CN106768770A - 一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于机械零部件可靠性试验技术领域，具体说是一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台及试验方法。包括温湿度试验箱、阻尼器工作台、地平铁、X、Y向进给装置、阻尼器加载单元支撑部分、压电陶瓷加载部分、阻尼性能检测部分及自动控制部分；阻尼器加载单元支撑部分的下端固定在地平铁上；X向进给装置上端与阻尼器工作台固定，下端与地平铁固定；滚珠丝杠的两端固定在阻尼器加载单元支撑部分上，Z形板与阻尼器加载单元支撑部分配合；压电陶瓷加载部分固定在Y向进给装置的下方；三向加速度、压力传感器与自动控制部分相连。本发明是一种能够对不同型号滚动直线导轨副阻尼器模拟典型工况加载的滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台及试验方法。

Description

一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台及试验方法

技术领域

本发明属于机械零部件可靠性试验技术领域，具体涉及一种能够对不同型号滚动直线导轨副阻尼器模拟典型工况加载的滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台及试验方法。

背景技术

随着现代制造技术的不断发展，机械传动机构的定位精度、进给精度和导向精度的不断提高，传统的导向机构带来了巨大的变化。滚动直线导轨副以其独有的特性，逐渐取代了传统的滑动直线导轨，在工业生产中得到了更加广泛的应用。由于直线导轨的底面与滚动体之间通过有限的点、面接触，造成了滚动直线导轨减振性能差这一缺陷，目前传统的减振方法已不能满足需求，现一般通过在滚动直线导轨副上安装阻尼器来进行减振。阻尼器是一种利用阻尼特性来进行减缓机械振动以及消耗动能的装置，机床上主要应用为挤压油膜阻尼器，是通过阻尼滑块与导轨间的挤压油膜来消耗振动能量，从而减缓振动的，这种技术在国外已相对成熟，但国内仍处于完善阶段。

阻尼器的性能检测指标为减振性能。现有的对阻尼器性能研究相关的试验台主要是针对阻尼器的油膜厚度进行检测，如专利号：201410327012.5，以及对阻尼器减振效果的检测，如专利号：201420353269.3，它们都是停留在对阻尼器的性能检测层面上，而对于滚动直线导轨副阻尼器的可靠性试验装置及试验方法的研究基本空白。通过该试验台对阻尼器进行可靠性试验，为阻尼器的优化设计及可靠性提高提供了依据。

发明内容

本发明提供了一种不仅能够对不同型号滚动直线导轨副阻尼器模拟由于滚动直线导轨副内部滚珠的相互碰撞而产生振动的内部工况,还能模拟实际生产加工环境中的扰动、温度、湿度变化的外部工况加载的滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台及试验方法，并能够对试验结果进行数据采集及分析，弥补了现有对滚动直线导轨副阻尼器性能测试的空白。

本发明技术方案结合附图说明如下：

一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台，该试验台包括温湿度试验箱44和设置在温湿度试验箱44内部的两个结构相同的阻尼器工作台Ⅰ5和阻尼器工作台Ⅱ26、底座、两个结构相同的X向进给装置、阻尼器加载单元支撑部分、Y向进给装置25、压电陶瓷加载部分、阻尼性能检测部分以及自动控制部分；其中所述的地平铁1固定在水平面上；所述的阻尼器加载单元支撑部分的下端固定在地平铁1上；所述的阻尼器工作台Ⅰ5和阻尼器工作台Ⅱ26平行固定在地平铁1上并且设置在阻尼器加载单元支撑部分的下方；两个所述的X向进给装置分别设置在阻尼器工作台Ⅰ5和阻尼器工作台Ⅱ26的中间，其上端与阻尼器工作台Ⅰ5和阻尼器工作台Ⅱ26固定，其下端与地平铁1固定；所述的Y向进给装置25设置在阻尼器加载单元支撑部分的下方，其中的滚珠丝杠Ⅱ10的两端固定在阻尼器加载单元支撑部分上，其中的Z形板34与阻尼器加载单元支撑部分滑动配合；所述的压电陶瓷加载部分固定在Y向进给装置25的下方；所述的阻尼性能检测部分中的三向加速度传感器29设置在阻尼器工作台Ⅰ5上并且与自动控制部分相连；所述的压电陶瓷加载部分中的压力传感器40与自动控制部分相连。

所述的阻尼器工作台Ⅰ5包括滑座Ⅰa3、滑座Ⅰb20、导轨Ⅰa4、导轨Ⅰb19、滑块Ⅰb28、滑块Ⅰa23、工作台Ⅰ27和阻尼器24；其中所述的滑座Ⅰa3、滑座Ⅰb20结构相同，均通过T型螺栓固定在地平铁1上，其上设置有凹槽，凹槽上开有螺纹孔；所述的导轨Ⅰa4、导轨Ⅰb19结构相同，分别与滑座Ⅰa3、滑座Ⅰb20的凹槽滑动配合，其上设置有与滑座Ⅰa3、滑座Ⅰb20上螺纹孔位置相对应的安装孔；所述的阻尼器24通过螺栓固定在工作台Ⅰ27上，与导轨Ⅰa4、导轨Ⅰb19间隙配合；所述的滑块Ⅰa23与滑块Ⅰb28结构相同，分别设置在阻尼器24的两侧，其中间带有的凹槽与导轨Ⅰa4、导轨Ⅰb19间隙配合，通过螺栓固定在工作台Ⅰ27上；所述的工作台Ⅰ27为一矩形板，两端通过螺钉固定在滑块Ⅰa23与滑块Ⅰb28的上方。

所述的X向进给装置设置在导轨Ⅰa4、导轨Ⅰb19的中间位置，包括工作台伺服电机21、工作台伺服电机座31、弹性联轴器Ⅰ22、滚珠丝杠Ⅰ30、滚珠丝杠螺母副32和工作台丝杠支撑座33；所述的工作台伺服电机21端面的法兰盘通过螺栓固定在工作台伺服电机座31上；所述的工作台伺服电机座31为L型板，底板上开有通孔，并通过T型螺栓固定在地平铁1的T型槽上；所述的工作台伺服电机21的输出轴通过键与弹性联轴器Ⅰ22的一端连接；所述的弹性联轴器Ⅰ22的另一端通过键与滚珠丝杠Ⅰ30的一端相连接，所述的滚珠丝杠Ⅰ30的另一端通过滚动轴承与工作台丝杠支撑座33相连接；所述的滚珠丝杠螺母副32套在滚珠丝杠Ⅰ30上，其上端通过螺栓与工作台Ⅰ27相固定。

所述的阻尼器加载单元支撑部分包括加载单元左支撑挡板2、加载单元右支撑挡板14、支撑横梁7和加载支撑单元导轨9；所述的加载单元左支撑挡板2和加载单元右支撑挡板14均为L形，由底板和与底板垂直的竖板构成，底板上设有将T型螺栓固定在地平铁1T型槽的通孔；所述的支撑横梁7的两端通过螺栓与加载单元左支撑挡板2、加载单元右支撑挡板14竖板的上方固定；所述的支撑横梁7的两侧设置有T型横槽，下方开有螺纹孔；所述的加载支撑单元导轨9通过螺栓固定在支撑横梁7的下方，其上开有与支撑横梁7上的螺纹孔位置相对应的安装通孔。

所述的Y向进给装置25还包括加载支撑单元伺服电机13、丝杠固定支座11、弹性联轴器Ⅱ12、加载单元滚珠丝杠螺母副8、加载滑块35和轴承端盖6；所述的滚珠丝杠Ⅱ10通过轴承与丝杠固定支座11连接；所述的丝杠固定支座11为L形，底板上设置有通孔，通过螺钉固定在支撑横梁7上；所述的加载支撑单元伺服电机13的法兰盘通过螺栓固定在加载单元右支撑挡板14上，其输出端通过弹性联轴器Ⅱ12与滚珠丝杠Ⅱ10的一端连接；所述的滚珠丝杠Ⅱ10的另一端通过轴承及轴承端盖6固定在加载单元左支撑挡板2上；所述的加载单元滚珠丝杠螺母副8套在滚珠丝杠Ⅱ10上与滚珠丝杠Ⅱ10相互配合；所述的加载滑块35通过螺栓固定在加载单元滚珠丝杠螺母副8的一侧；所述的Z形板34通过螺栓固定在加载滑块35的上方；所述的Z形板34的上方的内侧设置有光滑的能嵌入支撑横梁7T型横槽的小滑块，所述的加载滑块35的两侧开有T形槽。

所述的加载滑块35的两侧开有的T形槽的数量为1个或多个。

所述的压电陶瓷加载部分还包括压电陶瓷左挡板36、散热铜套37、压电陶瓷微调U形板38、压电陶瓷上挡板39、压电陶瓷驱动器41、压电陶瓷右挡板42和压电陶瓷下挡板43；所述的压电陶瓷左挡板36、压电陶瓷右挡板42、压电陶瓷上挡板39和压电陶瓷下挡板43通过螺栓构成一个压电陶瓷外壳；所述的压电陶瓷微调U形板38为U形，槽口向上，所述的加载滑块35设置在压电陶瓷微调U形板38的槽内；所述的压电陶瓷微调U形板38的下底板上设有通孔，通过螺栓与压电陶瓷上挡板39固定，所述的压电陶瓷微调U形板38的两侧开有槽，通过T型螺栓与加载滑块35的T形槽固定；所述的压力传感器40设置在压电陶瓷外壳的内部，并通过双头螺柱与压电陶瓷驱动器41连接，并用锁紧螺母拧紧；所述的压电陶瓷驱动器41的外部套有散热铜套37。

所述的阻尼性能检测部分还包括数据采集卡、接线端子和上位工控机；其中所述的三向加速度传感器29通过磁力座吸附在工作台Ⅰ27上，所述的三向加速度传感器29采集到的振动信号由接线端子通过数据采集卡将信号进行放大并进行模拟量与数字量的转化后上传给上位工控机。

所述的自动控制部分包括下位可编程控制器PLC、伺服驱动器Ⅰ、伺服驱动器Ⅱ、A/D卡、信号放大器；所述的下位可编程控制器PLC的上行方向与上位工控机通讯，下行方向分别和伺服驱动器Ⅰ、伺服驱动器Ⅱ2以及压电陶瓷加载部分相连；所述的伺服驱动器Ⅰ的输出端与工作台伺服电机21的电源接口和编码器接口相连；所述的伺服驱动器Ⅱ的输出端与加载支撑单元伺服电机13和编码器接口相连；所述的加载支撑单元伺服电机13分别与三向加速度传感器29和压力传感器40相连；所述的三向加速度传感器29和压力传感器40与信号放大器相连；所述的信号放大器与A/D卡相连；所述的A/D卡与上位工控机相连；所述的上位工控机与显示器相连。

一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台的试验方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、确定被测试阻尼器的型号，确定被测阻尼器工作台的模拟加载的工况；

步骤二、按所述的阻尼器工作台及X向进给装置、阻尼器加载单元支撑部分及Y向进给装置以及压电陶瓷加载部分的方法对阻尼器及各部分进行安装；

步骤三、空载试验；

31)设定工作台伺服电机21正反转、转速、转动时间以及正反转间隔时间，驱动工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ26直线往复运动，模拟滚动直线导轨副内部滚珠的相互碰撞引起振动的内部工况；

32)通过阻尼器性能检测装置记录在该工况下阻尼器工作台的三向振动信号，通过对不同型号的阻尼器振动信号进行对比研究阻尼器的减振性能；当发现所检测信号有突变或其他异常情况时要及时停机，每次实验完毕后对测试时间、信号数据、故障信息进行整理储存，并利用数据对阻尼器的减振性能变化进行分析得到阻尼器性能变化规律；

步骤四、动态加载和空载结合试验；

41)根据所要模拟的外部工况确定动态载荷需要施加的位置；

42)利用自动控制部分及X向进给装置将阻尼器工作台Ⅰ5和阻尼器工作台Ⅱ26移动到指定位置；

43)利用自动控制部分及Y向进给装置将压电陶瓷加载部分移动到指定位置；

44)设定压电陶瓷驱动器加载力大小、频率、波形及加载时间等参数，实现对阻尼器工作台Ⅰ5和阻尼器工作台Ⅱ26的动态加载；

45)当到达指定加载时间时，重复步骤42)及步骤43)改变加载位置后重复步骤44)对阻尼器工作台Ⅰ5和阻尼器工作台Ⅱ26进行动态力加载；

46)未进行动态力加载的另一阻尼器工作台按照步骤三中的步骤进行空载试验；

47)通过阻尼器性能检测装置记录在模拟的外部工况下阻尼器工作台的三向振动信号，通过对不同型号的阻尼器振动信号进行对比研究阻尼器的减振性能；当发现所检测信号有突变或其他异常情况时要及时停机，每次实验完毕后对测试时间、信号数据、故障信息进行整理储存，并利用数据对阻尼器的减振性能变化进行分析得到阻尼器性能变化规律；

步骤五、温湿度环境试验；

51)将阻尼器工作台放入温湿度试验台中，设置不同的温度及湿度条件下按照步骤四对阻尼器工作台Ⅰ5和阻尼器工作台Ⅱ26进行空载试验，并通过阻尼器性能检测装置对各种温度和各种湿度组合下的阻尼器工作台Ⅰ5和阻尼器工作台Ⅱ26的三向振动信号进行检测与存储；当发现所检测信号有突变或其他异常情况时要及时停机；

52)设置不同的温度及湿度条件下按照步骤四进行动态加载和空载结合试验，并通过阻尼器性能检测装置对各种温度和各种湿度组合下的阻尼器工作台Ⅰ5和阻尼器工作台Ⅱ26的三向振动信号进行检测与存储，当发现所检测信号有突变或其他异常情况时要及时停机；

53)数据分析，将不同温度及不同湿度组合条件下进行空载和动态加载试验时的阻尼器工作台Ⅰ5和阻尼器工作台Ⅱ26的振动数据进行对比分析；研究不同的外界环境对阻尼器减振性能的影响及减振性能的变化规律。

本发明的有益效果为：

1、本发明所述的滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台与现有试验台相比，通过X向进给装置驱动工作台在X方向的任意移动，实现了对滚动直线导轨副内部滚珠的相互碰撞引起振动的内部工况的模拟，并方便加载时调整承受载荷的位置和实现不同加载位置时试验台振动数据的采集，使结果更加精确可靠。

2、本发明所述的滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台与现有试验台相比，通过压电陶瓷加载装置实现对滚动直线导轨副阻尼器工作时外部实际工况的模拟，并利用Y向进给装置实现压电陶瓷加载装置在Y方向的任意移动，配合阻尼器工作台X方向的移动，从而实现对工作台面进行多点加载，更好的模拟了阻尼器的实际工况。

3、本发明所述的滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台与现有试验台相比，工作时可实现对两组相同型号或不同型号滚动直线导轨阻尼器进行同步空载对比试验或者一组阻尼器空载、另一组阻尼器多位置加载试验大大提高了试验效率。

4、本发明所述的滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台与现有试验台相比，实现了对阻尼器的环境试验，考虑到阻尼器实际工作过程中摩擦引起的温度变化及切削液引起的湿度变化对油膜阻尼减振效果的影响，将实验装置放在温湿度试验箱中，对试验所处的环境温度及湿度进行控制，能够综合考虑各种影响因素更全面的对滚动直线导轨副阻尼器进行可靠性试验。

附图说明

图1为本发明去掉温湿度试验箱的整体结构示意图；

图2为本发明中阻尼器工作台Ⅰ的一个角度的结构示意图；

图3为本发明中阻尼器工作台Ⅰ的另一个角度的结构示意图；

图4为本发明中部分Y向进给装置和压电陶瓷加载部分装配的结构示意图；

图5为本发明中阻尼器加载单元支撑部分和Y向进给装置装配的结构示意图；

图6为本发明的整体结构示意图；

图7为本发明中自动控制原理图；

图8为本发明流程框图。

图中：1、地平铁；2、加载单元左支撑挡板；3、滑座Ⅰa；4、导轨Ⅰa；5、阻尼器工作台Ⅰ；6、轴承端盖；7、支撑横梁；8、加载单元滚珠丝杠螺母副；9、加载支撑单元导轨；10、滚珠丝杠Ⅱ；11、丝杠固定支座；12、弹性联轴器Ⅱ；13、加载支撑单元伺服电机；14、加载单元右支撑挡板；15、导轨Ⅱb；16、滑座Ⅱb；17、导轨Ⅱa；18、滑座Ⅱa；19、导轨Ⅰb；20、滑座Ⅰb；21、工作台伺服电机；22、弹性联轴器Ⅰ；23、滑块Ⅰa；24、阻尼器；25、Y向进给装置；26、阻尼器工作台Ⅱ；27、工作台Ⅰ；28、滑块Ⅰb；29、三向加速度传感器；30、滚珠丝杠Ⅰ；31、工作台伺服电机座；32、滚珠丝杠螺母副；33、工作台丝杠支撑座；34、Z形板；35、加载滑块；36、压电陶瓷左挡板；37、散热铜套；38、压电陶瓷微调U形板；39、压电陶瓷上挡板；40、压力传感器；41、压电陶瓷驱动器；42、压电陶瓷右挡板；43、压电陶瓷下挡板；44、温湿度试验箱。

具体实施方式

参阅图1、图6，一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台，该试验台包括温湿度试验箱44和设置在温湿度试验箱44内部的两个结构相同的阻尼器工作台Ⅰ5和阻尼器工作台Ⅱ26、地平铁1、两个结构相同的X向进给装置、阻尼器加载单元支撑部分、Y向进给装置25、压电陶瓷加载部分、阻尼性能检测部分以及自动控制部分。

其中所述的地平铁1固定在水平面上；所述的阻尼器加载单元支撑部分的下端固定在地平铁1上；所述的阻尼器工作台Ⅰ5和阻尼器工作台Ⅱ26平行固定在地平铁1上并且设置在阻尼器加载单元支撑部分的下方；两个所述的X向进给装置分别设置在阻尼器工作台Ⅰ5和阻尼器工作台Ⅱ26的中间，其上端与阻尼器工作台Ⅰ5和阻尼器工作台Ⅱ26固定，其下端与地平铁1固定；所述的Y向进给装置25设置在阻尼器加载单元支撑部分的下方，其中的滚珠丝杠Ⅱ10的两端固定在阻尼器加载单元支撑部分上，其中的Z形板34与阻尼器加载单元支撑部分滑动配合；所述的压电陶瓷加载部分固定在Y向进给装置25的下方；所述的阻尼性能检测部分中的三向加速度传感器29设置在阻尼器工作台Ⅰ5上并且与自动控制部分相连；所述的压电陶瓷加载部分中的压力传感器40与自动控制部分相连。

参阅图1—图3，所述阻尼器工作台Ⅰ5和阻尼器工作台Ⅱ26主要用来对不同型号的阻尼器进行安装固定。

所述的阻尼器工作台Ⅰ5包括滑座Ⅰa3、滑座Ⅰb20、导轨Ⅰa4、导轨Ⅰb19、滑块Ⅰb28、滑块Ⅰa23、工作台Ⅰ27和阻尼器24；其中所述的滑座Ⅰa3、滑座Ⅰb20结构相同，均通过T型螺栓固定在地平铁1上，其上设置有凹槽，凹槽上开有螺纹孔，两边凸起用以防止滚动导轨副在工作时发生窜动；所述的导轨Ⅰa4、导轨Ⅰb19结构相同，分别与滑座Ⅰa3、滑座Ⅰb20的凹槽滑动配合，其上设置有与滑座Ⅰa3、滑座Ⅰb20上螺纹孔位置相对应的安装孔；本发明设置有不同规格的凹形滑座以及与其配合安装的导轨来适应不同型号的阻尼器。所述的阻尼器24通过螺栓固定在工作台Ⅰ27上，与导轨Ⅰa4、导轨Ⅰb19间隙配合；所述的滑块Ⅰa23与滑块Ⅰb28结构相同，分别设置在阻尼器24的两侧，其中间带有的凹槽与导轨Ⅰa4、导轨Ⅰb19间隙配合，通过螺栓固定在工作台Ⅰ27上，用以支撑工作台Ⅰ27；所述的工作台Ⅰ27为一矩形板，两端通过螺钉固定在滑块Ⅰa23与滑块Ⅰb28的上方。上述结构保证了工作台Ⅰ27、阻尼器24、滑块Ⅰb28、滑块Ⅰa23在外力作用下能够在导轨Ⅰa4上自由滑动。

所述的阻尼器工作台Ⅱ26结构与阻尼器工作台Ⅰ5结构相同，包括导轨Ⅱb15、滑座Ⅱb16、导轨Ⅱa17、滑座Ⅱ18、滑块Ⅰb28、滑块Ⅰa23、工作台Ⅰ27和阻尼器24，其上述部件的安装方式与阻尼器工作台Ⅰ5上各部件安装方式相同。

参阅图2、图3，所述的X向进给装置主要用来模拟滚动直线导轨副内部滚珠的相互碰撞引起振动的工况以及改变压电陶瓷加载部分加载时阻尼器工作台在X方向上的载荷承受位置。

所述的X向进给装置设置在导轨Ⅰa4、导轨Ⅰb19的中间位置，包括工作台伺服电机21、工作台伺服电机座31、弹性联轴器Ⅰ22、滚珠丝杠Ⅰ30、滚珠丝杠螺母副32和工作台丝杠支撑座33；所述的工作台伺服电机21端面的法兰盘通过螺栓固定在工作台伺服电机座31上；所述的工作台伺服电机座31为L型板，底板上开有通孔，并通过T型螺栓固定在地平铁1的T型槽上；所述的工作台伺服电机21的输出轴通过键与弹性联轴器Ⅰ22的一端连接；所述的弹性联轴器Ⅰ22的另一端通过键与滚珠丝杠Ⅰ30的一端相连接，所述的滚珠丝杠Ⅰ30的另一端通过滚动轴承与工作台丝杠支撑座33相连接；所述的滚珠丝杠螺母副32套在滚珠丝杠Ⅰ30上，其上端通过螺栓与工作台Ⅰ27相固定。通过工作台伺服电机21驱动滚珠丝杠Ⅰ30，实现整个装置在X方向任意移动，方便加载时调整位置。

所述的阻尼器工作台Ⅱ26的安装方法同阻尼器工作台Ⅰ5的安装，本发明不限制阻尼工作台的个数，可根据试验需要灵活设计。

参阅图1、图5，所述阻尼器加载单元支撑部分用来固定安装加载单元以满足加载单元工作位置的要求并对其提供一个稳定的支撑作用。

所述的阻尼器加载单元支撑部分包括加载单元左支撑挡板2、加载单元右支撑挡板14、支撑横梁7和加载支撑单元导轨9；所述的加载单元左支撑挡板2和加载单元右支撑挡板14均为L形，由底板和与底板垂直的竖板构成，底板上设有将T型螺栓固定在地平铁1T型槽的通孔；所述的支撑横梁7的两端通过螺栓与加载单元左支撑挡板2、加载单元右支撑挡板14竖板的上方固定；所述的支撑横梁7的两侧设置有T型横槽，下方开有螺纹孔；所述的加载支撑单元导轨9通过螺栓固定在支撑横梁7的下方，其上开有与支撑横梁7上的螺纹孔位置相对应的安装通孔，使加载支撑单元导轨9与支撑横梁7固连。

所述的Y向进给装置用来改变加载单元的Y向位置，从而实现在Y方向不同位置的加载。

参阅图1、图5，所述的Y向进给装置25包括滚珠丝杠Ⅱ10、加载支撑单元伺服电机13、丝杠固定支座11、弹性联轴器Ⅱ12、加载单元滚珠丝杠螺母副8、Z形板、加载滑块35和轴承端盖6；所述的滚珠丝杠Ⅱ10通过轴承与丝杠固定支座11连接；所述的丝杠固定支座11为L形，底板上设置有通孔，通过螺钉固定在支撑横梁7上；所述的加载支撑单元伺服电机13的法兰盘通过螺栓固定在加载单元右支撑挡板14上，其输出端通过弹性联轴器Ⅱ12与滚珠丝杠Ⅱ10的一端连接；所述的滚珠丝杠Ⅱ10的另一端通过轴承及轴承端盖6固定在加载单元左支撑挡板2上；所述的加载单元滚珠丝杠螺母副8套在滚珠丝杠Ⅱ10上与滚珠丝杠Ⅱ10相互配合；所述的加载滑块35通过螺栓固定在加载单元滚珠丝杠螺母副8的一侧；所述的Z形板34通过螺栓固定在加载滑块35的上方；所述的Z形板34的上方的内侧设置有光滑的小滑块，该小滑块能嵌入支撑横梁7的凹槽中，可以随着加载滑块35一起移动，并通过嵌入支撑横梁7的小滑块来承受加载单元的重量，所述的加载滑块35的两侧开有T形槽，该T形槽的数量为1个或多个，可以根据Z方向调整高度自行设计。

参阅图4，所述的压电陶瓷加载部分包括压电陶瓷左挡板36、散热铜套37、压电陶瓷微调U形板38、压电陶瓷上挡板39、压力传感器40、压电陶瓷驱动器41、压电陶瓷右挡板42和压电陶瓷下挡板43；所述的压电陶瓷左挡板36、压电陶瓷右挡板42、压电陶瓷上挡板39和压电陶瓷下挡板43通过螺栓构成一个压电陶瓷外壳；所述的压电陶瓷微调U形板38为U形，槽口向上，所述的加载滑块35设置在压电陶瓷微调U形板38的槽内；所述的压电陶瓷微调U形板38的下底板上设有通孔，通过螺栓与压电陶瓷上挡板39固定，所述的压电陶瓷微调U形板38的两侧开有槽，通过T型螺栓与加载滑块35的T形槽固定；所述的压力传感器40设置在压电陶瓷外壳的内部，并通过双头螺柱与压电陶瓷驱动器41连接，并用锁紧螺母拧紧；所述的压电陶瓷驱动器41的外部套有散热铜套37，整个压电陶瓷加载部分通过加载单元支撑部分与加载支撑单元导轨9间隙配合，并通过加载滑块35固定Z形板34与横梁7相连，使整个压电陶瓷加载部分能够稳固连接，并能在Y方向上移动，方便加载时调整位置。

参阅图2，所述的阻尼性能检测部分包括三向加速度传感器29、数据采集卡、接线端子和上位工控机；其中所述的三向加速度传感器29通过磁力座吸附在工作台Ⅰ27上，这里不限制三向加速度传感器的位置，可以根据试验需要自行选定位置放置。所述的三向加速度传感器29采集到的振动信号由接线端子通过数据采集卡将信号进行放大并进行模拟量与数字量的转化后上传给上位工控机，利用VB软件对信号进行实时显示与存储，

本申请介绍滚动直线导轨副阻尼器试验台主要检测的性能参数为阻尼器振动特性即在模拟实际工况的可靠性试验下阻尼器减振性能变化规律。

所述的三向加速度传感器29可选用康泰ULT2061三轴向振动传感器，所述的数据采集卡可选用研华的PCI1711U。

参阅图6、图7，所述的自动控制部分包括下位可编程控制器PLC、伺服驱动器Ⅰ、伺服驱动器Ⅱ、A/D卡、信号放大器；所述的下位可编程控制器PLC的上行方向与上位工控机通讯，下行方向分别和伺服驱动器Ⅰ、伺服驱动器Ⅱ以及压电陶瓷加载部分相连；所述的伺服驱动器Ⅰ的输出端与工作台伺服电机21的电源接口和编码器接口相连；所述的伺服驱动器Ⅱ的输出端与加载支撑单元伺服电机13和编码器接口相连；所述的加载支撑单元伺服电机13分别与三向加速度传感器29和压力传感器40相连；所述的三向加速度传感器29和压力传感器40与信号放大器相连；所述的信号放大器与A/D卡相连；所述的A/D卡与上位工控机相连；所述的上位工控机与显示器相连。

上位工控机控制界面通过VB编制，在控制界面选定工作模式和试验参数，与下位可编程控制器PLC通过RS232进行串口通讯，可编程控制器PLC一方面通过伺服驱动器Ⅰ、Ⅱ控制工作台伺服电机21和加载支撑单元伺服电机13的启、停和正反转，另一方面控制压电陶瓷驱动器对工作台进行加载，可以通过上位工控机VB界面对加载力的大小、加载波形、加载时间等参数进行设置，加载过程中由压力传感器将信号通过信号放大器放大后反馈给上位工控机，实现闭环控制。同时，通过阻尼器性能检测部分实时监测工作台的振动情况。

本发明的工作原理为：参阅图1，图中给出了两套滚动直线导轨副阻尼器工作台，试验时在上位工控机VB控制界面上设置相关参数，并通过RS232端口与下位可编程控制器PLC通讯，可以通过工作台伺服电机21、滚珠丝杠副驱动阻尼器工作台Ⅰ5、阻尼器工作台Ⅱ26在导轨上往复移动，此时三向加速度传感器29可将检测到的振动信号通过信号放大器放大和A/D卡转换后反馈给上位工控机，记录数据；也可以通过加载支撑单元伺服电机13、Y向进给装置25在导轨上往复移动，并启动压电陶瓷驱动器，对阻尼器工作台Ⅰ5或阻尼器工作台Ⅱ26进行动态加载，试验过程中，压力传感器40将监测到的信号通过信号放大器放大和A/D卡转换后反馈给上位工控机进行闭环控制和通过阻尼器性能检测部分对工作台的振动情况实时监控。

参阅图8，利用本发明所述的滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台的试验方法具体步骤如下：

步骤一、确定被测试阻尼器的型号，确定被测阻尼器工作台的模拟加载的工况；

步骤二、按所述的阻尼器工作台及X向进给装置、阻尼器加载单元支撑部分及Y向进给装置以及压电陶瓷加载部分的方法对阻尼器及各部分进行安装；

步骤三、空载试验；

31)设定工作台伺服电机(21)正反转、转速、转动时间以及正反转间隔时间，驱动工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)直线往复运动，模拟滚动直线导轨副内部滚珠的相互碰撞引起振动的内部工况；

32)通过阻尼器性能检测装置记录在该工况下阻尼器工作台的三向振动信号，通过对不同型号的阻尼器振动信号进行对比研究阻尼器的减振性能；当发现所检测信号有突变或其他异常情况时要及时停机，每次实验完毕后对测试时间、信号数据、故障信息进行整理储存，并利用数据对阻尼器的减振性能变化进行分析得到阻尼器性能变化规律；

步骤四、动态加载和空载结合试验；

41)根据实际工况确定动态载荷需要施加的位置；

42)利用自动控制部分及X向进给装置将阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)移动到指定位置；

43)利用自动控制部分及Y向进给装置将压电陶瓷加载部分移动到指定位置；

44)设定压电陶瓷驱动器加载力大小、频率、波形及加载时间等参数，实现对阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)的动态加载；

45)当到达指定加载时间时，重复步骤42)及步骤43)改变加载位置后重复步骤44)对阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)进行动态力加载；

46)未进行动态力加载的另一阻尼器工作台按照步骤三中的步骤进行空载试验；

47)通过阻尼器性能检测装置记录在每种试验条件下阻尼器工作台的三向振动信号，通过对不同型号的阻尼器振动信号进行对比研究阻尼器的减振性能；当发现所检测信号有突变或其他异常情况时要及时停机，每次实验完毕后对测试时间、信号数据、故障信息进行整理储存，并利用数据对阻尼器的减振性能变化进行分析得到阻尼器性能变化规律；通过性能变化参数，对阻尼器进行改进，减少出厂故障率。

步骤五、温湿度环境试验；

51)将阻尼器工作台放入温湿度试验台中，设置不同的温度及湿度条件下按照步骤四对阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)进行空载试验，并通过阻尼器性能检测装置对各种温度和各种湿度组合下的阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)的三向振动信号进行检测与存储；当发现所检测信号有突变或其他异常情况时要及时停机；

52)设置不同的温度及湿度条件下按照步骤四进行动态加载和空载结合试验，并通过阻尼器性能检测装置对各种温度和各种湿度组合下的阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)的三向振动信号进行检测与存储，当发现所检测信号有突变或其他异常情况时要及时停机；

53)数据分析，将不同温度及不同湿度组合条件下进行空载和动态加载试验时的阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)的振动数据进行对比分析；研究不同的外界环境对阻尼器减振性能的影响及减振性能的变化规律。

Claims (10)

1.一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台，其特征在于，该试验台包括温湿度试验箱(44)和设置在温湿度试验箱(44)内部的两个结构相同的阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)、地平铁(1)、两个结构相同的X向进给装置、阻尼器加载单元支撑部分、Y向进给装置(25)、压电陶瓷加载部分、阻尼性能检测部分以及自动控制部分；其中所述的地平铁(1)固定在水平面上；所述的阻尼器加载单元支撑部分的下端固定在地平铁(1)上；所述的阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)平行固定在地平铁(1)上并且设置在阻尼器加载单元支撑部分的下方；两个所述的X向进给装置分别设置在阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)的中间，其上端与阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)固定，其下端与地平铁(1)固定；所述的Y向进给装置(25)设置在阻尼器加载单元支撑部分的下方，其中的滚珠丝杠Ⅱ(10)的两端固定在阻尼器加载单元支撑部分上，其中的Z形板(34)与阻尼器加载单元支撑部分滑动配合；所述的压电陶瓷加载部分固定在Y向进给装置(25)的下方；所述的阻尼性能检测部分中的三向加速度传感器(29)设置在阻尼器工作台Ⅰ(5)上并且与自动控制部分相连；所述的压电陶瓷加载部分中的压力传感器(40)与自动控制部分相连。

2.根据权利要求1所述的一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台，其特征在于，所述的阻尼器工作台Ⅰ(5)包括滑座Ⅰa(3)、滑座Ⅰb(20)、导轨Ⅰa(4)、导轨Ⅰb(19)、滑块Ⅰb(28)、滑块Ⅰa(23)、工作台Ⅰ(27)和阻尼器(24)；其中所述的滑座Ⅰa(3)、滑座Ⅰb(20)结构相同，均通过T型螺栓固定在地平铁(1)上，其上设置有凹槽，凹槽上开有螺纹孔；所述的导轨Ⅰa(4)、导轨Ⅰb(19)结构相同，分别与滑座Ⅰa(3)、滑座Ⅰb(20)的凹槽滑动配合，其上设置有与滑座Ⅰa(3)、滑座Ⅰb(20)上螺纹孔位置相对应的安装孔；所述的阻尼器24通过螺栓固定在工作台Ⅰ27上，与导轨Ⅰa4、导轨Ⅰb19间隙配合；所述的滑块Ⅰa(23)与滑块Ⅰb(28)结构相同，分别设置在阻尼器(24)的两侧，其中间带有的凹槽与导轨Ⅰa(4)、导轨Ⅰb(19)间隙配合，通过螺栓固定在工作台Ⅰ27上；所述的工作台Ⅰ(27)为一矩形板，两端通过螺钉固定在滑块Ⅰa(23)与滑块Ⅰb(28)的上方。

3.根据权利要求2所述的一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台，其特征在于，所述的X向进给装置设置在导轨Ⅰa(4)、导轨Ⅰb(19)的中间位置，包括工作台伺服电机(21)、工作台伺服电机座(31)、弹性联轴器Ⅰ(22)、滚珠丝杠Ⅰ(30)、滚珠丝杠螺母副(32)和工作台丝杠支撑座(33)；所述的工作台伺服电机(21)端面的法兰盘通过螺栓固定在工作台伺服电机座(31)上；所述的工作台伺服电机座(31)为L型板，底板上开有通孔，并通过T型螺栓固定在地平铁(1)的T型槽上；所述的工作台伺服电机21的输出轴通过键与弹性联轴器Ⅰ22的一端连接；所述的弹性联轴器Ⅰ(22)的另一端通过键与滚珠丝杠Ⅰ(30)的一端相连接，所述的滚珠丝杠Ⅰ(30)的另一端通过滚动轴承与工作台丝杠支撑座(33)相连接；所述的滚珠丝杠螺母副(32)套在滚珠丝杠Ⅰ(30)上，其上端通过螺栓与工作台Ⅰ(27)相固定。

4.根据权利要求2所述的一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台，其特征在于，所述的阻尼器加载单元支撑部分包括加载单元左支撑挡板(2)、加载单元右支撑挡板(14)、支撑横梁(7)和加载支撑单元导轨(9)；所述的加载单元左支撑挡板(2)和加载单元右支撑挡板(14)均为L形，由底板和与底板垂直的竖板构成，底板上设有将T型螺栓固定在地平铁(1)T型槽的通孔；所述的支撑横梁(7)的两端通过螺栓与加载单元左支撑挡板(2)、加载单元右支撑挡板(14)竖板的上方固定；所述的支撑横梁(7)的两侧设置有T型横槽，下方开有螺纹孔；所述的加载支撑单元导轨(9)通过螺栓固定在支撑横梁(7)的下方，其上开有与支撑横梁(7)上的螺纹孔位置相对应的安装通孔。

5.根据权利要求4所述的一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台，其特征在于，所述的Y向进给装置(25)还包括加载支撑单元伺服电机(13)、丝杠固定支座(11)、弹性联轴器Ⅱ(12)、加载单元滚珠丝杠螺母副(8)、加载滑块(35)和轴承端盖(6)；所述的滚珠丝杠Ⅱ(10)通过轴承与丝杠固定支座(11)连接；所述的丝杠固定支座(11)为L形，底板上设置有通孔，通过螺钉固定在支撑横梁(7)上；所述的加载支撑单元伺服电机(13)的法兰盘通过螺栓固定在加载单元右支撑挡板(14)上，其输出端通过弹性联轴器Ⅱ(12)与滚珠丝杠Ⅱ(10)的一端连接；所述的滚珠丝杠Ⅱ(10)的另一端通过轴承及轴承端盖(6)固定在加载单元左支撑挡板(2)上；所述的加载单元滚珠丝杠螺母副(8)套在滚珠丝杠Ⅱ(10)上与滚珠丝杠Ⅱ(10)相互配合；所述的加载滑块(35)通过螺栓固定在加载单元滚珠丝杠螺母副(8)的一侧；所述的Z形板(34)通过螺栓固定在加载滑块(35)的上方；所述的Z形板(34)的上方的内侧设置有光滑的能嵌入支撑横梁(7)T型横槽的小滑块，所述的加载滑块(35)的两侧开有T形槽。

6.根据权利要求5所述的一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台，其特征在于，所述的加载滑块(35)的两侧开有的T形槽的数量为1个或多个。

7.根据权利要求6所述的一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台，其特征在于，所述的压电陶瓷加载部分还包括压电陶瓷左挡板(36)、散热铜套(37)、压电陶瓷微调U形板(38)、压电陶瓷上挡板(39)、压电陶瓷驱动器(41)、压电陶瓷右挡板(42)和压电陶瓷下挡板(43)；所述的压电陶瓷左挡板(36)、压电陶瓷右挡板(42)、压电陶瓷上挡板(39)和压电陶瓷下挡板(43)通过螺栓构成一个压电陶瓷外壳；所述的压电陶瓷微调U形板(38)为U形，槽口向上，所述的加载滑块(35)设置在压电陶瓷微调U形板(38)的槽内；所述的压电陶瓷微调U形板(38)的下底板上设有通孔，通过螺栓与压电陶瓷上挡板(39)固定，所述的压电陶瓷微调U形板(38)的两侧开有槽，通过T型螺栓与加载滑块(35)的T形槽固定；所述的压力传感器(40)设置在压电陶瓷外壳的内部，并通过双头螺柱与压电陶瓷驱动器(41)连接，并用锁紧螺母拧紧；所述的压电陶瓷驱动器(41)的外部套有散热铜套(37)。

8.根据权利要求7所述的一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台，其特征在于，所述的阻尼性能检测部分还包括数据采集卡、接线端子和上位工控机；其中所述的三向加速度传感器(29)通过磁力座吸附在工作台Ⅰ(27)上，所述的三向加速度传感器(29)采集到的振动信号由接线端子通过数据采集卡将信号进行放大并进行模拟量与数字量的转化后上传给上位工控机。

9.根据权利要求8所述的一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台，其特征在于，所述的自动控制部分包括下位可编程控制器PLC、伺服驱动器Ⅰ、伺服驱动器Ⅱ、A/D卡、信号放大器；所述的下位可编程控制器PLC的上行方向与上位工控机通讯，下行方向分别和伺服驱动器Ⅰ、伺服驱动器Ⅱ2以及压电陶瓷加载部分相连；所述的伺服驱动器Ⅰ的输出端与工作台伺服电机(21)的电源接口和编码器接口相连；所述的伺服驱动器Ⅱ的输出端与加载支撑单元伺服电机(13)和编码器接口相连；所述的加载支撑单元伺服电机(13)分别与三向加速度传感器(29)和压力传感器(40)相连；所述的三向加速度传感器(29)和压力传感器(40)与信号放大器相连；所述的信号放大器与A/D卡相连；所述的A/D卡与上位工控机相连；所述的上位工控机与显示器相连。

10.一种利用权利要求1至9任一项所述的一种滚动直线导轨副阻尼器可靠性试验台的试验方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、确定被测试阻尼器的型号，确定被测阻尼器工作台的模拟加载的工况；

步骤二、按所述的阻尼器工作台及X向进给装置、阻尼器加载单元支撑部分及Y向进给装置以及压电陶瓷加载部分的方法对阻尼器及各部分进行安装；

步骤三、空载试验；

31)设定工作台伺服电机(21)正反转、转速、转动时间以及正反转间隔时间，驱动工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)直线往复运动，模拟滚动直线导轨副内部滚珠的相互碰撞引起振动的内部工况；

32)通过阻尼器性能检测装置记录在该工况下阻尼器工作台的三向振动信号，通过对不同型号的阻尼器振动信号进行对比研究阻尼器的减振性能；当发现所检测信号有突变或其他异常情况时要及时停机，每次实验完毕后对测试时间、信号数据、故障信息进行整理储存，并利用数据对阻尼器的减振性能变化进行分析得到阻尼器性能变化规律；

步骤四、动态加载和空载结合试验；

41)根据所要模拟的外部工况确定动态载荷需要施加的位置；

42)利用自动控制部分及X向进给装置将阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)移动到指定位置；

43)利用自动控制部分及Y向进给装置将压电陶瓷加载部分移动到指定位置；

44)设定压电陶瓷驱动器加载力大小、频率、波形及加载时间等参数，实现对阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)的动态加载；

45)当到达指定加载时间时，重复步骤42)及步骤43)改变加载位置后重复步骤44)对阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)进行动态力加载；

46)未进行动态力加载的另一阻尼器工作台按照步骤三中的步骤进行空载试验；

47)通过阻尼器性能检测装置记录在模拟的外部工况下阻尼器工作台的三向振动信号，通过对不同型号的阻尼器振动信号进行对比研究阻尼器的减振性能；当发现所检测信号有突变或其他异常情况时要及时停机，每次实验完毕后对测试时间、信号数据、故障信息进行整理储存，并利用数据对阻尼器的减振性能变化进行分析得到阻尼器性能变化规律；

步骤五、温湿度环境试验；

51)将阻尼器工作台放入温湿度试验台中，设置不同的温度及湿度条件下按照步骤四对阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)进行空载试验，并通过阻尼器性能检测装置对各种温度和各种湿度组合下的阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)的三向振动信号进行检测与存储；当发现所检测信号有突变或其他异常情况时要及时停机；

52)设置不同的温度及湿度条件下按照步骤四进行动态加载和空载结合试验，并通过阻尼器性能检测装置对各种温度和各种湿度组合下的阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)的三向振动信号进行检测与存储，当发现所检测信号有突变或其他异常情况时要及时停机；

53)数据分析，将不同温度及不同湿度组合条件下进行空载和动态加载试验时的阻尼器工作台Ⅰ(5)和阻尼器工作台Ⅱ(26)的振动数据进行对比分析；研究不同的外界环境对阻尼器减振性能的影响及减振性能的变化规律。