[發(fā)明專利]滾動(dòng)軸承-主軸系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010244674.8
• 申請(qǐng)日: 2010-08-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101936810A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 寸花英;李江艷;洪軍;朱永生;翁小東;趙超;李斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈機(jī)集團(tuán)昆明機(jī)床股份有限公司;西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/04
• 分類號(hào): G01M13/04
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 弋才富

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，特別涉及一種滾動(dòng)軸承-主軸系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

軸承的動(dòng)力特性對(duì)轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)的動(dòng)力特性有重要的影響。但至今，滾動(dòng)軸承的動(dòng)力特性，仍缺乏系統(tǒng)的資料，一般按經(jīng)驗(yàn)公式估算其剛度特性或簡(jiǎn)化為定常的彈性元件，但誤差較大。現(xiàn)有的關(guān)于滾動(dòng)軸承的試驗(yàn)臺(tái)主要軸承內(nèi)徑為2～180mm的滾動(dòng)軸承壽命試驗(yàn)臺(tái)，基于滾動(dòng)軸承-軸系特性測(cè)試的多功能實(shí)驗(yàn)臺(tái)尚未有專利產(chǎn)品。

滾動(dòng)軸承動(dòng)力特性主要有兩種測(cè)試方法，間接測(cè)試與直接測(cè)試法，其中，直接測(cè)量法針對(duì)滾動(dòng)軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，直接施加與轉(zhuǎn)速同步的徑向載荷，同時(shí)測(cè)定軸承中心所產(chǎn)生的相應(yīng)的位移向量，便可直接求得其動(dòng)力特性——等效剛度與等效阻尼(黃太平等.滾動(dòng)軸承動(dòng)力特性測(cè)試方法[J].振動(dòng)、測(cè)試與診斷，1996)。

基于與上述相同的原理，唐云冰設(shè)計(jì)了滾動(dòng)軸承的試驗(yàn)裝置，對(duì)陶瓷軸承的等效剛度進(jìn)行測(cè)試(唐云冰等.高速陶瓷滾動(dòng)軸承等效剛度分析與試驗(yàn)[J].航空動(dòng)力學(xué)報(bào)，1995)，但該試驗(yàn)裝置，只能對(duì)單個(gè)滾動(dòng)軸承進(jìn)行動(dòng)態(tài)特性測(cè)試，并且，其采用試驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)由正交電渦流式位移傳感器，主軸的圓度誤差對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)影響較大。

東北大學(xué)張鐳等建立回轉(zhuǎn)體零件頻域三測(cè)頭法誤差分離數(shù)學(xué)模型，采用離散傅里葉變換法對(duì)誤差分離基本方程進(jìn)行求解，并驗(yàn)證了頻域三測(cè)頭誤差分離方法基本上能實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)誤差的完全分離，適于在位測(cè)量，并可獲得較高的在位測(cè)量精度(張鐳等.三測(cè)頭法誤差分離技術(shù)的理論與試驗(yàn)[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2009)。

因而，目前滾動(dòng)軸承-主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性類實(shí)驗(yàn)裝置存在如下缺點(diǎn)：

1、現(xiàn)有的滾動(dòng)軸承-主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性類實(shí)驗(yàn)裝置功能過(guò)于單一，僅僅是測(cè)試某項(xiàng)試驗(yàn)性能，如滾動(dòng)軸承的靜剛度、壽命或者滾動(dòng)軸承的動(dòng)剛度，無(wú)法驗(yàn)證軸承特性對(duì)軸承-主軸系統(tǒng)性能的影響，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)將其綜合在一個(gè)試驗(yàn)臺(tái)；沒(méi)有實(shí)現(xiàn)預(yù)緊對(duì)其剛度、溫度等軸承特性的影響的測(cè)試以及主軸加工精度影響的研究。

2、現(xiàn)有的滾動(dòng)軸承試驗(yàn)臺(tái)，只有疲勞壽命類試驗(yàn)機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)系列內(nèi)徑的軸承壽命測(cè)試，沒(méi)有針對(duì)軸承對(duì)主軸性能影響的專用實(shí)驗(yàn)臺(tái)。

3、現(xiàn)有滾動(dòng)軸承類試驗(yàn)臺(tái)通常采用正交電渦流位移傳感器測(cè)量主軸振動(dòng)位移，不能有效的分離結(jié)構(gòu)的形位誤差對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種滾動(dòng)軸承-主軸系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置能夠測(cè)試徑向及軸向載荷作用下多種型號(hào)的滾動(dòng)軸承的動(dòng)靜特性；同時(shí)，該裝置模擬機(jī)床主軸支撐結(jié)構(gòu)及切削載荷作用，通過(guò)自適應(yīng)預(yù)緊，研究滾動(dòng)軸承的預(yù)緊力對(duì)滾動(dòng)軸承特性及滾動(dòng)軸承-主軸系統(tǒng)的性能的影響；該裝置克服現(xiàn)有的滾動(dòng)軸承主軸試驗(yàn)臺(tái)的被測(cè)試軸承的型號(hào)單一、集成度太低及信號(hào)處理粗糙的特點(diǎn)，可以進(jìn)行多項(xiàng)試驗(yàn)研究，提高了滾動(dòng)軸承主軸試驗(yàn)臺(tái)的靈活性。

為了達(dá)到以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

滾動(dòng)軸承-主軸系統(tǒng)動(dòng)靜態(tài)特性綜合測(cè)試實(shí)驗(yàn)裝置，包括主軸11，該主軸11是階梯軸的形式，其前端安裝在前端軸承支座9上，前端軸承支座9端面上安裝有三個(gè)激光位移傳感器測(cè)試探頭16，前端軸承支座9上安裝待測(cè)試的試驗(yàn)軸承17，試驗(yàn)軸承17的徑向上設(shè)置有徑向加載液壓缸4，軸向上設(shè)置有軸向加載液壓缸6；主軸11后端安裝在后端軸承支座12上，后端軸承支座12上背對(duì)背安裝有兩個(gè)角接觸軸承18，兩個(gè)角接觸軸承18之間設(shè)置有集成監(jiān)測(cè)環(huán)19和預(yù)緊推塊20，集成監(jiān)測(cè)環(huán)19和預(yù)緊推塊20共同形成液壓腔21；主軸11上安裝有兩個(gè)軸向移動(dòng)的偏心質(zhì)量激振盤10，偏心質(zhì)量激振盤10通過(guò)漲緊的方式緊固在主軸11上，主軸11通過(guò)聯(lián)軸器13與帶輪軸15連接，帶輪軸15置于帶輪軸支座14上，變頻電機(jī)2上的大帶輪1通過(guò)皮帶驅(qū)動(dòng)帶輪軸15。

所述的集成監(jiān)測(cè)環(huán)19包括角接觸軸承18中設(shè)置的內(nèi)圈隔套22和外圈隔套23，在外圈隔套23徑向上沿著圓周方向靠近內(nèi)圈隔套22處布置有三個(gè)電渦流位移傳感器24，外圈隔套23軸向上設(shè)置有一個(gè)電渦流位移傳感器24，外圈隔套23的外沿設(shè)置有加速度傳感器25和溫度傳感器26。

本發(fā)明與現(xiàn)有的技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1、采用本發(fā)明可進(jìn)行不同系列軸承的動(dòng)剛度的測(cè)試，可以測(cè)試預(yù)緊力對(duì)滾動(dòng)軸承動(dòng)剛度的影響，可以研究預(yù)緊力對(duì)滾動(dòng)軸承-主軸系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的影響。測(cè)試項(xiàng)目主要有主軸的軸心軌跡，主軸的軸向位移，主軸的軸承的溫升等。提高試驗(yàn)臺(tái)的利用效率。

2、采用測(cè)試滾動(dòng)軸承的動(dòng)剛度，實(shí)現(xiàn)模擬滾動(dòng)軸承實(shí)際受載工況，測(cè)試數(shù)據(jù)更加接近工程實(shí)際。