CN103926078A - 一种检测精密微型轴承轴向刚度的测试设备 - Google Patents
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Abstract
一种检测精密微型轴承轴向刚度的测试设备，涉及轴承检测技术领域，在基座（10）的凹槽上部固定连接有基座顶板（11），在基座顶板的下部固定连接有上定位座（2），所述位移传感器（1）设置在所述基座顶板与上定位座的中心设置的通孔内部，在基座的下部的中心设置有与所述凹槽联通的中心孔，在基座的中心孔内设置一径向空气主轴（6），空气主轴上部与定芯芯轴（4）连接，空气主轴的下部连接加载气缸（7），在加载气缸的进气口固定设置有压力传感器（9），加载气缸、压力传感器和位移传感器分别与电气系统连接；本发明能够对精密微型轴承的轴向刚度进行精确的测量，操作简单便捷，可实现无级加载，并得到被测微型轴承的轴向刚度曲线。
Description
【技术领域】
本发明涉及轴承检测技术领域，具体涉及一种检测精密微型轴承轴向刚度的测试设备。
【背景技术】
精密微型轴承轴向刚度是精密微型轴承本身在受轴向力下抵抗变形的能力，是精密微型轴承重要参数之一，精密微型轴承轴向刚度的高低直接影响到整个精密轴系的性能。精密轴系通常成对使用精密微型轴承，所以在选配轴承时就需要挑选出轴承轴向刚度相近的轴承进行装配使用。避免因轴承刚度差异过大，造成轴向刚度较弱的微型轴承失效，从而影响整个精密轴系的寿命。
特别是精密微型角接触轴承及其轴系在正常工作状态下都要预加一定的轴向载荷，其主要目的是使轴承在实际使用中跳过初期的变形较大阶段，从而提高精密微型轴承的旋转精度、减小高速转动时滚动体的滑动，提高精密微型轴承刚性，减少精密微型轴承支承的轴向和径向窜动量，从而提高精密微型轴承阻尼、降低精密微型轴系噪音以及提高精密微型轴承的使用寿命。
但是，目前国内尚没有检测精密微型轴承轴向刚度的测试设备，目前国内使用和生产精密微型轴承的单位在检测这类产品时，通常采用的方法是，制作较简易的装置来实现检测微型轴承刚度的功能，即通过向被测精密微型轴承吊挂砝码进行对轴承施加轴向载荷，在被测精密微型轴承内圈端面放置千分表来显示被测精密微型轴承轴向的变形量，最终达到检测微型轴承刚度的目的。但这种方法精度和重复性都得不到保证。而且这种方法轴向载荷无法实现无级加载，只能通过吊砝码测得位移变形量逐个的点，根本无法依照轴承的设计要求来模拟实际载荷以及无法直接取得刚度曲线，而且操作时费时费力，使用不便，且误差较大，重复性不好，不能满足批量检测、生产的需要。
【发明内容】
为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种检测精密微型轴承轴向刚度的测试设备，本发明能够对精密微型轴承的轴向刚度进行精确的测量，测量结果准确性高，重复性好，操作简单便捷，可实现无级加载，并通过计算机得到被测微型轴承的轴向刚度曲线。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种检测精密微型轴承轴向刚度的测试设备，包括基座、基座顶板、上定位座、定芯芯轴、定心环、空气主轴、加载气缸、精密调压阀、压力传感器、位移传感器和电气系统，所述基座的上部设置有凹槽，在基座的凹槽上部固定连接有基座顶板，在基座顶板的下部固定连接有上定位座，在基座顶板与上定位座的中心设置有通孔，所述位移传感器设置在所述基座顶板与上定位座的中心设置的通孔内部，所述位移传感器与基座顶板的上方以螺钉固定连接，在基座的下部的中心设置有与所述凹槽联通的中心孔，在基座的中心孔内设置一径向空气主轴，空气主轴上部与定芯芯轴连接，空气主轴的下部连接加载气缸，精密调压阀通过螺纹管与加载气缸连接，在加载气缸的进气口固定设置有压力传感器，所述加载气缸、压力传感器和位移传感器分别与电气系统连接。
所述的检测精密微型轴承轴向刚度的测试设备，空气主轴上部通过定心环与定芯芯轴旋接。
所述的检测精密微型轴承轴向刚度的测试设备，所述电气系统包括计算机、I/O口、A/D转换器、放大器、电磁阀和前置电路，所述I/O口的一端与计算机连接，所述I/O口的另一端与电磁阀连接，电磁阀分别与加载气缸和精密调压阀连接，所述A/D转换器的一端与计算机连接，所述A/D转换器的第二端通过前置电路与位移传感器连接，所述A/D转换器的第三端通过放大器与压力传感器连接。
由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下有益效果：
一、解决了测量精密微型轴承轴向刚度的难题，能够对精密微型轴承的轴向刚度进行精确的测量，为精密微型轴承的装配和使用提供可靠的检测分析数据，测量结果准确性高，重复性好，操作简单便捷，可实现无级加载，并通过计算机得到被测微型轴承的轴向刚度曲线，依此改进轴系组件的装配参数和工艺，从而提高轴系组件的总体性能；
二、精密微型轴承轴向刚度的测试设备适用于轴承生产企业、高等院校、精密微型轴承用户的检测室和实验室，以满足精密微型轴承生产企业对精密微型轴承轴向刚度检测设备的市场需求，也可以为精密微型轴承用户装配主机提供试验设备，这将对国内轴承工业的发展起到积极的促进作用；
三、精密微型轴承轴向刚度的测试设备的研制项目具有良好的市场前景和社会效益。
【附图说明】
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的电器系统框图；
在图中： 1、位移传感器； 2、上定位座； 3、被测微型轴承；4、定芯芯轴；5、定心环；6、空气主轴；7、加载气缸；8、精密调压阀；9、压力传感器；10、基座；11、基座顶板； 13、前置电路；14、A/D转换器；15、计算机；16、I/O口；17、放大器；18、电磁阀。
【具体实施方式】
通过下面的实施例可以更详细的解释本发明，公开本发明的目的旨在保护本发明范围内的一切变化和改进，本发明并不局限于下面的实施例；
结合附图1～2所述的检测精密微型轴承轴向刚度的测试设备，包括基座10、基座顶板11、上定位座2、定芯芯轴4、定心环5、空气主轴6、加载气缸7、精密调压阀8、压力传感器9、位移传感器1和电气系统，所述基座10的上部设置有凹槽，在基座10的凹槽上部固定连接有基座顶板11，在基座顶板11的下部固定连接有上定位座2，在基座顶板11与上定位座2的中心设置有通孔，所述位移传感器1设置在所述基座顶板11与上定位座2的中心设置的通孔内部，所述位移传感器1与基座顶板11的上方以螺钉固定连接，在基座10的下部的中心设置有与所述凹槽联通的中心孔，在基座10的中心孔内设置一径向空气主轴6，在空气主轴6上部通过定心环5旋接定芯芯轴4，空气主轴6的下部连接加载气缸7，精密调压阀8通过螺纹管与加载气缸7连接，在加载气缸7的进气口固定设置有压力传感器9，所述加载气缸7、压力传感器9和位移传感器1分别与电气系统连接。所述电气系统包括计算机15、I/O口16、A/D转换器14、放大器17、电磁阀18和前置电路13，所述I/O口16的一端与计算机15连接，所述I/O口16的另一端与电磁阀18连接，电磁阀18分别与加载气缸7和精密调压阀8连接，所述A/D转换器14的一端与计算机15连接，所述A/D转换器14的第二端通过前置电路13与位移传感器1连接，所述A/D转换器14的第三端通过放大器17与压力传感器9连接。其中，空气主轴6主要起支承、导向和旋转作用。
检测精密微型轴承轴向刚度时，将被测微型轴承3的内圈安装在定芯芯轴4上；加载气缸7通过空气主轴6对被测微型轴承3间接施加轴向载荷，压力传感器9接在加载气缸7的进气口上，施加轴向载荷的大小由精密调压阀8控制，并通过压力传感器9输出；位移传感器1的测头通过上定位座2中心设置的有通孔测量定芯芯轴4轴端的相对位移值。
所述的检测精密微型轴承轴向刚度的测试设备，采用直接测量原理，通过调整精密调压阀8改变空气主轴6的载荷向被测微型轴承3的内圈施加轴向力，实现无级加载。通过压力传感器9检测施加的轴向力，通过位移传感器1测得被测微型轴承3内圈在受力过程中轴向的变形量。对加载气缸7的指令控制、压力传感器9和位移传感器1的数据采集及信号处理联接方式如下：
1）计算机15同时处理I/O口16和A/D转换器14；
2）I/O口16控制电磁阀18，加载气缸7的指令控制由计算机15给出，经I/O口16输出给电磁阀18，电磁阀18控制加载气缸7动作驱动空气主轴6，精密调压阀8与压力传感器9并联控制加载气缸7完成加载动作；测量完成后，给出卸载指令，经I/O口16输出，控制加载气缸7完成卸载动作；
3）A/D转换器14接口一路控制前置电路13和位移传感器1，另一路控制放大器17和压力传感器9；
4）压力传感器9和位移传感器1的数据采集及信号处理通过计算机15完成，将采集的数据经过放大、滤波，并经过A/D转换器14后由计算机15对其进行数据处理并得到所需的测量结果；
最终，根据轴向力与相应位移的变化关系可以建构两者之间的变化关系曲线，既得到被测微型轴承3的轴向刚度曲线图。
实施例：
首先将组配的被测微型轴承3通过定芯芯轴4用定心环5定位于空气主轴6上,通过精密调压阀8控制加载气缸7对被测微型轴承3施加1N左右的力使被测微型轴承3中的外圈与上定位座2接触，通过位移传感器1测量出定芯芯轴4的位移值X1，通过精密调压阀8控制加载气缸7对被测微型轴承3逐级增加载荷，同时测量定芯芯轴4的位移值，当定芯芯轴4的位移值等于X2时，记录下此时X2值及压力值，循环此过程可采集到一系列的位移值和压力值，直至增加到被测微型轴承3的最大工艺载荷，通过测量软件即可描绘出此套微型轴承的轴向刚度曲线。
本发明未详述部分为现有技术。
为了公开本发明的目的而在本文中选用的实施例，当前认为是适宜的，但是应了解的是，本发明旨在包括一切属于本构思和本发明范围内的实施例的所有变化和改进。
Claims (3)
1.一种检测精密微型轴承轴向刚度的测试设备，其特征是：包括基座（10）、基座顶板（11）、上定位座（2）、定芯芯轴（4）、定心环（5）、空气主轴（6）、加载气缸（7）、精密调压阀（8）、压力传感器（9）、位移传感器（1）和电气系统，所述基座（10）的上部设置有凹槽，在基座（10）的凹槽上部固定连接有基座顶板（11），在基座顶板（11）的下部固定连接有上定位座（2），在基座顶板（11）与上定位座（2）的中心设置有通孔，所述位移传感器（1）设置在所述基座顶板（11）与上定位座（2）的中心设置的通孔内部，所述位移传感器（1）与基座顶板（11）的上方以螺钉固定连接，在基座（10）的下部的中心设置有与所述凹槽联通的中心孔，在基座（10）的中心孔内设置一径向空气主轴（6），空气主轴（6）上部与定芯芯轴（4）连接，空气主轴（6）的下部连接加载气缸（7），精密调压阀（8）通过螺纹管与加载气缸（7）连接，在加载气缸（7）的进气口固定设置有压力传感器（9），所述加载气缸（7）、压力传感器（9）和位移传感器（1）分别与电气系统连接。
2.根据权利要求1所述的检测精密微型轴承轴向刚度的测试设备，其特征是：空气主轴（6）上部通过定心环（5）与定芯芯轴（4）旋接。
3.根据权利要求1所述的检测精密微型轴承轴向刚度的测试设备，其特征是：所述电气系统包括计算机（15）、I/O口（16）、A/D转换器（14）、放大器（17）、电磁阀（18）和前置电路（13），所述I/O口（16）的一端与计算机（15）连接，所述I/O口（16）的另一端与电磁阀（18）连接，电磁阀（18）分别与加载气缸（7）和精密调压阀（8）连接，所述A/D转换器（14）的一端与计算机（15）连接，所述A/D转换器（14）的第二端通过前置电路（13）与位移传感器（1）连接，所述A/D转换器（14）的第三端通过放大器（17）与压力传感器（9）连接。
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