CN106153334B - 一种刹车用滚珠丝杠可靠性的试验装置以及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种刹车用滚珠丝杠可靠性的试验装置，包括一工作台，在所述工作台上设有支架；一设置在支架的中部用于安装待测试的滚珠丝杠的测试装置，在所述测试装置设置在调温箱的内部；一用于为待测试的滚珠丝杠的丝杆提供旋转力的驱动装置，所述驱动装置设置在支架的一端上；一用于为待测试的滚珠丝杠提供轴向载荷的载荷施加装置，所述载荷施加装置设置在支架的另一端上；一PLC控制系统，所述PLC控制系统与测试装置、调温箱、驱动装置和载荷施加装置相连接。本发明能够调节测试温度、能够模拟实际工况、能够调节滚珠丝杠的预紧力以及运行时的摩擦力矩值。

Description

一种刹车用滚珠丝杠可靠性的试验装置以及试验方法

技术领域

本发明涉及可靠性试验装置技术领域，特别涉及到一种刹车用滚珠丝杠可靠性的试验装置以及试验方法。

背景技术

滚珠丝杠是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，滚珠丝杠主要由丝杠、丝母和滚珠组成，其主要功能是将旋转运动转换成直线运动或将扭矩转换成轴向反复作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于机床、汽车和航空航天领域，因此其使用寿命与可靠性非常重要。

目前，用于检测滚珠丝杠的可靠性的试验装置绝大部分是在常温条件下进行测试的，不能针对实际工况进行模拟，难以准确的测试出滚珠丝杠的可靠性；另一个，现有的用于检测滚珠丝杠的可靠性的试验装置在测试滚珠丝杠时，滚珠丝杠被测试的行程有限，严重的影响了测试结果，给测试人员和使用者带来了较大的不便。

然而针对现有技术的不足，研发者有必要研制一种设计合理、结构简单、能够调节测试温度、能够模拟实际工况、能够调节滚珠丝杠的预紧力以及运行时的摩擦力矩值的刹车用滚珠丝杠可靠性的试验装置以及试验方法。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明目的提供了一种设计合理、结构简单、能够调节测试温度、能够模拟实际工况、能够调节滚珠丝杠的预紧力以及运行时的摩擦力矩值的刹车用滚珠丝杠可靠性的试验装置以及试验方法。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案来实现的：

一种刹车用滚珠丝杠可靠性的试验装置，其特征在于，包括

一工作台，在所述工作台上设有支架；

一设置在支架的中部用于安装待测试的滚珠丝杠的测试装置，在所述测试装置设置在调温箱的内部；

一用于为待测试的滚珠丝杠的丝杆提供旋转力的驱动装置，所述驱动装置设置在支架的一端上；

一用于为待测试的滚珠丝杠提供轴向载荷的载荷施加装置，所述载荷施加装置设置在支架的另一端上；

一PLC控制系统，所述PLC控制系统与测试装置、调温箱、驱动装置和载荷施加装置相连接。

在本发明的一个优选实施例中，该刹车用滚珠丝杠可靠性试验装置还包括一能够调节驱动装置位置的预紧力调节装置。

在本发明的一个优选实施例中，所述预紧力调节装置包括手轮、滚珠丝杠、第一滑板和第二滑板，所述手轮通过连接轴与滚珠丝杠的丝杠相连接，所述连接轴通过轴承安装在第一安装板上，所述第一安装板通过螺栓安装在支架上，所述第一滑板的一端安装在滚珠丝杠的丝母上，所述第一滑板的另一端安装在第二滑板上，在所述支架上沿其长度方向设有第一导轨，所述第二滑板滑动设置在第一导轨上，在所述支架上开设有导向滑槽，在所述第一滑板的中部设有可沿导向滑槽滑动的导向滑块。

在本发明的一个优选实施例中，所述测试装置包括测试板、夹紧装置、活塞、活塞套以及连接体，所述测试板通过螺栓安装在支架上，在所述测试板上沿其长度方向设有第二导轨，所述夹紧装置滑动设置在第二导轨上，待测试的滚珠丝杠的丝母设置在夹紧装置上，所述活塞的一端滑动设置在活塞套内，另一端与待测试的滚珠丝杠的丝母螺栓连接，所述连接体一端与活塞相连接，另一端延伸至活塞套的外侧与力传递轴相连接，所述活塞套通过第二安装板安装在测试板上，所述待测试的滚珠丝杠的丝杠的一端设置在活塞内部。

在本发明的一个优选实施例中，所述活塞与连接体之间的配合面为球状结构。

在本发明的一个优选实施例中，在所述调温箱内部设有温度传感器、位移传感器和加热装置，所述加热装置与PLC控制系统电连接，所述温度传感器和位移传感器与PLC控制系统通讯连接。

在本发明的一个优选实施例中，所述驱动装置包括伺服电机、减速机、扭矩传感器和第一传动轴，所述伺服电机与PLC控制系统电连接，所述扭矩传感器与PLC控制系统通讯连接，所述伺服电机的输出端与减速机的输入端相连接，所述减速机的输出端通过第一联轴器与扭矩传感器的一端相连接，所述扭矩传感器的另一端通过第二联轴器与第一传动轴的一端相连接，所述第一传动轴的另一端通过十字轴与待测试的滚珠丝杠的丝杠的另一端相连接，所述减速机通过第一连接板安装在第二滑板上，所述第一传动轴通过轴承安装在第二连接板上，所述第二连接板安装在第二滑板上，所述十字轴通过轴承安装在第一支撑板上，所述第一支撑板通过螺栓安装在支架上。

在本发明的一个优选实施例中，所述载荷施加装置包括倒T型支架、第一挡板、第二挡板和导柱，所述倒T型支架的下端通过螺栓安装在工作台上，所述导柱的一端安装在倒T型支架上，另一端安装在第一挡板上，所述第二挡板通过铜套滑动设置在导柱上，在所述第一挡板与第二挡板之间设有弹簧，所述弹簧的一端设置在第一挡板上，另一端设置在第二挡板上，在所述弹簧的内部设有可伸缩的弹簧导向杆，所述弹簧导向杆的一端设置在第一挡板上，另一端设置在第二挡板上，在所述第二挡板与倒T型支架之间设有压力传感器，所述压力传感器设置在第二挡板上，所述压力传感器与PLC控制系统通讯连接，所述压力传感器通过第二传动轴与力传递轴相连接，所述第二传动轴通过轴承安装在第二支撑板上，所述第二支撑板通过螺栓安装在支架上。

本发明还提供了一种刹车用滚珠丝杠可靠性的试验方法，其特征在于，包括以下试验步骤：

1)人工放入待测试的滚珠丝杠，将待测试的滚珠丝杠的丝杠的一端安装在活塞的内部，另一端与十字轴相连接，然后通过夹紧装置对待测试的滚珠丝杠的丝母进行锁紧；

2)调节预紧力，手动旋转手轮，调节驱动装置的位置，从而将待测试的滚珠丝杠所受的预紧力调节至所需要数值；

3)启动PLC控制系统，使PLC控制系统控制加热装置对调温室内进行加热，设置在调温室内的温度传感器将检测的温度传输至PLC控制系统，当调温室内的温度到达设定温度时，PLC控制系统控制加热装置停止加热；

4)当PLC控制系统控制加热装置停止加热的同时控制伺服电机工作，使伺服电机带动第一联轴器转动，而第一联轴器通过扭矩传感器带动第二联轴器转动，扭矩传感器将检测的扭矩传输至PLC控制系统，而第二联轴器通过第一传动轴以及十字轴带动待测试的滚珠丝杠的丝杠进行转动，从而使待测试的滚珠丝杠的丝母在夹紧装置的作用下沿着第二导轨进行滑动，待测试的滚珠丝杠的丝母滑动的同时推动活塞在活塞套内部进行滑动，使活塞推动连接体移动，最终推动第二挡板沿导柱进行滑动，同时压力传感器将检测的压力传输至PLC控制系统；

5)设置在调温箱内的位移传感器将检测的待测试的滚珠丝杠的丝母的位移量传输至PLC控制系统，当待测试的滚珠丝杠的丝母移动至设定的位移量时，PLC控制系统控制伺服电机反向旋转，当伺服电机反向旋转带动待测试的滚珠丝杠的丝母移动至设定的位移量时，一次循环完成，再进行如上所述步骤，并通过PLC控制系统进行记录，最终计算出滚珠丝杠的可靠性。

与现有技术相比，本发明采用上述结构能够调节调温箱内部的测试温度，在测试时便于模拟实际工况下的温度，有效的提高了测试的准确性；另一个，该试验装置还设有一预紧力调节装置，预紧力调节装置能够调节驱动装置的位置，从而将滚珠丝杠的预紧力以及运行时的摩擦力矩值调节至需要的数值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明去除调温箱后的结构示意图。

图3为图2的A处放大图。

图4为图2的俯视图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

参照图1-图4所示，图中给出的一种刹车用滚珠丝杠可靠性的试验装置，包括支架100、测试装置、驱动装置、载荷施加装置、预紧力调节装置和PLC控制系统(图中未示出)。

在工作台100的下端设有支脚120，支脚120的设置能够有效的工作台100整体的稳定性能，在工作台100上设有支架110，支架110通过螺栓固定安装在工作台100上。

预紧力调节装置包括手轮610、滚珠丝杠、第一滑板650和第二滑板670，手轮610通过连接轴620与滚珠丝杠的丝杠640相连接，连接轴620通过轴承安装在第一安装板630上，第一安装板630通过螺栓安装在支架110上，第一滑板650的一端安装在滚珠丝杠的丝母660上，第一滑板650的另一端安装在第二滑板670上，在支架110上沿其长度方向设有第一导轨，第二滑板670滑动设置在第一导轨上，在支架100上开设有导向滑槽111，在第一滑板650的中部设有可沿导向滑槽111滑动的导向滑块651。

测试装置设置在支架100的中部用于安装待测试的滚珠丝杠，测试装置包括测试板210、夹紧装置220、活塞230、活塞套240以及连接体250，测试板210通过螺栓安装在支架100上，在测试板210上沿其长度方向设有第二导轨，夹紧装置220滑动设置在第二导轨上，待测试的滚珠丝杠的丝母410设置在夹紧装置220上，活塞230的一端滑动设置在活塞套240内，另一端与待测试的滚珠丝杠的丝母410螺栓连接，连接体250一端与活塞230相连接，另一端延伸至活塞套240的外侧与力传递轴270相连接，活塞套240通过第二安装板260安装在测试板210上，待测试的滚珠丝杠的丝杠420的一端设置在活塞230内部。

活塞230与连接体250之间的配合面为球状结构，能够有效的防止因机械部件倾斜导致的不同心的情况，有效的提高了试验装置的稳定性能。

在测试装置设置在调温箱300的内部，在调温箱300内部设有温度传感器、位移传感器和加热装置，加热装置与PLC控制系统电连接，温度传感器和位移传感器与PLC控制系统通讯连接，温度传感器用于实时监控调温箱300内的温度，而位移传感器用于监控待测试的滚珠丝杠的丝母410的位移量。

驱动装置用于为待测试的滚珠丝杠的丝杆420提供旋转力，驱动装置设置在支架100的一端上，驱动装置包括伺服电机510、减速机520、扭矩传感器550和第一传动轴580，伺服电机510与PLC控制系统电连接，扭矩传感器550与PLC控制系统通讯连接，伺服电机510的输出端与减速机520的输入端相连接，减速机520的输出端通过第一联轴器540与扭矩传感器550的一端相连接，扭矩传感器550的另一端通过第二联轴器560与第一传动轴580的一端相连接，第一传动轴580的另一端通过十字轴800与待测试的滚珠丝杠的丝杠420的另一端相连接，减速机520通过第一连接板530安装在第二滑板670上，第一传动轴580通过轴承安装在第二连接板570上，第二连接板570安装在第二滑板670上，十字轴800通过轴承安装在第一支撑板810上，第一支撑板810通过螺栓安装在支架110上。

载荷施加装置用于为待测试的滚珠丝杠提供轴向载荷，载荷施加装置设置在支架110的另一端上，载荷施加装置包括倒T型支架710、第一挡板720、第二挡板730和导柱740，倒T型支架710的下端通过螺栓安装在工作台100上，导柱740的一端安装在倒T型支架710上，另一端安装在第一挡板720上，第二挡板730通过铜套滑动设置在导柱740上，在第一挡板720与第二挡板730之间设有弹簧750，弹簧750的一端设置在第一挡板720上，另一端设置在第二挡板730上，在弹簧750的内部设有可伸缩的弹簧导向杆760，弹簧导向杆760的一端设置在第一挡板720上，另一端设置在第二挡板730上，在第二挡板730与倒T型支架710之间设有压力传感器770，压力传感器770设置在第二挡板730上，压力传感器770与PLC控制系统通讯连接，压力传感器770通过第二传动轴900与力传递轴270相连接，第二传动轴900通过轴承安装在第二支撑板910上，第二支撑板910通过螺栓安装在支架110上。

本发明还提供了一种刹车用滚珠丝杠可靠性的试验方法，包括以下试验步骤：

1)人工放入待测试的滚珠丝杠，将待测试的滚珠丝杠的丝杠420的一端安装在活塞230的内部，另一端与十字轴800相连接，然后通过夹紧装置220对待测试的滚珠丝杠的丝母410进行锁紧；

2)调节预紧力，手动旋转手轮610，调节驱动装置的位置，从而将待测试的滚珠丝杠所受的预紧力调节至所需要数值；

3)启动PLC控制系统，使PLC控制系统控制加热装置对调温室300内进行加热，设置在调温室300内的温度传感器将检测的温度传输至PLC控制系统，当调温室300内的温度到达设定温度时，PLC控制系统控制加热装置停止加热；

4)当PLC控制系统控制加热装置停止加热的同时控制伺服电机510工作，使伺服电机510带动第一联轴器540转动，而第一联轴器540通过扭矩传感器550带动第二联轴器560转动，扭矩传感器550将检测的扭矩传输至PLC控制系统，而第二联轴器560通过第一传动轴580以及十字轴800带动待测试的滚珠丝杠的丝杠420进行转动，从而使待测试的滚珠丝杠的丝母410在夹紧装置220的作用下沿着第二导轨进行滑动，待测试的滚珠丝杠的丝母410滑动的同时推动活塞230在活塞套240内部进行滑动，使活塞230推动连接体250移动，最终推动第二挡板730沿导柱进行滑动，同时压力传感器将检测的压力传输至PLC控制系统；

5)设置在调温箱300内的位移传感器将检测的待测试的滚珠丝杠的丝母410的位移量传输至PLC控制系统，当待测试的滚珠丝杠的丝母410移动至设定的位移量时，PLC控制系统控制伺服电机510反向旋转，当伺服电机510反向旋转带动待测试的滚珠丝杠的丝母410移动至设定的位移量时，一次循环完成，再进行如上所述步骤，并通过PLC控制系统进行记录，最终计算出滚珠丝杠的可靠性。

综上所述本发明采用上述结构能够调节调温箱内部的测试温度，在测试时便于模拟实际工况下的温度，有效的提高了测试的准确性；另一个，该试验装置还设有一预紧力调节装置，预紧力调节装置能够调节驱动装置的位置，从而将滚珠丝杠的预紧力以及运行时的摩擦力矩值调节至需要的数值。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (3)

1.一种刹车用滚珠丝杠可靠性的试验装置，其特征在于，包括

一工作台，在所述工作台上设有支架；

一设置在支架的中部用于安装待测试的滚珠丝杠的测试装置，所述测试装置设置在调温箱的内部；

一用于为待测试的滚珠丝杠的丝杆提供旋转力的驱动装置，所述驱动装置设置在支架的一端上；

一用于为待测试的滚珠丝杠提供轴向载荷的载荷施加装置，所述载荷施加装置设置在支架的另一端上；

一PLC控制系统，所述PLC控制系统与测试装置、调温箱、驱动装置和载荷施加装置相连接；

该刹车用滚珠丝杠可靠性试验装置还包括一能够调节驱动装置位置的预紧力调节装置；所述预紧力调节装置包括手轮、滚珠丝杠、第一滑板和第二滑板，所述手轮通过连接轴与滚珠丝杠的丝杠相连接，所述连接轴通过轴承安装在第一安装板上，所述第一安装板通过螺栓安装在支架上，所述第一滑板的一端安装在滚珠丝杠的丝母上，所述第一滑板的另一端安装在第二滑板上，在所述支架上沿其长度方向设有第一导轨，所述第二滑板滑动设置在第一导轨上，在所述支架上开设有导向滑槽，在所述第一滑板的中部设有可沿导向滑槽滑动的导向滑块；

所述测试装置包括测试板、夹紧装置、活塞、活塞套以及连接体，所述测试板通过螺栓安装在支架上，在所述测试板上沿其长度方向设有第二导轨，所述夹紧装置滑动设置在第二导轨上，待测试的滚珠丝杠的丝母设置在夹紧装置上，所述活塞的一端滑动设置在活塞套内，另一端与待测试的滚珠丝杠的丝母螺栓连接，所述连接体一端与活塞相连接，另一端延伸至活塞套的外侧与力传递轴相连接，所述活塞套通过第二安装板安装在测试板上，所述待测试的滚珠丝杠的丝杠的一端设置在活塞内部；

在所述调温箱内部设有温度传感器、位移传感器和加热装置，所述加热装置与PLC控制系统电连接，所述温度传感器和位移传感器与PLC控制系统通讯连接；

所述驱动装置包括伺服电机、减速机、扭矩传感器和第一传动轴，所述伺服电机与PLC控制系统电连接，所述扭矩传感器与PLC控制系统通讯连接，所述伺服电机的输出端与减速机的输入端相连接，所述减速机的输出端通过第一联轴器与扭矩传感器的一端相连接，所述扭矩传感器的另一端通过第二联轴器与第一传动轴的一端相连接，所述第一传动轴的另一端通过十字轴与待测试的滚珠丝杠的丝杠的另一端相连接，所述减速机通过第一连接板安装在第二滑板上，所述第一传动轴通过轴承安装在第二连接板上，所述第二连接板安装在第二滑板上，所述十字轴通过轴承安装在第一支撑板上，所述第一支撑板通过螺栓安装在支架上；

所述载荷施加装置包括倒T型支架、第一挡板、第二挡板和导柱，所述倒T型支架的下端通过螺栓安装在工作台上，所述导柱的一端安装在倒T型支架上，另一端安装在第一挡板上，所述第二挡板通过铜套滑动设置在导柱上，在所述第一挡板与第二挡板之间设有弹簧，所述弹簧的一端设置在第一挡板上，另一端设置在第二挡板上，在所述弹簧的内部设有可伸缩的弹簧导向杆，所述弹簧导向杆的一端设置在第一挡板上，另一端设置在第二挡板上，在所述第二挡板与倒T型支架之间设有压力传感器，所述压力传感器设置在第二挡板上，所述压力传感器与PLC控制系统通讯连接，所述压力传感器通过第二传动轴与力传递轴相连接，所述第二传动轴通过轴承安装在第二支撑板上，所述第二支撑板通过螺栓安装在支架上。

2.如权利要求1所述的一种刹车用滚珠丝杠可靠性的试验装置，其特征在于：所述活塞与连接体之间的配合面为球状结构。

3.一种刹车用滚珠丝杠可靠性的试验方法，其特征在于，基于权利要求1-2任意一项所述的刹车用滚珠丝杠可靠性的试验装置，包括以下试验步骤：

1)人工放入待测试的滚珠丝杠，将待测试的滚珠丝杠的丝杠的一端安装在活塞的内部，另一端与十字轴相连接，然后通过夹紧装置对待测试的滚珠丝杠的丝母进行锁紧；

2)调节预紧力，手动旋转手轮，调节驱动装置的位置，从而将待测试的滚珠丝杠所受的预紧力调节至所需要数值；

3)启动PLC控制系统，使PLC控制系统控制加热装置对调温室内进行加热，设置在调温室内的温度传感器将检测的温度传输至PLC控制系统，当调温室内的温度到达设定温度时，PLC控制系统控制加热装置停止加热；

4)当PLC控制系统控制加热装置停止加热的同时控制伺服电机工作，使伺服电机带动第一联轴器转动，而第一联轴器通过扭矩传感器带动第二联轴器转动，扭矩传感器将检测的扭矩传输至PLC控制系统，而第二联轴器通过第一传动轴以及十字轴带动待测试的滚珠丝杠的丝杠进行转动，从而使待测试的滚珠丝杠的丝母在夹紧装置的作用下沿着第二导轨进行滑动，待测试的滚珠丝杠的丝母滑动的同时推动活塞在活塞套内部进行滑动，使活塞推动连接体移动，最终推动第二挡板沿导柱进行滑动，同时压力传感器将检测的压力传输至PLC控制系统；

5)设置在调温箱内的位移传感器将检测的待测试的滚珠丝杠的丝母的位移量传输至PLC控制系统，当待测试的滚珠丝杠的丝母移动至设定的位移量时，PLC控制系统控制伺服电机反向旋转，当伺服电机反向旋转带动待测试的滚珠丝杠的丝母移动至设定的位移量时，一次循环完成，再进行如上所述步骤，并通过PLC控制系统进行记录，最终计算出滚珠丝杠的可靠性。