[發明專利]一種定量式靜壓轉臺動靜態特性實驗裝置

有效

• 申請號: 201210466106.1
• 申請日: 2012-11-16
• 公開（公告）號: CN102980755A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 蔡力鋼;董湘敏;趙永勝;史霄;王義達
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 吳蔭芳

技術領域

本發明是一種定量式靜壓轉臺動靜態特性實驗裝置，屬于機械設計與制造領域。

背景技術

隨著國內大型高檔數控機床對高加工精度功能部件的需求，靜壓轉臺作為數控機床的主要功能部件之一，對提高工件加工質量起著舉足輕重的作用。

目前，靜壓轉臺存在的問題有：靜壓轉臺的結構剛性、裝配工藝、油膜特性對其動態特性都有很大的影響；油膜溫升帶來的熱效應是影響靜壓轉臺的回轉精度、承載能力和剛性進一步提高的瓶頸之一，表現為油膜承載力下降以及轉臺穩定性惡化；傳動系統剛性以及系統阻尼引起的轉臺周向振動比較明顯；加工中出現油膜振蕩。就其油膜特性來說，雖然通過仿真分析和計算可以得到不同轉速，不同供油壓力下油膜的相關參數，但為了能更準確的驗證仿真的正確性以及對數學模型的修訂，很有必要通過搭建實驗臺的方式對靜壓轉臺動靜態特性進行測試。

發明內容

為了能更準確的驗證仿真的正確性以及對數學模型的修訂，本發明提供一種定量式靜壓轉臺動靜態特性實驗裝置，該裝置可以完成靜壓轉臺的靜態測試：靜壓轉臺在不同供油壓力、不同承載力和不同轉速下，得到轉臺油墊內油腔壓力變化、油膜厚度變化，溫度變化；動態測試：通過激振器激振，采用比利時LMS公司的信號采集、分析儀器進行數據的采集與處理分析，最終獲得油膜厚度、油膜壓力和油膜溫度等參數的變化。

為了實現上述目的，本發明采取了如下技術方案：

一種定量式靜壓轉臺動靜態特性實驗裝置，包括轉臺和加載裝置，以及信號采集和處理系統，其中，

所述加載裝置為靜力裝置或激振器，安裝于懸臂梁型加載臂下，并可沿加載臂調節，加載臂的一端通過轉軸懸掛于梁型加載支架的橫梁中間；

所述轉臺位于所述加載裝置下面，包括轉臺底座和工作臺，其中，所述轉臺底座上面放置三個以上的靜壓油墊，靜壓油墊通過多頭泵供油；靜壓油墊上面設置環形的靜壓導軌，各靜壓油墊均勻分布于轉臺底座內，靜壓導軌可以在靜壓油墊上滑動；靜壓導軌上面放置所述工作臺，工作臺由齒輪壓板花盤組成，齒輪壓板上面通過中間環用螺釘固結花盤，并且工作臺通過轉軸與轉臺底座連接；轉臺底座中設置傳動機構，傳動機構帶動工作臺轉動；

所述信號采集和處理系統包括力傳感器、熱電偶溫度傳感器、壓力傳感器、電渦流位移傳感器、LMS信號采集系統和PC機，其中力傳感器設置于與加載裝置位置對應的花盤上，熱電偶溫度傳感器斜向插入每個靜壓油墊的油腔，壓力傳感器設置在每個靜壓油墊的油腔中，電渦流位移傳感器設置在每個靜壓油墊的封油邊上；各傳感器通過信號前置放大器接到LMS信號采集系統，然后用送到PC機；當加載裝置為激振器時，LMS信號采集系統輸出激勵信號經功率放大器到該激振器。

所述加載支架由兩個交叉呈X型橫梁的門形框架構成，使加載支架更穩固。

所述多頭泵由電機驅動油泵，把油從油箱中經粗濾油器、再經精濾油器濾油、再經單向閥、分至各泵頭分別送至各靜壓油墊的油腔中，多余的油經溢流閥返回到油箱中，每個泵頭出口處安裝壓力表a，在油箱至各泵頭之間安裝一個壓力表b。

所述靜力裝置為液壓千斤頂。

利用上述定量式靜壓轉臺動靜態特性實驗裝置，可以形成一種定量式靜壓轉臺靜態特性實驗方法，其步驟為：

a)加載裝置采用靜力裝置；

b)開啟多頭泵中的電機及各泵頭，向各靜壓油墊供油，直到回油管中有潤滑油流出；

c)當轉臺的工作臺浮起達到平穩后，通過電渦流位移傳感器、壓力傳感器和熱電偶傳感器分別測量靜壓油墊的油膜浮起量、油腔壓力及油溫；

d)開啟傳動機構，獲取油膜浮起量，使工作臺的旋轉速度達到工作轉速時，根據不同工況，通過電渦流位移傳感器、壓力傳感器和熱電偶傳感器分別測量靜壓油墊的油膜浮起量、油腔壓力及油溫；關閉傳動機構，再獲取油膜浮起量，得到啟停沖擊情況下的油膜厚度；

e)改變靜力裝置的加載量、改變傳動機構的轉速、改變傳動機構的運行時間、改變供油壓力、改變加載臂的加載位置，以其中的任意一種情況或組合作為實驗的條件，重復步驟c)、d)得到靜壓油墊各工況下的油膜浮起量、油腔壓力及油溫的數據，送到PC機得到靜態位移曲線、靜態剛度曲線、油膜初始間隙對靜剛度的影響曲線、使總功率最小的摩擦功率和油粘度及油膜厚度的關系曲線，并與理論數據進行對比，分析其產生誤差的原因并加以解決，對靜壓轉臺的設計和生產提供指導性建議。

利用上述定量式靜壓轉臺動靜態特性實驗裝置，還可以形成一種定量式靜壓轉臺動態特性實驗方法，其步驟為：

a)加載裝置采用激振器；