洛阳轴研科技股份有限公司   高奋武

GB/T 32562—2016《滚动轴承  摩擦力矩测量方法》于2016年2月24日由中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局和中国国家标准化管理委员会批准发布，2016年10月1日开始实施。

1 GB/T 32562—2016编制背景

    随着科学技术的发展，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。振动测量在行业上，已经广泛应用。摩擦力矩指标在国内以前主要是军工轴承要求，民品市场并没有太多的重视，而国外轴承用户对摩擦力矩性能指标，一直是严格要求的。随着这几年工业技术的发展和国家节能减排的要求，为了和国内外市场更好的接轨，现在轴承用户已经重视摩擦力矩性能指标，但很多厂家对于轴承摩擦力矩一般依然采用手工检查，缺乏对摩擦力矩性能进行定量的评定。

    滚动轴承摩擦力矩是指各种摩擦因素对轴承旋转构成的阻力矩，是一个十分复杂的问题，它不仅与轴承本身的结构尺寸、几何精度、材料性能有关，还与工作载荷、装配精度、润滑条件等有关。由于受各种影响因素的综合作用，其力矩值呈现一种随机的、非稳定的周期性变化，如图1所示。所以同一型号的一批轴承，尽管尺寸相同，测试条件相同，其摩擦力矩值却可能相差较大。

图1　摩擦力矩特性曲线图

2 摩擦力矩测量现状

除了将砝码直接加在轴承外圈上测量轴承启动力矩的方法外，国内外测量方法经过了多次的改进，以前研制的国内外测量仪器有：

       1）PM692平均摩擦力矩测量仪——该仪器是纯机械式的，不能直接显示测量结果，通过重锤从转动到停止的圈数来计算确定摩擦力矩。

      2）DM092最大摩擦力矩测量仪——通过配重块摆动的最大角度来计算确定摩擦力矩。

      3）TI.D-33启动力矩测量仪——该仪器是英国的产品，采用电涡流驱动，通过驱动电流的大小来测量摩擦力矩。

      4）机械式轴承摩擦力矩测量仪——该仪器是日本的产品，通过扭簧丝的变形来测量摩擦力矩。

      5）M992微型轴承摩擦力矩测量仪——通过空气轴承的支承和差动变压器测量角位移的方法测量摩擦力矩。

      6）CGR77球轴承测试仪——该仪器是法国的产品，通过特殊驱动马达的电流变化测量摩擦力矩。这些仪器有的仍在使用，有的通过改进，也在一些军工单位使用。

      7） M9910摩擦力矩测量仪——适用于中小型深沟球轴承和角接触球轴承的动态摩擦力矩测量。

      2000年以后研制的目前在行业上使用的测量仪器有：

      1）M9908摩擦力矩测量仪——适用于中小型深沟球和角接触球轴承的动态摩擦力矩测量。

      2）QM9910摩擦力矩测量仪——适用于中小型深沟和角接触轴承的启动摩擦力矩测量。

      3）M695摩擦力矩测量仪——适用于成对角接触轴承的动态摩擦力矩测量。

      4） BRG2000轴承摩擦力矩测量仪——该仪器是美国VIBRAC公司研制的, 用于测量微型轴承动态摩擦力矩。

      5）YZC-II轴承测试仪——该仪器是西北工业大学在CGR77球轴承测试仪基础上改进的，主要用于微型轴承启动力矩的测量。

      6）M8930摩擦力矩测量仪——用于圆锥轴承的动态摩擦力矩测量。

由于用户对于测量的转速、载荷以及其他测量条件的不一样，使得各测量的要求不统一，轴承用户和轴承制造厂家都无法确定合理的要求。

3 GB/T 32562—2016的制定过程

GB/T 32562—2016是首次制定，根据我国轴承行业摩擦力矩测量方面的应用和发展现状，为了规范和统一行业现行的滚动轴承摩擦力矩测量方法，通过收集国内几家主要轴承生产企业和国外公司的轴承样品，与行业仪器生产企业和轴承生产企业进行深入沟通，经过对各型号轴承的反复测量和试验验证，并对滚动轴承摩擦力矩测量方法各个条款的内容进行认真的推敲和完善，广泛征求了相关部门和行业用户的意见，在此基础上制订本标准。

3.1 修订的必要性

滚动轴承摩擦力矩测量都是根据自定的测量条件进行研究，没有进行统一和规范测量，没有统一的评定方法，为了使检测结果具有良好的一致性和可比性。因此，有必要根据行业发展现状，建立测量标准，以适应国内轴承行业发展的需要。

3.2 修订原则

a）充分体现先进性：在标准的修订过程中，积极参考国外先进企业的标准，引导新工艺、新装备、新技术的推广应用，以提高标准水平。

b）始终坚持科学性：标准修订的主要目的是以满足我国轴承制造产业的发展需要为前提，以大幅度提高轴承使用性能、使用寿命和可靠性为目的，体现目前国内外摩擦测量的技术现状及发展趋势，在各项控制指标方面尽量以数据考核为主。

c）本标准引用的均为现行最新标准，标准内容保持了与国家相关标准协调一致性。

4 标准主要技术内容说明

4.1 标准的适用范围

适用范围规定为适用于公称（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。

4.2 术语和定义的说明

参照GB/T 6930—2002/ISO 5593:1997滚动轴承  词汇中的术语和定义，对相关术语进行了说明。其中启动力矩和静态力矩的名称统一称为启动力矩；动态力矩和旋转力矩，在本标准中统一称为转动力矩，在概念上包含了旋转和摆动两个测量状态。

4.3 测量原理及方法

转动力矩的测量和启动力矩测量的状态是有差异的：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。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。根据目前的测量仪器和现有的测量技术，将轴承摩擦力矩测量方法分为传递测量法、平衡测量法和能量测量方法。

传递测量法是根据被测力矩传递到弹性元件上其产生的应变、应力、或者转角等物理量参数的变化来测量力矩的方法。当驱动轴承旋转时，驱动轴作为力矩的传递体，由于轴承摩擦力矩的存在会引起驱动轴中的弹性体扭转变形，根据弹性体传递力矩时所产生的物理参数的变化量测量轴承摩擦力矩。典型应用实例是美国VIBRAC公司研制的BRG2000轴承摩擦力矩测量仪。

平衡力矩法是根据驱动机械或制动机械机体上作用的平衡力矩（与其所承受的力矩大小相等、方向相反）的大小来测量力矩的方法。平衡力矩也可以表示为平衡力与力臂的乘积。典型应用实例是M695成对轴承摩擦力矩仪和M9908轴承摩擦力矩测量仪。这两台仪器已经在一些轴承用户和轴承厂家使用。

能量测量法是根据对应于轴承摩擦力矩大小而变化的其他能量参数来测量力矩的方法，是利用能量间相互转换的原理。典型应用实例是YZC-II轴承测试仪，它是在CGR77球轴承测试仪基础上改进的。QM9910轴承启动摩擦力矩仪是利用电磁驱动原理的来测量摩擦力矩。

4.4  三种测量方法的选用

测量转动力矩可采用上述三种测量方法的任一种，建议以平衡测量法为准。上述三种测量方法根据测量原理，都可以实现转动力矩测量。三种方法中平衡测量法对于仪器的整体结构要求相对简单，易实现轴向载荷的加载，力矩测量的传感器类型可选用扭矩传感器或力传感器，在扭矩测量中应用广泛，具有稳定性好、输出信号易采集的特点。传递测量法对仪器的整体结构要求相对平衡测量法复杂。能量测量法测量转动力矩输入的能量参数既要实现转速控制，同时实现力矩的测量，尤其在低速状态下，对驱动马达的控制精度要求很高，易出现转速不稳定的情况。

测量启动力矩可采用能量测量法和传递测量法，建议以能量测量法为准。

启动力矩的测量是瞬态的测量过程，对响应要求较高。平衡测量法的测量原理是驱动——轴承——测量的过程，测量是在轴承相对转动后进行的测量，不易作为启动力矩测量。能量测量法和传递测量法的测量原理是驱动——测量——轴承的过程，有较高的响应过程。能量测量法对于仪器结构要求相对简单，驱动和测量是一个系统，响应速度快，测量精度高。

4.5 测量装置

测量装置包括驱动装置、支承装置和加载装置。

根据轴承的转速使用条件要求，一般选用电机做驱动，也可以用电磁、气涡流等产生的力或者力矩做驱动；

根据测量精度要求，使用摩擦力矩较小支承机构作为支承（产生的摩擦力矩需不超过测量精度的1/3）。也可以使用被测轴承自身作为支承。

根据加载大小要求，可使用负荷块加载、弹簧加载和汽缸或油缸加载。

负荷块加载方式如图5所示，是将一定重量的负荷块或者砝码直接施加在被测轴承内圈或者外圈上，也可以通过其他一些连接机构施加在驱动轴或者测量轴上，传递到被测轴承内圈或者外圈上。

1—被测轴承；2—负荷块；3—转子；4—支承座

图2　负荷块加载

弹簧加载方式结构和负荷块加载方式类似。

气缸或加载方式如图6所示，被测轴承内圈通过连接件安装在测量轴系上，更换套压在轴承外圈上，并与力传感器相连，力传感器上有气缸。