CN204422209U - 推力液体静压轴承可靠性试验台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种推力液体静压轴承可靠性试验台，其包括试验台支承部分即地平铁、推力液体静压轴承辅助装置部分、轴向力加载装置部分以及自动控制部分。本实用新型采用的轴向力加载装置部分能够模拟实际工况对推力液体静压轴承施加动、静态轴向压力载荷，采用的推力液体静压轴承辅助装置部分能够对被测的推力液体静压轴承提供支撑、检测、监测等辅助功能，从而实现对推力液体静压轴承进行可靠性试验，对于增加推力液体静压轴承相关零部件生产企业的效益以及提高采用推力液体静压轴承的产品的可靠性具有非常重要的实际意义。
Description
技术领域
本实用新型属于机械零部件可靠性试验技术领域，尤其涉及一种模拟实际动、静态轴向压力载荷的推力液体静压轴承可靠性试验台。
背景技术
随着机器向着高效、精密方向的发展，静压轴承因具有摩擦小、承载力大、精度高等优点，受到了越来越多的重视。静压轴承根据介质的不同分为液体静压轴承和气体静压轴承。液体静压轴承是依靠供给的压力油，在轴承间隙中形成压力油膜，使轴颈与轴承处于完全液体摩擦状态，其通常由供油系统、节流器和轴承三部分组成，其中推力液体静压轴承应用范围较为广泛。因此研究开发推力液体静压轴承可靠性试验台，通过可靠性试验暴露推力液体静压轴承的潜在故障和可靠性薄弱环节，提出并实施有针对性的改进措施以提高推力液体静压轴承可靠性水平，对于增加推力液体静压轴承相关零部件生产企业的效益以及提高采用推力液体静压轴承的产品的可靠性具有非常重要的实际意义。
推力液体静压轴承的工作状态受温度以及供油压力的影响较为严重。由于国内对推力液体静压轴承包括其供油系统的液压技术的研究起步较晚，因此目前国内还没有对推力液体静压轴承进行完整的可靠性研究，目前仅有的试验台也只是对采用推力液体静压轴承的产品进行惯性加载试验等，专门针对推力液体静压轴承的可靠性试验装置国内几乎处于空白。本发明根据推力液体静压轴承只承受轴向压力这一实际使用工况，提出了一种具有模拟实际 动、静态轴向压力载荷的推力液体静压轴承可靠性试验台。
发明内容
本实用新型的目的是要解决上述目前可靠性试验装置不能够对推力液体静压轴承进行模拟实际工况的可靠性试验的问题。本实用新型提供了一种具有模拟实际动、静态轴向压力载荷的推力液体静压轴承可靠性试验台。
为解决上述技术问题，本实用新型是采用如下技术方案实现的：
本实用新型包括试验台支承部分即地平铁、推力液体静压轴承辅助装置部分、轴向力加载装置部分以及自动控制部分。
所述的推力液体静压轴承辅助装置部分由主轴、加载单元、支承立柱、推力液体静压轴承底座、压力传感器、温度传感器、后端深沟球轴承底座、前端深沟球轴承底座、前端支承板、千分表、后端支承板、伺服电机安装座、伺服电机组成。
所述的支承立柱的上部分为长方体结构，其顶面有两个螺纹孔，支承立柱的下部分为长方形平板结构，平板的前后两侧面各开有两个U形口，通过四个T型螺栓穿过U形口将其固定在地平铁上。
所述的后端支承板为长方形平板结构，上表面有两道平行的T型槽，上表面的两端各开有两个沉头孔，通过四个螺栓穿过沉头孔将两端分别固定在支承立柱的顶面。所述的伺服电机安装座整体为L形结构，上部分平板有四个通孔，伺服电机固定在伺服电机安装座的上部分平板四个通孔处,四个通孔中间有一个电机轴孔。伺服电机安装座的上部分平板与底面平板连接处焊接有两个加强筋，伺服电机安装座的底面平板的上表面的两端各有两个通孔，通过四个T型螺栓穿过通孔将伺服电机安装座固定在后端支承板上。伺服电机通过联轴器与主轴相连接。
所述的压力传感器通过三通阀连接到推力液体静压轴承的每个进油口处，压力传感器的数量等于推力液体静压轴承进油口数量m。所述的温度传感器安装在推力液体静压轴承底座上。所述的千分表安置于靠近推力液体静压轴承底座的前方或者后方。所述的推力液体静压轴承底座的底面两端各有两个通孔，通过四个T型螺栓穿过通孔将推力液体静压轴承底座固定在后端支承板上。
所述的前端支承板为长方形平板结构，上表面有两道平行的T型槽，右端部分和中间部分各有两个沉头孔，通过螺栓穿过沉头孔将前端支承板的右端部和中间部分分别固定在支承立柱的顶面。所述的前端深沟球轴承底座和后端深沟球轴承底座与深沟球轴承的外圈配合，深沟球轴承的内圈与主轴过盈配合。前端深沟球轴承底座和后端深沟球轴承底座的底面两端均各有两个通孔，分别通过四个T型螺栓穿过通孔将前端深沟球轴承底座和后端深沟球轴承底座固定在前端支承板上。
所述的加载单元由加载单元后端轴承端盖、O型密封圈、推力轴承、加载单元外壳、加载单元前端轴承端盖、唇形密封圈组成。所述的加载单元外壳的整体为T型结构即上方为长方形平板结构件，底面也为长方形平板结构件，上方的长方形平板结构件与底面的长方形平板结构件相垂直。上方的长方形平板结构件的中心处有一个通孔，主轴穿过加载单元外壳的上方长方形平板结构件的中心处通孔，加载单元外壳的底面长方形平板结构件的两端各有两个通孔。所述的加载单元后端轴承端盖的底面为圆盘形结构件，内侧面有一圈凸缘和推力轴承的外圈相接触，内侧面有一矩形截面的密封槽与O型密封圈相配合，加载单元后端轴承端盖的底面圆盘形结构件的外圈有六个等角度分布分通孔，在圆盘形结构件的中心处有一球形凹坑，球形凹坑的半径 与加载接头的圆球形端部的半径相同，通过六个螺栓穿过通孔将加载单元后端轴承端盖安装在加载单元外壳上。所述的推力轴承的内圈与主轴过盈配合并与主轴的轴肩相接触，外圈与加载单元外壳过盈配合并与加载单元后端轴承端盖相接触。所述的加载单元前端轴承端盖为圆盘形结构件，中间有一通孔，主轴穿过前端轴承端盖中间的通孔，唇形密封圈安装于主轴和加载单元前端轴承端盖的中间通孔之间。加载单元前端轴承端盖的圆盘形结构件的外围周向有六个等角度分布的通孔，通过六个螺栓穿过通孔将加载单元前端轴承端盖安装于加载单元外壳的前端部。通过四个T型螺栓穿过加载单元外壳底面长方形平板结构件上的四个通孔，但不需要将T型螺栓拧紧，将加载单元安放在前端支承板的左端部。
所述的轴向力加载装置部分由轴向加载支承座、轴向加载左立柱、加载装置、轴向加载右立柱组成。所述的轴向加载左立柱上部分为长方体结构，右侧表面有两道平行的T型槽，轴向加载左立柱的下部分为一长方形平板，平板的左右两侧面各开有一个U形口，通过两个T型螺栓穿过U形口即可将其固定在地平铁上。所述的轴向加载右立柱上部分为长方体结构，左侧表面有两道平行的T型槽，轴向加载右立柱下部分为长方形平板结构，平板的左右两侧面各开有一个U形口，通过两个T型螺栓穿过U形口即可将其固定在地平铁上。所述的轴向加载支承座整体成工字形，其中间部分为长方形结构，且有四个圆孔成两行两列分布，轴向加载支承座的左侧面和右侧面均是长方形结构且上下两端各有两个U形口，通过T型螺栓穿过U型口将轴向加载支承座两侧分别固定在轴向加载左立柱和轴向加载右立柱有T型槽的表面上。
所述的加载装置由固定杆、伺服油缸、电液伺服阀、弹性装置、拉压力 传感器、关节轴承底座、加载接头、位移传感器、安装底座、加载底座组成。
所述的伺服油缸选用单活塞杆式伺服油缸，伺服油缸上表面中间开有四个螺纹孔。所述的电液伺服阀通过四个螺栓安装在伺服油缸的上表面。所述的安装底座为一长方形平板结构，其上有两道平行的T型槽，两道T型槽中间部分有四个沉头孔成两行两列分布，通过四个螺栓穿过沉头孔可将安装底座固定在轴向加载支承座上。
所述的加载底座是由四块长方形钢板采用焊接而成的上端敞开的箱体式结构件，加载底座的后壁板上有一个通孔，底板上设置有四个通孔，通过四个T型螺栓将加载底座固定在安装底座上。所述的固定杆是一个阶梯轴，即固定杆的中间轴径大于两端轴径，固定杆的两端布有螺纹，一端与伺服油缸的下端面螺纹孔连接，一端穿过加载底座的后壁板通孔并与固定杆的轴肩相接触，通过螺母拧紧固定。
所述的位移传感器外壳通过螺钉固定在伺服油缸的缸体上，其内芯与伺服油缸的活塞杆上端连接。
所述的弹性装置由前端连接板、后端连接板、两个结构相同的套筒、两个规格相同的螺栓和两个规格相同的螺母组成。其中，前端连接板与后端连接板结构相同，均为一个长方形平板，其中心位置处设置有螺纹通孔，螺纹通孔的两侧各有一个通孔，两个结构相同的套筒的外径大于前端连接板与后端连接板上两侧通孔的直径。两个规格相同的螺栓插入前端连接板与后端连接板两侧的通孔中，两个结构相同的套筒套装在前端连接板与后端连接板之间的两个螺栓上，最后再通过螺母将前端连接板、两个结构相同的套筒与后端连接板固定连接在一起。后端连接板上的螺纹孔与伺服油缸活塞杆的右端通过螺纹连接，前端连接板上的螺纹孔与双头螺柱的后端螺纹连接。双头螺 柱的前端与拉压力传感器螺纹连接，拉压力传感器的前端与另一双头螺柱的后端螺纹连接，该双头螺柱的前端螺纹与关节轴承底座后端螺纹连接。
所述的关节轴承底座为圆柱形结构件，其内腔同样为圆柱形结构并与外圆面同轴，且关节轴承底座上表面开口、下表面闭合，下表面有一螺纹孔。关节轴承底座的内腔与关节轴承外圈配合，关节轴承内圈与加载接头后端过盈配合并与加载接头的后端阶梯轴相配合。所述的加载接头的前端为球形结构，球形结构的直径与加载单元的加载单元后端轴承端盖的中间球形凹坑的直径相同，加载接头的后端为阶梯轴结构。
所述的自动控制部分包括上位工控机、可编程控制器PLC、下位加载伺服控制器以及下位电机伺服控制器。
所述的可编程控制器PLC的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，可编程控制器PLC的输出端分别与冷却机和两个电磁换向阀连接。可编程控制器PLC的输入端口分别与温度传感器、压力传感器以及推力液体静压轴承供油系统的输出端口电线连接。
所述的加载伺服控制器的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，加载伺服控制器的信号输出端与电液伺服阀的信号输入端电线连接，位移传感器与拉压力传感器的信号输出端与信号放大器输入端电线连接，信号放大器输出端与加载伺服控制器的信号输入端电线连接。
所述的电机伺服控制器的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，电机伺服控制器的输出端与伺服电机的信号输入端电线连接，伺服电机内部的编码器信号输出端与电机伺服控制器信号输入端电线连接。
与现有技术相比本实用新型的有益效果是：
1.本实用新型所述的推力液体静压轴承可靠性试验台采用液压加载装置对推力液体静压轴承进行模拟动、静态轴向压力载荷，对被测的推力液体静压轴承进行模拟真实工况的可靠性试验，并进行实时的故障数据采集。为后期的可靠性评估、可靠性建模和可靠性预测提供实用的基础数据，大大缩短了数据采集时间。
2.本实用新型所述的推力液体静压轴承可靠性试验台采用了T型加载单元并使其可以在轴向进行移动，从而实现了在主轴旋转状态下的加载并将所加载的轴向载荷有效的传递到推力液体静压轴承上。
3.本实用新型采用所述的轴向力加载装置部分来实现动、静态轴向压力载荷的模拟，并能够根据实际工况来调节所加载动态力的大小、频率以及试验时间。
4.本实用新型所述的推力液体静压轴承可靠性试验台的加载装置安装有拉、压力传感器和位移传感器，能实时检测加载的模拟切削力的大小，实现实时监控和闭环控制及反馈，使加载装置具有较高的加载精度。
5.本实用新型所述的推力液体静压轴承可靠性试验台适应范围比较广，能够针对不同型号的推力液体静压轴承进行可靠性试验，只需更换推力液体静压轴承底座、前端深沟球轴承底座、后端深沟球轴承底座、主轴、加载单元就可以对其进行可靠性加载试验与性能参数的检测与监测试验，体现了本试验系统的灵活性和通用性。
附图说明
图1为本实用新型的立体示意图；
图2为本实用新型之推力液体静压轴承辅助装置部分的立体示意图；
图3为本实用新型之加载装置的立体示意图；
图4为本实用新型的轴向加载支承座的立体示意图；
图5为本实用新型之加载单元的主轴轴线方向的剖视图；
图6为本实用新型的自动控制部分的结构原理框图；
图中：1.主轴，2.加载单元，3.轴向加载支承座，4.轴向加载左立柱，5.加载装置，6.地平铁，7.轴向加载右立柱，8.支承立柱，9.推力液体静压轴承底座，10.压力传感器，11.温度传感器，12.后端深沟球轴承底座，13前端深沟球轴承底座，14.前端支承板，15.千分表，16.后端支承板，17.伺服电机安装座，18.伺服电机，19.固定杆，20.伺服油缸，21.电液伺服阀，22.弹性装置，23.拉压力传感器，24.关节轴承底座，25.加载接头，26.位移传感器，27.安装底座，28.加载底座，29.加载单元后端轴承端盖，30.O型密封圈，31.推力轴承，32.加载单元外壳，33.加载单元前端轴承端盖，34.唇形密封圈。
具体实施方式
参阅图1，本实用新型所述的推力液体静压轴承可靠性试验台包括试验台支承部分、推力液体静压轴承辅助装置部分、轴向力加载装置部分以及自动控制部分。
一.试验台支承部分
参阅图1，所述的试验台支承部分为地平铁6，所述的地平铁6水平放置，T型槽沿着主轴1的轴线方向分布，用于支承固定布置在主轴1的轴线方向分布的推力液体静压轴承辅助装置部分以及轴向力加载装置部分。
二.推力液体静压轴承辅助装置部分
参阅图1至图2，所述的推力液体静压轴承辅助装置部分由主轴1、加载 单元2、支承立柱8(四个)、推力液体静压轴承底座9、压力传感器10、温度传感器11、后端深沟球轴承底座12、前端深沟球轴承底座13、前端支承板14、千分表15、后端支承板16、伺服电机安装座17、伺服电机18组成。
参阅图2，所述的支承立柱8的上部分为长方体结构，其顶面有2个螺纹孔，支承立柱8的下部分为长方形平板结构，平板的前后两侧面各开有两个U形口，四个T型螺栓穿过U形口即可将其固定在地平铁6上。
所述的后端支承板16为长方形平板结构，上表面有两道平行的T型槽，上表面的两端各开有两个沉头孔，通过四个螺栓穿过沉头孔将两端分别固定在支承立柱8的顶面。所述的伺服电机安装座17整体为L形结构，其上部分平板有四个通孔，伺服电机18固定在伺服电机安装座17的上部分平板四个通孔处,四个通孔中间有一个电机轴孔。伺服电机安装座17的上部分平板与底面平板连接处焊接有两个加强筋，伺服电机安装座17的底面平板的上表面的两端各有两个通孔，四个T型螺栓穿过通孔即可将伺服电机安装座17固定在后端支承板16上。伺服电机18通过联轴器与主轴1相连接，从而驱动主轴1转动。
所述的压力传感器10(本发明以宜科电子有限公司的PS604型压力传感器为例)通过三通阀连接到推力液体静压轴承的每个进油口处，所需压力传感器10的数量等于推力液体静压轴承进油口数量m，用于检测和监测推力液体静压轴承供油系统的供油压力。所述的温度传感器11(本发明以WZP201型温度传感器为例)安装在推力液体静压轴承底座9上，用于检测和监测推力液体静压轴承的温度。所述的千分表15(本发明以三丰2046S型为例)安置于靠近推力液体静压轴承底座9的前方或者后方，用于检测和监测主轴1的圆跳动。所述的推力液体静压轴承底座9的底面两端各有两个通孔，四个T 型螺栓穿过通孔即可将推力液体静压轴承底座9固定在后端支承板16上。
所述的前端支承板14为长方形平板结构，上表面有两道平行的T型槽，右端部和中间部分各有两个沉头孔，通过螺栓穿过沉头孔将前端支承板14的右端部和中间部分分别固定在支承立柱8的顶面。所述的前端深沟球轴承底座13和后端深沟球轴承底座12与深沟球轴承的外圈配合，深沟球轴承的内圈与主轴1过盈配合，用于承受主轴1的径向力。前端深沟球轴承底座13和后端深沟球轴承底座12的底面两端均各有两个通孔，分别用四个T型螺栓穿过通孔即可将前端深沟球轴承底座13和后端深沟球轴承底座12固定在前端支承板14上。
参阅图2和图5，所述的加载单元2由加载单元后端轴承端盖29、O型密封圈30、推力轴承31、加载单元外壳32、加载单元前端轴承端盖33、唇形密封圈34组成。所述的加载单元外壳32的整体为T型结构即上方为长方形平板结构件，底面也为长方形平板结构件，上方的长方形平板结构件与底面的长方形平板结构件相垂直。上方的长方形平板结构件的中心处有一个通孔，主轴1穿过加载单元外壳32的上方长方形平板结构件的中心处通孔，加载单元外壳32的底面长方形平板结构件的两端各有两个通孔。所述的加载单元后端轴承端盖29的底面为圆盘形结构件，内侧面有一圈凸缘和推力轴承31的外圈相接触，内侧面有一矩形截面的密封槽与O型密封圈30相配合，加载单元后端轴承端盖29的底面圆盘形结构件的外圈有六个等角度分布分通孔，在圆盘形结构件的中心处有一球形凹坑，球形凹坑的半径与加载接头25的圆球形端部的半径相同，通过六个螺栓穿过通孔即可将加载单元后端轴承端盖29安装在加载单元外壳32上。所述的推力轴承31的内圈与主轴1过盈配合并与主轴1的轴肩相接触，外圈与加载单元外壳32过盈配合并与加载单元后 端轴承端盖29相接触。所述的加载单元前端轴承端盖33为圆盘形结构件，中间有一通孔，主轴1穿过前端轴承端盖33中间的通孔，唇形密封圈34安装于主轴1和加载单元前端轴承端盖33的中间通孔之间，用于密封。加载单元前端轴承端盖33的圆盘形结构件的外围周向有六个等角度分布的通孔，六个螺栓穿过通孔即可将加载单元前端轴承端盖33安装于加载单元外壳32的前端部。四个螺栓穿过加载单元外壳32底面长方形平板结构件上的四个通孔，即可将加载单元2固定在前端支承板14的左端部。
三.轴向力加载装置部分
参阅图1，所述的轴向力加载装置部分由轴向加载支承座3、轴向加载左立柱4、加载装置5、轴向加载右立柱7组成。所述的轴向加载左立柱4上部分为长方体结构，右侧表面有两道平行的T型槽，轴向加载左立柱4的下部分为一长方形平板，平板的左右两侧面各开有一个U形口，两个T型螺栓穿过U形口即可将其固定在地平铁6上。所述的轴向加载右立柱7上部分为长方体结构，左侧表面有两道平行的T型槽，轴向加载右立柱7下部分为长方形平板结构，平板的左右两侧面各开有一个U形口，两个T型螺栓穿过U形口即可将其固定在地平铁6上。参阅图4，所述的轴向加载支承座3整体成工字形，其中间部分为长方形结构，且有四个圆孔成两行两列分布，用于固定加载装置5的安装底座27，轴向加载支承座3的左侧面和右侧面均是长方形结构且上下两端各有两个U形口，T型螺栓穿过U型口即可将轴向加载支承座3两侧分别固定在轴向加载左立柱4和轴向加载右立柱7有T型槽的表面上，松开T型螺栓，轴向加载支承座3可以沿着轴向加载左立柱4和轴向加载右立柱7的T型槽在垂直于主轴1的轴线方向上移动。
参阅图3，所述的加载装置5由固定杆19、伺服油缸20、电液伺服阀21、 弹性装置22、拉压力传感器23、关节轴承底座24、加载接头25、位移传感器26、安装底座27、加载底座28组成。
所述的伺服油缸20选用单活塞或双活塞杆式液压油缸，本发明的实施例中以单活塞杆式伺服油缸为例，单活塞杆从伺服油缸20的左端伸出，伺服油缸20上表面中间开有四个螺纹孔，用于固定电液伺服阀21。
所述的电液伺服阀21(本发明以美国MOOG公司的G761-3005B型伺服阀为例)通过四个螺栓安装在伺服油缸20的上表面。
所述的安装底座27为一长方形平板结构，其上有两道平行的T型槽，两道T型槽中间部分有四个沉头孔成两行两列分布，通过四个螺栓穿过沉头孔可将安装底座27固定在轴向加载支承座3上。
所述的加载底座28是由四块长方形钢板采用焊接而成的上端敞开的箱体式结构件，加载底座28的底板上设置有四个通孔，用于安装四个T型螺栓，将加载底座28固定在安装底座27上，即固定在安装底座27有T型槽的端面上，松开T型螺栓，加载底座28可以沿着安装底座27上的T型槽在单活塞杆移动方向进行移动，加载底座28后壁板上有一通孔用于穿过固定杆19。
所述的固定杆19是一个阶梯轴，即固定杆19的中间轴径大于两端轴径，固定杆19的两端布有螺纹，一端与伺服油缸20的下端面螺纹孔连接，一端穿过加载底座28的后壁板通孔并与固定杆19的轴肩相接触，通过螺母拧紧固定。
所述的位移传感器26(本发明以LVDT型位移传感器为例)外壳通过螺钉固定在伺服油缸20的缸体上，其内芯与伺服油缸20的活塞杆上端连接，当活塞杆移动时位移传感器26的内芯也随着移动，实现位移的测量与反馈。
所述的弹性装置22由前端连接板、后端连接板、两个结构相同的套筒、 两个规格相同的螺栓和两个规格相同的螺母组成。其中，前端连接板与后端连接板结构相同，均为一个长方形平板，其中心位置处设置有螺纹通孔，螺纹通孔的两侧各有一个通孔，两个结构相同的套筒的外径大于前端连接板与后端连接板上两侧通孔的直径。两个规格相同的螺栓插入前端连接板与后端连接板两侧的通孔中，两个结构相同的套筒套装在前端连接板与后端连接板之间的两个螺栓上，最后再通过螺母将前端连接板、两个结构相同的套筒与后端连接板固定连接在一起。后端连接板上的螺纹孔与伺服油缸20活塞杆的右端通过螺纹连接，前端连接板上的螺纹孔与双头螺柱的后端螺纹连接。弹性装置22可以吸收部分位移但可以传递力(弹性装置的固有频率应大于加载激振频率二倍以上)。双头螺柱的前端与拉压力传感器23(本发明以JHZTC1、2柱筒型为例)螺纹连接，拉压力传感器23的前端与另一双头螺柱的后端螺纹连接，该双头螺柱的前端螺纹与关节轴承底座24后端螺纹连接。
所述的关节轴承底座24为圆柱形结构件，其内腔同样为圆柱形结构并与外圆面同轴，即关节轴承底座24上表面开口、下表面闭合，下表面有一螺纹孔。关节轴承底座24的内腔与关节轴承外圈配合，关节轴承内圈与加载接头25后端过盈配合并与加载接头25的后端阶梯轴相配合。所述的加载接头25的前端为球形结构，球形结构的直径与加载单元2的加载单元后端轴承端盖29的中间球形凹坑的直径相同，加载接头25的后端为阶梯轴结构。
所述的轴向力加载装置部分在对加载单元2实施加载时，应尽量保证伺服油缸20的活塞杆与加载接头25以及主轴1同轴。在轴向力加载装置部分不对加载单元2进行加载时，加载接头25脱离加载单元2的距离为0.2mm至0.5mm之间的一个值。
四.自动控制部分
参阅图6，所述的自动控制部分包括上位工控机、可编程控制器PLC、下位加载伺服控制器以及下位电机伺服控制器。
所述的可编程控制器PLC的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，可编程控制器PLC的输出端分别与冷却机和两个电磁换向阀连接，用于控制冷却机的启停、冷却水的温度等参数，为液压泵站提供冷却水，通过控制电磁换向阀来控制推力液体静压轴承供油系统的启停以及加载用液压泵站的启停从而实现给液压加载装置提供液压油。可编程控制器PLC的输入端口分别与温度传感器11、压力传感器10以及推力液体静压轴承供油系统的输出端口电线连接，用于反馈温度参数、压力参数以及推力液体静压轴承供油系统的工作状态参数。
所述的加载伺服控制器的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，加载伺服控制器与上位工控机进行通讯，加载伺服控制器的信号输出端与电液伺服阀21的信号输入端电线连接，通过控制电液伺服阀21实现伺服油缸20对加载单元2进行动、静态轴向压力载荷的加载，在加载过程中通过位移传感器26与拉压力传感器23将检测到的位移和压力信号经信号放大器传给加载伺服控制器，实现闭环控制。
所述的电机伺服控制器的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，电机伺服控制器的输出端与伺服电机18的信号输入端电线连接，控制伺服电机18的转速，同时伺服电机18内部的编码器又将信号反馈给电机伺服控制器，实现闭环控制。
上位工控机控制界面是由VB编制，在控制界面上选定伺服电机18的转速、冷却机的温度参数，选定轴向力加载的压力大小、频率、波形以及加载时间等，与可编程控制器PLC、加载伺服控制器、以及电机伺服控制器通过 RS-232C进行串口通讯，可编程控制器PLC先输出电流控制电磁换向阀动作启动推力液体静压轴承供油系统，再启动伺服电机18，最后控制冷却机给加载用液压泵站冷却，再输出电流控制电磁换向阀动作，通过伺服油缸20对加载单元2进行动、静态轴向压力载荷的加载。在上位工控机的控制界面上实时显示冷却机的温度参数、推力液体静压轴承进油口的压力、温度、供油系统的工作状态参数以及所加载的动、静态压力载荷参数，并记录千分表15测出的主轴1的圆跳动数值。
Claims (1)
1.一种推力液体静压轴承可靠性试验台，其特征在于：其包括试验台支承部分即地平铁(6)、推力液体静压轴承辅助装置部分、轴向力加载装置部分以及自动控制部分；
所述的推力液体静压轴承辅助装置部分由主轴(1)、加载单元(2)、支承立柱(8)、推力液体静压轴承底座(9)、压力传感器(10)、温度传感器(11)、后端深沟球轴承底座(12)、前端深沟球轴承底座(13)、前端支承板(14)、千分表(15)、后端支承板(16)、伺服电机安装座(17)、伺服电机(18)组成；
所述的支承立柱(8)的上部分为长方体结构，其顶面有两个螺纹孔，支承立柱(8)的下部分为长方形平板结构，平板的前后两侧面各开有两个U形口，通过四个T型螺栓穿过U形口将其固定在地平铁(6)上；
所述的后端支承板(16)为长方形平板结构，上表面有两道平行的T型槽，上表面的两端各开有两个沉头孔，通过四个螺栓穿过沉头孔将两端分别固定在支承立柱(8)的顶面；所述的伺服电机安装座(17)整体为L形结构，其上部分平板有四个通孔，伺服电机(18)固定在伺服电机安装座(17)的上部分平板四个通孔处,四个通孔中间有一个电机轴孔；伺服电机安装座(17)的上部分平板与底面平板连接处焊接有两个加强筋，伺服电机安装座(17)的底面平板的上表面的两端各有两个通孔，通过四个T型螺栓穿过通孔将伺服电机安装座(17)固定在后端支承板(16)上；伺服电机(18)通过联轴器与主轴(1)相连接；
所述的压力传感器(10)通过三通阀连接到推力液体静压轴承的每个进 油口处，压力传感器(10)的数量等于推力液体静压轴承进油口数量m；所述的温度传感器(11)安装在推力液体静压轴承底座(9)上；所述的千分表(15)安置于靠近推力液体静压轴承底座(9)的前方；所述的推力液体静压轴承底座(9)的底面两端各有两个通孔，通过四个T型螺栓穿过通孔将推力液体静压轴承底座(9)固定在后端支承板(16)上；
所述的前端支承板(14)为长方形平板结构，上表面有两道平行的T型槽，右端部和中间部分各有两个沉头孔，通过螺栓穿过沉头孔将前端支承板(14)的右端部和中间部分分别固定在支承立柱(8)的顶面；所述的前端深沟球轴承底座(13)和后端深沟球轴承底座(12)与深沟球轴承的外圈过盈配合，深沟球轴承的内圈与主轴(1)过盈配合，用于承受主轴(1)的径向力；前端深沟球轴承底座(13)和后端深沟球轴承底座(12)的底面两端均各有两个通孔，分别用四个T型螺栓穿过通孔即可将前端深沟球轴承底座(13)和后端深沟球轴承底座(12)固定在前端支承板(14)上；
所述的加载单元(2)由加载单元后端轴承端盖(29)、O型密封圈(30)、推力轴承(31)、加载单元外壳(32)、加载单元前端轴承端盖(33)、唇形密封圈(34)组成；所述的加载单元外壳(32)的整体为T型结构即上方为长方形平板结构件，底面也为长方形平板结构件，上方的长方形平板结构件与底面的长方形平板结构件相垂直；上方的长方形平板结构件的中心处有一个通孔，主轴(1)穿过加载单元外壳(32)的上方长方形平板结构件的中心处通孔，加载单元外壳(32)的底面长方形平板结构件的两端各有两个通孔；所述的加载单元后端轴承端盖(29)的底面为圆盘形结构件，内侧面有一圈凸缘和推力轴承(31)的外圈相接触，内侧面有一矩形截面的密封槽与O型密封圈(30)相配合，加载单元后端轴承端盖(29)的底面圆盘形结构件的 外圈有六个等角度分布分通孔，在圆盘形结构件的中心处有一球形凹坑，球形凹坑的半径与加载接头(25)的圆球形端部的半径相同，通过六个螺栓穿过通孔将加载单元后端轴承端盖(29)安装在加载单元外壳(32)上；所述的推力轴承(31)的内圈与主轴(1)过盈配合并与主轴(1)的轴肩相接触，外圈与加载单元外壳(32)过盈配合并与加载单元后端轴承端盖(29)相接触；所述的加载单元前端轴承端盖(33)为圆盘形结构件，中间有一通孔，主轴(1)穿过前端轴承端盖(33)中间的通孔，唇形密封圈(34)安装于主轴(1)和加载单元前端轴承端盖(33)的中间通孔之间；加载单元前端轴承端盖(33)的圆盘形结构件的外围周向有六个等角度分布的通孔，通过六个螺栓穿过通孔将加载单元前端轴承端盖(33)安装于加载单元外壳(32)的前端部；通过四个螺栓穿过加载单元外壳(32)底面长方形平板结构件上的四个通孔，但不需要将T型螺栓拧紧，将加载单元(2)安放在前端支承板(14)的左端部；
所述的轴向力加载装置部分由轴向加载支承座(3)、轴向加载左立柱(4)、加载装置(5)、轴向加载右立柱(7)组成；所述的轴向加载左立柱(4)上部分为长方体结构，右侧表面有两道平行的T型槽，轴向加载左立柱(4)的下部分为一长方形平板，平板的左右两侧面各开有一个U形口，通过两个T型螺栓穿过U形口将其固定在地平铁(6)上；所述的轴向加载右立柱(7)上部分为长方体结构，左侧表面有两道平行的T型槽，轴向加载右立柱(7)下部分为长方形平板结构，平板的左右两侧面各有一个U形口，通过两个T型螺栓穿过U形口将其固定在地平铁(6)上；所述的轴向加载支承座(3)整体成工字形，其中间部分为长方形结构，且有四个圆孔成两行两列分布，轴向加载支承座(3)的左侧面和右侧面均是长方形结构且上下两端各有两个 U形口，通过T型螺栓穿过U形口将轴向加载支承座(3)两侧分别固定在轴向加载左立柱(4)和轴向加载右立柱(7)有T型槽的表面上；
所述的加载装置(5)由固定杆(19)、伺服油缸(20)、电液伺服阀(21)、弹性装置(22)、拉压力传感器(23)、关节轴承底座(24)、加载接头(25)、位移传感器(26)、安装底座(27)、加载底座(28)组成；
所述的伺服油缸(20)选用单活塞杆式液压油缸，伺服油缸(20)上表面中间有四个螺纹孔；
所述的电液伺服阀(21)通过四个螺栓安装在伺服油缸(20)的上表面；
所述的安装底座(27)为一长方形平板结构，其上表面有两道平行的T型槽，两道T型槽中间部分有四个沉头孔成两行两列分布，通过四个螺栓穿过沉头孔将安装底座(27)固定在轴向加载支承座(3)上；
所述的加载底座(28)是由四块长方形钢板采用焊接而成的上端敞开的箱体式结构件，加载底座(28)的后壁板上有一个通孔，底板上设置有四个通孔，通过四个T型螺栓将加载底座(28)固定在安装底座(27)上即固定在安装底座(27)有T型槽的端面上；
所述的固定杆(19)是一个阶梯轴，即固定杆(19)的中间轴径大于两端轴径，固定杆(19)的两端布有螺纹，一端与伺服油缸(20)的下端面螺纹孔连接，一端穿过加载底座(28)的后壁板通孔，并通过螺母拧紧固定；
所述的位移传感器(26)外壳通过螺钉固定在伺服油缸(20)的缸体上，其内芯与伺服油缸(20)的活塞杆上端连接；
所述的弹性装置(22)由前端连接板、后端连接板、两个结构相同的套筒、两个规格相同的螺栓和两个规格相同的螺母组成；其中，前端连接板与后端连接板结构相同，均为一个长方形平板，其中心位置处设置有螺纹通孔， 螺纹通孔的两侧各有一个通孔，两个结构相同的套筒的外径大于前端连接板与后端连接板上两侧通孔的直径；两个规格相同的螺栓插入前端连接板与后端连接板两侧的通孔中，两个结构相同的套筒套装在前端连接板与后端连接板之间的两个螺栓上，最后再通过螺母将前端连接板、两个结构相同的套筒与后端连接板固定连接在一起；后端连接板上的螺纹孔与伺服油缸(20)活塞杆的右端通过螺纹连接，前端连接板上的螺纹孔与双头螺柱的后端螺纹连接；双头螺柱的前端与拉压力传感器(23)螺纹连接，拉压力传感器(23)的前端与另一双头螺柱的后端螺纹连接，该双头螺柱的前端螺纹与关节轴承底座(24)后端螺纹连接；
所述的关节轴承底座(24)为圆柱形结构件，其内腔同样为圆柱形结构并与外圆面同轴，且关节轴承底座(24)上表面开口、下表面闭合，下表面有一螺纹孔；关节轴承底座(24)的内腔与关节轴承外圈配合，关节轴承内圈与加载接头(25)后端过盈配合并与加载接头(25)的后端阶梯轴相配合；所述的加载接头(25)的前端为球形结构，球形结构的直径与加载单元(2)的加载单元后端轴承端盖(29)的中间球形凹坑的直径相同，加载接头(25)的后端为阶梯轴结构；
所述的自动控制部分包括上位工控机、可编程控制器PLC、下位加载伺服控制器以及下位电机伺服控制器；
所述的可编程控制器PLC的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，可编程控制器PLC的输出端分别与冷却机和两个电磁换向阀连接，可编程控制器PLC的输入端口分别与温度传感器(11)、压力传感器(10)以及推力液体静压轴承供油系统的输出端口电线连接；
所述的加载伺服控制器的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电 线连接，加载伺服控制器的信号输出端与电液伺服阀(21)的信号输入端电线连接；位移传感器(26)与拉压力传感器(23)的信号输出端与信号放大器输入端电线连接，信号放大器输出端与加载伺服控制器的信号输入端电线连接；
所述的电机伺服控制器的RS-232C端口与上位工控机的RS-232C端口电线连接，电机伺服控制器的输出端与伺服电机(18)的信号输入端电线连接，伺服电机(18)内部的编码器输出端与电机伺服控制器信号输入端电线连接。
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