CN108871634B - 一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置 - Google Patents
一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108871634B CN108871634B CN201810248227.6A CN201810248227A CN108871634B CN 108871634 B CN108871634 B CN 108871634B CN 201810248227 A CN201810248227 A CN 201810248227A CN 108871634 B CN108871634 B CN 108871634B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ball screw
- screw pair
- main
- workbench
- auxiliary
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L5/00—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes
- G01L5/24—Apparatus for, or methods of, measuring force, work, mechanical power, or torque, specially adapted for specific purposes for determining value of torque or twisting moment for tightening a nut or other member which is similarly stressed
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01M13/00—Testing of machine parts
- G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
- G01M13/027—Test-benches with force-applying means, e.g. loading of drive shafts along several directions
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置,目的是测得滚珠丝杠副摩擦力矩和轴向负载的关系,并研究滚珠丝杠副的摩擦磨损特性、精度保持性和疲劳寿命。该试验装置采用重心驱动对滚珠丝杠副进行轴向加载,模拟滚珠丝杠副实际传动时的轴向载荷,能够消除附加力矩对滚珠丝杠副传动的影响,更加准确地测得滚珠丝杠副摩擦力矩和轴向负载的关系。此试验装置通过在特殊设计的滚珠丝杠副螺母座与工作台间安装二维力传感器实现在线实时测量滚珠丝杠副的摩擦力矩和轴向负载。该实验装置可以用于研究滚珠丝杠副工作状下,轴向负载、预紧力和摩擦力矩三者间的关系,并进一步研究不同载荷下滚珠丝杠副摩擦磨损特性及精度保持性。
Description
技术领域
本发明公开了一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置,属于滚珠丝杠副检测技术领域。
背景技术
滚珠丝杠副可以实现旋转运动和直线运动之间的相互转换,是一种广泛应用于数控机床、机器人等自动化产品中的重要运动功能部件,其精度性能决定了自动化产品进给系统精度。在滚珠丝杠副运动过程中,滚珠与滚道的摩擦磨损会导致摩擦力矩的变化,因此滚珠丝杠副的传动精度与摩擦力矩息息相关。目前对于滚珠丝杠副摩擦力矩的产生机理、存在较大波动的原因,国内外还没有建立一套公认的完整理论,主要原因在于没有一套可在线实时测量摩擦力矩的试验装置。本专利提出一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置。该试验装置通过在特殊设计的滚珠丝杠副螺母座与工作台间安装二维力传感器实现在线实时测量滚珠丝杠副的摩擦力矩和轴向负载。该实验装置可以用于研究滚珠丝杠副工作状态下,轴向负载、预紧力和摩擦力矩三者间的关系,并进一步研究不同载荷下滚珠丝杠副摩擦磨损特性及精度保持性。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明涉及一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置,用来研究滚珠丝杠副工作状态下,轴向负载、预紧力和摩擦力矩三者间的关系,并进一步研究不同载荷下滚珠丝杠副摩擦磨损特性及精度保持性。
为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案是一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置,该试验装置包括:主工作台(1)、副滚珠丝杠副(2)、二维力传感器(3)、主螺母座(4)、直线滚动导轨副(5)、主滚珠丝杠副(6)、联轴器(7)、副伺服电机(8)、主伺服电机(9)、花岗岩底座(10)、气缸连接装置(11)、加载气缸(12)、副螺母座(13)、副工作台(14)、主滚珠丝杠(15)和主螺母(16)。
其特征在于:试验装置两侧的副滚珠丝杠副(2)共同驱动副工作台(14)运动,由副伺服电机(8)通过第一个联轴器(7)带动副滚珠丝杠副(2)通过副螺母座(13)与副工作台(14)一起往复运动;试验装置中的主滚珠丝杠副(6)驱动主工作台(1)运动,由主伺服电机(9)通过第二个联轴器(7)带动主滚珠丝杠副(6)通过主螺母座(4)与主工作台(1)一起进行往复运动。直线滚动导轨副(5)固定在花岗岩底座(10)上,并控制主工作台(1)和副工作台(14)的运动方向。两根副滚珠丝杠副(2)和一根主滚珠丝杠副(6)并列布置。
二维力传感器(3)安装在主螺母座(4)和主工作台(1)之间,用来测量加载气缸(12)提供的轴向力和主滚珠丝杠副(6)的摩擦力矩,不用拆卸主滚珠丝杠副(6)的螺母座,在线实时测试主滚珠丝杠副(6)的摩擦力矩与轴向负载。
加载气缸(12)安装在副工作台(14)上,加载气缸(12)的活塞杆与副滚珠丝杠副(2)平行,且与气缸连接装置(11)固联,同时气缸连接装置(11)安装在主工作台(1)上,副工作台(14)和主工作台(1)做跟随同步运动,靠副工作台(14)和主工作台(1)间的加载气缸(12)对主滚珠丝杠副(6)进行轴向加载。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1)本发明试验装置,通过二维力传感器可以在线实时测量滚珠丝杠副的摩擦力矩与轴向负载,无需停机、节省时间、操作方便。无需拆装滚珠丝杠副的主螺母座,避免了由于多次拆装带来的装配误差,提高滚珠丝杠副的摩擦力矩与轴向负载的测试精度。
2)本发明试验装置相比原有摩擦力矩测试装置更加简便,采用重心驱动对滚珠丝杠副进行轴向加载,模拟滚珠丝杠副实际传动时的轴向载荷,能够消除附加力矩对滚珠丝杠副传动的影响,更加符合实际工况,可以更加准确地测得滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的关系。
附图说明
图1为本发明试验装置的总体结构示意图;
图2为本发明试验装置俯视图;
图3为本发明试验装置中二维力传感器的详细布置图;
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明涉及一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置,用来研究滚珠丝杠副工作状态下,轴向负载、预紧力和摩擦力矩三者间的关系,并进一步研究不同载荷下滚珠丝杠副摩擦磨损特性及精度保持性。
为了实现上述目的,本发明所采用的技术方案是一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置,该试验装置包括:主工作台(1)、副滚珠丝杠副(2)、二维力传感器(3)、主螺母座(4)、直线滚动导轨副(5)、主滚珠丝杠副(6)、联轴器(7)、副伺服电机(8)、主伺服电机(9)、花岗岩底座(10)、气缸连接装置(11)、加载气缸(12)、副螺母座(13)、副工作台(14)、主滚珠丝杠(15)、主螺母(16)。
其特征在于:试验装置两侧的副滚珠丝杠副(2)共同驱动副工作台(14)运动,由副伺服电机(8)通过联轴器(7)带动副滚珠丝杠副(2)通过副螺母座(13)与副工作台(14)一起往复运动;试验装置中主滚珠丝杠副(6)驱动主工作台(1)运动,由主伺服电机(9)通过联轴器(7)带动主滚珠丝杠副(6)通过主螺母座(4)与主工作台(1)一起进行往复运动。直线滚动导轨副(5)固定在花岗岩底座(10)上,并控制主工作台(1)和副工作台(14)的运动方向。
二维力传感器(3)安装在主螺母座(4)和主工作台(1)之间,用来测量加载气缸(12)提供的轴向力和主滚珠丝杠副(6)的摩擦力矩,不用拆卸主滚珠丝杠副(6)的螺母座,在线实时测试主滚珠丝杠副(6)的摩擦力矩与轴向负载。
加载气缸(12)安装在副工作台(14)上,加载气缸(12)的活塞杆与副滚珠丝杠副(2)平行,且与气缸连接装置(11)固联,同时气缸连接装置(11)安装在主工作台(1)上,副工作台(14)和主工作台(1)做跟随同步运动,靠副工作台(14)和主工作台(1)间的加载气缸(12)对主滚珠丝杠副(6)进行轴向加载,该试验装置可以实现在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的关系。
具体实施过程如下:
步骤1:加载气缸(12)安装在副工作台(14)上,加载气缸(12)的活塞杆与副滚珠丝杠副(2)平行,且与气缸连接装置(11)固联,同时气缸连接装置(11)安装在主工作台(1)上,副工作台(14)和主工作台(1)做跟随同步运动,靠副工作台(14)和主工作台(1)间的加载气缸(12)对主滚珠丝杠副(6)进行轴向加载。
步骤2:主滚珠丝杠副(6)的主螺母座(4)与主工作台(1)之间安装二维力传感器(3),用于测量主滚珠丝杠副(6)的摩擦力矩和轴向负载。所述二维力传感器(3)为滚珠丝杠副测试专用,且维间耦合度小于1%,在此基础上采用神经元网络解耦算法,进一步降低维间耦合度,有效消除轴向大负载(0~3000N)对摩擦力矩(0~2N·m)维间耦合的影响,能够提高二维力传感器(3)的测试精度。主滚珠丝杠副(6)切向力和力臂相乘,得到主滚珠丝杠副(6)的摩擦力矩。主滚珠丝杠副的轴向负载与摩擦力矩的计算公式如下:
轴向负载:F=Fx1+Fx2,Fx1、Fx2为二维力传感器所测轴向力。
摩擦力矩:M=2(Fy1+Fy2)L,Fy1、Fy2为二维力传感器所测切向力,L如图3所示表示力臂的长度。
Claims (2)
1.一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置,其特征在于,该试验装置包括:主工作台(1)、副滚珠丝杠副(2)、二维力传感器(3)、主螺母座(4)、直线滚动导轨副(5)、主滚珠丝杠副(6)、联轴器(7)、副伺服电机(8)、主伺服电机(9)、花岗岩底座(10)、气缸连接装置(11)、加载气缸(12)、副螺母座(13)、副工作台(14)、主滚珠丝杠(15)和主螺母(16);
其特征在于:试验装置两侧的副滚珠丝杠副(2)共同驱动副工作台(14)运动,由副伺服电机(8)通过第一个联轴器(7)带动副滚珠丝杠副(2)通过副螺母座(13)与副工作台(14)一起往复运动;试验装置中的主滚珠丝杠副(6)驱动主工作台(1)运动,由主伺服电机(9)通过第二个联轴器(7)带动主滚珠丝杠副(6)通过主螺母座(4)与主工作台(1)一起进行往复运动;直线滚动导轨副(5)固定在花岗岩底座(10)上,并控制主工作台(1)和副工作台(14)的运动方向;两根副滚珠丝杠副(2)和一根主滚珠丝杠副(6)并列布置;
二维力传感器(3)安装在主螺母座(4)和主工作台(1)之间,用来测量加载气缸(12)提供的轴向力和主滚珠丝杠副(6)的摩擦力矩,不用拆卸主滚珠丝杠副(6)的螺母座,在线实时测试主滚珠丝杠副(6)的摩擦力矩与轴向负载;
加载气缸(12)安装在副工作台(14)上,加载气缸(12)的活塞杆与副滚珠丝杠副(2)平行,且与气缸连接装置(11)固联,同时气缸连接装置(11)安装在主工作台(1)上,副工作台(14)和主工作台(1)做跟随同步运动,靠副工作台(14)和主工作台(1)间的加载气缸(12)对主滚珠丝杠副(6)进行轴向加载。
2.根据权利要求1所述的一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置,其特征在于,
具体实施过程如下:
步骤1:加载气缸(12)安装在副工作台(14)上,加载气缸(12)的活塞杆与副滚珠丝杠副(2)平行,且与气缸连接装置(11)固联,同时气缸连接装置(11)安装在主工作台(1)上,副工作台(14)和主工作台(1)做跟随同步运动,靠副工作台(14)和主工作台(1)间的加载气缸(12)对主滚珠丝杠副(6)进行轴向加载;
步骤2:主滚珠丝杠副(6)的主螺母座(4)与主工作台(1)之间安装二维力传感器(3),用于测量主滚珠丝杠副(6)的摩擦力矩和轴向负载;所述二维力传感器(3)为滚珠丝杠副测试专用,且维间耦合度小于1%,在此基础上采用神经元网络解耦算法,进一步降低维间耦合度,有效消除轴向大负载0~3000N对摩擦力矩0~2N·m维间耦合的影响,能够提高二维力传感器(3)的测试精度;主滚珠丝杠副(6)切向力和力臂相乘,得到主滚珠丝杠副(6)的摩擦力矩;主滚珠丝杠副的轴向负载与摩擦力矩的计算公式如下:
轴向负载:F=Fx1+Fx2,Fx1、Fx2为二维力传感器所测轴向力;
摩擦力矩:M=2(Fy1+Fy2)L,Fy1、Fy2为二维力传感器所测切向力,L表示力臂的长度。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810248227.6A CN108871634B (zh) | 2018-03-24 | 2018-03-24 | 一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201810248227.6A CN108871634B (zh) | 2018-03-24 | 2018-03-24 | 一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108871634A CN108871634A (zh) | 2018-11-23 |
CN108871634B true CN108871634B (zh) | 2020-08-28 |
Family
ID=64326231
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201810248227.6A Active CN108871634B (zh) | 2018-03-24 | 2018-03-24 | 一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108871634B (zh) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110542505B (zh) * | 2019-09-29 | 2021-09-14 | 山东大学 | 一种滚珠丝杠副摩擦力矩测量装置、方法及应用 |
CN110726552A (zh) * | 2019-11-19 | 2020-01-24 | 北京工业大学 | 一种用于滚珠丝杠副高精度轴向可控加载试验装置 |
CN111735595B (zh) * | 2020-08-04 | 2022-06-07 | 中北大学 | 基于双向激振的滚滑实验台 |
CN111678694B (zh) * | 2020-08-11 | 2021-07-20 | 菲尼克斯(南京)智能制造技术工程有限公司 | 一种滚珠丝杠摩擦阻力检测系统 |
CN112649194B (zh) * | 2021-01-11 | 2021-10-22 | 山东大学 | 一种滚珠丝杠副加载试验装置及试验方法 |
CN113959611B (zh) * | 2021-09-27 | 2022-09-16 | 山东大学 | 一种双螺母滚珠丝杠副摩擦力矩估算方法 |
KR102344439B1 (ko) * | 2021-10-29 | 2021-12-29 | (주)제이.케이.에스 | 볼스크류 효율 시험장치 및 이를 이용한 시험방법 |
CN114354182A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-04-15 | 连云港斯克斯机器人科技有限公司 | 一种高精度、微型滚珠丝杠副同步跑合机 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN200975945Y (zh) * | 2006-12-01 | 2007-11-14 | 山东济宁博特精密丝杠有限公司 | 高速精密滚珠丝杠副综合性能测试仪 |
CN101769805A (zh) * | 2010-03-02 | 2010-07-07 | 五邑大学 | 双杠滚珠丝杠摩擦力矩特性测试试验台 |
CN102095541A (zh) * | 2010-12-06 | 2011-06-15 | 东南大学 | 精密滚珠丝杠副摩擦机理研究实验台 |
JP2011122906A (ja) * | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Jtekt Corp | ボールねじのトルク測定方法および装置 |
CN103822784A (zh) * | 2014-02-26 | 2014-05-28 | 北京工业大学 | 滚珠丝杠副摩擦力矩加速退化试验装置与方法 |
CN106092563A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-11-09 | 清华大学 | 用于滚珠丝杠副的平面二自由度高频加载装置和测试平台 |
-
2018
- 2018-03-24 CN CN201810248227.6A patent/CN108871634B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN200975945Y (zh) * | 2006-12-01 | 2007-11-14 | 山东济宁博特精密丝杠有限公司 | 高速精密滚珠丝杠副综合性能测试仪 |
JP2011122906A (ja) * | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Jtekt Corp | ボールねじのトルク測定方法および装置 |
CN101769805A (zh) * | 2010-03-02 | 2010-07-07 | 五邑大学 | 双杠滚珠丝杠摩擦力矩特性测试试验台 |
CN102095541A (zh) * | 2010-12-06 | 2011-06-15 | 东南大学 | 精密滚珠丝杠副摩擦机理研究实验台 |
CN103822784A (zh) * | 2014-02-26 | 2014-05-28 | 北京工业大学 | 滚珠丝杠副摩擦力矩加速退化试验装置与方法 |
CN106092563A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-11-09 | 清华大学 | 用于滚珠丝杠副的平面二自由度高频加载装置和测试平台 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN108871634A (zh) | 2018-11-23 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108871634B (zh) | 一种在线测试滚珠丝杠副摩擦力矩与轴向负载的试验装置 | |
CN109163904B (zh) | 多载荷运动关节轴承疲劳极限试验机 | |
CN104198204B (zh) | 模拟实际工况的直线进给单元综合性能退化试验台 | |
CN107515117B (zh) | 丝杠副传动效率精密测量装置及测量方法 | |
CN104165765B (zh) | 直线进给单元加速性能退化试验方法 | |
CN110243513A (zh) | 滚珠丝杠副效率检测装置 | |
CN103852256B (zh) | 一种滚珠丝杠副可靠性试验装置 | |
CN201974359U (zh) | 一种端面扭动摩擦磨损试验机 | |
CN107101830A (zh) | 一种电动伺服直线加载测试系统 | |
CN201060144Y (zh) | 一种滚动摩擦磨损试验机 | |
CN103575463A (zh) | 独立加卸砝码静重式扭矩测量装置 | |
CN107238497B (zh) | 一种卧式往复旋转减速机产品综合试验测试台 | |
CN104792640B (zh) | 一种滚珠丝杠副磨损测量试验台 | |
CN203405380U (zh) | 高精度无级调速材料拉伸试验机 | |
CN111351659B (zh) | 一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台及试验方法 | |
CN103115772A (zh) | 一种滚珠丝杠副螺母轴向加载机构 | |
CN104731088B (zh) | 一种测试滚珠丝杠副控制方法性能的方法 | |
CN106017959A (zh) | 基于电液伺服加载的丝杠导轨可靠性试验台 | |
CN108490878B (zh) | 一种数控机床组合直线进给单元磨损规律试验方法 | |
CN203672620U (zh) | 一种滚珠丝杠副可靠性试验装置 | |
CN203572643U (zh) | 一种机电伺服机构刚度测试装置 | |
CN212539654U (zh) | 一种电动缸性能测试平台 | |
CN211696943U (zh) | 一种万向传动装置拉扭复合可靠性试验台 | |
CN206876339U (zh) | 一种风力发电机联轴器打滑力矩标定试验台 | |
CN117491013A (zh) | 一种用于滚珠丝杠组件的跑合与传动比测量装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |