CN105181326A - 一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法,属于滚珠丝杆副预紧力损失监测领域。本发明的一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法,采用静电传感器对滚珠丝杆副实验台进行直接监测,通过静电传感器测量到的静电数据分析处理,得出滚珠丝杆副预紧力损失评估模型,实现对滚珠丝杆副预紧力损失的实时监测。本发明操作简单,实施方便,可实时监测滚珠丝杆副预紧力损失情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种滚珠丝杆副预紧力损失监测方法,更具体地说,涉及一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法。
背景技术
滚珠丝杠副因具有低耗能、高精度与高承载等特点,已成为应用最广泛的定位和传动的滚动功能部件之一。近十年来,我国机床工具行业快速发展,但国产滚动功能部件产业的发展却没有跟上主机发展的步伐,被看作是我国机床工具行业的“短板”。对于精密高速滚珠丝杠副而言,高速运行下国产滚珠丝杠副的精度保持性差、污染环境的噪声和使用寿命低等问题一直未被有效解决,导致高速、高精及低噪声系列产品与国外知名企业的产品有明显差距,成为制约国产中高档数控机床发展的瓶颈。预紧力损失直接影响了滚珠丝杠副的工作稳定性和定位精度,特别是长时间运行后,磨损量的不断增多会导致滚珠丝杠副预紧力损失程度越来越严重,从而加快损坏滚珠丝杠副。滚珠丝杠副预紧力损失的实时监测将为其剩余有效寿命的预测奠定基础,因此,实现滚珠丝杠副预紧力损失的实时监测具有重要意义。
目前,国内外已有少量针对滚珠丝杠副预紧力测量的装置,但这些测量装置都需要改变滚珠丝杠副原有产品结构,滚珠丝杠副产品结构的改变使得这些预紧力测量技术很难直接应用于工程实际中。因此,工程实际中只能通过振动、温度等数据对滚珠丝杠副预紧力损失进行二次效应的监测,而不能实现直接监测。
滚珠丝杠副中滚珠与滚道两接触表面的运动过程中,将发生一系列物理、化学和力学等方面的变化,如材料转移、电子发射、双电层、产生磨粒等,这些现象都将导致预紧力损失区域产生静电。在滚珠丝杠副中滚珠与滚道的预紧力损失区域会因接触带电、摩擦带电、摩擦发射及磨粒荷电等原因产生电荷,伴随着预紧力损失程度不断加重,电荷强度会相应增大,因此,可以通过实时监测预紧力损失区域电量大小来反映预紧力损失程度。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有针对滚珠丝杠副预紧力的不能实现直接监测的不足,提供了一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法,采用本发明的技术方案,操作简单,实施方便,可实时监测滚珠丝杆副预紧力损失情况。
2.技术方案
为达到上述目的,本发明提供的技术方案为:
本发明的一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法,其步骤为:
(1)滚珠丝杆副实验台包括工作台,在工作台上设置直线导轨,直线导轨上滑动连接有导轨滑座,导轨滑座上固定安装有螺母座,螺母座通过螺母套与滚珠螺母相连;滚珠螺母的中心插接有丝杆,丝杆与滚珠螺母滚动连接;丝杆的一端穿过设置在工作台上的轴承支座二后通过联轴器与电机相连,丝杆的另一端穿接在设置在工作台上的轴承支座一;
(2)在螺母座的上表面固定安装有H形支撑架,H形支撑架的横梁上固定安装有设置有静电传感器的静电传感器固定座,静电传感器竖直设置,静电传感器的固定端固定安装在静电传感器固定座上,静电传感器的感应端穿过螺母座、螺母套后与滚珠螺母的外表面接触;
(3)采集设备与静电传感器相连,通过对采集设备静电传感器进行调试,直到静电传感器达到最佳状态即以便确保数据采集设备采集到的数据与真实数据相差最小;
(4)控制滚珠丝杆实验台运动,采用等时间间隔的监测方式,采集静电传感器测得的静电数据,通过观察有效值、峰值因子和峭度来判断滚珠丝杠副预紧力损失是否失效或都即将失效;
(5)对滚珠丝杆副整个预紧力损失过程中静电传感器测得的静电数据进行处理,获取其时域、频域和混沌特征指标,并对时域、频域和混沌特征指标所组成的混合域特征集进行非线性维数约简;
(6)基于SVM支持向量机模型,根据步骤(5)中非线性维数约简后的数据建立建立滚珠丝杆副预紧力损失评估模型,实现对滚珠丝杆副预紧力损失的实时监测。
更进一步地,所述的步骤(2)中静电传感器固定座设置有两个,每个静电传感器固定座上安装有一个静电传感器。
更进一步地,所述的步骤(2)中H形支撑架包括相对设置的两个支撑杆和设置在两个支撑杆之间的横梁,所述的横梁的两端与支撑杆之间均通过螺栓和螺母紧固连接,且支撑杆上开设的螺栓孔为滑槽。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案,与已有的公知技术相比,具有如下显著效果:
(1)本发明的一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法,其在螺母座的上表面固定安装有H形支撑架,H形支撑架的横梁上固定安装有设置有静电传感器的静电传感器固定座,静电传感器竖直设置,静电传感器的固定端固定安装在静电传感器固定座上,静电传感器的感应端穿过螺母座、螺母套后与滚珠螺母的外表面接触,安装方便,不需要改变滚珠丝杆副原有的结构,不会对滚珠丝杆副产生任何影响,对于滚珠丝杆副所引起的振动具有较好的抗干扰能力;
(2)本发明的一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法,其采用等时间间隔的监测方式,采集静电传感器测得的静电数据,通过观察有效值、峰值因子和峭度来判断滚珠丝杠副预紧力损失是否失效或都即将失效,对于滚珠丝杠副预紧力损失进行直接监测,而不像对振动、温度等是对滚珠丝杠副预紧力损失的二次效应的监测,相比常规的振动和温度测量等监测技术,能够更早及准确反映滚珠丝杠副预紧力损失的发生和发展;
(3)本发明的一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法,其综合静电传感器测得的静电数据的多种特征参数,融合成针对滚珠丝杆副预紧力损失程度反应的指标,可以准确地掌握滚珠丝杆副预紧力损失状态,有针对性地制定维护模式,避免了使用单一的性能特征难以全面有效地反映预紧力损失本质规律的问题;
(4)本发明的一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法,其可以对滚珠丝杠副预紧力损失程度进行实时监测,实现滚珠丝杆副预紧力损失的实时调整,从而构建滚珠丝杆副预紧力主动维护模式,避免避免定位精度、工作稳定性、振动与噪声随着预紧力损失程度的加重而逐渐恶化,缩短滚珠丝杠副停机维护时间,延长滚珠丝杠副使用寿命。
附图说明
图1为本发明的一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法中步骤1的结构示意图;
图2为本发明的一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法中步骤2的结构示意图;
图3为发明的一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法中步骤2的结构剖视图。
示意图中的标号说明:1、轴承支座一;2、直线导轨;3、导轨滑座;4、丝杆;5、轴承支座二;6、联轴器;7、电机;8、滚珠螺母;9、螺母套;10、螺母座;11、支撑杆;110、滑槽;12、横梁;13、静电传感器;14、静电传感器固定座;15、工作台。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容,结合附图和实施例对本发明作详细描述。
本实施例的一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法,其步骤为:
(1)参见图1所示,滚珠丝杆副实验台包括工作台15,在工作台15上设置直线导轨2,直线导轨2上滑动连接有导轨滑座3,导轨滑座3上固定安装有螺母座10,螺母座10通过螺母套9与滚珠螺母8相连;滚珠螺母8的中心插接有丝杆4,丝杆4与滚珠螺母8滚动连接;丝杆4的一端穿过设置在工作台15上的轴承支座二5后通过联轴器6与电机7相连,丝杆4的另一端穿接在设置在工作台15上的轴承支座一1,结构简单,拆装方便;
(2)参见图2和图3所示,在螺母座10的上表面固定安装有H形支撑架,本实施例中H形支撑架包括相对设置的两个支撑杆11和设置在两个支撑杆11之间的横梁12,所述的横梁12的两端与支撑杆11之间均通过螺栓和螺母紧固连接,且支撑杆11上开设的螺栓孔为滑槽110,H形支撑架的横梁12上固定安装有设置有静电传感器13的静电传感器固定座14,静电传感器13竖直设置,静电传感器13的固定端固定安装在静电传感器固定座14上,静电传感器13的感应端穿过螺母座10、螺母套9后与滚珠螺母8的外表面接触,本实施例中静电传感器固定座14设置有两个,每个静电传感器固定座14上安装有一个静电传感器13,安装方便,不需要改变滚珠丝杆副原有的结构,不会对滚珠丝杆副产生任何影响,对于滚珠丝杆副所引起的振动具有较好的抗干扰能力;
(3)采集设备与静电传感器13相连,通过对采集设备静电传感器13进行调试,直到静电传感器13达到最佳状态即以便确保数据采集设备采集到的数据与真实数据相差最小;
(4)控制滚珠丝杆实验台运动,采用等时间间隔的监测方式,采集静电传感器13测得的静电数据,通过观察有效值、峰值因子和峭度来判断滚珠丝杠副预紧力损失是否失效或都即将失效,对于滚珠丝杠副预紧力损失进行直接监测,而不像对振动、温度等是对滚珠丝杠副预紧力损失的二次效应的监测,相比常规的振动和温度测量等监测技术,能够更早及准确反映滚珠丝杠副预紧力损失的发生和发展;
(5)对滚珠丝杆副整个预紧力损失过程中静电传感器13测得的静电数据进行处理,获取其时域、频域和混沌特征指标,并对时域、频域和混沌特征指标所组成的混合域特征集进行非线性维数约简,综合静电传感器13测得的静电数据的多种特征参数,融合成针对滚珠丝杆副预紧力损失程度反应的指标,可以准确地掌握滚珠丝杆副预紧力损失状态,有针对性地制定维护模式,避免了使用单一的性能特征难以全面有效地反映预紧力损失本质规律的问题;
(6)基于SVM支持向量机模型,根据步骤(5)中非线性维数约简后的数据建立建立滚珠丝杆副预紧力损失评估模型,实现对滚珠丝杆副预紧力损失的实时监测,可以对滚珠丝杠副预紧力损失程度进行实时监测,实现滚珠丝杆副预紧力损失的实时调整,从而构建滚珠丝杆副预紧力主动维护模式,避免避免定位精度、工作稳定性、振动与噪声随着预紧力损失程度的加重而逐渐恶化,缩短滚珠丝杠副停机维护时间,延长滚珠丝杠副使用寿命。
本发明的一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法,操作简单,实施方便,可实时监测滚珠丝杆副预紧力损失情况。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述,该描述没有限制性,附图中所示的也只是本发明的实施方式之一,实际的结构并不局限于此。所以,如果本领域的普通技术人员受其启示,在不脱离本发明创造宗旨的情况下,不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例,均应属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法,其步骤为:
(1)滚珠丝杆副实验台包括工作台(15),在工作台(15)上设置直线导轨(2),直线导轨(2)上滑动连接有导轨滑座(3),导轨滑座(3)上固定安装有螺母座(10),螺母座(10)通过螺母套(9)与滚珠螺母(8)相连;滚珠螺母(8)的中心插接有丝杆(4),丝杆(4)与滚珠螺母(8)滚动连接;丝杆(4)的一端穿过设置在工作台(15)上的轴承支座二(5)后通过联轴器(6)与电机(7)相连,丝杆(4)的另一端穿接在设置在工作台(15)上的轴承支座一(1);
(2)在螺母座(10)的上表面固定安装有H形支撑架,H形支撑架的横梁(12)上固定安装有设置有静电传感器(13)的静电传感器固定座(14),静电传感器(13)竖直设置,静电传感器(13)的固定端固定安装在静电传感器固定座(14)上,静电传感器(13)的感应端穿过螺母座(10)、螺母套(9)后与滚珠螺母(8)的外表面接触;
(3)数据采集设备与静电传感器(13)相连,通过对采集设备静电传感器(13)进行调试,直到静电传感器(13)达到最佳状态即以便确保数据采集设备采集到的数据与真实数据相差最小;
(4)控制滚珠丝杆实验台运动,采用等时间间隔的监测方式,采集静电传感器(13)测得的静电数据,通过观察有效值、峰值因子和峭度来判断滚珠丝杠副预紧力损失是否失效或都即将失效;
(5)对滚珠丝杆副整个预紧力损失过程中静电传感器(13)测得的静电数据进行处理,获取其时域、频域和混沌特征指标,并对时域、频域和混沌特征指标所组成的混合域特征集进行非线性维数约简;
(6)基于SVM支持向量机模型,根据步骤(5)中非线性维数约简后的数据建立建立滚珠丝杆副预紧力损失评估模型,实现对滚珠丝杆副预紧力损失的实时监测。
2.根据权利要求1的一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法,其特征在于:所述的步骤(2)中静电传感器固定座(14)设置有两个,每个静电传感器固定座(14)上安装有一个静电传感器(13)。
3.根据权利要求2的一种滚珠丝杆副预紧力损失可实时监测的方法,其特征在于:所述的步骤(2)中H形支撑架包括相对设置的两个支撑杆(11)和设置在两个支撑杆(11)之间的横梁(12),所述的横梁(12)的两端与支撑杆(11)之间均通过螺栓和螺母紧固连接,且支撑杆(11)上开设的螺栓孔为滑槽(110)。
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