[發明專利]一種電主軸高速軸承熱功率測試裝置及方法

在審

• 申請號: 201810009298.0
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN108007691A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 郭偉科;梁瀾之;毛璐瑤;殷術貴;黃棟
• 申請（專利權）人: 廣東省智能制造研究所
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04
• 代理公司: 廣州市南鋒專利事務所有限公司 44228
• 代理人: 劉媖;沈悅濤

本發明公開了一種電主軸高速軸承熱功率測試裝置及方法，所述測試裝置包括支架、測試主軸、聯軸器、軸承、軸承座和軸承熱功率測試器；所述軸承熱功率測試器包括套裝在軸承座上的導熱筒，所述導熱筒的內壁與所述軸承接觸，在所述導熱筒內設有冷卻水道，所述冷卻水道的進口、出口上均連接有流量閥及溫度傳感器，在所述導熱筒的外壁上還嵌入安裝有溫度傳感器。本發明的測試方法操作方便，通過測試冷卻水的流速及溫升，可以計算出軸承發熱功率。由于在測試主軸與導熱筒的外壁上設置隔熱涂層，使軸承的熱量基本傳導到導熱筒中被冷卻水吸收，能夠保證實驗數據的準確性。

技術領域

本發明涉及電主軸技術領域，尤其是一種用于電主軸的高速軸承熱功率測試裝置及其測試方法。

背景技術

電主軸是現代高速切削新興的產物，其具有高精度、高轉速的特點；電主軸的結構通常包括無外殼電機、主軸、軸承、主軸單元殼體、驅動模塊和冷卻裝置等組成。電機的轉子采用壓配方法與主軸做成一體，主軸則由前后軸承支承。電機的定子通過冷卻套安裝于主軸單元的殼俸中。主軸的變速由主軸驅動模塊控制，而主軸單元內的溫升由冷卻裝置限制。在主軸的后端裝有測速、測角位移傳感器，前端的內錐孔和端面用于安裝刀具。

由于高速電主軸軸承發熱功率較大，設計及使用電主軸時需要考慮高速軸承的發熱功率，以對其進行冷卻處理，由于熱功率分析儀對其進行測試時比較復雜，且高速軸承較難進行測量。

發明內容

本發明的目的在于克服上述高速軸承熱功率不易測試的問題，提供一種結構緊湊、操作方便的電主軸高速軸承熱功率測試裝置。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種電主軸高速軸承熱功率測試裝置，其特征在于：包括支架、測試主軸、聯軸器、軸承、軸承座和軸承熱功率測試器，所述軸承通過所述軸承座安裝在測試主軸上，所述聯軸器安裝在所述測試主軸一端；所述軸承熱功率測試器包括套裝在軸承座上的導熱筒，所述導熱筒的內壁與所述軸承接觸，在所述導熱筒內設有冷卻水道，所述冷卻水道的進口、出口上均連接有流量閥及溫度傳感器，在所述導熱筒的外壁上還嵌入安裝有溫度傳感器；所述導熱筒安裝在所述支架上，所述測試主軸與所述導熱筒的外壁上均設有隔熱涂層。

進一步地，所述聯軸器由高強度絕熱材料制成。

進一步地，所述導熱筒內還設有熱管。

進一步地，本發明還包括有一隔熱箱，在隔熱箱上設有抽真空用的出氣口，所述冷卻水道的進口和出口通過水管連接并延伸至隔熱箱外，所述聯軸器安裝在隔熱箱壁上。

本發明還公開一種電主軸高速軸承熱功率測試方法，采用上述的電主軸高速軸承熱功率測試裝置，包括如下步驟：S1：將測試主軸與被測電主軸通過聯軸器相連，將冷卻水進口、出口通過水管與一進水裝置相連，進水裝置能夠調節冷卻水的水溫和流量；S2：啟動電主軸，設置電主軸轉速為額定轉速的0.5倍，預運轉5min；同時注入冷卻水，并不斷調整冷卻水的溫度及流量，使導熱筒外壁上的溫度傳感器檢測到的溫度約等于實驗室空氣溫度；S3：設置電主軸轉速為額定轉速，運轉30min后，記錄進出水口冷卻水的溫度及流速，計算出冷卻水帶走的熱量，即為軸承發熱量，進而可計算出軸承熱功率；

具體的，軸承熱功率W=cρvs（T1-T2），其中，c為水比熱容，ρ為水密度，v為水流速，s為冷卻管道橫截面積，T1為冷卻水進水口溫度，T2為冷卻水出水口溫度。

進一步地，所述步驟S3中通過3次記錄求平均值獲得冷卻水的溫度及流速，具體為間隔5分鐘記錄一次。

進一步地，所述步驟S3在真空環境下進行。