CN103364260A

CN103364260A - 一种超硬磨料砂轮高速旋转测试装置

Info

Publication number: CN103364260A
Application number: CN2013102390303A
Authority: CN
Inventors: 傅玉灿; 田霖; 杨路; 赵家延; 徐九华
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2033-06-17
Also published as: CN103364260B

Abstract

本发明涉及一种砂轮旋转测试装置，适用于超硬磨料砂轮的高速回转试验，为超硬磨料砂轮进行必要的旋转性能测试并为后续实际加工提供参考依据；属于磨削试验设备领域。底座上布置电机，电机连接轴承座，轴承座带动待测砂轮旋转，测试仪布置在待测砂轮的下方。本发明提供的测试装置，利用简单的带传动，结构紧凑，通过逐级调速，用变频器控制电机逐级加速，加速时间较长负载小，采用高速皮带和大传动比4.5，实现高速旋转，适用于直径在φ230mm-φ400mm之间的砂轮，极限线速度可达300m/s的高速旋转试验。在砂轮在加速或正常回转过程中出现安全问题时，利用能耗制动原理对回转系统实施紧急制动，保证人员与装置的安全。

Description

一种超硬磨料砂轮高速旋转测试装置

技术领域

本发明涉及一种砂轮旋转测试装置，适用于超硬磨料砂轮的高速回转试验，为超硬磨料砂轮进行必要的旋转性能测试并为后续实际加工提供参考依据；属于磨削试验设备领域。

背景技术

由金刚石或立方氮化硼(CBN)磨料制作的砂轮称为超硬磨料砂轮。由于其优良的磨削性能，现已广泛用于磨削技术各个方面，并成为精密和超精密磨削、高效率磨削、难加工材料磨削、高精度成形磨削、磨削自动化等技术进步的基础。超硬磨料砂轮的磨粒是靠结合剂包埋镶嵌固定的，主要有陶瓷结合剂，树脂结合剂和金属结合剂三种。近年来，单层超硬磨料砂轮发展迅速，有电镀和钎焊两种类型，这种结构砂轮的磨粒出露高度高且与基体的结合强度高，得到了广泛的研究与发展。

随着高速磨削用超硬磨粒砂轮的进一步推广应用，对此类砂轮进行高速回转试验测试变得越加重要。由于高速磨削机床较昂贵，因此在磨床上对砂轮的动平衡性、安全性及砂轮基体回转精度对砂轮进行回转试验的试验设备，一般采用的是电主轴带动砂轮高速旋转的方式进行试验，且以往的砂轮回转试验设备由于结构设计与加速方案不够合理，试验平台的极限转速达不到要求，无法对砂轮做必要的回转测试。此外，高速状态下砂轮的的不平衡量，膨胀量，以及回转精度等动态性能对磨削效果会势必有很大的影响，而以往的砂轮回转试验设备大多只能实现待测砂轮的回转强度测试，功能较为单一。

发明内容

本发明的目的在于提出一种带传动，卧式安装的超硬磨粒砂轮高速旋转测试装置，实现待测砂轮的回转强度、膨胀量，跳动，不平衡量以及空载功耗等性能测试，为实际加工生产提供参考依据。

本发明采用如下技术方案：

为了达到上述目的，本发明采取了以下技术方案：

本发明所述的一种超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，包括底座，电机，轴承座，待测砂轮，测试仪；所述的底座上布置电机，电机连接轴承座，轴承座带动待测砂轮旋转，测试仪布置在待测砂轮的下方。

本发明所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，所述的电机的驱动轴布置大带轮，轴承座内布置主轴、且主轴从轴承座的两端延伸出，靠近大带轮一端的主轴上布置小带轮；大带轮通过皮带与小带轮连接。

本发明所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，轴承座远离小带轮一端的主轴上布置法兰盘座，待测砂轮布置在法兰盘座通过法兰盘盖相互固定。

本发明所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，所述的法兰盘座与法兰盘盖的外侧布置外壳。

本发明所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，包括皮带张紧机构，布置在高速皮带的中部。

本发明所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，所述的皮带张紧机构包括支撑板，支撑板成凹形，支撑板的凹形槽内布置垫块与垫板，垫块与垫板之间布置弹簧；垫板的顶端连接转动支杆，转动支杆成三角状，转动支杆的顶点与连接块铰接，转动支杆的顶端布置张紧轮，张紧轮与高速皮带接触；垫块的底端布置螺钉。

本发明所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，还包括控制面板，控制面板内布置转速表与变频器；控制面板与测试装置连接。

本发明所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，变频器控制电机逐级加速，采用高速皮带传动比为4.5，可高速回转。

本发明所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，所述的测试装置适用于直径在φ230mm-φ400mm之间的砂轮，极限线速度可达300m/s的高速旋转试验。

本发明所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，通过滑动变阻器来消耗砂轮高速回转所需的转动能量使其制动，对回转系统实施紧急制动。

该试验设备采用卧式安装，通过高速皮带带动机械主轴转动。主轴一端通过平键联接小带轮，另一端则通过法兰结构将待测砂轮固定。安装张紧轮，张紧力度可控。通过计算高速回转过程中各种作用力的功率消耗合理选择电机类型。加速过程中逐级调速，选用经过优化的大传动比1:4.5，φ400mm砂轮极限转速可达15000r/min，线速度为300m/s。电气控制部分采用转速表和变频器进行速度显示和控制，当出现安全问题时，可以紧急制动，为防止砂轮破裂造成伤害，安装有防护罩，安全性高。该发明不仅可以实现砂轮的回转强度测试，还可以在线测量待测砂轮高速回转状态下的膨胀量，跳动，不平衡量以及空载功耗，为后续高速磨削提供参考依据。

有益效果

本发明提供的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，利用简单的带传动，结构紧凑，通过逐级调速，用变频器控制电机逐级加速，加速时间较长，负载小，采用高速皮带和大传动比4.5，实现高速旋转，该装置适用于直径在φ230mm-φ400mm之间的砂轮，极限线速度可达300m/s的高速旋转试验。在砂轮在加速或正常回转过程中出现安全问题时，利用能耗制动原理对回转系统实施紧急制动，保证人员与装置的安全。

发明所述的试验设备不仅可以实现砂轮的回转强度测试，还可以在线测量待测砂轮高速回转状态下的膨胀量，跳动，不平衡量以及空载功耗，为后续实验提供参考依据。

附图说明

图1是本发明超硬磨粒砂轮高速旋转测试装置结构示意图。

图2是张紧轮张紧结构示意图。

图中1、基座；2、电机；3、大带轮；4、主轴；5、小带轮；6、高速皮带；7、轴承座支撑；8、轴承座；9、法兰盘座；10、待测砂轮；11、防护罩；12、法兰盘盖；13、测试仪器；14、机罩；15、转速表；16、变频器；17、滑动变阻器；18、控制面板；19、支撑板；20、垫块；21、转动支杆；22、垫板；23、张紧轮；；24、连接块；25、弹簧；26、螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细说明：

如图所示：一种超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，包括底座1，电机2，大带轮3，主轴4，小带轮5，轴承座8，法兰盘座9，待测砂轮10，外壳11，法兰盘盖12，测试仪13，机罩14，转速表15，变频器16，滑动变阻器17，控制面板18，支撑板19，垫块20，转动支杆21，垫板22，张紧轮23，连接块24，弹簧25。

底座1上布置电机2，电机2连接轴承座8，轴承座8带动待测砂轮10旋转，测试仪13布置在待测砂轮10的下方。

电机2的驱动轴布置大带轮3，轴承座8内布置主轴4、且主轴4从轴承座8的两端延伸出，靠近大带轮3一端的主轴4上布置小带轮5；大带轮3通过皮带6与小带轮5连接。轴承座8远离小带轮5一端的主轴4上布置法兰盘座9，待测砂轮10布置在法兰盘座9通过法兰盘盖12相互固定。法兰盘座9与法兰盘盖12的外侧布置外壳11。

还包括皮带张紧机构，支撑板19成凹形，支撑板19的凹形槽内布置垫块20与垫板22，垫块20与垫板22之间布置弹簧25；垫板22的顶端连接转动支杆21，转动支杆21成三角状，转动支杆21的顶点与连接块24铰接，转动支杆21的顶端布置张紧轮23，张紧轮23与高速皮带6接触；垫块20的底端布置螺钉26；

控制面板18内布置转速表15，变频器16与滑动变阻器17；控制面板18与测试装置连接。

电机2、轴承座支撑7以及防护罩11通过螺钉固定在基座1上，基座1同样通过螺钉固定在机罩14上。电机2驱动大带轮3转动，大带轮通过皮带传动利用高速皮带6带动小带轮5高速转动，小带轮则采用平键结构与主轴相连，带动主轴4转动，主轴则通过深沟球轴承安装在轴承座8中，轴承座与轴承座支撑之间利用螺栓连接。待测砂轮10通过法兰盘盖12和法兰盘座9与主轴装夹，利用测试仪器13对待测砂轮的某一性能进行检测，整个高速回转机构安放在机罩14中。控制面板18实时接收信号并通过转速表15与变频器16对当前转速进行监控。用变频器控制电机逐级加速，加速时间较长，负载小，采用高速皮带和大传动比4.5，实现高速回转。适用于直径在φ230mm-φ400mm之间的砂轮，极限线速度可达300m/s的高速旋转试验。

在砂轮在加速或正常回转过程中出现安全问题时，利用能耗制动原理，通过滑动变阻器17来消耗砂轮高速回转所需的转动能量使其制动，对回转系统实施紧急制动，保证人员与装置的安全。

如图2所示，若旋进螺栓26，则带动垫块20向上运动，在弹簧25作用下，推动垫板22向上运动，继而转动支杆21绕着固定块24顺时针转动，而张紧轮23和转动支杆之间采用螺栓连接固定，即张紧轮也顺时针转动，压紧高速皮带6，从而实现张紧作用。因此，可通过螺栓的旋入或旋出实现张紧轮张紧力大小可控。

当对砂轮进行回转性能测试时，应先进行待测砂轮的回转强度试验，测试其在高速状态下的结构强度，磨粒与基体的结合强度是否合格。首先根据砂轮大小调整张紧轮张紧程度，安装固定好砂轮，关上防护罩，通过变频器对砂轮逐级调速，可由转速表得到当前转速并以此控制变频器，当加速到额定转速时，维持最高转速30s左右，砂轮无破坏则证明砂轮强度满足要求。若在砂轮加速剂稳定过程中出现砂轮破裂等现象，通过变频器紧急制动，保证试验设备的安全性。若待测砂轮满足强度要求，再进行不平衡量，跳动，空载功耗和膨胀量测试。每次只能进行一种性能测试。不同的性能测试需要不同的仪器设备，如不平衡量测量需用到加速度计，跳动测量需用到位移传感器，空载功耗测量需用到功率计，膨胀量的测量则需用到激光传感器，它们都需要必要的信号采集与软件分析。

本发明可以在砂轮应用加工前对其进行必要地回转性能测试，不仅可以实现超硬磨粒砂轮的回转强度测试，还可以对砂轮的不平衡量，跳动，空载功耗及膨胀量进行在线测量，为砂轮的实际应用提供了有效的参考依据。

Claims

1.一种超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，其特征在于：包括底座（1），电机（2），轴承座（8），待测砂轮（10），测试仪（13）；所述的底座（1）上布置电机（2），电机（2）连接轴承座（8），轴承座（8）带动待测砂轮（10）旋转，测试仪（13）布置在待测砂轮（10）的下方。

2.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，其特征在于：所述的电机（2）的驱动轴布置大带轮（3），轴承座（8）内布置主轴（4）、且主轴（4）从轴承座（8）的两端延伸出，靠近大带轮（3）一端的主轴（4）上布置小带轮（5）；大带轮（3）通过皮带（6）与小带轮（5）连接。

3.根据权利要求1或2所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，其特征在于：轴承座（8）远离小带轮（5）一端的主轴（4）上布置法兰盘座（9），待测砂轮（10）布置在法兰盘座（9）通过法兰盘盖（12）相互固定。

4.根据权利要求3所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，其特征在于：所述的法兰盘座（9）与法兰盘盖（12）的外侧布置外壳（11）。

5.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，其特征在于：包括皮带张紧机构，布置在高速皮带的中部。

6.根据权利要求5所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，其特征在于：所述的皮带张紧机构包括支撑板（19），支撑板（19）成凹形，支撑板（19）的凹形槽内布置垫块（20）与垫板（22），垫块（20）与垫板（22）之间布置弹簧（25）；垫板（22）的顶端连接转动支杆（21），转动支杆（21）成三角状，转动支杆（21）的顶点与连接块（24）铰接，转动支杆（21）的顶端布置张紧轮（23），张紧轮（23）与高速皮带（6）接触；垫块（20）的底端布置螺钉（26）。

7.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，其特征在于：还包括控制面板（18），控制面板（18）内布置转速表（15）与变频器（16）；控制面板（18）与测试装置连接。

8.根据权利要求8所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，其特征在于：变频器（16）控制电机逐级加速，采用高速皮带传动比为4.5，可高速回转。

9.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，其特征在于：所述的测试装置适用于直径在φ230mm-φ400mm之间的砂轮，极限线速度可达300m/s的高速旋转试验。

10.根据权利要求1所述的超硬磨料砂轮高速旋转测试装置，其特征在于：通过滑动变阻器（17）来消耗砂轮高速回转所需的转动能量使其制动，对回转系统实施紧急制动。