CN108548661B - 轴向回转测量加载装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及轴向回转测量加载装置，包括轴向加载基座，在轴向加载基座前端设置有回转顶尖组件、在轴向加载基座内部从前到后依次密珠轴向滑套组件、测试缓冲调整组件和加载施力组件；回转顶尖组件、密珠轴向滑套组件、测试缓冲调整组件通过它们中央穿设的顶尖加载支承轴连接；测试缓冲调整组件与加载施力组件之间通过加压压力弹簧连接；在密珠轴向滑套组件和测试缓冲调整组件之间的加载支承轴上套设左侧反推压力弹簧；本发明可以模拟气浮主轴静态在静态和动态情况下，对其轴向持续连续加载，且所加载载荷的位移和振动对气浮静压主轴没有影响，并能够对所加载荷进行测试和记录，以满足气浮静压主轴性能各方面的研究。

Description

轴向回转测量加载装置

技术领域

本发明属于机械技术领域，具体涉及一种轴向回转测量加载装置，适合于精密气浮静压主轴的轴向回转测试加载。

背景技术

随着科学技术的发展，以气体为润滑剂的轴承以其极小的摩擦系数，极高的回转精度和无污染等优点在精密机械与仪器中获得了越来越广泛的应用。气浮静压主轴集中体现了高速、高效和高精密加工性能，是精密机床主轴的主要发展方向之一。对气浮静压主轴的静态性以及动态性的承载力测试需要一种能够连续加载、在静态和动态的情况下都能进行施力，所加载载荷的位移和振动对气浮静压主轴没有影响，并且能够在主轴轴向进行加载并能够对轴向所加载荷力进行测试和记录。

国内有一些气浮静压主轴测试实验平台，这些平台有些只能对气浮主轴静态进行精确加载，在动态时会把加载的位移和振动传递给加载主轴；有些采用砝码加载，加载载荷非常准确，但是不能够实现连续加载而且有时砝码加载会显得非常笨重和找不到合适的砝码；有些采用气动加载能够实现连续加载，但由于气体的压缩性和供气压力的不稳定性，会使加载载荷不稳定以及一致性不好。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种轴向回转加载及测试装置，解决精密气浮静压主轴在静态和动态情况下不能够在主轴轴向连续回转、连续加载条件下对气浮静压主轴进行承载力测试的问题。

本发明的技术方案为：

轴向回转测量加载装置，包括轴向加载基座，在所述轴向加载基座前端设置有回转顶尖组件、在轴向加载基座内部从前到后依次密珠轴向滑套组件、测试缓冲调整组件和加载施力组件；

所述回转顶尖组件、密珠轴向滑套组件、测试缓冲调整组件通过它们中央穿设的顶尖加载支承轴连接；所述测试缓冲调整组件与加载施力组件之间通过加压压力弹簧连接；在密珠轴向滑套组件和测试缓冲调整组件之间的加载支承轴上套设左侧反推压力弹簧；

所述回转顶尖组件包括顶尖、左轴承外支承套、左侧背靠背推力轴承、左轴承盖板和左紧固螺钉；所述顶尖设置于左轴承外支承套的前端面；在所述左轴承外支承套内部设有限位台阶，左侧背靠背推力轴承套设于在左轴承外支承套内，其前端面与左轴承外支承套的限位台阶相抵；所述顶尖加载支承轴的前部设置有的限位轴肩，顶尖加载支承轴端头穿设在左侧背靠背推力轴承内，顶尖加载支承轴的限位轴肩与左侧背靠背推力轴承的末端面相抵接；

所述密珠轴向滑套组件包括密珠轴套组件、左侧滑动密珠外套、密珠挡板、左侧支承压板和左侧反推压力弹簧；所述左侧滑动密珠外套和左侧支承压板从前到后依次套设在顶尖加载支承轴外，在左侧滑动密珠外套与顶尖加载支承轴之间设置所述密珠轴套组件，左侧滑动密珠外套前端设置密珠挡板，左侧支承压板末端抵接所述左侧反推压力弹簧；

所述测试缓冲调整组件包括测力传感器、加载中间支承盘、平键和防松双螺母；所述顶尖加载支承轴的末端设置有限位轴肩，顶尖加载支承轴穿设过加载中间支承盘并通过其平键与加载中间支承盘孔内的键槽配合连接，所述顶尖加载支承轴穿设过加载中间支承盘并伸出其末端头，在顶尖加载支承轴的末端头上套设所述防松双螺母，在所述加载中间支承盘的前端与顶尖加载支承轴末端的限位轴肩之间设置所述所述测力传感器，测力传感器穿设在顶尖加载支承轴上，所述加载中间支承盘抵接所述左侧反推压力弹簧；

所述加载施力组件包括调力加载轴、右端加载支承套、右轴承盖板、右紧固螺钉、右侧背靠背推力轴承、右端加载支承盘；所述右端加载支承盘设置在所述轴向加载基座的末段内，所述右端加载支承盘末端内设有限位台阶，所述右侧背靠背推力轴承套设于在左轴承外支承套内，其前端面与右端加载支承盘的限位台阶相抵；所述右端加载支承盘前端与所述加压压力弹簧抵接；所述右端加载支承套固定设置在所述轴向加载基座末端，右端加载支承套中央开设螺纹孔，所述调力加载轴穿设过螺纹孔并通过螺纹与右端加载支承套配合，调力加载轴的前端穿设在右侧背靠背推力轴承内。

进一步的，在所述加载中间支承盘外设置有左侧导向板，在右端加载支承盘外设置有右侧导向板，在所述轴向加载基座内设置有前后导向槽，左侧导向板和右侧导向板可在轴向加载基座的前后导向槽内滑动。

进一步的，所述顶尖加载支承轴穿过左侧背靠背推力轴承并伸出端头，在所述顶尖加载支承轴的前端头开设有圆周浅槽，圆周浅槽内安装有左轴承弹簧挡圈。

进一步的，所述调力加载轴穿过右侧背靠背推力轴承并伸出端头，在所述调力加载轴的前端头开设有圆周浅槽，圆周浅槽内安装有右轴承弹簧挡圈。

本发明的有益效果：

1.本发明可以模拟气浮主轴静态在静态和动态情况下，对其轴向持续连续加载，且所加载载荷的位移和振动对气浮静压主轴没有影响，并能够对所加载荷进行测试和记录，以满足气浮静压主轴性能各方面的研究。

2．本发明通过调力加载轴在加载支承套正反方向回转运动，实现调力加载轴能够径向回转以及轴向平稳运动和传力，经过加压压力弹簧将力传递给加载中间支承盘；中间支承盘通过测力传感器将力传递给顶尖加载支承轴上，测力传感器实现外载荷力的测试和显示，加压压力弹簧实现连续加载。

3. 本发明加载回转装置上安装有平键、精密密珠轴套组件和左端推力轴承，可以实现在装置施力过程中实现对精密主轴的回转加载；在回转加载过程中，加载支承轴和测力传感器只左右移动不发生回转运动，可以微调传感器与支承轴的配合间隙实现了传感器测力的稳定性和准确性。通过该装置实现了精密主轴轴向回转连续加载，并能够较好的测试外加载荷。

4. 本发明中采用反推压力弹簧和加压压力弹簧的组合使用，很好的实现在加载荷和减载荷过程中加载支承轴能够自动向左右移动达到平衡位置；而且可以通过合理设计左侧反推压力弹簧和右侧加压压力弹簧的参数，实现较好的行程和合理的传力刚度性能。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3为本发明回转顶尖组件的结构示意图；

图4为本发明密珠轴向滑套组件的结构示意图；

图5为本发明测试缓冲调整组件的结构示意图；

图6为本发明加载施力组件的结构示意图；

图中，1-顶尖，2-左轴承外支承套，3-左轴承弹簧挡圈，4-左侧背靠背推力轴承，5-左紧固螺钉，6-左轴承盖板，7-顶尖加载支承轴，8-密珠挡板，9-密珠轴套组件，10-左侧滑动密珠外套，11-轴向加载基座，12-左侧支承压板，13-左侧反推压力弹簧，14-加载中间支承盘，15-测力传感器，16-左侧导向板，17-加压压力弹簧，18-平键，19-防松双螺母，20-右端加载支承盘，21-右轴承弹簧挡，22-右侧导向板，23-右侧背靠背推力轴承，24-右紧固螺钉，25-右轴承盖板，26-右端加载支承套，27-调力加载轴，28-回转顶尖组件，29-密珠轴向滑套组件，30-测试缓冲调整组件，31-加载施力组件。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

本发明的主要目的是提供一种轴向回转测量加载装置，该装置通过调整调力加载轴在右端加载支承套正反方向回转运动，实现右端推力轴承能够径向回转以及轴向平稳运动和传力，经过加压压力弹簧将力传递给加载中间支承盘；中间支承盘通过测力传感器将力传递给顶尖加载支承轴上，测力传感器实现外载荷力的测试和显示，加压压力弹簧实现连续加载。在该加载回转装置上安装有平键、精密密珠轴套组件和左端推力轴承，可以实现在装置施力过程中实现对精密主轴的回转加载；在回转加载过程中，加载支承轴和测力传感器只左右移动不发生回转运动，可以微调传感器与支承轴的配合间隙实现了传感器测力的稳定性和准确性。通过该装置实现了精密主轴轴向回转连续加载，并能够较好的测试外加载荷。在该轴向加载装置中采用反推压力弹簧和加压压力弹簧的组合使用，很好的实现在加载荷和减载荷过程中加载支承轴能够自动向左右移动达到平衡位置；而且可以通过合理设计左侧反推压力弹簧和加压压力弹簧的参数，实现较好的行程和合理的传力刚度性能。为了清楚表面本发明各部件的位置关系，规定回转顶尖组件为本发明装置的前端，加载施力组件为本发明装置的末端。

下面通过具体实施例对本发明进行详细的说明：

参见图1-图6的轴向回转测量加载装置，包括轴向加载基座11，在轴向加载基座11前端设置有回转顶尖组件28、在轴向加载基座11内部从前到后依次密珠轴向滑套组件29、测试缓冲调整组件30和加载施力组件31；

回转顶尖组件28、密珠轴向滑套组件29、测试缓冲调整组件30通过它们中央穿设的顶尖加载支承轴7连接；测试缓冲调整组件30与加载施力组件31之间通过加压压力弹簧17连接；在密珠轴向滑套组件29和测试缓冲调整组件之间30的加载支承轴7上套设左侧反推压力弹簧13；

回转顶尖组件28包括顶尖1、左轴承外支承套2、左侧背靠背推力轴承4、左轴承盖板6和左紧固螺钉5；顶尖1设置于左轴承外支承套2的前端面；在左轴承外支承套2内部设有限位台阶，左侧背靠背推力轴承4套设于在左轴承外支承套2内，其前端面与左轴承外支承套2的限位台阶相抵；的前部设置有的限位轴肩，顶尖加载支承轴7端头穿设在左侧背靠背推力轴承4内，顶尖加载支承轴7的限位轴肩与左侧背靠背推力轴承4的末端面相抵接；左轴承外支承套2和左侧背靠背推力轴承4可以实现顶尖加载支承轴7轴向推力和径向回转运动；顶尖加载支承轴7穿过左侧背靠背推力轴承4并伸出端头，为防止左侧背靠背推力轴承4在向右运动过程与顶尖加载支承轴7脱离，在顶尖加载支承轴7的前端头开设有圆周浅槽，圆周浅槽内安装有左轴承弹簧挡圈3。

为了减少顶尖加载支承轴7在运动和传力过程中产生额外的附加载荷，通过摩擦系数极小的密珠轴向滑套组件29实现其前后自由移动，几乎不产生外载荷。密珠轴向滑套组件29包括密珠轴套组件9、左侧滑动密珠外套10、密珠挡板8、左侧支承压板12和左侧反推压力弹簧13；左侧滑动密珠外套10和左侧支承压板12从前到后依次套设在顶尖加载支承轴7外，在左侧滑动密珠外套10与顶尖加载支承轴7之间设置密珠轴套组件9，左侧滑动密珠外套10前端设置密珠挡板8，左侧支承压板12末端抵接左侧反推压力弹簧13；左侧反推压力弹簧13设置的目的是为了在减小外加载荷的情况下顶尖加载支承轴7能够实现自动向末端移动，可以通过合理设计左侧反推压力弹簧13和加压压力弹簧17的参数，实现较好的行程和合理的传力刚度性能。

测试缓冲调整组件30包括测力传感器15、加载中间支承盘14、平键18和防松双螺母19；顶尖加载支承轴7的末端设置有限位轴肩，顶尖加载支承轴7穿设过加载中间支承盘14并通过其平键18与加载中间支承盘14孔内的键槽配合连接，通过平键18防止顶尖加载支承轴7发生回转；顶尖加载支承轴7穿设过加载中间支承盘14并伸出其末端头，在顶尖加载支承轴7的末端头上套设防松双螺母19，在加载中间支承盘14的前端与顶尖加载支承轴7末端的限位轴肩之间设置测力传感器15，测力传感器15穿设在顶尖加载支承轴7上，通过测力传感器15将所加载荷力小到计算机中显示并储存，加载中间支承盘14抵接左侧反推压力弹簧13；通过调整防松双螺母19可以实现调整测力传感器15和顶尖加载支承轴7右阶梯轴轴肩的配合间隙，间隙控制在0.3-0.5mm，可以使测力传感器15在顶尖加载支承轴7微移动，实现测力传感器15在测试过程中不产生附加外力。在工作加载过程中，顶尖加载支承轴7右阶梯轴轴肩紧紧地压在测力传感器15的左侧测力面，将运动和力传递给顶尖1。

加载施力组件31包括调力加载轴27、右端加载支承套26、右轴承盖板25、右紧固螺钉24、右侧背靠背推力轴承23、右端加载支承盘20；右端加载支承盘20通过螺钉固定在轴向加载基座11的末段内，右端加载支承盘20末端内设有限位台阶，右侧背靠背推力轴承23套设于在左轴承外支承套2内，其前端面与右端加载支承盘20的限位台阶相抵；右端加载支承盘20前端与加压压力弹簧17抵接；右端加载支承套26固定设置在轴向加载基座11末端，右端加载支承套26中央开设螺纹孔，调力加载轴27穿设过螺纹孔并通过螺纹回转副与右端加载支承套26配合，调力加载轴27的前端穿设在右侧背靠背推力轴承23内，通过旋转调力加载轴27实现螺纹回转运动，通过旋转调力加载轴27的前端轴肩推动右侧背靠背推力轴承23向前端运动和传力；右侧背靠背推力轴承23的外圈通过轴承左端面与右端加载支承盘20内部限位台阶限位和传力，右端加载支承盘20与右轴承盖板25通过右紧固螺钉24将右侧背靠背推力轴承23外圈紧固，实现轴向推力和径向回转运动，调力加载轴27穿过右侧背靠背推力轴承23并伸出端头，为防止右侧背靠背推力轴承23在向右运动过程与调力加载轴27脱离，在调力加载轴27的前端头开设有圆周浅槽，圆周浅槽内安装有右轴承弹簧挡圈21。在右端加载支承盘20外设置有右侧导向板22，右侧导向板22可以在轴向加载基座11的前后导向槽左右滑动，实现右端加载支承盘20的左右平稳运动和传力。右端加载支承盘20和加载中间支承盘14通过加压压力弹簧17的位移实现对加载中间支承盘14施力。

在加载中间支承盘14外设置有左侧导向板16，在轴向加载基座11内设置有前后导向槽，左侧导向板16和右侧导向板22可在轴向加载基座11的前后导向槽内滑动。

本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.轴向回转测量加载装置，其特征在于，包括轴向加载基座(11)，在所述轴向加载基座(11)前端设置有回转顶尖组件(28)、在轴向加载基座(11)内部从前到后依次为密珠轴向滑套组件(29)、测试缓冲调整组件(30)和加载施力组件(31)；

所述回转顶尖组件(28)、密珠轴向滑套组件(29)、测试缓冲调整组件(30)通过它们中央穿设的顶尖加载支承轴(7)连接；所述测试缓冲调整组件(30)与加载施力组件(31)之间通过加压压力弹簧(17)连接；在密珠轴向滑套组件(29)和测试缓冲调整组件(30)之间的顶尖加载支承轴(7)上套设左侧反推压力弹簧(13)；

所述回转顶尖组件(28)包括顶尖(1)、左轴承外支承套(2)、左侧背靠背推力轴承(4)、左轴承盖板(6)和左紧固螺钉(5)；所述顶尖(1)设置于左轴承外支承套(2)的前端面；在所述左轴承外支承套(2)内部设有限位台阶，左侧背靠背推力轴承(4)套设在左轴承外支承套(2)内，其前端面与左轴承外支承套(2)的限位台阶相抵；所述顶尖加载支承轴(7)的前部设置有限位轴肩，顶尖加载支承轴(7)端头穿设在左侧背靠背推力轴承(4)内，顶尖加载支承轴(7)的限位轴肩与左侧背靠背推力轴承(4)的末端面相抵接；

所述密珠轴向滑套组件(29)包括密珠轴套组件(9)、左侧滑动密珠外套(10)、密珠挡板(8)、左侧支承压板(12)和左侧反推压力弹簧(13)；所述左侧滑动密珠外套(10)和左侧支承压板(12)从前到后依次套设在顶尖加载支承轴(7)外，在左侧滑动密珠外套(10)与顶尖加载支承轴(7)之间设置所述密珠轴套组件(9)，左侧滑动密珠外套(10)前端设置密珠挡板(8)，左侧支承压板(12)末端抵接所述左侧反推压力弹簧(13)；

所述测试缓冲调整组件(30)包括测力传感器(15)、加载中间支承盘(14)、平键(18)和防松双螺母(19)；所述顶尖加载支承轴(7)的末端设置有限位轴肩，顶尖加载支承轴(7)穿设过加载中间支承盘(14)并通过平键与加载中间支承盘(14)孔内的键槽配合连接，所述顶尖加载支承轴(7)穿设过加载中间支承盘(14)并伸出其末端头，在顶尖加载支承轴(7)的末端头上套设所述防松双螺母(19)，在所述加载中间支承盘(14)的前端与顶尖加载支承轴(7)末端的限位轴肩之间设置所述测力传感器(15)，测力传感器(15)穿设在顶尖加载支承轴(7)上，所述加载中间支承盘(14)抵接所述左侧反推压力弹簧(13)；

所述加载施力组件(31)包括调力加载轴(27)、右端加载支承套(26)、右轴承盖板(25)、右紧固螺钉(24)、右侧背靠背推力轴承(23)、右端加载支承盘(20)；所述右端加载支承盘(20)设置在所述轴向加载基座(11)的末段内，所述右端加载支承盘(20)末端内设有限位台阶，所述右侧背靠背推力轴承(23)套设于右端加载支承盘(20)内，其前端面与右端加载支承盘(20)的限位台阶相抵；所述右端加载支承盘(20)前端与所述加压压力弹簧(17)抵接；所述右端加载支承套(26)固定设置在所述轴向加载基座(11)末端，右端加载支承套(26)中央开设螺纹孔，所述调力加载轴(27)穿设过螺纹孔并通过螺纹与右端加载支承套(26)配合，调力加载轴(27)的前端穿设在右侧背靠背推力轴承(23)内。

2.根据权利要求1所述的轴向回转测量加载装置，其特征在于，在所述加载中间支承盘(14)外设置有左侧导向板(16)，在右端加载支承盘(20)外设置有右侧导向板(22)，在所述轴向加载基座(11)内设置有前后导向槽，左侧导向板(16)和右侧导向板(22)可在轴向加载基座(11)的前后导向槽内滑动。

3.根据权利要求1或2所述的轴向回转测量加载装置，其特征在于，所述顶尖加载支承轴(7)穿过左侧背靠背推力轴承(4)并伸出端头，在所述顶尖加载支承轴(7)的前端头开设有圆周浅槽，圆周浅槽内安装有左轴承弹簧挡圈(3)。

4.根据权利要求3所述的轴向回转测量加载装置，其特征在于，所述调力加载轴(27)穿过右侧背靠背推力轴承(23)并伸出端头，在所述调力加载轴(27)的前端头开设有圆周浅槽，圆周浅槽内安装有右轴承弹簧挡圈(21)。