CN102507182A - 一种可重构的丝杠副、导轨副加速寿命电液伺服试验台 - Google Patents

Abstract

一种可重构的丝杠副、导轨副加速寿命电液伺服试验台，其组成是：机座上的两个导轨安装台之间的T型台的两丝杠轴承座上安装与电机相连的丝杠；导轨安装台上的导轨与导轨滑块配合，导轨上的导轨滑块垫板、一个导轨安装台上的光栅尺读数头和丝杠的螺母上的丝母座均与受力滑台的底部相连；受力滑台的一侧通过齿条与磁粉制动器输出轴端部的齿轮啮合。受力滑台的另一侧面与横向加载机构的施力轮相对，上方则与垂向加载机构的施力轮相对。该试验装置能实现多种型号的丝杠副、导轨副的三向动态加载的加速寿命试验，能实时采集评估丝杠副、导轨副剩余寿命及退化机理所需的试验数据，为丝杠副、导轨副的设计与维护提供更加可靠的试验依据。

Description

一种可重构的丝杠副、导轨副加速寿命电液伺服试验台

技术领域

本发明涉及一种可重构的丝杠副、导轨副加速寿命电液伺服试验台。

背景技术

丝杠副指的是由丝杠和螺母组成的螺旋传动部件，导轨副指的是由导轨和导轨滑块组成的运动副。丝杠副、导轨副作为机械系统常用传动部件，在各种机器设备中应用广泛。因此，实时监测与评估丝杠副、导轨副的性能退化状态及剩余寿命，有利于建立合理有效的维修计划，减少不必要的停机时间，节省大量的维护费用。

目前，国内外针对丝杠副、导轨副性能退化状态与寿命预测方面的试验技术及设备较少，还没有出现可沿三个方向动态加载力的可重构丝杠副、导轨副性能退化机理和剩余寿命研究的试验设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种可重构的丝杠副、导轨副加速寿命电液伺服试验台，该试验台能方便的实现多种型号的丝杠副、导轨副的加速寿命试验，且加载力可根据用户需要沿横向、垂向、丝杠轴向三个方向动态加载，并能实时采集评估丝杠副、导轨副剩余寿命及退化机理所需的试验数据，为丝杠副、导轨副的设计与维护提供更加可靠的试验依据。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可重构的丝杠副、导轨副加速寿命电液伺服试验台，其组成是：

机座、机座的上表面有两条纵向的倒T型槽，两条倒T型槽之间形成一个T型台；每条倒T型槽的外侧各有一个导轨安装台，导轨安装台为两个，每个导轨安装台的上表面均固定有导轨垫板，导轨垫板上安装导轨；

所述的T型台上有两个丝杠轴承座，两个丝杠轴承座的底部两侧均通过螺栓与两条倒T型槽连接固定；丝杠通过轴承安装于所述的两个丝杠轴承座上；丝杠的一端通过联轴器与电机相连，电机通过电机安装座固定于T型台上；

所述的两个导轨安装台上的导轨各安装有两个导轨滑块，每个导轨滑块均通过螺栓与一个导轨滑块垫板相连，两个导轨安装台中的一个导轨安装台的上表面还固定有光栅尺主尺，光栅尺读数头与光栅尺主尺配合；导轨滑块垫板和光栅尺读数头的上表面均与受力滑台的下表面相连；固定于丝杠的螺母上的丝母座也与受力滑台的下表面相连；

受力滑台的一侧通过齿条与位于机座上的磁粉制动器的输出轴端部的齿轮啮合；受力滑台另一侧的侧面与横向加载机构的施力轮相对；受力滑台的上方与垂向加载机构的施力轮相对；

每个导轨滑块、两个丝杠轴承座和丝母座上均安装有温度传感器及三向振动加速度传感器；这些传感器及光栅尺读数头均与数据采集及控制系统电连接；电机、磁粉制动器、横向加载机构和垂向加载机构也均与数据采集及控制系统电连接。

本发明的工作过程和原理是：

将丝杠、丝杠的螺母组成的丝杠副，安装于机座的T型台上；导轨、导轨滑块组成的导轨副，安装于导轨安装台上。调整垂向加载机构背座滑槽在龙门架横向导轨上的位置以设定垂向加载机构的施力轮与受力滑台的接触位置。

启动电机，电机通过联轴器带动丝杠旋转，进而通过丝杠的螺母、丝母座带动受力滑台纵向运动，电机自带的编码器采集丝杠旋转的速度信号并将其反馈给数据采集及控制系统，同时，光栅尺采集受力滑台的位移信号并将其反馈给数据采集及控制系统，数据采集及控制系统根据反馈信号调整电机控制信号，实现受力滑台按用户设置参数的纵向运动；同时，数据采集及控制系统根据用户输入的受力滑台横向、垂向、轴向的力加载变化曲线，分别控制横向加载机构、垂向加载机构、磁粉制动器的输出力的大小；使受力滑台承受设定的垂向力、横向力和纵向阻力，以模拟各种工况。

试验时，数据采集及控制系统通过传感器采集导轨滑块、丝杠轴承座和丝母座的温度信号和振动信号，通过光栅尺采集受力滑台的位移信号。从而得到评估丝杠副、导轨副剩余寿命及退化机理所需的试验数据，为丝杠副、导轨副的设计与维护提供更加可靠的试验依据。

当需要更换不同型号的导轨副时，只需更换与之配套的导轨垫板、导轨滑块垫板即可实现导轨副的可重构；当需要更换不同型号的丝杠副时，只需更换与之配套的轴承、轴承套、丝母座和联轴器即可实现丝杠副的可重构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

一、本试验台能实时检测导轨滑块、丝杠轴承座和丝母座的温度信号、振动信号和受力滑台的位移信号；测试时可沿横向、垂向、纵向(丝杠轴向)三个方向同时对与丝杠副、导轨副相连的受力滑台施力，并且三个方向的加载力变化曲线可由用户根据试验需要设定，能更好的模拟丝杠副、导轨副的各种复杂工况。从而能为评估丝杠副、导轨副剩余寿命及退化机理提供更丰富、真实、可靠的试验数据，能为丝杠副、导轨副的设计与维护提供更真实、可靠的试验依据。

二、导轨通过导轨垫板与导轨安装台相连，导轨滑块通过导轨滑块垫板与受力滑台相连的安装方式，方便的实现了不同型号导轨副的可重构；丝杠副也能更换、重构，提高了试验台的通用性。

上述的的横向加载机构的具体构成是：机座的一侧固定有横向液压缸，横向液压缸的缸杆端部通过拉压力传感器与施力轮安装架相连，拉压力传感器与数据采集及控制系统电连接，施力轮安装架上安装有水平的施力轮，施力轮安装架的下部与固定于机座上的安装架滑轨配合。

采用液压缸对受力滑台施力，加载力可以实现大范围的连续变化，且液压缸的体积小、重量轻、动态性能好；水平的施力轮既能很好的从侧面对受力滑台进行横向施力，又不会妨碍受力滑台的纵向移动。拉压力传感器反馈加载力信号构成闭环控制系统，可以实现较高精度的力加载控制，进一步提高了试验数据的精确性和可靠性。

上述的垂向加载机构的具体构成是：跨过两导轨安装台的龙门架固定于机座上，龙门架上横向设置有横向导轨，横向导轨与垂向加载机构的背座后部的滑槽配合，背座的前部固定有垂向液压缸，垂向液压缸的缸杆端部通过拉压力传感器与施力轮安装架相连，拉压力传感器与数据采集及控制系统电连接，施力轮安装架上安装有垂直的施力轮，施力轮安装架的后部与固定于背座前部的安装架滑轨配合。

通过调整垂向加载机构背座滑槽在龙门架横向导轨上的位置可方便的调整垂向加载机构的施力轮与受力滑台的接触位置，实现了垂向施力轮对受力滑台加载位置的可调。

同样，采用液压缸对受力滑台施力，加载力可以实现大范围的连续变化，且液压缸的体积小、重量轻、动态性能好；垂直的施力轮既能很好的从上面对受力滑台进行垂向施力，又不会妨碍受力滑台的纵向移动。同时，拉压力传感器反馈加载力信号构成闭环控制系统，可以实现较高精度的力加载控制；进一步提高了试验数据的精确性和可靠性。

上述的丝杠通过轴承安装于丝杠轴承座上的具体结构是：丝杠与轴承的内圈紧配合，轴承的外圈与轴承套的内圈紧配合，轴承套的外圈通过螺栓固定在轴承座上。

这样，当需要更换不同型号的丝杠副时，只需更换与丝杠轴径配套的联轴器、轴承、轴承套、与螺母配套的丝母座即可实现丝杠副的可重构，而不用更换丝杠轴承座，更方便丝杠副的重构，试验台的通用性更好。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

附图说明

图1是本发明实施例的试验台的立体结构示意图；

图2是本发明实施例的试验台去掉横向加载机构、垂向加载机构、受力滑台、磁粉制动器及其齿轮后的立体结构示意图；

图3是本发明实施例的丝杠、丝杠轴承座、轴承及轴承套的横向剖面放大示意图；

具体实施方式

实施例

图1-3示出，本发明的一种具体实施方式是，一种可重构的丝杠副、导轨副加速寿命电液伺服试验台，其组成是：

机座1、机座1的上表面有两条纵向的倒T型槽2，两条倒T型槽2之间形成一个T型台3；每条倒T型槽2的外侧各有一个导轨安装台4，导轨安装台4为两个，每个导轨安装台4的上表面均固定有导轨垫板7，导轨垫板7上安装导轨11；

所述的T型台3上有两个丝杠轴承座10，两个丝杠轴承座10的底部两侧均通过螺栓与两条倒T型槽2连接固定；丝杠29通过轴承32安装于所述的两个丝杠轴承座10上；丝杠29的一端通过联轴器9与电机5相连，电机5通过电机安装座8固定于T型台3上；

所述的两个导轨安装台4上的导轨11各安装有两个导轨滑块11A，每个导轨滑块11A均通过螺栓与一个导轨滑块垫板11B相连，两个导轨安装台4中的一个导轨安装台4的上表面还固定有光栅尺主尺6，光栅尺读数头6A与光栅尺主尺6配合；导轨滑块垫板11B和光栅尺读数头6A的上表面均与受力滑台17的下表面相连；固定于丝杠29的螺母31上的丝母座30也与受力滑台17的下表面相连；

受力滑台17的一侧通过齿条28与位于机座1上的磁粉制动器26的输出轴端部的齿轮27啮合；受力滑台17另一侧的侧面与横向加载机构的施力轮15相对；受力滑台17的上方与垂向加载机构的施力轮25相对；

每个导轨滑块11A、两个丝杠轴承座10和丝母座30上均安装有温度传感器及三向振动加速度传感器；这些传感器及光栅尺读数头6A均与数据采集及控制系统电连接；电机5、磁粉制动器26、横向加载机构和垂向加载机构也均与数据采集及控制系统电连接。

图1示出，本例的横向加载机构的具体构成是：机座1的一侧固定有横向液压缸13，横向液压缸13的缸杆端部通过拉压力传感器14与施力轮安装架16相连，拉压力传感器14与数据采集及控制系统电连接，施力轮安装架16上安装有水平的施力轮15，施力轮安装架16的下部与固定于机座1上的安装架滑轨12配合。

图1还示出，本例的垂向加载机构的具体构成是：跨过两导轨安装台4的龙门架19固定于机座1上，龙门架19上横向设置有横向导轨22，横向导轨22与垂向加载机构的背座18后部的滑槽配合，背座18的前部固定有垂向液压缸20，垂向液压缸20的缸杆端部通过拉压力传感器23与施力轮安装架24相连，拉压力传感器23与数据采集及控制系统电连接，施力轮安装架24上安装有垂直的施力轮25，施力轮安装架24的后部与固定于背座18前部的安装架滑轨21配合。

图3示出，本例的丝杠29通过轴承32安装于丝杠轴承座10上的具体结构是：丝杠29与轴承32的内圈紧配合，轴承32的外圈与轴承套33的内圈紧配合，轴承套33的外圈通过螺栓固定在轴承座10上。

Claims (4)

1.一种可重构的丝杠副、导轨副加速寿命电液伺服试验台，其组成是：

机座(1)、机座(1)的上表面有两条纵向的倒T型槽(2)，两条倒T型槽(2)之间形成一个T型台(3)；每条倒T型槽(2)的外侧各有一个导轨安装台(4)，导轨安装台(4)为两个，每个导轨安装台(4)的上表面均固定有导轨垫板(7)，导轨垫板(7)上安装导轨(11)；

所述的T型台(3)上有两个丝杠轴承座(10)，两个丝杠轴承座(10)的底部两侧均通过螺栓与两条倒T型槽(2)连接固定；丝杠(29)通过轴承(32)安装于所述的两个丝杠轴承座(10)上；丝杠(29)的一端通过联轴器(9)与电机(5)相连，电机(5)通过电机安装座(8)固定于T型台(3)上；

所述的两个导轨安装台(4)上的导轨(11)各安装有两个导轨滑块(11A)，每个导轨滑块(11A)均通过螺栓与一个导轨滑块垫板(11B)相连，两个导轨安装台(4)中的一个导轨安装台(4)的上表面还固定有光栅尺主尺(6)，光栅尺读数头(6A)与光栅尺主尺(6)配合；导轨滑块垫板(11B)和光栅尺读数头(6A)的上表面均与受力滑台(17)的下表面相连；固定于丝杠(29)的螺母(31)上的丝母座(30)也与受力滑台(17)的下表面相连；

受力滑台(17)的一侧通过齿条(28)与位于机座(1)上的磁粉制动器(26)的输出轴端部的齿轮(27)啮合；受力滑台(17)另一侧的侧面与横向加载机构的施力轮(15)相对；受力滑台(17)的上方与垂向加载机构的施力轮(25)相对；

每个导轨滑块(11A)、两个丝杠轴承座(10)和丝母座(30)上均安装有温度传感器及三向振动加速度传感器；这些传感器及光栅尺读数头(6A)均与数据采集及控制系统电连接；电机(5)、磁粉制动器(26)、横向加载机构和垂向加载机构也均与数据采集及控制系统电连接。

2.根据权利要求1所述的一种可重构的丝杠副、导轨副加速寿命电液伺服试验台，其特征在于，所述的横向加载机构的具体构成是：机座(1)的一侧固定有横向液压缸(13)，横向液压缸(13)的缸杆端部通过拉压力传感器(14)与施力轮安装架(16)相连，拉压力传感器(14)与数据采集及控制系统电连接，施力轮安装架(16)上安装有水平的施力轮(15)，施力轮安装架(16)的下部与固定于机座(1)上的安装架滑轨(12)配合。

3.根据权利要求1所述的一种可重构的丝杠副、导轨副加速寿命电液伺服试验台，其特征在于，所述的垂向加载机构的具体构成是：跨过两导轨安装台(4)的龙门架(19)固定于机座(1)上，龙门架(19)上横向设置有横向导轨(22)，横向导轨(22)与垂向加载机构的背座(18)后部的滑槽配合，背座(18)的前部固定有垂向液压缸(20)，垂向液压缸(20)的缸杆端部通过拉压力传感器(23)与施力轮安装架(24)相连，拉压力传感器(23)与数据采集及控制系统电连接，施力轮安装架(24)上安装有垂直的施力轮(25)，施力轮安装架(24)的后部与固定于背座(18)前部的安装架滑轨(21)配合。

4.根据权利要求1所述的一种可重构的丝杠副、导轨副加速寿命电液伺服试验台，其特征在于，所述的丝杠(29)通过轴承(32)安装于丝杠轴承座(10)上的具体结构是：丝杠(29)与轴承(32)的内圈紧配合，轴承(32)的外圈与轴承套(33)的内圈紧配合，轴承套(33)的外圈通过螺栓固定在轴承座(10)上。

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