalent effect and displacement diagram can be obtained,then taking the modal analysis respectively in order to get the the first six order natural frequency and vibration mode of the torque sensor and the torque motor.Through the analysis .The conclusion comes to that the resonance of the horizontal shaft can not occur.The result provides a better theoretical basis on the stucture optimization of the Measuring Instruments of Friction Torque of Precision Shaft. Keywords: Precision Shaft ; Friction Torque; Horizontal Shaft ; ANSYS Workbench ; Statistic Analysis; Modal Analysis 引言 精密轴系摩擦力矩测量仪是用于测量轴系的摩擦力矩，故测量仪的水平轴系的动静态特性直接影响其测量仪器的精度、稳定性以及可靠性。[1]因此，对其水平轴轴系上的扭矩传感器和扭矩电机进行静力学方面的等效应力、应变的研究和动力学方面的模态分析，得出固有频率和振型情况，并加以分析得出结论。 ANSYS Workbench 是业界最领先的工程仿真技术集成平台，具有强大的结构、流体、热、电磁以及其相互耦合分析的功能，可将整个仿真流程更为紧密结合在一起，并能实现双向参数链接互动，数据自动更新，使得仿真驱动设计方面达到了前所未有的高度。[4] 本文以精密轴系摩擦力矩测量仪水平轴系为研究对象，通过分别对水平轴系上的扭矩传感器和用联轴器相连接