CN112964441A - 阻尼减振性能测试平台及其测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种阻尼减振性能测试平台及阻尼减振性能测试方法，阻尼减振性能测试平台，用于检测滚动直线导轨副系统阻尼性能，包括底座；检测平台，检测平台设置在底座上，检测平台包括基座、工作台、驱动组件和龙门架，滚动直线导轨副系统设置在基座和工作台之间，驱动组件设置在基座上并驱动工作台沿第一方向移动，龙门架跨设在工作台上并沿第一方向移动；激振组件，激振组件设置在工作台上方，激振组件包括激振器和激振滑轨，激振滑轨设置在龙门架上，激振器用于冲击工作台，激振器设置在激振滑轨上并沿第二方向移动，第二方向垂直第一方向。通过可移动的激振器，在动静两种情况下进行阻尼性能检测，扩大测试范围，检测精度更高，应用范围更广。

Description

阻尼减振性能测试平台及其测试方法

技术领域

本发明涉及机械制造技术领域，特别是涉及一种阻尼减振性能测试平台及其测试方法。

背景技术

我国高端高装备制造业仍长期面临着关键装备及零部件严重依赖进口、国产高端数控机床的静动态特性较差，基础部件核心技术受制于人的尴尬局面，始终制约着我国高端数控机床长远健康发展。目前我国现有滚动功能部件产品特别是滚动直线导轨副仍面临产能严重不足，档次较低，可靠性较差、技术创新能力较弱等局面，进口产品依然处于主导地位，成为制约我国装备制造业产业升级的瓶颈之一，亟待取得突破。由滚动直线导轨副组成的精密滑台传动装置是高端数控机床的关键传动部件，具高刚性、高承载、高速、高精密定位等特点，但因滑块滚动体与导轨构成的结合部是点或线接触，与传统的滑动导轨的面面接触相比较唯一缺点是抗振性能差，这将直接导致数控机床的动态特性较差。滑块-导轨结合部的接触刚度在整机刚度构成中通常成为薄弱环节，从而成为影响整机精度的一大因素，同时，滑块-导轨结合部的接触阻尼特性较差，严重制约着整机的动态特性。因此，导轨系统的静态及动态性能将极大的影响高端数控机床整机的性能，如何解决“精密滚动直线导轨副乃至整机的抗振能力差”将是高端数控机床的共性问题。

目前市场上针对“滚动直线导轨副阻尼特性”测试大多采用固定式，即将滚动直线导轨副中的导轨固定设置，通过激振器击打工作台固定位置进行检测，只能测试工作台静止状下的振动，而不能测试工作台运动状态下的振动，但在实际应用中，滚动直线导轨副通常处于动态过程，因而通过该种方法进行检测所获得的结果不够准确；激振器固定在龙门架上，只能实现对固定点的激振，而无法调整激振点位置；滚动直线导轨副安装方案只能正装而无法实现反装，无法应对滚动直线导轨副反装情况下的检测。

发明内容

基于此，有必要针对当前滚动直线导轨副阻尼性能检测精度不高，检测位置固定不变且无法满足正反装同时进行的问题，提供一种阻尼减振性能测试平台。

一种阻尼减振性能测试平台，用于检测滚动直线导轨副系统阻尼性能，包括底座；检测平台，所述检测平台设置在所述底座上，所述检测平台包括基座、工作台、驱动组件和龙门架，所述滚动直线导轨副系统设置在所述基座和工作台之间，所述驱动组件设置在所述基座上并驱动所述工作台沿第一方向移动，所述龙门架跨设在所述工作台上并沿第一方向移动；激振组件，激振组件设置在所述工作台上方，所述激振组件包括激振器和激振滑轨，所述激振滑轨设置在所述龙门架上，所述激振器用于冲击所述工作台，所述激振器设置在所述激振滑轨上并沿第二方向移动，所述第二方向垂直所述第一方向。

进一步地，所述底座上设置平移滑轨，所述平移滑轨沿所述第一方向设置，所述龙门架设置在所述平移滑轨上。

进一步地，所述检测平台还包括多个平行设置的凸台，所述凸台设置在所述基座上并沿所述第一方向设置，所述滚动直线导轨副系统设置在所述凸台上。

进一步地，所述凸台上设置安装平面，多个所述凸台成对设置，每对所述凸台上的所述安装平面具有不同的宽度。

进一步地，所述滚动直线导轨副系统包括导轨、滑块和阻尼器，所述滑块和所述阻尼器设置在所述导轨上，所述导轨设置在所述凸台上，所述滑块和所述阻尼器连接所述工作台。

进一步地，所述滚动直线导轨副系统包括导轨、滑块和阻尼器，所述滑块和所述阻尼器设置在所述导轨上，所述检测平台还包括支撑板，所述支撑板设置在所述凸台上，所述滑块和所述阻尼器设置在所述支撑板上，所述导轨连接所述工作台。

进一步地，所述阻尼器上设置注油孔，所述阻尼器与所述导轨之间设有油膜层。

进一步地，所述油膜层的厚度介于0.02mm-0.06mm之间。

进一步地，所述激振组件还包括弹性件，所述激振器通过所述弹性件连接所述激振滑轨。

进一步地，还包括防护罩和传感器，所述传感器设置在所述工作台上，所述防护罩设置在所述底座上，所述防护罩内设置隔音板。

进一步地，提供一种阻尼减振性能测试方法，适用于以上所述的阻尼减振性能测试平台，还包括以下步骤：

所述滚动直线导轨副系统上装入阻尼器，操作所述激振组件沿所述第一方向和所述第二方向移动并激振所述工作台，获得最大减振幅值；

装配不同型号的所述阻尼器，重复以上过程以获得多个所述最大减振幅值；

所述滚动直线导轨副系统上卸载所述阻尼器，操作所述激振组件沿所述第一方向和所述第二方向移动并激振所述工作台，获得最大振动幅值；

依次对比多个所述最大减振幅值与所述最大振动幅值的差值。

本申请所提供的阻尼减振性能测试平台，检测平台上包括基座和工作台，通过基座和工作台固定滚动直线导轨副，实现滚动直线导轨副的正装和反装功能；同时，工作台能够在驱动组件的作用下沿第一方向移动，激振组件设置在工作台上方，通过激振器击打工作台以检测阻尼性能，同时，激振器能够在激振滑轨上沿第二方向移动，第二方向与第一方向垂直设置，通过可移动的工作台和激振器的配合作用，使本申请所提供的阻尼减振性能测试平台能够在滚动直线导轨副处于静态和动态的两种情况下对其进行阻尼性能检测，通过可移动的激振器扩大测试范围，检测的精度更高，应用范围更广。

附图说明

图1为本申请实施例一的阻尼减振性能测试平台的立体图；

图2为本申请实施例一的阻尼减振性能测试平台的底座和激振组件的组装立体图；

图3为本申请实施例一的阻尼减振性能测试平台的检测平台的立体图；

图4为本申请实施例一的阻尼减振性能测试平台的基座的立体图；

图5为本申请实施例二的阻尼减振性能测试平台的立体图；

图6为本申请实施例一的阻尼减振性能测试方法的流程图。

其中，10、底座，11、平移滑轨，

20、检测平台，21、基座，211、凸台，212、安装平面，22、工作台，23、驱动组件，231、驱动器，232、丝杠，233、连接板，24、支撑板，25、龙门架；

30、激振组件，31、激振器，32、激振滑轨，321、锁紧件，33、弹性件；

40、滚动直线导轨副系统，41、导轨，42、滑块，43、阻尼器，431、注油孔。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

图1示出了本申请实施例一的阻尼减振性能测试平台的立体图，本申请所提供的阻尼减振性能测试平台，用于检测滚动直线导轨副阻尼性能，包括底座10、检测平台20和激振组件30，其中，检测平台20设置在底座10上，检测平台20包括基座21、工作台22、驱动组件23和龙门架25，滚动直线导轨副系统40设置在基座21和工作台22之间，驱动组件23设置在基座21上并驱动工作台22沿第一方向A-A移动，龙门架25跨设在工作台22上并沿第一方向A-A移动。激振组件30设置在工作台22的上方，激振组件30包括激振器31和激振滑轨32，激振器31用于冲击工作台22，激振滑轨32设置在龙门架25上，激振器31设置在激振滑轨32上并沿第二方向B-B移动，第二方向B-B垂直于第一方向A-A。

本申请所提供的阻尼减振性能测试平台，将滚动直线导轨副设置在基座和工作台之间，通过基座和工作台之间的结构实现滚动直线导轨副的正装或反装；通过驱动组件驱动工作台移动，同时通过激振滑轨实现激振器的移动，在可移动的工作台和激振器相互配合下，实现阻尼减振性能的动态测试，同时，能够扩大激振的测试范围，提高对滚动直线导轨副的减振性能测量的准确度，同时可基于该平台研发减振性能优异的移动工作平台，可搭载机器人等执行系统，最大化降低外部振动对系统的干扰。

图2示出了本申请实施例一的阻尼减振性能测试平台的底座和激振组件的组装立体图，结合图1所示，本申请所提供的底座10，其上设置平移滑轨11，平移滑轨11沿第一方向A-A设置，激振组件30设置在平移滑轨11上。具体而言，龙门架25跨设在底座10的平移滑轨11上，激振组件30设置在龙门架25上，通过驱动龙门架25沿平移滑轨11移动，以实现激振组件30沿第一方向A-A移动，从而保证工作台22移动时激振组件30能够始终处于工作台22的上方。进一步地，平移滑轨11上设置锁紧件(未示出)，通过锁紧件将龙门架25固定在平移滑轨11上，从而提升系统工作的稳定性。可选地，锁紧件包括但不限于锁紧螺母、钳制器等。

激振滑轨32设置在龙门架25上，激振器31滑动设置在激振滑轨32上。一方面，激振器31通过龙门架25实现沿第一方向A-A的移动；另一方面，激振器31通过激振滑轨32实现沿第二方向B-B的移动。通过平移滑轨11和激振滑轨32实现激振器31的动态移动，从而增加了激振器31作用在工作台22上的范围，提高检测的精确度。

进一步地，激振组件30还包括弹性件33，可选地，弹性件33为弹簧，激振器31通过弹性件33连接激振滑轨32。采用该种方式，通过弹性件33缓冲了激振器31工作时作用在激振滑轨32上的反作用力，从而避免了对激振滑轨32的破坏。此外，激振滑轨32上同样设有锁紧件321，通过锁紧件321将激振器31固定在激振滑轨32上，从而提升系统工作的稳定性。可选地，锁紧件321包括但不限于锁紧螺母、钳制器等。

图3示出了本申请实施例一的阻尼减振性能测试平台的检测平台的立体图，图4示出了本申请实施例一的阻尼减振性能测试平台的基座的立体图，结合图1-图4所示，检测平台20还包括多个平行设置的凸台211，凸台211设置在基座21上并沿第一方向A-A设置，滚动直线导轨副系统40设置在凸台211上。凸台211上设置安装平面212，安装平面212用于固定滚动直线导轨副系统40。多个凸台211成对设置，每对凸台211上的安装平面212具有不同的宽度。具体而言，本申请所提供的凸台211分为两组，两组成对称状，每组包括多个依序设置的宽度不等的安装平面212，用于固定不同尺寸的滚动直线导轨副系统40。

本申请所提供的滚动直线导轨副系统40包括导轨41、滑块42和阻尼器43，通过将滚动直线导轨副系统40夹持在凸台211和工作台22之间，同时工作台22上设置传感器(未示出)，激振器31作用在工作台22上，通过传感器实时检测并反馈信息以判断阻尼减振性能。工作台22上预置有振动、声音、温度等信息检测接口，可采集振动、噪声数据并配合振动分析后处理平台实现对减振效果的分析评估。

本申请一种实施方式，滑块42和阻尼器43设置在导轨41上，导轨41设置在凸台211的安装平面212上，滑块42和阻尼器43连接工作台22，即实现了滚动直线导轨副系统40的正装，此时导轨41固定不动，工作台22带动滑块42和阻尼器43移动以实现其动态测量。可选地，安装平面212可用于固定的导轨41的范围介于25mm-75mm之间。

本申请另一种实施方式，滑块42和阻尼器43设置在导轨41上，检测平台20还包括支撑板24，支撑板24设置在凸台211上，支撑板24固定在凸台211的安装平面212上，滑块42和阻尼器43设置在支撑板24上，通过支撑板24将滑块42和阻尼器43进行固定，导轨41连接工作台22，即实现了滚动直线导轨副系统40的反装，即图5所示的本申请实施例二的阻尼减振性能测试平台的立体图中所示的结构，此时通过工作台22带动导轨41移动以实现其动态测量。

具体而言，工作台22与驱动组件23连接，通过驱动组件23驱动工作台22沿第一方向A-A移动。驱动组件23包括驱动器231和丝杠232，工作台22端部设置连接板233，丝杠232贯穿连接板233固定在基座21上，通过丝杠232转动以驱动工作台22沿第一方向A-A移动。正装时工作平台22连接导轨41，反装时工作平台22连接滑块42和阻尼器43，通过工作平台22的移动进而带动滚动直线导轨副系统40沿第一方向A-A移动，并在激振组件30的作用下实现滚动直线导轨副阻尼减振性能的动态测试。

进一步地，本申请所提供的阻尼器43上设置注油孔431，通过注油孔431向阻尼器43和导轨41之间注入润滑油，使得阻尼器43与导轨41之间形成油膜层，油膜层的厚度介于0.02mm-0.06mm之间。需要说明的是，在设计时技术人员可以根据不同要求设计油膜间隙，从而实现不同的阻尼减振效果。

进一步地，还包括防护罩(未示出)，防护罩设置在底座10上，防护罩内设置隔音板，通过防护罩实现与外界隔离的效果，降低设备工作中的噪音污染。

进一步地，提供一种阻尼减振性能测试方法，适用于以上所述的阻尼减振性能测试平台，并包括以下步骤：

S111：所述滚动直线导轨副系统上装入阻尼器，操作所述激振组件沿所述第一方向和所述第二方向移动并激振所述工作台，获得最大减振幅值；

滚动直线导轨副系统中装配有阻尼器，工作台上装配有各种型号的传感器，用于检查噪声、振动等信号，将阻尼器装入到直线导轨副系统中，沿第一方向移动龙门架，沿第二方向移动激振器，通过激振器在第一方向和第二方向的移动能够使得激振器在一定频率范围内对工作台的各个部分进行激振，并配合相应的控制系统进行拟合，以确认最大的减振幅值以及激振力，计算单位激振力下的最大减振幅值。

S112：装配不同型号的所述阻尼器，重复以上过程以获得多个所述最大减振幅值；

更换不同型号的阻尼器，重复以上过程，可以获得不同型号阻尼器所对应的不同的最大减振幅值及对应的激振力，计算单位激振力下的最大减振幅值，用于判断各个阻尼器的减振效果。

S113：所述滚动直线导轨副系统上卸载所述阻尼器，操作所述激振组件沿所述第一方向和所述第二方向移动并激振所述工作台，获得最大振动幅值；

将滚动直线导轨副系统上的阻尼器进行卸载，沿第一方向和第二方向移动激振器，使激振器在一定频率范围内对工作台的各个位置进行激振测试以获得最大振动幅值及对应的激振力，计算单位激振力下的最大振动幅值。

S114：依次对比多个所述最大减振幅值与所述最大振动幅值的差值。

在激振器的以上测试频率范围内，以单位激振力下的最大振动幅值为基准，将配备不同阻尼器所对应的多个单位激振力下的多个不同最大减振幅值与以上最大振动幅值一一对比，即取两者的差值，从而计算评价出某型号规格阻尼器在一定频率范围内的减振效果，差值越大则证明减振效果越好，最后确定最大差值所对应的阻尼器具有最佳的减振效果。

需要说明的是，沿第一方向、第二方向移动的目的在于激振器能够作用在工作台的各个位置，并不意味着激振器在移动时必须严格按照该种先后顺序进行，在实际操作中，技术人员可以根据自身需要反复移动激振器，从而获得最终要确认的数值。

本申请所提供的阻尼减振性能测试平台，可配合测控系统针对多种规格直线导轨的正、反安装来检测直线导轨的振动力学特性，同时可验证可靠性仿真试验的高保真性。整个系统设备建造、运行满足标准GB/T30173.1-2013/ISO2017-1:2005《机械振动与冲击弹性安装系统第1部分：用于交换的隔振系统的技术信息》、GB/T14412-2005/ISO 5348:1998《机械振动与冲击加速度计的机械安装》、GB/T11349.2-2006/ISO7626-2:1990《振动与冲击机械导纳的试验确定第2部分：用激振器作单点平动激励测量》。

本申请所提供的阻尼减振性能测试平台，检测平台上包括基座和工作台，通过基座和工作台固定滚动直线导轨副，实现滚动直线导轨副的正装和反装功能；同时，工作台能够在驱动组件的作用下沿第一方向移动，激振组件设置在工作台上方，通过激振器击打工作台以检测阻尼性能，同时，激振器能够在激振滑轨上沿第二方向移动，第二方向与第一方向垂直设置，通过可移动的工作台和激振器的配合作用，使本申请所提供的阻尼减振性能测试平台能够在滚动直线导轨副处于静态和动态的两种情况下对其进行阻尼性能检测，通过可移动的激振器扩大测试范围，检测的精度更高，应用范围更广。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种阻尼减振性能测试平台，用于检测滚动直线导轨副系统阻尼性能，其特征在于，包括：

底座；

检测平台，所述检测平台设置在所述底座上，所述检测平台包括基座、工作台、驱动组件和龙门架，所述滚动直线导轨副系统设置在所述基座和工作台之间，所述驱动组件设置在所述基座上并驱动所述工作台沿第一方向移动，所述龙门架跨设在所述工作台上并沿第一方向移动；

激振组件，激振组件设置在所述工作台上方，所述激振组件包括激振器和激振滑轨，所述激振滑轨设置在所述龙门架上，所述激振器用于冲击所述工作台，所述激振器设置在所述激振滑轨上并沿第二方向移动，所述第二方向垂直所述第一方向。

2.根据权利要求1所述的阻尼减振性能测试平台，其特征在于，所述底座上设置平移滑轨，所述平移滑轨沿所述第一方向设置，所述龙门架设置在所述平移滑轨上。

3.根据权利要求2所述的阻尼减振性能测试平台，其特征在于，所述检测平台还包括多个平行设置的凸台，所述凸台设置在所述基座上并沿所述第一方向设置，所述滚动直线导轨副系统设置在所述凸台上。

4.根据权利要求3所述的阻尼减振性能测试平台，其特征在于，所述凸台上设置安装平面，多个所述凸台成对设置，每对所述凸台上的所述安装平面具有不同的宽度。

5.根据权利要求4所述的阻尼减振性能测试平台，其特征在于，所述滚动直线导轨副系统包括导轨、滑块和阻尼器，所述滑块和所述阻尼器设置在所述导轨上，所述导轨设置在所述凸台上，所述滑块和所述阻尼器连接所述工作台。

6.根据权利要求4所述的阻尼减振性能测试平台，其特征在于，所述滚动直线导轨副系统包括导轨、滑块和阻尼器，所述滑块和所述阻尼器设置在所述导轨上，所述检测平台还包括支撑板，所述支撑板设置在所述凸台上，所述滑块和所述阻尼器设置在所述支撑板上，所述导轨连接所述工作台。

7.根据权利要求5或6所述的阻尼减振性能测试平台，其特征在于，所述阻尼器上设置注油孔，所述阻尼器与所述导轨之间设有油膜层。

8.根据权利要求7所述的阻尼减振性能测试平台，其特征在于，所述油膜层的厚度介于0.02mm-0.06mm之间。

9.根据权利要求2所述的阻尼减振性能测试平台，其特征在于，所述激振组件还包括弹性件，所述激振器通过所述弹性件连接所述激振滑轨。

10.根据权利要求1-6、8-9中任一项所述的阻尼减振性能测试平台，其特征在于，还包括防护罩和传感器，所述传感器设置在所述工作台上，所述防护罩设置在所述底座上，所述防护罩内设置隔音板。

11.一种阻尼减振性能测试方法，适用于权利要求1-10中任一项所述的阻尼减振性能测试平台，其特征在于，还包括以下步骤：

所述滚动直线导轨副系统上装入阻尼器，操作所述激振组件沿所述第一方向和所述第二方向移动并激振所述工作台，获得最大减振幅值；

装配不同型号的所述阻尼器，重复以上过程以获得多个所述最大减振幅值；

所述滚动直线导轨副系统上卸载所述阻尼器，操作所述激振组件沿所述第一方向和所述第二方向移动并激振所述工作台，获得最大振动幅值；

依次对比多个所述最大减振幅值与所述最大振动幅值的差值。

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