[發(fā)明專利]一種滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副阻尼器可靠性試驗(yàn)臺(tái)及試驗(yàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710122393.7
• 申請(qǐng)日: 2017-03-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106768770B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-03-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳越;陳菲;許彬彬;葉益豐;謝群亞;陳瑋崢;胡煒;郭勁言
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M7/06
• 分類號(hào): G01M7/06
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 崔斌

1.一種滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副阻尼器可靠性試驗(yàn)方法，通過(guò)一種滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副阻尼器可靠性試驗(yàn)臺(tái)實(shí)現(xiàn)，該試驗(yàn)臺(tái)包括溫濕度試驗(yàn)箱(44)和設(shè)置在溫濕度試驗(yàn)箱(44)內(nèi)部的兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的阻尼器工作臺(tái)Ⅰ(5)和阻尼器工作臺(tái)Ⅱ(26)、地平鐵(1)、兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的X向進(jìn)給裝置、阻尼器加載單元支撐部分、Y向進(jìn)給裝置(25)、壓電陶瓷加載部分、阻尼性能檢測(cè)部分以及自動(dòng)控制部分；其中所述的地平鐵(1)固定在水平面上；所述的阻尼器加載單元支撐部分的下端固定在地平鐵(1)上；所述的阻尼器工作臺(tái)Ⅰ(5)和阻尼器工作臺(tái)Ⅱ(26)平行固定在地平鐵(1)上并且設(shè)置在阻尼器加載單元支撐部分的下方；兩個(gè)所述的X向進(jìn)給裝置分別設(shè)置在阻尼器工作臺(tái)Ⅰ(5)和阻尼器工作臺(tái)Ⅱ(26)的中間，其上端與阻尼器工作臺(tái)Ⅰ(5)和阻尼器工作臺(tái)Ⅱ(26)固定，其下端與地平鐵(1)固定；所述的Y向進(jìn)給裝置(25)設(shè)置在阻尼器加載單元支撐部分的下方，其中的滾珠絲杠Ⅱ(10)的兩端固定在阻尼器加載單元支撐部分上，其中的Z形板(34)與阻尼器加載單元支撐部分滑動(dòng)配合；所述的壓電陶瓷加載部分固定在Y向進(jìn)給裝置(25)的下方；所述的阻尼性能檢測(cè)部分中的三向加速度傳感器(29)設(shè)置在阻尼器工作臺(tái)Ⅰ(5)上并且與自動(dòng)控制部分相連；所述的壓電陶瓷加載部分中的壓力傳感器(40)與自動(dòng)控制部分相連；所述的阻尼器工作臺(tái)Ⅰ(5)包括滑座Ⅰa(3)、滑座Ⅰb(20)、導(dǎo)軌Ⅰa(4)、導(dǎo)軌Ⅰb(19)、滑塊Ⅰb(28)、滑塊Ⅰa(23)、工作臺(tái)Ⅰ(27)和阻尼器(24)；其中所述的滑座Ⅰa(3)、滑座Ⅰb(20)結(jié)構(gòu)相同，均通過(guò)T型螺栓固定在地平鐵(1)上，其上設(shè)置有凹槽，凹槽上開(kāi)有螺紋孔；所述的導(dǎo)軌Ⅰa(4)、導(dǎo)軌Ⅰb(19)結(jié)構(gòu)相同，分別與滑座Ⅰa(3)、滑座Ⅰb(20)的凹槽滑動(dòng)配合，其上設(shè)置有與滑座Ⅰa(3)、滑座Ⅰb(20)上螺紋孔位置相對(duì)應(yīng)的安裝孔；所述的阻尼器(24)通過(guò)螺栓固定在工作臺(tái)Ⅰ(27)上，與導(dǎo)軌Ⅰa(4)、導(dǎo)軌Ⅰb(19)間隙配合；所述的滑塊Ⅰa(23)與滑塊Ⅰb(28)結(jié)構(gòu)相同，分別設(shè)置在阻尼器(24)的兩側(cè)，其中間帶有的凹槽與導(dǎo)軌Ⅰa(4)、導(dǎo)軌Ⅰb(19)間隙配合，通過(guò)螺栓固定在工作臺(tái)Ⅰ(27)上；所述的工作臺(tái)Ⅰ(27)為一矩形板，兩端通過(guò)螺釘固定在滑塊Ⅰa(23)與滑塊Ⅰb(28)的上方；所述的X向進(jìn)給裝置設(shè)置在導(dǎo)軌Ⅰa(4)、導(dǎo)軌Ⅰb(19)的中間位置，包括工作臺(tái)伺服電機(jī)(21)、工作臺(tái)伺服電機(jī)座(31)、彈性聯(lián)軸器Ⅰ(22)、滾珠絲杠Ⅰ(30)、滾珠絲杠螺母副(32)和工作臺(tái)絲杠支撐座(33)；所述的工作臺(tái)伺服電機(jī)(21)端面的法蘭盤通過(guò)螺栓固定在工作臺(tái)伺服電機(jī)座(31)上；所述的工作臺(tái)伺服電機(jī)座(31)為L(zhǎng)型板，底板上開(kāi)有通孔，并通過(guò)T型螺栓固定在地平鐵(1)的T型槽上；所述的工作臺(tái)伺服電機(jī)21的輸出軸通過(guò)鍵與彈性聯(lián)軸器Ⅰ22的一端連接；所述的彈性聯(lián)軸器Ⅰ(22)的另一端通過(guò)鍵與滾珠絲杠Ⅰ(30)的一端相連接，所述的滾珠絲杠Ⅰ(30)的另一端通過(guò)滾動(dòng)軸承與工作臺(tái)絲杠支撐座(33)相連接；所述的滾珠絲杠螺母副(32)套在滾珠絲杠Ⅰ(30)上，其上端通過(guò)螺栓與工作臺(tái)Ⅰ(27)相固定；所述的阻尼器加載單元支撐部分包括加載單元左支撐擋板(2)、加載單元右支撐擋板(14)、支撐橫梁(7)和加載支撐單元導(dǎo)軌(9)；所述的加載單元左支撐擋板(2)和加載單元右支撐擋板(14)均為L(zhǎng)形，由底板和與底板垂直的豎板構(gòu)成，底板上設(shè)有將T型螺栓固定在地平鐵(1)T型槽的通孔；所述的支撐橫梁(7)的兩端通過(guò)螺栓與加載單元左支撐擋板(2)、加載單元右支撐擋板(14)豎板的上方固定；所述的支撐橫梁(7)的兩側(cè)設(shè)置有T型橫槽，下方開(kāi)有螺紋孔；所述的加載支撐單元導(dǎo)軌(9)通過(guò)螺栓固定在支撐橫梁(7)的下方，其上開(kāi)有與支撐橫梁(7)上的螺紋孔位置相對(duì)應(yīng)的安裝通孔；所述的Y向進(jìn)給裝置(25)還包括加載支撐單元伺服電機(jī)(13)、絲杠固定支座(11)、彈性聯(lián)軸器Ⅱ(12)、加載單元滾珠絲杠螺母副(8)、加載滑塊(35)和軸承端蓋(6)；所述的滾珠絲杠Ⅱ(10)通過(guò)軸承與絲杠固定支座(11)連接；所述的絲杠固定支座(11)為L(zhǎng)形，底板上設(shè)置有通孔，通過(guò)螺釘固定在支撐橫梁(7)上；所述的加載支撐單元伺服電機(jī)(13)的法蘭盤通過(guò)螺栓固定在加載單元右支撐擋板(14)上，其輸出端通過(guò)彈性聯(lián)軸器Ⅱ(12)與滾珠絲杠Ⅱ(10)的一端連接；所述的滾珠絲杠Ⅱ(10)的另一端通過(guò)軸承及軸承端蓋(6)固定在加載單元左支撐擋板(2)上；所述的加載單元滾珠絲杠螺母副(8)套在滾珠絲杠Ⅱ(10)上與滾珠絲杠Ⅱ(10)相互配合；所述的加載滑塊(35)通過(guò)螺栓固定在加載單元滾珠絲杠螺母副(8)的一側(cè)；所述的Z形板(34)通過(guò)螺栓固定在加載滑塊(35)的上方；所述的Z形板(34)的上方的內(nèi)側(cè)設(shè)置有光滑的能嵌入支撐橫梁(7)T型橫槽的小滑塊，所述的加載滑塊(35)的兩側(cè)開(kāi)有T形槽；所述的加載滑塊(35)的兩側(cè)開(kāi)有的T形槽的數(shù)量為1個(gè)或多個(gè)；所述的壓電陶瓷加載部分還包括壓電陶瓷左擋板(36)、散熱銅套(37)、壓電陶瓷微調(diào)U形板(38)、壓電陶瓷上擋板(39)、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(41)、壓電陶瓷右擋板(42)和壓電陶瓷下?lián)醢?43)；所述的壓電陶瓷左擋板(36)、壓電陶瓷右擋板(42)、壓電陶瓷上擋板(39)和壓電陶瓷下?lián)醢?43)通過(guò)螺栓構(gòu)成一個(gè)壓電陶瓷外殼；所述的壓電陶瓷微調(diào)U形板(38)為U形，槽口向上，所述的加載滑塊(35)設(shè)置在壓電陶瓷微調(diào)U形板(38)的槽內(nèi)；所述的壓電陶瓷微調(diào)U形板(38)的下底板上設(shè)有通孔，通過(guò)螺栓與壓電陶瓷上擋板(39)固定，所述的壓電陶瓷微調(diào)U形板(38)的兩側(cè)開(kāi)有槽，通過(guò)T型螺栓與加載滑塊(35)的T形槽固定；所述的壓力傳感器(40)設(shè)置在壓電陶瓷外殼的內(nèi)部，并通過(guò)雙頭螺柱與壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(41)連接，并用鎖緊螺母擰緊；所述的壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器(41)的外部套有散熱銅套(37)；所述的阻尼性能檢測(cè)部分還包括數(shù)據(jù)采集卡、接線端子和上位工控機(jī)；其中所述的三向加速度傳感器(29)通過(guò)磁力座吸附在工作臺(tái)Ⅰ(27)上，所述的三向加速度傳感器(29)采集到的振動(dòng)信號(hào)由接線端子通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡將信號(hào)進(jìn)行放大并進(jìn)行模擬量與數(shù)字量的轉(zhuǎn)化后上傳給上位工控機(jī)；所述的自動(dòng)控制部分包括下位可編程控制器PLC、伺服驅(qū)動(dòng)器Ⅰ、伺服驅(qū)動(dòng)器Ⅱ、A/D卡、信號(hào)放大器；所述的下位可編程控制器PLC的上行方向與上位工控機(jī)通訊，下行方向分別和伺服驅(qū)動(dòng)器Ⅰ、伺服驅(qū)動(dòng)器Ⅱ以及壓電陶瓷加載部分相連；所述的伺服驅(qū)動(dòng)器Ⅰ的輸出端與工作臺(tái)伺服電機(jī)(21)的電源接口和編碼器接口相連；所述的伺服驅(qū)動(dòng)器Ⅱ的輸出端與加載支撐單元伺服電機(jī)(13)和編碼器接口相連；所述的加載支撐單元伺服電機(jī)(13)分別與三向加速度傳感器(29)和壓力傳感器(40)相連；所述的三向加速度傳感器(29)和壓力傳感器(40)與信號(hào)放大器相連；所述的信號(hào)放大器與A/D卡相連；所述的A/D卡與上位工控機(jī)相連；所述的上位工控機(jī)與顯示器相連；其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、確定被測(cè)試阻尼器的型號(hào)，確定被測(cè)阻尼器工作臺(tái)的模擬加載的工況；

步驟二、按所述的阻尼器工作臺(tái)及X向進(jìn)給裝置、阻尼器加載單元支撐部分及Y向進(jìn)給裝置以及壓電陶瓷加載部分的方法對(duì)阻尼器及各部分進(jìn)行安裝；

步驟三、空載試驗(yàn)；

31)設(shè)定工作臺(tái)伺服電機(jī)(21)正反轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間以及正反轉(zhuǎn)間隔時(shí)間，驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)Ⅰ(5)和阻尼器工作臺(tái)Ⅱ(26)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，模擬滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副內(nèi)部滾珠的相互碰撞引起振動(dòng)的內(nèi)部工況；

32)通過(guò)阻尼器性能檢測(cè)裝置記錄在該工況下阻尼器工作臺(tái)的三向振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)對(duì)不同型號(hào)的阻尼器振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比研究阻尼器的減振性能；當(dāng)發(fā)現(xiàn)所檢測(cè)信號(hào)有突變或其他異常情況時(shí)要及時(shí)停機(jī)，每次實(shí)驗(yàn)完畢后對(duì)測(cè)試時(shí)間、信號(hào)數(shù)據(jù)、故障信息進(jìn)行整理儲(chǔ)存，并利用數(shù)據(jù)對(duì)阻尼器的減振性能變化進(jìn)行分析得到阻尼器性能變化規(guī)律；

步驟四、動(dòng)態(tài)加載和空載結(jié)合試驗(yàn)；

41)根據(jù)所要模擬的外部工況確定動(dòng)態(tài)載荷需要施加的位置；

42)利用自動(dòng)控制部分及X向進(jìn)給裝置將阻尼器工作臺(tái)Ⅰ(5)和阻尼器工作臺(tái)Ⅱ(26)移動(dòng)到指定位置；

43)利用自動(dòng)控制部分及Y向進(jìn)給裝置將壓電陶瓷加載部分移動(dòng)到指定位置；

44)設(shè)定壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器加載力大小、頻率、波形及加載時(shí)間等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)阻尼器工作臺(tái)Ⅰ(5)和阻尼器工作臺(tái)Ⅱ(26)的動(dòng)態(tài)加載；

45)當(dāng)?shù)竭_(dá)指定加載時(shí)間時(shí)，重復(fù)步驟42)及步驟43)改變加載位置后重復(fù)步驟44)對(duì)阻尼器工作臺(tái)Ⅰ(5)和阻尼器工作臺(tái)Ⅱ(26)進(jìn)行動(dòng)態(tài)力加載；

46)未進(jìn)行動(dòng)態(tài)力加載的另一阻尼器工作臺(tái)按照步驟三中的步驟進(jìn)行空載試驗(yàn)；

47)通過(guò)阻尼器性能檢測(cè)裝置記錄在模擬的外部工況下阻尼器工作臺(tái)的三向振動(dòng)信號(hào)，通過(guò)對(duì)不同型號(hào)的阻尼器振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行對(duì)比研究阻尼器的減振性能；當(dāng)發(fā)現(xiàn)所檢測(cè)信號(hào)有突變或其他異常情況時(shí)要及時(shí)停機(jī)，每次實(shí)驗(yàn)完畢后對(duì)測(cè)試時(shí)間、信號(hào)數(shù)據(jù)、故障信息進(jìn)行整理儲(chǔ)存，并利用數(shù)據(jù)對(duì)阻尼器的減振性能變化進(jìn)行分析得到阻尼器性能變化規(guī)律；

步驟五、溫濕度環(huán)境試驗(yàn)；

51)將阻尼器工作臺(tái)放入溫濕度試驗(yàn)臺(tái)中，設(shè)置不同的溫度及濕度條件下按照步驟四對(duì)阻尼器工作臺(tái)Ⅰ(5)和阻尼器工作臺(tái)Ⅱ(26)進(jìn)行空載試驗(yàn)，并通過(guò)阻尼器性能檢測(cè)裝置對(duì)各種溫度和各種濕度組合下的阻尼器工作臺(tái)Ⅰ(5)和阻尼器工作臺(tái)Ⅱ(26)的三向振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)與存儲(chǔ)；當(dāng)發(fā)現(xiàn)所檢測(cè)信號(hào)有突變或其他異常情況時(shí)要及時(shí)停機(jī)；

52)設(shè)置不同的溫度及濕度條件下按照步驟三進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載和空載結(jié)合試驗(yàn)，并通過(guò)阻尼器性能檢測(cè)裝置對(duì)各種溫度和各種濕度組合下的阻尼器工作臺(tái)Ⅰ(5)和阻尼器工作臺(tái)Ⅱ(26)的三向振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)與存儲(chǔ)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)所檢測(cè)信號(hào)有突變或其他異常情況時(shí)要及時(shí)停機(jī)；

53)數(shù)據(jù)分析，將不同溫度及不同濕度組合條件下進(jìn)行空載和動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)時(shí)的阻尼器工作臺(tái)Ⅰ(5)和阻尼器工作臺(tái)Ⅱ(26)的振動(dòng)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析；研究不同的外界環(huán)境對(duì)阻尼器減振性能的影響及減振性能的變化規(guī)律。