专利名称：一种用于动压气体轴承寿命评估的触地摩擦力矩测量方法
技术领域：
本发明涉及一种用于动压气体轴承寿命评估的触地摩擦力矩测量方法，尤其涉及一种用于电机断电后滑行接触时电机中动压气体轴承最大触地摩擦力矩的测量方法，属于测试技术领域。
背景技术：
惯性领域常用动压气体轴承电机，生产中的主要问题是动压气体轴承的起动可靠性，解决该问题对提高产品质量有现实意义。电机用动压气体轴承寿命评估测试方法及装置，是电机生产装配、验收试验、例行试验、贮存使用、质量监控、可靠性评估等环节中必不 可少的测试手段。电机用动压气体轴承是否合格，其稳定性的好坏以至其能否满足使用要求，都是依靠测试设备对电机进行测试后才得出结论的。传统的测试方法是在电机装配验收及后续使用中，利用电机断电后的惯性时间和接滑时间作为技术指标对动压气体轴承装配质量进行把关，该方法存在针对性不强，把关不严格等缺点，在实际生产中亟需改进。导致动压气体轴承摩擦力矩加速变化的原因很多，主要是轴承质量和装配质量，现在出现的问题主要是装配和调试。对动压气体轴承进行测试，分为轴承状态测试、装配状态测试和产品状态测试，轴承状态测试是在产品装配前进行测试，优选轴承确保产品质量；装配状态测试是轴承在装配中进行的测试，确保轴承的装配质量；产品状态测试是在产品装配后进行测试，剔除早期失效产品。原有的控制产品质量的技术指标能在一定程度上控制产品的质量，但不能很好地精细化地控制产品质量，是一种粗放式的宏观的验收方法，不能适应大批量生产的需求，要进一步进行产品的微观测试方法研究，开展精细化定量测试，预测产品的寿命，确保验收产品的长寿命，从而提高动压气体轴承电机的可靠性和性能。

发明内容
本发明的技术解决问题是克服现有技术的不足，提出一种用于动压气体轴承寿命评估的触地摩擦力矩测量方法，该方法操作简单，测量精度高。本发明的技术解决方案一种用于动压气体轴承寿命评估的触地摩擦力矩测量方法，电机动压气体轴承浮起前和断电滑行接触后是滑动轴承，浮起后断电滑行接触前是气浮轴承，步骤如下(I)将电机安装在反力矩测试仪上，对反力矩测试仪进行调零处理；(2)利用调零处理后的力矩测试仪实时测试电机从断电到停止的输出力矩值，得到电机输出力矩随时间的变化曲线以及电机用动压气体轴承的最大触地摩擦力矩Mz;(3)按照步骤(2)的方法，每隔一定时间间隔t测量得到一次电机从断电到停止的输出力矩值，连续测量3次以上，得到电机用动压气体轴承的最大触地摩擦力矩序列Mz (i)，i = 1，2，3.…η ;(4)根据步骤(3)得到的电机用动压气体轴承的最大触地摩擦力矩序列Mz(i)得到电机从断电到停止时动压气体轴承的最大触地摩擦力矩变化率和最大触地摩擦力
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矩的最大变化量Λ Mz, Λ Mz = Mz (n)-Mz(I)，最后利用电机从断电到停止时动压气体轴承最大触地摩擦力矩的变化率$和最大变化量AMz对电机用动压气体轴承进行寿命评估。本发明与现有技术相比的优点在于本发明在电机工作期间，利用微观手段即力矩测试仪得到电机断电后动压气体轴承最大触地摩擦力矩随起停次数的关系曲线，快速确定电机动压气体轴承最大触地摩擦力矩中的最大值及其变化量，进而据此评价该电机动压气体轴承的起停寿命走向及性能好坏。该方法可应用在电机装配、验收试验、例行试验、贮存使用、质量监控、可靠性评估等环节中，使用简单方便，无须专门的测试人员，一般技术人员经简短的培训即可使用，提高了测量效率和精度。


图I为动压气体轴承最大触地摩擦力矩与寿命关系图；图2为本发明的实现流程图。
具体实施例方式电机用动压气体轴承电机浮起前和断电滑行接触后是滑动轴承，浮起后断电滑行接触前是气浮轴承，利用力矩测试仪，直接测得电机断电滑行阶段动压气体轴承的最大触地摩擦力矩，该力矩大小及其变化量直接反映了动压气体轴承电机轴承的表面质量，可以作为动压气体轴承电机的起停次数(即起停寿命)的判据。电机断电滑行阶段动压气体轴承的触地摩擦力矩，如(I)式所示。
J^- = M2------------------------------- (I)
dt式中J——转动惯量转速变化率atMz摩擦力矩在驱动电源和动压气体轴承电机不变的前提下，动压气体轴承电机的接滑速度基本不变，当动压气体轴承电机的起停次数增加导致摩擦力矩增大后，接滑时间缩短，转速变
化率#就随之增大，使得动压气体轴承电机的触地摩擦力矩逐渐增大。如图I所示，在电 dt
机断电后，电机转速逐渐降低，当动压气体轴承转速降到一定程度后，动压气体轴承的转动部分与不动部分发生接触摩擦，从相互接触的瞬间到停止过程中，触地摩擦力矩从最初的一个值增大到最大触地摩擦力矩然后降为零，随着起停次数的增加，动压气体轴承的最大触地摩擦力矩逐渐增大，当其超过允许的最大触地摩擦力矩后，可能造成电机的不起动失效，认为其达到了最大起停次数(起停寿命)。如图2所示，测量电机用动压气体轴承最大触地摩擦力矩的方法包括以下步骤(I)将电机安装在反力矩测试仪上，对反力矩测试仪进行调零处理；每次电机安装之后进行一次零位力矩测试，以便起动电机后进行力矩测试时减去零位力矩，得到实际电机力矩值。该力矩的大小及其变化量直接反映了电机动压气体轴承的表面质量。(2)利用调零处理后的力矩测试仪实时测试电机从断电到停止的输出力矩值，得到电机输出力矩随时间的变化曲线以及通过程序找出或通过游标拾取电机力矩曲线中电机用动压气体轴承的最大触地摩擦力矩Mz ；(3)按照步骤⑵的方法，在电机工作期间，每隔一定时间间隔t测量得到一次电机从断电到停止的输出力矩值，连续测量3次以上，也就是多次对同一电机不同起停次数时刻的电机动压气体轴承断电滑行最大触地摩擦力矩进行测量，得到电机用动压气体轴承的最大触地摩擦力矩序列Mz(i)，i = 1,2,3——η ；(4)根据步骤(3)得到的电机用动压气体轴承的最大触地摩擦力矩序列Mz(i)得到电机从断电到停止时动压气体轴承的最大触地摩擦力矩变化率和最大触地摩擦力
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矩的最大变化量λ Mz, Λ Mz = Mz (n)-Mz(I)，最后利用电机从断电到停止时动压气体轴承最
大触地摩擦力矩的变化率I和最大变化量△ Mz依据给定的判据，对工作一定起停次数后
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的动压气体轴承寿命进行评估并给出评估结论。测量装置由反力矩测试仪、采集系统和测试计算机组成，利用反力矩测试仪对电机的力矩进行测试，采集系统对测试力矩数据进行采集，测试计算机对动压气体轴承电机最大触地摩擦力矩的数据进行存储、处理绘出动压气体轴承电机最大触地摩擦力矩与起停次数之间的关系曲线，根据最大触地摩擦力矩的大小和变化量给出寿命评估判据，从而实现电机中动压气体轴承起停寿命评估。以上所描述的系统只是本发明的一种情况，本领域技术人员可以根据不同的要求和设计参数在不偏离本发明的情况下进行各种增补、改进和更换。
权利要求
1. 一种用于动压气体轴承寿命评估的触地摩擦力矩测量方法，电机中动压气体轴承浮起前和断电滑行接触后是滑动轴承，浮起后断电滑行接触前是气浮轴承，其特征在于步骤如下 (1)将电机安装在反力矩测试仪上，对反力矩测试仪进行调零处理； (2)利用调零处理后的力矩测试仪实时测试电机从断电到停止的输出力矩值，得到电机输出力矩随时间的变化曲线以及电机用动压气体轴承的最大触地摩擦力矩Mz; (3)按照步骤(2)的方法，每隔一定时间间隔t测量得到一次电机从断电到停止的输出力矩值，连续测量3次以上，得到电机用动压气体轴承的最大触地摩擦力矩序列Mz(i)，i =I，2，3. > > > η ; (4)根据步骤(3)得到的电机用动压气体轴承的最大触地摩擦力矩序列Mz(i)得到电机从断电到停止时动压气体轴承的最大触地摩擦力矩变化率·^和最大触地摩擦力矩的 at最大变化量八Mz, Λ Mz = Mz (n)-Mz (I)，最后利用电机从断电到停止时动压气体轴承最大触地摩擦力矩的变化率f和最大变化量AMz对电机用动压气体轴承进行寿命评估。 at
全文摘要
本发明公开了一种用于电机中动压气体轴承寿命评估的触地摩擦力矩测量方法，利用反力矩测试仪测得电机动压气体轴承断电滑行接触的最大触地摩擦力矩，多次对最大触地摩擦力矩进行测量，找出最大触地摩擦力矩测量值中的最大值和变化量，依此对动压气体轴承起停寿命进行评估。本发明可应用在电机装配、验收试验、例行试验、贮存使用、质量监控、可靠性评估等环节中，使用简单方便，无须专门的测试人员，一般技术人员经简短的培训即可使用，提高了测量效率和精度。
文档编号G01M13/04GK102818666SQ20121026437
公开日2012年12月12日 申请日期2012年7月27日 优先权日2012年7月27日
发明者钟如愚, 秦和平, 焦泽德, 肖跃华, 袁朝阳, 才小士 申请人:北京航天控制仪器研究所