[發明專利]基于受載變形曲線的滾珠絲杠副最大軸向載荷測量方法

有效

• 申請號: 201910372833.3
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110146285B
• 公開（公告）日: 2020-10-30
• 發明（設計）人: 周長光;王凱;張魯超;聶從輝;馮虎田;歐屹
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01M13/025
• 分類號: G01M13/025
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 馬魯晉

本發明公開了基于單螺母受載變形曲線的雙螺母滾珠絲杠副最大軸向載荷測量方法，包括以下步驟：測量待測雙螺母滾珠絲杠副摩擦力矩，并據此計算雙螺母滾珠絲杠副的預緊力F_P；再將雙螺母滾珠絲杠副的副螺母拆下，利用軸向加載測試系統測得主螺母的實際載荷?形變曲線；然后重新組裝主副螺母，恢復之前的預緊力。分析測量得到的載荷?形變曲線，設定軸向載荷為預緊力F_P時對應的形變為δ，則形變為2δ對應的載荷即為雙螺母滾珠絲杠副的最大軸向載荷。本發明能實測雙螺母滾珠絲杠副的最大軸向載荷，測量結果涵蓋了滾道幾何誤差、螺紋變形量以及墊片等彈性元件的變形量帶來的影響，測量結果準確。

技術領域

本發明屬于滾珠絲杠副性能測試領域，特別是基于單螺母受載變形曲線的雙螺母滾珠絲杠副最大軸向載荷測量方法。

背景技術

滾珠絲杠副是數控機床的核心功能部件，其精度保持時間決定了機床的可靠使用壽命，而滾珠絲杠副的預緊力對其精度保持時間有很大影響。當雙螺母滾珠絲杠副所受的軸向載荷達到最大軸向載荷時，滾珠絲杠副一端螺母的滾道會與滾珠脫開，此時達到卸載狀態，所有載荷都由另一端的螺母承受。卸載狀態的滾珠與滾道之間的接觸處于極其不穩定的狀態，滾珠絲杠副會產生反向間隙，定位精度無法保證，基本失去了精度保持能力。因此，雙螺母滾珠絲杠副的最大軸向載荷的準確測量對防止卸載狀態的出現至關重要。

通過查閱相關資料文獻，由于裝配調試完成的雙螺母滾珠絲杠副內部空間封閉，無法獲取內部接觸情況，對滾珠絲杠副的最大軸向載荷的實測十分困難，目前國內外尚未形成有效的測量方法。現有關于最大軸向載荷的計算都是基于理論分析，但是滾珠絲杠副在加工過程中存在幾何誤差，承載后絲杠、螺母滾道及其他彈性元件也會發生形變，這些都會使得最大軸向載荷的理論值和實際值存在較大偏差。因此，現階段急需提供一種雙螺母滾珠絲杠副最大軸向載荷的準確測量方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于受載變形曲線的雙螺母滾珠絲杠副最大軸向載荷的測量方法，為滾珠絲杠副的最大軸向載荷的理論研究提供試驗驗證，為判斷滾珠絲杠副的卸載狀態提供依據。

實現本發明目的的技術解決方案為：基于受載變形曲線的滾珠絲杠副最大軸向載荷測量方法，包括以下步驟：

步驟1、將待測雙螺母滾珠絲杠副安裝在摩擦力矩測量系統中測得其摩擦力矩，并根據摩擦力矩求解其預緊力F_P；

步驟2、將待測雙螺母滾珠絲杠副的兩個螺母沿墊片拆開，將副螺母拆下，保留主螺母在絲杠軸上，此后待測滾珠絲杠副視為單螺母滾珠絲杠副；

步驟3、將待測滾珠絲杠副的保留部分安裝于軸向加載測試系統中，通過移動加載部件完成預加載和卸載，消除加載部件和待測滾珠絲杠副之間的間隙；

步驟4、控制加載部件持續加載，根據壓力傳感器和位移傳感器的示值，繪制完整加載過程的載荷形變關系曲線L；

步驟5、重新組裝滾珠絲杠副，通過調整墊片調節預緊力至初始狀態F_P，結合F_P和載荷形變曲線，求取待測滾珠絲杠副最大軸向載荷。

本發明與現有技術相比，其顯著優點為：1)通過實際測量單螺母滾珠絲杠副受載變形曲線，準確獲得雙螺母滾珠絲杠副的實際最大軸向載荷，解決了目前無法測量雙螺母滾珠絲杠副最大軸向載荷的問題；2)考慮了滾珠絲杠副中滾道幾何誤差帶來的變形量、螺紋變形量以及墊片等其他彈性元件的變形恢復量，相較于傳統理論分析結果更為準確有效，同時為理論分析提供試驗驗證，提高對雙螺母滾珠絲杠副卸載狀態預判的準確性；3)本發明的方法不僅適用于完成裝配出廠的滾珠絲杠副產品的最大軸向載荷研究，同樣適用于未完成裝配的滾珠絲杠副。

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

附圖說明