CN109596346A - 一种多线切割机主轴扭矩加载试验台及主轴性能测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多线切割机主轴扭矩加载试验台，该试验台包括底座和扭矩加载装置，底座上设置有电机安装座和两个相对设置的主轴安装座，电机安装座上固定安装有电机，靠近电机安装座的主轴安装座上设置有主动轴，另一个主轴安装座上设置有从动轴，电机与主动轴的一端连接，主动轴的另一端与扭矩加载装置连接，扭矩加载装置的另一端与从动轴连接，主动轴和从动轴对应内置轴承的主轴箱体表面上均设置有多个温度传感器和多个加速度传感器，主动轴和从动轴上均至少设置3个位移传感器。该试验台能够综合反映主轴空载和模拟实际工况中主轴承受切割扭矩阻力时运转性能的测试平台，能够对切片机主轴改进提供直接帮助。

Description

一种多线切割机主轴扭矩加载试验台及主轴性能测试方法

技术领域

本发明涉及多线切割设备主轴性能测试技术领域，特别是涉及一种多线切割机主轴扭矩加载试验台及主轴性能测试的方法。

背景技术

多线切割是一种通过金刚线高速往复运动将硬脆材料一次同时切割为上千薄片的切割加工方法。晶硅切片机是实现晶硅多线切割的关键装备，而主轴是切片机的核心部件，主轴的性能在一定程度上决定了切片机的性能。一台切片机上有两套主辊，每套主辊配备两个主轴，分别是电机直接驱动的主动轴和经主辊与主动轴连接的从动轴，从动轴的动力需要靠主动轴传递。

多线切割设备，尤其是切片机，主轴故障一直是困扰切片机向更高速、更大加工效率发展的关键技术问题。现有切片机主轴在大装载量、高速运转中暴露出了大量的故障问题，已经无法满足用户的使用需求。而切片机主轴由于其结构及其在切片机整机系统中布置位置，以及切片机的使用工况等特点，使得主轴的测试成为一个无法实现的技术问题。针对上述问题，本发明设计了一个为切片机主轴改型提供一个能够综合反映主轴空载和模拟实际工况中主轴承受切割扭矩阻力时运转性能的测试平台，能够对切片机主轴改进提供直接帮助。

发明内容

本发明的目的是提供一种多线切割机主轴扭矩加载试验台，该试验台能够综合反映主轴空载和模拟实际工况中主轴承受切割扭矩阻力时运转性能的测试平台，能够对切片机主轴改进提供直接帮助。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种多线切割机主轴扭矩加载试验台，主轴包括主动轴和从动轴，包括底座和固定于底座上的扭矩加载装置，底座上设置有电机安装座和两个相对设置的主轴安装座，电机安装座上固定安装有电机，靠近电机安装座的主轴安装座上安装有主动轴，另一个主轴安装座上安装有从动轴，电机的输出端与主动轴的一端通过联轴器连接，主动轴的另一端通过联轴器与扭矩加载装置连接，扭矩加载装置的另一端与从动轴通过联轴器连接。

优选的，主动轴和从动轴对应每个轴承的主轴箱体表面上均设置有多个温度传感器和多个加速度传感器，主动轴和从动轴上均至少设置3个位移传感器，温度传感器、加速度传感器和位移传感器均与计算机通讯连接。

优选地，还包括隔振地基，底座安装于隔振地基上。

优选地，主动轴和从动轴上均设置有用于对主动轴上的轴承和从动轴上的轴承进行冷却的冷却系统，冷却系统与冷却泵站连接。

优选地，主轴安装座包括两个相对设置形成“V”形结构的支撑块和设置于支撑块上部用于固定轴承的固定块，两个支撑块可相对滑动的设置于底座上。

优选地，固定块设置为V型结构或者设置为皮带或皮筋。

优选地，主轴安装座包括支撑座底座和设置于支撑座底座上的支撑座上盖，支撑座底座和支撑座上盖通过3个上紧螺钉固定连接，主轴安装座顶部设有吊环螺钉。

一种多线切割机主轴恒转速热平衡性能测试的方法，将主动轴和从动轴安装于如上所述的试验台上，主动轴和从动轴对应每个轴承的主轴箱体表面上分别设置一个温度传感器以检测温度，主动轴的前后两个轴承和从动轴的前后两个轴承上设置有加速度传感器以检测振动，以主动轴芯轴前端锥面、从动轴芯轴前端锥面和主动轴芯轴末端光轴为检测点检测径向位移，以主动轴芯轴前端锥体端面和从动轴芯轴末端端面为检测点检测轴向位移，以电机最高转速的20％、40％、60％、80％或100％作为主轴的旋转速度进行测试，每隔10min记录一次温度、位移数据，实时记录振动数据，直至主动轴和从动轴进入热平衡状态。

一种多线切割机主轴变转速热平衡性能测试的方法，将主动轴和从动轴安装于如上所述的试验台上，主动轴和从动轴对应每个轴承的主轴箱体表面上分别设置一个温度传感器以检测温度，主动轴的前后两个轴承和从动轴的前后两个轴承上设置有加速度传感器以检测振动，以主动轴芯轴前端锥面、从动轴芯轴前端锥面和主动轴芯轴末端光轴为检测点检测径向位移，以主动轴芯轴前端锥体端面和从动轴芯轴末端端面为检测点检测轴向位移，主轴速度由电机最高转速的20％逐步向电机最高转速的40％、60％、80％、100％变换，每隔30min变换一次转速，每隔5min记录一次温度、位移数据，实时记录振动数据。

一种模拟多线切割机主轴承受切割扭据阻力工况的带载荷性能测评的方法，将主动轴和从动轴安装于如上所述的试验台上，主动轴和从动轴对应每个轴承的主轴箱体表面上分别设置一个温度传感器以检测温度，主动轴的前后两个轴承和从动轴的前后两个轴承上设置有加速度传感器以检测振动，以主动轴芯轴前端锥面、从动轴芯轴前端锥面和主动轴芯轴末端光轴为检测点检测径向位移，以主动轴芯轴前端锥体端面和从动轴芯轴末端端面为检测点检测轴向位移，根据多线切割设备实际使用时的电机转速和扭矩载荷设置电机的转速以及扭矩加载装置的扭矩加载力，每隔5min或10min记录一次温度、位移数据，实时记录振动数据。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明提供了一种多线切割机主轴扭矩加载试验台，该试验台能够综合反映主轴空载和模拟实际工况中主轴承受切割扭矩阻力时运转性能的测试平台，能够对切片机主轴改进提供直接帮助；其次，设置有多个温度传感器、加速度传感器和位移传感器反应主轴的各性能指标，并用计算机记录分析，有利于对被测对象进行综合评定；第三，隔振地基的设置有利于降低外界的振动干扰。

附图说明

为了更清楚地说明本新型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为本发明多线切割机主轴扭矩加载试验台的模块图。

图2为本发明多线切割机主轴扭矩加载试验台的结构示意图。

图3为本发明主轴安装座的模块图。

图4为本发明主轴安装座的第二个实施例的模块图。

图5为本发明主轴安装座的第三个实施例的模块图。

图中：1—底座，2—电机，3—电机安装座，4—主轴安装座，41—吊环螺钉，42—上紧螺钉，43—支撑座上盖，44—支撑座底座，5—扭矩加载装置，6—联轴器。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种多线切割机主轴扭矩加载试验台，该试验台能够综合反映主轴空载和模拟实际工况中主轴承受切割扭矩阻力时运转性能的测试平台，能够对切片机主轴改进提供直接帮助。本发明的另一核心在于提供一种多线切割设备主轴变转速或恒转速热平衡性能测试的方法以及模拟多线切割设备主轴承受切割扭据阻力工况的带载荷性能测评的方法。

为了使本领域的人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的其它类同实施例，都应当属于本申请保护的范围。

如图1和2所示，本发明提供的多线切割机主轴扭矩加载试验台，主轴包括主动轴和从动轴，该试验台包括底座1、隔振地基和固定于底座1上的扭矩加载装置5，底座1安装于隔振地基上，底座1上设置有电机安装座3和两个相对设置的主轴安装座4，电机安装座3上固定安装有电机2，靠近电机安装座3的主轴安装座4上安装有主动轴，另一个主轴安装座4上安装有从动轴，电机2的输出端与主动轴的一端通过联轴器6连接，主动轴的另一端通过联轴器6与扭矩加载装置5连接，扭矩加载装置5的另一端与从动轴通过联轴器6连接，主动轴对应内置轴承的表面和从动轴对应内置轴承的表面上均设置有多个温度传感器和多个加速度传感器，主动轴和从动轴上均至少设置3个位移传感器，温度传感器、加速度传感器和位移传感器均与计算机通讯连接。

主动轴和从动轴上均套设有多个轴承，在本具体实施例中，主动轴和从动轴上均套设有4个轴承，温度传感器设置有9个，分别分布于主动轴和从动轴对应每个轴承的主轴箱体表面上和底座1上，分布于底座1上的温度传感器用于测试环境温度，加速度传感器设置为4个，分别设置于主动轴的前后两个轴承和从动轴的前后两个轴承上，位移传感器设置为5个，分别设置于主动轴芯轴前端锥面、从动轴芯轴前端锥面和主动轴芯轴末端光轴以检测径向位移，设置于主动轴芯轴前端锥体端面和从动轴芯轴末端端面以检测轴向位移。

主动轴和从动轴上均设置有用于对主动轴上的轴承和从动轴上的轴承进行冷却的冷却系统，冷却系统与冷却泵站连接，冷却系统的设置用于对测试主轴提供冷却作用，使得该试验台更加符合实际工况，使测试结果更具参考价值。

参见图2至图5，本发明的主轴安装座4有三种实施方式。第一种实施方式见图3所示，主轴安装座4包括两个相对设置形成“V”形结构的支撑块和设置于支撑块上部用于固定轴承的固定块，使用时，当主轴放入主轴安装座4后，用固定块将主轴固定于主轴安装座4内，两个支撑块可相对滑动的设置于底座上，相对于距离可调节的两个支撑块使得主轴安装座的适用范围广，使得该试验台能够用于对多种型号的主轴进行测试，固定块设置为V型结构，固定块的两端均通过螺栓螺母与支撑块连接。第二种实施方式见图4所示，固定块设置为皮带或者皮筋，当主轴放置好后用皮带或皮筋将主轴固定于主轴安装座4内。第三种实施方式见图2和图5所示，主轴安装座4包括支撑座底座44和设置于支撑座底座44上的支撑座上盖43，支撑座底座44和支撑座上盖43通过3个上紧螺钉42固定连接，当主动轴或从动轴穿设其内时，将上紧螺钉42拧紧紧固；主轴安装座4顶部设有吊环螺钉41，方便人员打开或关闭支撑座上盖43。

本发明还提供了多线切割设备主轴变转速或恒转速热平衡性能测试的方法以及模拟多线切割设备主轴承受切割扭据阻力工况的带载荷性能测评的方法，其均是将主动轴和从动轴安装于如上所述的试验台上，主动轴和从动轴对应每个轴承的主轴箱体表面上分别设置一个温度传感器以检测温度，主动轴的前后两个轴承和从动轴的前后两个轴承上设置有加速度传感器以检测振动，以主动轴芯轴前端锥面、从动轴芯轴前端锥面和主动轴芯轴末端光轴为检测点检测径向位移，以主动轴芯轴前端锥体端面和从动轴芯轴末端端面为检测点检测轴向位移。

多线切割设备主轴恒转速热平衡性能测试的方法是以电机最高转速的20％、40％、60％、80％或100％作为主轴的旋转速度进行测试，每隔10min记录一次温度、位移数据，实时记录振动数据，直至主动轴和从动轴进入热平衡状态。

在多线切割设备主轴变转速热平衡性能测试的方法中主轴速度由电机最高转速的20％逐步向电机最高转速的40％、60％、80％、100％变换，每隔30min变换一次转速，每隔5min记录一次温度、位移数据，实时记录振动数据。

在模拟多线切割设备主轴承受切割扭据阻力工况的带载荷性能测评的方法中，根据多线切割设备实际使用时的电机转速、扭矩载荷设置电机的转速以及扭矩加载装置的扭矩加载力，每隔5min或10min记录一次温度、位移数据，实时记录振动数据。模拟实际工况的电机转速以及扭矩载荷以使对主轴性能的测试更符合实际工况，测试结果更具说服力以及使用价值。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种多线切割机主轴扭矩加载试验台，其特征在于，包括底座和固定于底座上的扭矩加载装置，底座上设置有电机安装座和两个相对设置的主轴安装座，电机安装座上固定安装有电机，靠近电机安装座的主轴安装座上安装有主动轴，另一个主轴安装座上安装有从动轴，电机的输出端与主动轴的一端通过联轴器连接，主动轴的另一端通过联轴器与扭矩加载装置连接，扭矩加载装置的另一端与从动轴通过联轴器连接。

2.根据权利要求1所述的多线切割机主轴扭矩加载试验台，其特征在于，主动轴和从动轴对应内置轴承的主轴箱体表面上均设置有多个温度传感器和多个加速度传感器，主动轴和从动轴上均至少设置3个位移传感器，温度传感器、加速度传感器和位移传感器均与计算机通讯连接。

3.根据权利要求2所述的多线切割机主轴扭矩加载试验台，其特征在于，还包括隔振地基，底座安装于隔振地基上。

4.根据权利要求3所述的多线切割机主轴扭矩加载试验台，其特征在于，主动轴和从动轴上均设置有用于对主动轴上的轴承和从动轴上的轴承进行冷却的冷却系统，冷却系统与冷却泵站连接。

5.根据权利要求2、3或4所述的多线切割机主轴扭矩加载试验台，其特征在于，主轴安装座包括两个相对设置形成“V”形结构的支撑块和设置于支撑块上部用于固定轴承的固定块，两个支撑块可相对滑动的设置于底座上。

6.根据权利要求5所述的多线切割机主轴扭矩加载试验台，其特征在于，固定块设置为V型结构或者设置为皮带或皮筋。

7.根据权利要求2、3或4所述的多线切割机主轴扭矩加载试验台，其特征在于，主轴安装座包括支撑座底座和设置于支撑座底座上的支撑座上盖，支撑座底座和支撑座上盖通过3个上紧螺钉固定连接，主轴安装座顶部设有吊环螺钉。

8.一种多线切割机主轴恒转速热平衡性能测试的方法，其特征在于，将主动轴和从动轴安装于权利要求1—7任意一项所述的试验台上，主动轴和从动轴对应每个轴承的主轴箱体表面上分别设置一个温度传感器以检测温度，主动轴的前后两个轴承和从动轴的前后两个轴承上设置有加速度传感器以检测振动，以主动轴芯轴前端锥面、从动轴芯轴前端锥面和主动轴芯轴末端光轴为检测点检测径向位移，以主动轴芯轴前端锥体端面和从动轴芯轴末端端面为检测点检测轴向位移，以电机最高转速的20％、40％、60％、80％或100％作为主轴的旋转速度进行测试，每隔10min记录一次温度、位移数据，实时记录振动数据，直至主动轴和从动轴进入热平衡状态。

9.一种多线切割机主轴变转速热平衡性能测试的方法，其特征在于，将主动轴和从动轴安装于权利要求1—7任意一项所述的试验台上，主动轴和从动轴对应每个轴承的主轴箱体表面上分别设置一个温度传感器以检测温度，主动轴的前后两个轴承和从动轴的前后两个轴承上设置有加速度传感器以检测振动，以主动轴芯轴前端锥面、从动轴芯轴前端锥面和主动轴芯轴末端光轴为检测点检测径向位移，以主动轴芯轴前端锥体端面和从动轴芯轴末端端面为检测点检测轴向位移，主轴速度由电机最高转速的20％逐步向电机最高转速的40％、60％、80％、100％变换，每隔30min变换一次转速，每隔5min记录一次温度、位移数据，实时记录振动数据。

10.一种模拟多线切割机主轴承受切割扭据阻力工况的带载荷性能测评的方法，其特征在于，将主动轴和从动轴安装于权利要求1—7任意一项所述的试验台上，主动轴和从动轴对应每个轴承的主轴箱体表面上分别设置一个温度传感器以检测温度，主动轴的前后两个轴承和从动轴的前后两个轴承上设置有加速度传感器以检测振动，以主动轴芯轴前端锥面、从动轴芯轴前端锥面和主动轴芯轴末端光轴为检测点检测径向位移，以主动轴芯轴前端锥体端面和从动轴芯轴末端端面为检测点检测轴向位移，根据多线切割设备实际使用时的电机转速和扭矩载荷设置电机的转速以及扭矩加载装置的扭矩加载力，每隔5min或10min记录一次温度、位移数据，实时记录振动数据。