CN103712793A - 一种滚珠丝杠副额定动载荷及寿命试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚珠丝杠副额定动载荷及寿命试验装置。床身上设置头架支撑部件、工作台部件和尾架支撑部件。头架支撑部件和尾架支撑部件分别位于床上两端，工作台部件安装在两条相互平行的支撑导轨上，床身端侧设置驱动部件和加载部件，尾架支撑部件放置在床身的平—V导轨上。被测丝杠与加载丝杠的头尾部分别通过头、尾架支撑固定，被测丝杠螺母与加载丝杠螺母固定连接在工作台上，伺服电动机带动被测丝杠转动，被测丝杠螺母带动工作台在床身上往复直线运动，加载丝杠螺母通过工作台对被测丝杠螺母传递阻尼，提供负载，调节电涡流制动器的电流值控制加载力大小。本发明能够测试滚珠丝杠副的额定动载荷及寿命，效率高，试验数据可靠。

Description

一种滚珠丝杠副额定动载荷及寿命试验装置及方法

技术领域

本发明属于机械装置使用寿命测试技术领域，特别是一种滚珠丝杠副额定动载荷及寿命试验装置及方法。

背景技术

由于滚珠丝杠副具有传动效率高、灵敏度高、传动平稳：磨损小、寿命长；可消除轴向间隙，提高轴向刚度等优点，被广泛用作中小型数控机床的进给传动系统。因而其寿命指标对数控机床的加工性能有很大影响。保证数控机床安全可靠的运行，尽量减少因滚珠丝杠副的故障导致的停机而影响生产，以及预测和延长其维修周期等是当前比较热门的课题。我国与国际先进水平还有较大差距，特别在一些高性能、高精度的高端机床产品方面差距尤为明显。中国作为世界上最大的机床生产国之一，产品精度指标、承载能力指标都达到国际水品，但是如寿命、额定动载荷等与发达国家相比存在一定差距，限制了国产产品在中高档数控机床中的推广应用。因而希望改善滚珠丝杠的结构、材料、表面处理工艺、润滑方式等参数，降低滚道及钢珠的磨损，尽量延长丝杠使用时间，提高机床寿命；同时开发一种快速评价滚珠丝杠额定动载荷及寿命的试验手段，为产品选择提供依据。

目前，国内滚珠丝杠的试验装置多针对丝杠副的综合性能，滚珠丝杠副额定动载及寿命试验装置的研发领域几乎是空白，而某些厂家自行开发的寿命试验机也缺乏模拟各种实际工况的能力，无法模拟实际加载，达不到加载要求。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种滚珠丝杠副额定动载荷及寿命试验装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种滚珠丝杠副额定动载荷及寿命试验装置，包括驱动部件、加载部件、头架支撑部件、工作台部件、尾架支撑部件和床身部件，其中头架支撑部件、工作台部件和尾架支撑部件均位于床身部件上，工作台部件位于头架支撑部件和尾架支撑部件之间，驱动部件和加载部件均位于床身部件的端部；

所述工作台部件包括静态扭矩传感器支架、静态扭矩传感器、扭矩联动件、拉力传感器、工作台、坦克链、伸缩装夹机构、螺母支撑单元、注油器、长光栅读数连接头、滑块、振动传感器和温度传感器；

工作台面包括两个完全一样的工作台，该两个工作台通过拉力传感器轴向连接，每个工作台上均设置伸缩装夹机构和静态扭矩传感器支架，每个静态扭矩传感器支架上均设置静态扭矩传感器，螺母支撑单元的数量为两个，该两个螺母支撑单元分别位于两个工作台上，测静态扭矩时，伸缩装夹机构伸出并夹紧螺母支撑单元，该螺母支撑单元通过与其接触的扭矩联动件将力矩传递到静态扭矩传感器上；每个工作台的底面均设置两个滑块，工作台面的轴向侧面设置振动传感器、温度传感器和长光栅读数连接头，每个工作台的上表面均设置注油器，工作台面的径向侧面设置一个坦克链；

所述尾架支撑部件包括尾架，尾架包括两个相同的装载模块和缓冲垫，所述缓冲垫位于两个装载模块之间并位于尾架的轴向侧面，每个装载模块均包括锥型套筒、组合轴承机构、法兰盘，装载模块的一侧设置法兰盘，装载模块的内部设置锥型套筒，锥型套筒内部设置组合轴承机构，法兰盘与锥型套筒同轴设置；一个组合轴承机构承载被测丝杠的一端,另一个组合轴承机构承载加载丝杠的一端；

所述床身部件包括第一支撑导轨副、第二支撑导轨副、床身、极限位移传感器、极限位移传感器支座、限位开关、光栅尺、防撞器、润滑泵、长光栅读数头，床身的顶面设置两条相互平行的第一支撑导轨副和第二支撑导轨副，两个支撑导轨副之间设置光栅尺，光栅尺与两根支撑导轨副相互平行，光栅尺上设置长光栅读数头，床身的上表面开有平—V导轨和T型槽，二者的延伸方向相互平行，床身的端部两侧均设置防撞器，床身的一侧设置限位开关和极限位移传感器支座，极限位移传感器支座上设置极限位移传感器，床身的另一侧设置润滑泵，工作台面的两个工作台分别通过各自的滑块支撑在床身上表面的两根支撑导轨副上；

驱动部件包括伺服电机、位移调整板、电机底座、同步带轮、同步带，伺服电机输出轴轴端设置同步带轮，该第一同步带轮连接第一同步带，伺服电机底部设置位移调整板，位移调整板底部设置电机底座；

加载部件包括位移调整板、电涡流制动器、联轴器、制动器支架、同步带轮、同步带、平键轴，电涡流制动器输出轴通过联轴器与制动器支架的平键轴连接，平键轴的一端设置第二同步带轮，该第二同步带轮连接第二同步带，电涡流制动器与制动器支架底部设置位移调整板；

头架支撑部件包括两套相同的支撑机构，每套机构均包括同步带轮、圆磁栅、头架、第一联轴器、动态扭矩传感器、第二联轴器、头架托板、头架轴，头架托板 上设置头架，头架轴贯穿头架，头架轴一端设置头架同步带轮和圆磁栅，头架轴的另一端与第一联轴器连接，第一联轴器的另一端与动态扭矩传感器连接，动态扭矩传感器的另一端与第二联轴器连接，第二联轴器的另一端连接待测丝杠；上述两个头架同步带轮上分别套有第一同步带和第二同步带。

一种基于上述装置的滚珠丝杠副额定动载荷验证试验方法，在头架支撑部件与尾架支撑部件之间装入一组丝杠副，同时将螺母固定在螺母支撑单元上,被测丝杠由伺服电机同步带动，工作台轴向往复运动，带动加载丝杠运动，电涡流制动器反向加载，调整电流，使电涡流制动器提供的加载力快速达到标定额定动载荷，螺母带动工作台在床身上往复运动，使得加载丝杠和被测丝杠在额定动载荷加载条件下连续运动100万次转，通过各个传感器采集反应疲劳点蚀的特征数据，如果其中只有10%以内产品发生疲劳点蚀，则该产品标定额定动载荷合理可信。

一种基于上述装置的滚珠丝杠副疲劳寿命测定试验的方法，在头架支撑部件与尾架支撑部件之间装入一组丝杠副，同时将螺母固定在螺母支撑单元上,被测丝杠由伺服电机同步带动，工作台轴向往复运动，带动加载丝杠，电涡流制动器反向加载，调整电流，使电涡流制动器提供的加载力快速加载至标定额定动载荷，并控制电流标称恒定，螺母带动工作台在床身上往复运动，通过各个传感器采集反应疲劳点蚀的特征数据，在标称额定动载荷不可信、或不明确实际额定动载荷或实际寿命条件下，通过本工序完成滚珠丝杠副寿命的测量。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1）本发明的装置可同时进行两个同规格丝杠副（主动丝杠副与加载丝杠副）的额定动载及寿命试验，试验效率高；2）本发明采用电涡流制动器带动加载丝杠提供加载力，可以根据丝杠副的型号不同配备相应的加载力，加载力稳定，大小可控，加载系统寿命高；3）本发明的工作台上设计了两套丝杠螺母夹持装置，可以在运动中测量动态扭矩以及停转时测量静态摩擦扭矩；4）头尾支撑单元采用弹性锥套设计，方便频繁试验更换，多套工装满足不同型号试件；5）测试系统实现了在线测试，实时检测丝杠副性能和精度的变化，保证测试的真实性、连续性和可靠性；6）通过加速度传感器、振动传感器、温度传感器、噪声传感器的在线测试，实时反映了丝杠副在寿命试验过程中的性能变化，测试数据连续可靠。并且结合图像采集传感器反映疲劳点蚀的产生，完成对疲劳寿命试验的监控。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明滚珠丝杠副额定动载荷及寿命测试装置的总体结构部件图。

图2为本发明滚珠丝杠副额定动载荷及寿命测试装置的总体结构示意图。

图3为本发明滚珠丝杠副额定动载荷及寿命测试装置驱动部件图。

图4为本发明滚珠丝杠副额定动载荷及寿命测试装置加载部件图。

图5为本发明滚珠丝杠副额定动载荷及寿命测试装置头架支撑部件图。

图6为本发明滚珠丝杠副额定动载荷及寿命测试装置工作台部件图。

图7为本发明滚珠丝杠副额定动载荷及寿命测试装置尾架支撑部件图，其中图7-A是整体效果图，图7-B是剖视图。

图8为本发明滚珠丝杠副额定动载荷及寿命测试装置床身部件图。

图9为本发明滚珠丝杠副额定动载荷及寿命测试装置额定动载荷验证工序流程图。

图10为本发明滚珠丝杠副额定动载荷及寿命测试装置疲劳寿命测定工序流程图。

具体实施方式

一种滚珠丝杠副额定动载荷及寿命试验装置，包括驱动部件Ⅰ、加载部件Ⅱ、头架支撑部件Ⅲ、工作台部件Ⅳ、尾架支撑部件Ⅴ和床身部件Ⅵ，其中头架支撑部件Ⅲ、工作台部件Ⅳ和尾架支撑部件Ⅴ均位于床身部件Ⅵ上，工作台部件Ⅳ位于头架支撑部件Ⅲ和尾架支撑部件Ⅴ之间，驱动部件Ⅰ和加载部件Ⅱ均位于床身部件Ⅵ的端部；

所述工作台部件Ⅳ包括静态扭矩传感器支架16、静态扭矩传感器17、扭矩联动件18、拉力传感器19、工作台20、坦克链21、伸缩装夹机构30、螺母支撑单元39、注油器40、长光栅读数连接头41、滑块49、振动传感器50和温度传感器51；

工作台面包括两个完全一样的工作台20，该两个工作台通过拉力传感器19轴向连接，每个工作台20上均设置伸缩装夹机构30和静态扭矩传感器支架16，每个静态扭矩传感器支架16上均设置静态扭矩传感器17，螺母支撑单元39的数量为两个，该两个螺母支撑单元分别位于两个工作台上，测静态扭矩时，伸缩装夹机构30伸出并夹紧螺母支撑单元39，该螺母支撑单元39通过与其接触的扭矩联动件18将力矩传递到静态扭矩传感器17上；每个工作台20的底面均设置两个滑块49，工作台面的轴向侧面设置振动传感器50、温度传感器51和长光栅读数连接头41，每个工作台20的上表面均设置注油器40，工作台面的径向侧面设置一个坦克链21；

所述尾架支撑部件Ⅴ包括尾架22，尾架22包括两个相同的装载模块和缓冲垫42，所述缓冲垫42位于两个装载模块之间并位于尾架22的轴向侧面，每个装载模块均包括锥型套筒43、组合轴承机构44、法兰盘45，装载模块的一侧设置法兰盘45，装载模块的内部设置锥型套筒43，锥型套筒43内部设置组合轴承机构44，法兰盘45与锥型套筒43同轴设置；一个组合轴承机构44承载被测丝杠34的一端,另一个组合轴承机构44承载加载丝杠33的一端；

所述床身部件Ⅵ包括第一支撑导轨副23、第二支撑导轨副25、床身24、极限位移传感器26、极限位移传感器支座27、限位开关28、光栅尺31、防撞器32、润滑泵46、长光栅读数头47，床身24的顶面设置两条相互平行的第一支撑导轨副23和第二支撑导轨副25，两个支撑导轨副之间设置光栅尺31，光栅尺31与两根支撑导轨副相互平行，光栅尺31上设置长光栅读数头47，床身24的上表面开有平—V导轨和T型槽，二者的延伸方向相互平行，床身24的端部两侧均设置防撞器32，床身24的一侧设置限位开关28和极限位移传感器支座27，极限位移传感器支座27上设置极限位移传感器26，床身的另一侧设置润滑泵46，工作台面的两个工作台分别通过各自的滑块支撑在床身24上表面的两根支撑导轨副上；

驱动部件Ⅰ包括伺服电机1、位移调整板2、电机底座3、同步带轮35、同步带36，伺服电机1输出轴轴端设置同步带轮35，该第一同步带轮35连接第一同步带36，伺服电机1底部设置位移调整板2，位移调整板2底部设置电机底座3；

加载部件Ⅱ包括位移调整板4、电涡流制动器5、联轴器6、制动器支架7、同步带轮8、同步带9、平键轴48，电涡流制动器5输出轴通过联轴器6与制动器支架7的平键轴48连接，平键轴48的一端设置第二同步带轮8，该第二同步带轮8连接第二同步带9，电涡流制动器5与制动器支架7底部设置位移调整板4；

头架支撑部件Ⅲ包括两套相同的支撑机构，每套机构均包括同步带轮10、圆磁栅11、头架12、第一联轴器13、动态扭矩传感器14、第二联轴器15、头架托板37、头架轴38，头架托板37上设置头架12，头架轴38贯穿头架12，头架轴38一端设置头架同步带轮10和圆磁栅11，头架轴38的另一端与第一联轴器13连接，第一联轴器13的另一端与动态扭矩传感器14连接，动态扭矩传感器14的另一端与第二联轴器15连接，第二联轴器15的另一端连接待测丝杠；上述两个头架同步带轮上分别套有第一同步带36和第二同步带9。

一种基于上述装置的滚珠丝杠副额定动载荷验证试验方法，在头架支撑部件Ⅲ与尾架支撑部件Ⅴ之间装入一组丝杠副，同时将螺母29固定在螺母支撑单元39上,被测丝杠34由伺服电机1同步带动，工作台20轴向往复运动，带动加载丝杠33运动，电涡流制动器5反向加载，调整电流，使电涡流制动器5提供的加载力快速达到标定额定动载荷，螺母29带动工作台20在床身24上往复运动，使得加载丝杠33和被测丝杠34在额定动载荷加载条件下连续运动100万次转，通过各个传感器采集反应疲劳点蚀的特征数据，如果其中只有10%以内产品发生疲劳点蚀，则该产品标定额定动载荷合理可信。

一种基于上述装置的滚珠丝杠副疲劳寿命测定试验的方法，在头架支撑部件Ⅲ与尾架支撑部件Ⅴ之间装入一组丝杠副，同时将螺母29固定在螺母支撑单元39上,被测丝杠34由伺服电机1同步带动，工作台20轴向往复运动，带动加载丝杠33，电涡流制动器5反向加载，调整电流，使电涡流制动器5提供的加载力快速加载至标定额定动载荷，并控制电流标称恒定，螺母29带动工作台20在床身24上往复运动，通过各个传感器采集反应疲劳点蚀的特征数据，在标称额定动载荷不可信、或不明确实际额定动载荷或实际寿命条件下，通过本工序完成滚珠丝杠副寿命的测量。

下面结合附图，进行说明。

结合图1和图2，本发明的一种滚珠丝杠副额定动载荷及寿命试验装置，包括驱动部件Ⅰ、加载部件Ⅱ、头架支撑部件Ⅲ、工作台部件Ⅳ、尾架支撑部件Ⅴ和床身部件Ⅵ，其中头架支撑部件Ⅲ、工作台部件Ⅳ和尾架支撑部件Ⅴ均位于床身部件Ⅵ上，工作台部件Ⅳ位于头架支撑部件Ⅲ和尾架支撑部件Ⅴ之间，驱动部件Ⅰ和加载部件Ⅱ均位于床身部件Ⅵ的端部。 

结合图3，所述驱动部件Ⅰ包括伺服电机1、位移调整板2、电机底座3、第一同步带轮35、第一同步带36，伺服电机1输出轴轴端设置同步带轮35，该第一同步带轮35连接第一同步带36，伺服电机1底部设置位移调整板2，位移调整板2底部设置电机底座3。

结合图4，所述加载部件Ⅱ包括位移调整板4、电涡流制动器5、联轴器6、制动器支架7、第二同步带轮8、第二同步带9、平键轴48，电涡流制动器5输出轴通过联轴器6与制动器支架7的平键轴48连接，平键轴48的一端设置第二同步带轮8，该第二同步带轮8连接第二同步带9，电涡流制动器5与制动器支架7底部设置位移调整板4。

结合图5，所述头架支撑部件Ⅲ包括两套相同的支撑机构，每套机构均包括同步带轮10、圆磁栅11、头架12、第一联轴器13、动态扭矩传感器14、第二联轴器15、头架托板37、头架轴38，头架托板37上设置头架12，头架轴38贯穿头架12，头架轴38一端设置同步带轮10和圆磁栅11，头架轴38的另一端与第一联轴器13连接，第一联轴器13的另一端与动态扭矩传感器14连接，动态扭矩传感器14的另一端与第二联轴器15连接，第二联轴器15的另一端连接待测丝杠；上述两个头架同步带轮上分别套有第一同步带36和第二同步带9。

结合图6，所述工作台部件Ⅳ包括静态扭矩传感器支架16、静态扭矩传感器17、扭矩联动件18、拉力传感器19、工作台20、坦克链21、螺母29、伸缩装夹机构30、螺母支撑单元39、注油器40、长光栅读数连接41、滑块49、振动传感器50、温度传感器51, 工作台面包括两个完全一样的工作台20，该两个工作台通过拉力传感器19轴向连接，每个工作台20上均设置伸缩装夹机构30和静态扭矩传感器支架16，每个静态扭矩传感器支架16上均设置静态扭矩传感器17，螺母支撑单元39的数量为两个，该两个螺母支撑单元分别位于两个工作台上，测静态扭矩时，伸缩装夹机构30伸出并夹紧螺母支撑单元39，该螺母支撑单元39通过与其接触的扭矩联动件18将力矩传递到静态扭矩传感器17上，每个工作台20的底面均设置两个滑块49，工作台面的轴向侧面设置振动传感器50、温度传感器51和长光栅读数连接头41，每个工作台20的上表面均设置注油器40，工作台面的径向侧面设置一个坦克链21；

结合图7，所述尾架支撑部件Ⅴ包括尾架22，尾架22包括两个相同的装载模块和缓冲垫42，所述缓冲垫42位于两个装载模块之间并位于尾架22的轴向侧面，每个装载模块均包括锥型套筒43、组合轴承机构44、法兰盘45，装载模块的一侧设置法兰盘45，装载模块的内部设置锥型套筒43，锥型套筒43内部设置组合轴承机构44，法兰盘45与锥型套筒43同轴设置；一个组合轴承机构44承载被测丝杠34的一端,另一个组合轴承机构44承载加载丝杠33的一端；

结合图8，所述床身部件Ⅵ包括第一支撑导轨副23、第二支撑导轨副25、床身24、极限位移传感器26、极限位移传感器支座27、限位开关28、光栅尺31、防撞器32、润滑泵46、长光栅读数头47，床身24的顶面设置两条相互平行的第一支撑导轨副23和第二支撑导轨副25，两个支撑导轨副之间设置光栅尺31，光栅尺31与两根支撑导轨副相互平行，光栅尺31上设置长光栅读数头47，床身24的上表面开有平—V导轨和T型槽，二者的延伸方向相互平行，床身24的端部两侧均设置防撞器32，床身24的一侧设置限位开关28和极限位移传感器支座27，极限位移传感器支座27上设置极限位移传感器26，床身的另一侧设置润滑泵46，工作台面的两个工作台分别通过各自的滑块支撑在床身24上表面的两根支撑导轨副上。

下面进行更细化的描述：

如图3所示，电机底座3固定在地面上，伺服电机1连接在位移调整版2上，伺服电机1轴向固定，左右可调节距离在20mm以内，伺服电机1的输出轴上固定第一同步带轮35，第一同步带轮35套上第一同步带36，伺服电机1采用大功率，可以满足测试63系列以内丝杠副的额定动载要求；

如图4所示，电涡流制动器6与制动器支架7固定在位移调整板4上，电涡流制动器6轴向固定，左右位置调节范围在20mm以内，电涡流制动器6的输出轴与联轴器6相连，联轴器6与平键轴48一端相连，平键轴48另一端固连第二同步带轮8，第二同步带轮8套上第二同步带9，控制电流大小来调节电涡流制动器6产生的阻尼，传递给加载丝杠33；

如图5所示，头架支撑部件Ⅲ由两部分相同机构构成，分别与驱动部件Ⅰ和加载部件Ⅱ通过第一同步带36和第二同步带9连接，头架托板37与床身24固连，头架12放置于头架托板37上，头架轴38一端与同步带轮10连接，头架轴38上装入圆磁光栅11，头架轴38另一端连接第一联轴器13，第一联轴器13另一端与动态扭矩传感器14连接，第二联轴器15一端与动态扭矩传感器14连接，另一端与待测丝杠连接，动态扭矩传感器14与待测丝杠直连，可以准确测量被测丝杠34与加载丝杠33的扭矩数值变化，头架12采取可更替工装，可以满足不同型号丝杠副的安装。

如图6所示，工作台面安装在第一支撑导轨副23和第二支撑导轨副25的滑块上，工作台部件由两部分相同结构的工作台拼接而成，前后留有微小间隙，通过中间安装的拉力传感器19轴向连接，该拉力传感器19量程12t，可准确测量丝杠副加载力，每个工作台上都设置一个静态扭矩传感器17，固定在静态扭矩传感器支架16上，同时扭矩联动体18一端与静态扭矩传感器17相连，测试静态扭矩时，扭矩联动体18与丝杠副螺母29相连，伸缩装夹机构30下伸并夹紧扭矩联动体18，可实现静态扭矩的测量，当工作台面20开始带动丝杠副运动时，螺母29与螺母支架39固连，螺母支架39与工作台20固连，可实现工作台面20整体往复运动的精确性。

如图6所示，本发明可以同时进行两根滚珠丝杠副的寿命试验，一根作为被测丝杠34，一根作为加载丝杠33，两个同一规格的丝杠副运动过程中，同向转动，受力大小相同，试验效率提高。

如图7所示，尾架22放置在床身26的平—V导轨上，尾架22底部固定在T型槽内，可避免尾架22左右滑动，由于轴向位置可调节，尾架22为结构一体安装，便于调节主动丝杠副34与加载丝杠副33的平行度，尾架22轴侧设置缓冲垫42，尾架22内部通过法兰45连接锥形套筒43，锥形套筒43内设置组合轴承44，可以加大尾架支撑部件Ⅴ的承载能力，锥形套筒43为可更替工装，根据不同型号的丝杠副进行更换，提高试验效率。

如图8所示，床身24固定在地面上，在床身24顶部安装两条相关平行的支撑导轨副23、25与光栅尺31，光栅读数头47，床身24的上表面开有平—V导轨和两个T型槽，分别用于支撑和限定尾架支撑部件Ⅴ，在床身24轴端两侧安装防撞器32，在床身侧面安装极限位移传感器26与限位开关28，极限位移开关26控制伺服电机1的停转，限位开关28控制伺服电机1的正反转，预防试验过程中控制系统故障的产生。

如图9所示，上述试验装置对滚珠丝杠副额定动载荷试验的方法为：在头架支撑部件Ⅲ与尾架支撑部件Ⅴ之间装入一组丝杠副，同时将螺母29固定在螺母支撑单元39上,被测丝杠34由伺服电机1同步带动，工作台20轴向往复运动，带动加载丝杠33运动，电涡流制动器5反向加载，调整电流，使电涡流制动器5提供的加载力快速达到标定额定动载荷，螺母29带动工作台20在床身24上往复运动，使得加载丝杠33和被测丝杠34在额定动载荷加载条件下连续运动100万次转，通过各个传感器采集反应疲劳点蚀的特征数据，如果其中只有10%以内产品发生疲劳点蚀，则该产品标定额定动载荷合理可信。

如图10所示，上述试验装置对滚珠丝杠副疲劳寿命试验的方法为：在头架支撑部件Ⅲ与尾架支撑部件Ⅴ之间装入一组丝杠副，同时将螺母29固定在螺母支撑单元39上,被测丝杠34由伺服电机1同步带动，工作台20轴向往复运动，带动加载丝杠33，电涡流制动器5反向加载，调整电流，使电涡流制动器5提供的加载力快速加载至标定额定动载荷，并控制电流标称恒定，螺母29带动工作台20在床身24上往复运动，通过各个传感器采集反应疲劳点蚀的特征数据，在标称额定动载荷不可信、或不明确实际额定动载荷或实际寿命条件下，通过本工序完成滚珠丝杠副寿命的测量。

由上可知，本发明的装置能够测试滚珠丝杠副的额定动载荷及使用寿命，试验效率高，试验数据真实可靠。

Claims (3)

1.一种滚珠丝杠副额定动载荷及寿命试验装置，其特征在于，包括驱动部件[Ⅰ]、加载部件[Ⅱ]、头架支撑部件[Ⅲ]、工作台部件[Ⅳ]、尾架支撑部件[Ⅴ]和床身部件[Ⅵ]，其中头架支撑部件[Ⅲ]、工作台部件[Ⅳ]和尾架支撑部件[Ⅴ]均位于床身部件[Ⅵ]上，工作台部件[Ⅳ]位于头架支撑部件[Ⅲ]和尾架支撑部件[Ⅴ]之间，驱动部件[Ⅰ]和加载部件[Ⅱ]均位于床身部件[Ⅵ]的端部；

所述工作台部件[Ⅳ]包括静态扭矩传感器支架[16]、静态扭矩传感器[17]、扭矩联动件[18]、拉力传感器[19]、工作台[20]、坦克链[21]、伸缩装夹机构[30]、螺母支撑单元[39]、注油器[40]、长光栅读数连接头[41]、滑块[49]、振动传感器[50]和温度传感器[51]；

工作台面包括两个完全一样的工作台[20]，该两个工作台通过拉力传感器[19]轴向连接，每个工作台[20]上均设置伸缩装夹机构[30]和静态扭矩传感器支架[16]，每个静态扭矩传感器支架[16]上均设置静态扭矩传感器[17]，螺母支撑单元[39]的数量为两个，该两个螺母支撑单元分别位于两个工作台上，测静态扭矩时，伸缩装夹机构[30]伸出并夹紧螺母支撑单元[39]，该螺母支撑单元[39]通过与其接触的扭矩联动件[18]将力矩传递到静态扭矩传感器[17]上；每个工作台[20]的底面均设置两个滑块[49]，工作台面的轴向侧面设置振动传感器[50]、温度传感器[51]和长光栅读数连接头[41]，每个工作台[20]的上表面均设置注油器[40]，工作台面的径向侧面设置一个坦克链[21]；

所述尾架支撑部件[Ⅴ]包括尾架[22]，尾架[22]包括两个相同的装载模块和缓冲垫[42]，所述缓冲垫[42]位于两个装载模块之间并位于尾架[22]的轴向侧面，每个装载模块均包括锥型套筒[43]、组合轴承机构[44]、法兰盘[45]，装载模块的一侧设置法兰盘[45]，装载模块的内部设置锥型套筒[43]，锥型套筒[43]内部设置组合轴承机构[44]，法兰盘[45]与锥型套筒[43]同轴设置；一个组合轴承机构[44]承载被测丝杠[34]的一端,另一个组合轴承机构[44]承载加载丝杠[33]的一端；

所述床身部件[Ⅵ]包括第一支撑导轨副[23]、第二支撑导轨副[25]、床身[24]、极限位移传感器[26]、极限位移传感器支座[27]、限位开关[28]、光栅尺[31]、防撞器[32]、润滑泵[46]、长光栅读数头[47]，床身[24]的顶面设置两条相互平行的第一支撑导轨副[23]和第二支撑导轨副[25]，两个支撑导轨副之间设置光栅尺[31]，光栅尺[31]与两根支撑导轨副相互平行，光栅尺[31]上设置长光栅读数头[47]，床身[24]的上表面开有平—V导轨和T型槽，二者的延伸方向相互平行，床身[24]的端部两侧均设置防撞器[32]，床身[24]的一侧设置限位开关[28]和极限位移传感器支座[27]，极限位移传感器支座[27]上设置极限位移传感器[26]，床身的另一侧设置润滑泵[46]，工作台面的两个工作台分别通过各自的滑块支撑在床身[24]上表面的两根支撑导轨副上；

驱动部件[Ⅰ]包括伺服电机[1]、位移调整板[2]、电机底座[3]、同步带轮[35]、同步带[36]，伺服电机[1]输出轴轴端设置同步带轮[35]，该第一同步带轮[35]连接第一同步带[36]，伺服电机[1]底部设置位移调整板[2]，位移调整板[2]底部设置电机底座[3]；

加载部件[Ⅱ]包括位移调整板[4]、电涡流制动器[5]、联轴器[6]、制动器支架[7]、同步带轮[8]、同步带[9]、平键轴[48]，电涡流制动器[5]输出轴通过联轴器[6]与制动器支架[7]的平键轴[48]连接，平键轴[48]的一端设置第二同步带轮[8]，该第二同步带轮[8]连接第二同步带[9]，电涡流制动器[5]与制动器支架[7]底部设置位移调整板[4]；

头架支撑部件[Ⅲ]包括两套相同的支撑机构，每套机构均包括同步带轮[10]、圆磁栅[11]、头架[12]、第一联轴器[13]、动态扭矩传感器[14]、第二联轴器[15]、头架托板[37]、头架轴[38]，头架托板[37]上设置头架[12]，头架轴[38]贯穿头架[12]，头架轴[38]一端设置头架同步带轮[10]和圆磁栅[11]，头架轴[38]的另一端与第一联轴器[13]连接，第一联轴器[13]的另一端与动态扭矩传感器[14]连接，动态扭矩传感器[14]的另一端与第二联轴器[15]连接，第二联轴器[15]的另一端连接待测丝杠；上述两个头架同步带轮上分别套有第一同步带[36]和第二同步带[9]。

2.一种基于权利要求1所述装置的滚珠丝杠副额定动载荷验证试验方法，其特征在于：在头架支撑部件[Ⅲ]与尾架支撑部件[Ⅴ]之间装入一组丝杠副，同时将螺母[29]固定在螺母支撑单元[39]上,被测丝杠[34]由伺服电机[1]同步带动，工作台[20]轴向往复运动，带动加载丝杠[33]运动，电涡流制动器[5]反向加载，调整电流，使电涡流制动器[5]提供的加载力快速达到标定额定动载荷，螺母[29]带动工作台[20]在床身[24]上往复运动，使得加载丝杠[33]和被测丝杠[34]在额定动载荷加载条件下连续运动100万次转，通过各个传感器采集反应疲劳点蚀的特征数据，如果其中只有10%以内产品发生疲劳点蚀，则该产品标定额定动载荷合理可信。

3.一种基于权利要求1所述装置的滚珠丝杠副疲劳寿命测定试验的方法，其特征在于：在头架支撑部件[Ⅲ]与尾架支撑部件[Ⅴ]之间装入一组丝杠副，同时将螺母[29]固定在螺母支撑单元[39]上,被测丝杠[34]由伺服电机[1]同步带动，工作台[20]轴向往复运动，带动加载丝杠[33]，电涡流制动器[5]反向加载，调整电流，使电涡流制动器[5]提供的加载力快速加载至标定额定动载荷，并控制电流标称恒定，螺母[29]带动工作台[20]在床身[24]上往复运动，通过各个传感器采集反应疲劳点蚀的特征数据，在标称额定动载荷不可信、或不明确实际额定动载荷或实际寿命条件下，通过本工序完成滚珠丝杠副寿命的测量。

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