[發明專利]滾動導軌結合面動態特性參數識別系統及識別方法

無效

• 申請號: 201010298969.3
• 申請日: 2010-09-29
• 公開（公告）號: CN102012305A
• 公開（公告）日: 2011-04-13
• 發明（設計）人: 伍良生;晁慧泉;高枝;馬建峰;王澤林
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 樓艮基

1.一種滾動導軌結合面動態特性識別系統，包括基座、滾動導軌組、連接板、導軌夾具裝置、法向加壓裝置、切向加壓裝置、驅動執行模塊七部分組成；其特征在于：動態特性識別裝置整體為雙導軌連接板對稱式結構，所述的法向加壓裝置以及切向加壓裝置針對不同預壓力的結合面特性進行法向和切向動態參數的識別；

以實驗臺(1)的對稱中心面為中心左右對稱；基座由實驗臺(1)以及與相應滾動導軌組對應的可換調整塊組成；實驗臺上(1)設有O型孔和對稱的凹槽結構，不同規格的可換調整塊定位螺紋孔的位置與實驗臺(1)連接的安裝位置一致，每組可換調整塊對稱安裝在試驗臺(1)上，其定位面緊靠在試驗臺(1)上的凹槽加工側面上，保證其平行度，定位可換調整塊；

所述的滾動導軌組由不同規格的導軌(6)和滑塊(7)組成，導軌(6)定位面一側通過實驗臺(1)凹槽的加工側面，與可換調整塊連接，滑塊(7)與導軌(6)配合構成導軌副；

所述的連接板的兩翼的重心作用面與導軌副結合面同高，連接板法向和側向設有對稱的中心孔，連接板與滑塊(7)連接；

所述的導軌夾具裝置通過調節螺栓(12)、螺母(13)、橡膠墊(14)在實驗臺(1)O型槽的位置調整夾具的作用中心，使其作用于導軌的重心面；

所述的識別裝置還進一步設有檢測模塊(A)、信號通道模塊(B)、動態信號頻譜分析處理模塊(C)；其中，

檢測模塊(A)包括阻抗頭(A5)的力傳感器(A1)、加速度傳感器(A2)、采振點加速度傳感器(A3)，采振點加速度傳感器(A3)以連接板的幾何中心為中心在連接板和導軌上均勻布置，檢測模塊的信號通過電荷放大器(B1)的處理送到動態信號分析處理模塊；

信號通道模塊B包括電荷放大器(B1)、功率放大器(B2)，動態信號頻譜分析處理模塊包括數據采集卡(C1)、計算機(C2)；動態信號頻譜分析處理模塊產生純隨機激勵信號和快速正弦掃頻兩種激勵信號經功率放大器(A2)的放大處理，作用到激振器產生相應的激勵信號，用于粗掃和精掃；

所述的驅動執行模塊，包括激振器(A4)、阻抗頭(A5)、連接板和導軌組，激振器(A4)通過激振桿與阻抗頭(A5)連接，阻抗頭(A5)則粘貼或吸貼在連接板的法向中心線的表面處或與導軌結合面水平的連接板側面中心線處，由激振器(A4)產生的激振力作用于連接板上。

2.根據權利要求1所述的滾動導軌結合面動態特性識別裝置，其特征在于：所述的導軌夾具裝置通過調節螺栓(12)、螺母(13)、橡膠墊(14)在實驗臺(1)O型槽的位置調整夾具的作用中心，使其作用于導軌的重心面。

3.根據權利要求1所述的滾動導軌結合面動態特性識別裝置，其特征在于：所述的切向加壓裝置采用對稱的結構，通過連接板的螺紋連接和橡膠圈(19)對導軌組加壓。

4.一種滾動導軌動態特性識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

4.1.將相應的可換調整塊塊、滾動導軌副，及連接板安裝，布置阻抗頭和加速度傳感器，用兩根軟繩將激振器頭掛起，調整激振器，通過激振桿對正阻抗頭(A5)；

4.2.動態信號頻譜分析模塊產生激勵信號，經功率放大器(A2)調理后，作用到激振器(A4)上，阻抗頭(A5)上的力傳感器(A1)測得法向或切向激振力f，連接板上的加速度傳感器測得位移信號為X，導軌上傳感器測得的位移信號為X_s，這些信號經電荷放大器B1調理后將送到動態信號頻譜分析處理模塊處理；

4.3.該裝置等效為一個具有有效質量M_e、等效阻尼C_e、等效剛度K_e的單自由度系統的頻響函數，由公式①得到滾動導軌副的動態特性頻響函數：

式中：H_e(w)為該裝置的等效單自由度系統的頻響函數；、H_x(w)為導軌副的相對振動頻響函數、導軌副重心處的頻響函數；m為主振質量；k為調節系數；

Hx-xs(w)=X(w)-Xs(w)F(w)]]>②

H_x(w)＝X(w)/F(w)????????③

4.4.根據產生的等效單自由度系統頻譜曲線，如公式①所示，由峰值共振法、半功率帶寬識別方法得到公式等效剛度系數K_e，等效阻尼系數C_e：

K_e＝km(2πf_n)²??????????④

C_e＝2πkmΔf????????????⑤

式中：f_n為等效單自由度系統的固有頻率；Δf為半功率帶寬；k為調節系數；單個滾動導軌副的剛度與阻尼系數為：

K＝K_e/2?????????????????⑥

C＝C_e/2?????????????????⑦。