角接觸球軸承動態參數測試裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種角接觸球軸承動態參數測試實驗裝置，包括：調平墊鐵、實驗平臺、T型基板、位移計IPN型阻尼板、位移計支架、定位圓柱銷、導向平鍵、電機IPN型阻尼板、直流電機、TS-B型彈性聯軸器、激振器支架、激振器、阻抗頭、軸向加載機構、軸承組件、加速度傳感器、光學筆、CHB型數顯儀、24V直流電源、CCS型控制器、安裝CCSManager軟件的計算機、信號調理儀、數據采集器、安裝CRAS軟件的計算機、功率放大器和電機調速器。本發明與現有技術相比，其顯著優點是：裝置結構簡單，定位精度和測試精度較高，可以測試在不同轉速、軸向載荷工況下軸承的動態參數；通用性強，可以測試不同尺寸系列軸承的動態參數。
【專利說明】角接觸球軸承動態參數測試裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種動態參數測試實驗裝置，特別一種角接觸球軸承動態參數測試裝置。
【背景技術】
[0002]隨著高檔數控機床朝著高精度、高轉速、高效率方向發展，作為機床中的關鍵功能部件，主軸和進給系統必須具有良好的動態特性。角接觸球軸承是機床主軸和進給系統常用的旋轉支承部件，其動態參數對機床主軸和進給系統的特性和整機特性有著重要的影響。
[0003]目前，在角接觸球軸承動態參數的實驗分析方面，許多研究學者已經進行了多方面、多層次的研究，但大多停留在研究不同類型、大小的載荷條件對軸承動態參數的影響，尚沒有考慮軸承轉速的影響。而在實際應用中，轉速是軸承不可忽視的工況條件，因此實驗分析不同轉速、載荷工況條件對角接觸球軸承動態參數的影響具有重要的研究價值。
[0004]文獻1:中國專利:軸承動態特性參數測試裝置，專利申請號:201310024031.6。設計了一種基于單自由度振動系統的軸承動態特性參數測試裝置，該裝置結構緊湊，測試原理清晰，可以測試不同軸向力、徑向力和預緊力載荷狀態下的軸承動態特性參數。但該裝置不能測試軸承在不同轉速等工況條件下的動態參數。
[0005]文獻2:中國專利:角接觸球軸承動、靜態特性參數測試裝置，專利號:201310281081.2。設計了一種可以兼備測試軸向與徑向動、靜態參數的角接觸球軸承動、靜態特性參數測試裝置，該裝置結構簡單，測試精度高，通用性強。但該裝置不能測試軸承在不同轉速等工況條件下的動態參數。
[0006]由上可知，目前尚無實驗裝置測試不同轉速、軸向載荷工況條件下角接觸球軸承的動態參數。
【發明內容】
[0007]本發明所解決的技術問題在于提供一種具有裝置結構簡單、測試原理正確、定位精度和測試精度高、通用性強并可以測試不同轉速、軸向載荷作用下軸承軸向與徑向動態參數等特點的角接觸球軸承動態參數測試實驗裝置。
[0008]實現本發明目的的技術解決方案為:一種角接觸球軸承動態參數測試實驗裝置，包括調平墊鐵、實驗平臺、T型基板、位移計IPN型阻尼板、位移計支架、軸承座、定位圓柱銷、導向平鍵、電機IPN型阻尼板、直流電機、TS-B型彈性聯軸器、激振器支架、激振器、阻抗頭、軸向加載機構、軸承組件、加速度傳感器、光學筆、CHB型數顯儀、24V直流電源、CCS型控制器、安裝CCS Manager軟件的計算機、信號調理儀、數據采集器、安裝CRAS軟件的計算機、功率放大器和電機調速器；其中，一個位移計支架包括位移計下墊板、位移計下滑塊、位移計下進給支架、位移計下進給螺桿、位移計上墊板、位移計上滑塊、光學筆保持環、位移計上進給支架、位移計上進給螺桿、位移計下進給彈簧和位移計上進給彈簧；其中，一個軸承座包括下軸承座和上軸承座；其中，軸向加載機構包括彈性環、彈性環墊板、右旋螺桿、加載螺母、加載桿、左旋螺桿、力傳感器墊板和力傳感器；其中，軸承組件包括鎖緊螺母、轉軸、軸承和軸承套；
[0009]實驗平臺安放在調平墊鐵上，T型基板固定在實驗平臺上；T型基板上設置軸承座、位移計支架和直流電機，所述軸承座的數量為兩個，其中一個軸承座靠近直流電機，每個軸承座的下軸承座均通過防轉螺栓固定在T型基板上，在下軸承座與T型基板之間設置一個導向平鍵和四個定位圓柱銷，該四個定位圓柱銷通過過盈配合均布固定在下軸承座的四個角上，導向平鍵通過內六角螺釘固定在T型基板的鍵槽內，該導向平鍵位于下軸承座的底面中間，該軸承座通過導向平鍵、定位圓柱銷分別提高其軸向的移動精度和降低在T型基板上表面內的扭轉誤差；上軸承座固連在下軸承座上，在上軸承座和下軸承座之間設置兩個定位銷，兩個定位銷通過過盈配合固定在上軸承座的對角上；
[0010]T型基板上平行設置兩個相同的位移計支架，該兩個位移計支架位于兩個軸承座之間，每個位移計支架的位移計下墊板均通過內六角螺釘固定在T型基板上，位移計下墊板與T型基板之間設置位移計IPN型阻尼板，位移計下滑塊位于位移計下墊板的上方，在位移計下墊板和位移計下滑塊之間設置位移計下進給彈簧，位移計下進給彈簧的伸展方向與位移計下進給螺桿的進給方向一致，位移計下進給支架通過內六角螺釘固定在位移計下滑塊的側面，位移計下進給螺桿通過螺紋聯接在位移計下進給支架內并與下進給支架的側面相垂直，位移計下進給螺桿一端的凹形球面頂在位移計下墊板側面的凸形球面上，位移計上墊板通過內六角螺釘固定在位移計下滑塊上，位移計上滑塊位于位移計上墊板的上方，在位移計上墊板和位移計上滑塊之間設置位移計上進給彈簧，位移計上進給彈簧的伸展方向與位移計上進給螺桿的進給方向一致，位移計上進給支架通過內六角螺釘固定在位移計上滑塊一側，位移計上進給螺桿通過螺紋聯接在位移計上進給支架內并與位移計上進給支架的側面相垂直，所述位移計上進給螺桿與位移計下進給螺桿相垂直，位移計上進給螺桿一端的凹形球面頂在位移計上墊板側面的凸形球面上，光學筆保持環通過十字螺釘固定在位移計上滑塊上；
[0011]直流電機通過普通六角螺釘固定在T型基板上，直流電機與T型基板之間設置電機IPN型阻尼板，直流電機的輸入端聯接在電機調速器的輸出端，直流電機的輸出軸通過銷釘與TS-B型彈性聯軸器的一端固定；
[0012]軸承組件位于上軸承座和下軸承座之間，所述軸承組件中的軸承套通過普通六角螺釘和定位銷釘固定在上軸承座和下軸承座上，軸承的外圈通過過盈配合固定在軸承套內，內圈通過過盈配合固定在轉軸上，鎖緊螺母通過螺紋聯接在轉軸上，該鎖緊螺母頂緊軸承的內圈，轉軸的一端通過銷釘與TS-B型彈性聯軸器的另一端固定；所述轉軸位于兩個軸承座之間；
[0013]兩個軸承套的內側端面之間設置四個相同且相互平行的軸向加載機構，該四個軸向加載機構均采用不同螺紋旋向的雙螺桿形式，彈性環墊板通過間隙配合套在右旋螺桿上，彈性環墊在彈性環墊板一端并套在右旋螺桿上，右旋螺桿的光桿一端插在軸承套內端面的小孔內，使得彈性環緊靠在軸承套內側端面上，右旋螺桿的另一端通過右旋螺紋聯接在加載螺母的一端，加載桿插在加載螺母周圍的小孔內，左旋螺桿的一端通過左旋螺紋聯接在加載螺母的另一端，左旋螺桿的另一端通過間隙配合套在力傳感器墊板內，力傳感器的端面通過十字螺釘固定在力傳感器墊板上，力傳感器另一端的凸形球面頂在軸承套內端面的凹面槽內，力傳感器的輸出端與CHB型數顯儀的輸入端相連；
[0014]光學筆固定在光學筆保持環內，光學筆的軸線平行于實驗平臺的上表面，光學筆的端面距離轉軸的側凸環表面15?20mm，光學筆的輸出端與CCS型控制器的輸入端相連，CCS型控制器的輸出端與24V直流電源相連，CCS型控制器與第一計算機相連；
[0015]激振器支架位于實驗平臺的側上方，激振器支架通過彈性繩與激振器聯接，激振器的前端通過傳遞桿連接在阻抗頭上，阻抗頭的軸線平行于實驗平臺的上平面，阻抗頭的端面距離轉軸的中間凸環表面5±1.5mm，加速度傳感器通過磁性吸盤安放在軸承套的水平徑向槽表面上，阻抗頭的力信號輸出端和加速度傳感器的輸出端與信號調理儀相連，信號調理儀的輸出端與數據采集器的輸入端相連，數據采集器的A型USB接口通過數據線與安裝CRAS軟件的計算機相連，數據采集器的輸出端與功率放大器的輸入端，功率放大器的輸出端與激振器的輸入端相連。
[0016]位移計下滑塊內端面的球形頂面圓柱與位移計下墊板外端面的U型槽間隙配合，位移計下滑塊的下表面與位移計下墊板的上表面之間間隙為0.5?Imm ;位移計上滑塊內端面的球形頂面圓柱與位移計下墊板外端面的U型槽間隙配合，位移計下滑塊的下表面與位移計下墊板的上表面之間間隙為0.5?1mm。
[0017]導向平鍵與下軸承座的底部鍵槽側面為間隙配合，配合類型為F6/h5。
[0018]安裝位移計IPN型阻尼板、電機IPN型阻尼板的實驗平臺上表面和位移計下墊板下表面粗糙度在0.63?1.25 μ m范圍內。
[0019]加速度傳感器的數量為四個，光學筆的數量為兩個。
[0020]還包括調平墊鐵，調平墊鐵的數量為四個，該四個調平墊鐵分別設置在實驗平臺下方的四個角上。
[0021 ] 本發明與現有技術相比，其顯著優點是:(I)位移計支架中，位移計上進給螺桿和位移計下進給螺桿的螺紋部分具有多線程、小螺距、細牙等特點，旋動不同的進給螺桿便能夠微調光學筆在水平面內的位置，所以位移計支架結構簡單，操作方便，定位精度很高；
(2)位移計支架中設置有位移計上進給彈簧和下進給彈簧，能夠很好地削弱調整光學筆位置時出現的爬行現象；(3)采用四個軸向加載機構，能夠提高加載精度和增加最大的軸承測試載荷；(4)位移計支架與實驗平臺之間設置位移計IPN阻尼板，可以較大程度地減弱直流電機和激振器振動對光學筆位置的影響，提高了測試結果的精度；(5)直流電機與實驗平臺之間設置電機IPN阻尼板，可以很好地減弱直流電機振動對實驗平臺上其它機械結構的影響；(6)直流電機與轉軸之間采用TS-B型彈性聯軸器，可以大大地減弱直流電機輸出軸的不平衡振動對轉軸的影響；(7)僅需更換不同的軸承套和轉軸，就可以測試其他尺寸的角接觸球軸承，提高了實驗的通用性，降低了實驗研究成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1是本發明的角接觸球軸承動態參數測試實驗裝置總體結構圖。
[0023]圖2是本發明的角接觸球軸承動態參數測試實驗裝置中位移計支架結構圖，圖Ca)為三維軸測圖，圖(b)為主視剖視圖，圖(C)為側視剖視圖。
[0024]圖3是本發明的角接觸球軸承動態參數測試實驗裝置中軸承座的結構圖。[0025]圖4是本發明的角接觸球軸承動態參數測試實驗裝置中軸向加載機構的結構圖。
[0026]圖5是本發明的角接觸球軸承動態參數測試實驗裝置中軸承組件結構圖:圖(a)為三維軸測圖，圖(b)為主視剖視圖。
[0027]圖6是本發明的軸承組件徑向動態參數測試力學模型。
[0028]圖7是本發明的軸承組件軸向動態參數測試力學模型。
[0029]圖8是本發明的上海思信色散共焦位移計CCS Manager動態位移測試系統線框圖。
[0030]圖9是本發明的南京安正CRAS模態分析測試系統線框圖。
【具體實施方式】
[0031]結合圖1、圖2、圖3、圖4和圖5，本發明公開了一種角接觸球軸承動態參數測試實驗裝置，用于測試內徑Φ30?Φ60、外徑Φ55?Φ 110范圍內的角接觸球軸承在不同轉速和軸向載荷作用下的動態參數。該裝置包括調平墊鐵1、實驗平臺2、T型基板3、位移計IPN型阻尼板4、位移計支架5、軸承座6、定位圓柱銷7、導向平鍵8、電機IPN型阻尼板9、直流電機10、TS-B型彈性聯軸器11、激振器支架12、激振器13、阻抗頭14、軸向加載機構15、軸承組件16、加速度傳感器17、光學筆18、CHB型數顯儀19、24V直流電源20、CCS型控制器21、第一計算機22、信號調理儀23、數據采集器24、第二計算機25、功率放大器26、電機調速器27 ;其中，位移計支架的數量為兩個，每個位移計支架5均包括位移計下墊板5a、位移計下滑塊5b、位移計下進給支架5c、位移計下進給螺桿5d、位移計上墊板5e、位移計上滑塊5f、光學筆保持環5g、位移計上進給支架5h、位移計上進給螺桿51、位移計下進給彈簧5 j和位移計上進給彈簧5k ;其中，軸承座的數量為兩個,每個軸承座6均包括下軸承座6a和上軸承座6b ;其中，軸向加載機構15包括彈性環15a、彈性環墊板15b、右旋螺桿15c、加載螺母15d、加載桿15e、左旋螺桿15f、力傳感器墊板15g和力傳感器15h ;其中，軸承組件16包括鎖緊螺母16a、轉軸16b、軸承16c和軸承套16d ；
[0032]實驗平臺2安放在調平墊鐵I上，T型基板3固定在實驗平臺2上；T型基板3上設置軸承座6、位移計支架5和直流電機10,所述軸承座的數量為兩個,其中一個軸承座靠近直流電機，每個軸承座6的下軸承座6a均通過防轉螺栓固定在T型基板3上，在下軸承座6a與T型基板3之間設置一個導向平鍵8和四個定位圓柱銷7，該四個定位圓柱銷7通過過盈配合均布固定在下軸承座6a的四個角上，導向平鍵8通過內六角螺釘固定在T型基板3的鍵槽內，位于下軸承座6a底面中間，該軸承座6通過導向平鍵8、定位圓柱銷7分別提高其軸向的移動精度和降低在T型基板3上表面內的扭轉誤差；上軸承座6b固連在下軸承座6a上，在上軸承座6b和下軸承座6a之間設置兩個定位銷，兩個定位銷通過過盈配合固定在上軸承座6b的對角上；
[0033]T型基板上平行設置兩個相同的位移計支架5，兩個位移計支架5位于兩個軸承座6之間，每個位移計支架5的位移計下墊板5a均通過內六角螺釘固定在T型基板3上，位移計下墊板5a與T型基板3之間設置位移計IPN型阻尼板4，位移計下滑塊5b位于位移計下墊板5a的上方，在位移計下墊板5a和位移計下滑塊5b之間設置位移計下進給彈簧5j，位移計下進給支架5c通過內六角螺釘固定在位移計下滑塊5b —側，位移計下進給螺桿5d通過螺紋聯接在位移計下進給支架5c內，位移計下進給螺桿5d —側的凹形球面頂在位移計下墊板5a —側的凸形球面,位移計上墊板5e通過內六角螺釘固定在位移計下滑塊5b上，位移計上滑塊5f位于位移計上墊板5e的上方，在位移計上墊板5e和位移計上滑塊5f之間設置位移計上進給彈簧5k，位移計上進給支架5h通過內六角螺釘固定在位移計上滑塊5f 一側，位移計上進給螺桿5i通過螺紋聯接在位移計上進給支架5h內，位移計上進給螺桿5i 一側的凹形球面頂在位移計上墊板5e —側的凸形球面，光學筆保持環5g通過十字螺釘固定在位移計上滑塊5f上；
[0034]直流電機10通過普通六角螺釘固定在T型基板3上，直流電機10與T型基板3之間設置電機IPN型阻尼板9，直流電機10的輸入端聯接在電機調速器27的輸出端，直流電機11的輸出軸通過銷釘與TS-B型彈性聯軸器11的一端固定；
[0035]軸承組件16位于上軸承座6b和下軸承座6a之間，所述軸承組件16中的軸承套16d通過普通六角螺釘和定位銷釘固定在上軸承座6b和下軸承座6a上,軸承16c的外圈通過過盈配合固定在軸承套16d內，內圈通過過盈配合固定在轉軸16b上,鎖緊螺母16a通過螺紋聯接在轉軸16b上，該鎖緊螺母16a頂緊軸承16c的內圈，轉軸16b的一端通過銷釘與TS-B型彈性聯軸器11的另一端固定；
[0036]軸承套16d的內側端面之間設置軸向加載機構15，該軸向加載機構15采用不同螺紋旋向的雙螺桿形式，彈性環墊板15b通過間隙配合套在右旋螺桿15c上，彈性環15a墊在彈性環墊板15b —端并套在右旋螺桿15c上，右旋螺桿15c的光桿一端插在軸承套16d內端面的小孔內，使得彈性環14a緊靠在軸承套16d內側端面上，右旋螺桿14c的另一端通過右旋螺紋聯接在加載螺母15d的一端，加載桿15e插在加載螺母15d周圍的小孔內，左旋螺桿15f的一端通過左旋螺紋聯接在加載螺母15d的另一端，左旋螺桿15f的另一端通過間隙配合套在力傳感器墊板15g內，力傳感器15h的端面通過十字螺釘固定在力傳感器墊板15g上，力傳感器15h另一端的凸形球面頂在軸承套16d內端面的凹面槽內，力傳感器15h的輸出端與CHB型數顯儀19的輸入端相連；
[0037]光學筆18固定在光學筆保持環5g內，光學筆18的軸線平行于實驗平臺2的上表面，光學筆18的端面距離轉軸16b的側凸環表面15?20mm，光學筆18的輸出端與CCS型控制器21的輸入端相連，CCS型控制器21的輸出端與24V直流電源20相連，CCS型控制器21與第一計算機22相連；
[0038]激振器支架12位于實驗平臺2的側上方，激振器支架12通過彈性繩與激振器13聯接，激振器13的前端通過傳遞桿連接在阻抗頭14上，阻抗頭14的軸線平行于實驗平臺2的上平面，阻抗頭14的端面距離轉軸16b的中間凸環表面5±1.5mm，加速度傳感器17通過磁性吸盤安放在軸承套16d的水平徑向槽表面上，阻抗頭14的力信號輸出端和加速度傳感器17的輸出端與信號調理儀23相連，信號調理儀23的輸出端與數據采集器24的輸入端相連，數據采集器24與第二計算機25相連，數據采集器24的輸出端與功率放大器26的輸入端，功率放大器26的輸出端與激振器13的輸入端相連。
[0039]其中第一計算機22上裝有CCS Manager軟件，第二計算機25裝有CRAS軟件。
[0040]所述位移計下滑塊5b內端面的球形頂面圓柱與位移計下墊板5a外端面的U型槽間隙配合，位移計下滑塊5b的下表面與位移計下墊板5a的上表面之間間隙在0.5?Imm范圍內；位移計上滑塊5f內端面的球形頂面圓柱與位移計下墊板5e外端面的U型槽間隙配合，位移計下滑塊5f的下表面與位移計下墊板5e的上表面之間間隙在0.5?Imm范圍內。
[0041]導向平鍵8與下軸承座6a的底部鍵槽側面為間隙配合，配合類型為F6/h5。
[0042]安裝位移計IPN型阻尼板4、電機IPN型阻尼板9的實驗平臺2上表面和位移計下墊板5a下表面粗糙度在0.63~1.25 μ m范圍內。
[0043]加速度傳感器17的數量為四個，光學筆18的數量為兩個。
[0044]本發明的實驗裝置還包括調平墊鐵1，調平墊鐵I的數量為四個，該四個調平墊鐵I分別設置在實驗平臺2下方的四個角上。
[0045]具體而言，實驗平臺2安放在四個調平墊鐵I上，實驗之前要調平T型基板3，以提高激振器13和光學筆18的安裝精度；T型基板3通過二十二個Μ20普通六角螺釘固定在實驗平臺2上，實驗之前要旋緊所有聯接螺釘，以提高其固定結合面的模態參數，減少對軸承結合面模態參數的影響；位移計支架5通過六個Μ6內六角螺釘和位移計IPN型阻尼板4固定在實驗平臺2上，實驗之前要旋緊所有螺釘，以減少實驗過程中基礎部件振動對光學筆位置的影響；直流電機10通過六個Μ14普通六角螺釘固定在實驗平臺2上，以降低直流電機10的不平衡振動，減少對轉軸振動響應的影響，提高測試精度；直流電機10的輸出軸通過Φ8銷釘與轉軸相連，以保證旋轉運動的傳遞率為100% ;采用四個軸向加載機構15，以提高加載精度和增加最大的軸承測試載荷；施加的軸向載荷大小可以直接從CHB型數顯儀19讀出，軸承轉速可以直接從電機調速器27的顯示面板上讀出；當軸向載荷加載完畢和軸承旋轉穩定后，分別打開安裝CCS Manager軟件的計算機22和安裝CRAS軟件的計算機25，運行CCS Manager軟件和CRAS軟件，并開啟模態試驗激振系統和動態微位移測試系統，同時拾取阻抗頭14的力信號、轉軸16b測試點的振動位移信號及軸承套16d測試點的振動加速度信號。
[0046]結合圖1、圖6和圖`7，角接觸球軸承動態參數測試實驗裝置的測試基本原理是以軸承組件16為研究對象，建立消除基礎(軸承套16d)振動響應的單自由度動態參數測試力學模型，識別軸承的軸向、徑向動態剛度和阻尼。在本裝置測試與識別的過程中，將結構尺寸足夠大的轉軸16b視為質量塊M,將固定約束在軸承座6內的軸承套16d視為基礎質量塊Mtl，將軸承16c中所有滾珠的動態接觸特性等效為數組彈簧阻尼單元，根據彈簧的并聯性質，可以將該等效模型簡化為徑向和軸向的單自由度振動系統；將轉軸16b上測試點的位移信號作為質量塊振動響應，將軸承套16d上測試點的加速度信號作為基礎振動響應。
[0047]假設激振力信號為f(t)，質量塊振動響應信號為xM(t)，基礎質量塊振動響應信號為aB(t)，首先應用最小二乘法擬合獲取的試驗數據X (t)，然后求導得到相應的加速度數據aM(t)，最后使用自主編寫的LEVY法模態參數識別程序獲得軸承的徑向、軸向動態剛度和阻尼。
[0048]結合圖6，當質量塊M受到徑向簡諧激振力f(t)作用時，其振動微分方程可以表示為
[0049]Mr..(I) + Cr (xu (/) - X,.(/)) + Kr (xu (j) - x,.(J)) = f(j)(I)
[0050]式中:M為轉軸、兩個軸承的內圈和單個軸承所有滾珠的質量之和，Kk、Ck分別為軸承組件的徑向動態剛度和阻尼，X? (t)、XB (t)分別為轉軸、基礎(軸承套)的徑向響應位移。
[0051]對式(I)進行如下傅立葉變換:xM(t)=ΧΜ( ω) eJMt, xB (t) =Xb (ω) eJMt 和 f (t) =F (ω)
化簡可得由質量塊M、剛度Kk、阻尼Ck組成的單自由度振動系統位移頻響函數HdK(co)為
【權利要求】
1.一種角接觸球軸承動態參數測試實驗裝置，其特征在于，包括實驗平臺[2]、T型基板[3]、位移計IPN型阻尼板[4]、兩個相同的位移計支架[5]、軸承座[6]、定位圓柱銷[7]、導向平鍵[8]、電機IPN型阻尼板[9]、直流電機[10]、TS-B型彈性聯軸器[11]、激振器支架[12]、激振器[13]、阻抗頭[14]、軸向加載機構[15]、軸承組件[16]、加速度傳感器[17]、光學筆[18]、CHB型數顯儀[19]、24V直流電源[20]、CCS型控制器[21]、第一計算機[22]、信號調理儀[23]、數據采集器[24]、第二計算機[25]、功率放大器[26]、電機調速器[27]；其中，每個位移計支架[5]均包括位移計下墊板[5a]、位移計下滑塊[5b]、位移計下進給支架[5c]、位移計下進給螺桿[5d]、位移計上墊板[5e]、位移計上滑塊[5f]、光學筆保持環[5g]、位移計上進給支架[5h]、位移計上進給螺桿[5i]、位移計下進給彈簧[5j]和位移計上進給彈簧[5k];軸承座[6]包括下軸承座[6a]和上軸承座[6b];軸向加載機構[15]包括彈性環[15a]、彈性環墊板[15b]、右旋螺桿[15c]、加載螺母[15d]、加載桿[15e]、左旋螺桿[15f]、力傳感器墊板[15g]和力傳感器[15h];軸承組件[16]包括鎖緊螺母[16a]、轉軸[16b]、軸承[16c]和軸承套[16d]； T型基板[3]固定在實驗平臺[2]上，T型基板[3]上設置軸承座[6]、位移計支架[5]和直流電機[10]，所述軸承座[6]的數量為兩個，其中一個軸承座靠近直流電機[10]，每個軸承座[6]的下軸承座[6a]均通過防轉螺栓固定在T型基板[3]上，在下軸承座[6a]與T型基板[3]之間設置一個導向平鍵[8]和四個定位圓柱銷[7]，該四個定位圓柱銷[7]通過過盈配合均布固定在下軸承座[6a]的四個角上，導向平鍵[8]通過內六角螺釘固定在T型基板[3]的鍵槽內，該導向平鍵[8]位于下軸承座[6a]的底面中間，該軸承座[6]通過導向平鍵[8]、定位圓柱銷[7]分別提高其軸向的移動精度和降低在T型基板[3]上表面內的扭轉誤差；上軸承座[6b]固連在下軸承座[6a]上，在上軸承座[6b]和下軸承座[6a]之間設置兩個定位銷，兩個定位銷通過過盈配合固定在上軸承座[6b]的對角上； T型基板[3]上平行設置兩個相同的位移計支架[5]，該兩個位移計支架[5]位于兩個軸承座之間，每個位移計支架`[5]的位移計下墊板[5a]均通過內六角螺釘固定在T型基板[3]上，位移計下墊板[5a]與T型基板[3]之間設置位移計IPN型阻尼板[4]，位移計下滑塊[5b]位于位移計下墊板[5a]的上方，在位移計下墊板[5a]和位移計下滑塊[5b]之間設置位移計下進給彈簧[5j]，位移計下進給彈簧[5j]的伸展方向與位移計下進給螺桿[5d]的進給方向一致，位移計下進給支架[5c]通過內六角螺釘固定在位移計下滑塊[5b]的側面，位移計下進給螺桿[5d]通過螺紋聯接在位移計下進給支架[5c]內并與下進給支架[5c]的側面相垂直,位移計下進給螺桿[5d] —端的凹形球面頂在位移計下墊板[5a]側面的凸形球面上，位移計上墊板[5e]通過內六角螺釘固定在位移計下滑塊[5b]上，位移計上滑塊[5f]位于位移計上墊板[5e]的上方，在位移計上墊板[5e]和位移計上滑塊[5f]之間設置位移計上進給彈簧[5k]，位移計上進給彈簧[5k]的伸展方向與位移計上進給螺桿[5i]的進給方向一致，位移計上進給支架[5h]通過內六角螺釘固定在位移計上滑塊[5f]一側，位移計上進給螺桿[5i]通過螺紋聯接在位移計上進給支架[5h]內并與位移計上進給支架[5h]的側面相垂直，所述位移計上進給螺桿[5i]與位移計下進給螺桿[5d]相垂直，位移計上進給螺桿[5i] —端的凹形球面頂在位移計上墊板[5e]側面的凸形球面上，光學筆保持環[5g]通過十字螺釘固定在位移計上滑塊[5f]上； 直流電機[10]通過普通六角螺釘固定在T型基板[3]上，直流電機[10]與T型基板[3]之間設置電機IPN型阻尼板[9]，直流電機[10]與電機調速器[27]相連，直流電機[11]的輸出軸通過銷釘與TS-B型彈性聯軸器[11]的一端固定； 上軸承座[6b]和下軸承座[6a]之間設置軸承組件[16]，所述軸承組件[16]中的軸承套[16d]通過普通六角螺釘和定位銷釘固定在上軸承座[6b]和下軸承座[6a]上,軸承[16c]的外圈通過過盈配合固定在軸承套[16d]內，軸承[16c]的內圈通過過盈配合固定在轉軸[16b]上，鎖緊螺母[16a]通過螺紋聯接在轉軸[16b]上，該鎖緊螺母[16a]頂緊軸承[16c]的內圈，轉軸[16b]的一端通過銷釘與TS-B型彈性聯軸器[11]的另一端固定；所述轉軸[16b]位于兩個軸承座之間； 軸承套[16d]的內側端面之間設置四個軸向加載機構[15],該四個軸向加載機構[15]相同，均采用不同螺紋旋向的雙螺桿形式，彈性環墊板[15b]通過間隙配合套在右旋螺桿[15c]上，彈性環[15a]墊在彈性環墊板[15b] —端并套在右旋螺桿[15c]上，右旋螺桿[15c]的光桿一端插在軸承套[16d]內端面的小孔內，使得彈性環[14a]緊靠在軸承套[16d]內側端面上，右旋螺桿[14c]的另一端通過右旋螺紋聯接在加載螺母[15d]的一端，加載螺母[15d]的中部周向設置若干小孔，加載桿[15e]插在加載螺母[15d]中部的小孔內，左旋螺桿[15f]的一端通過左旋螺紋聯接在加載螺母[15d]的另一端，左旋螺桿[15f]的另一端通過間隙配合套在力傳感器墊板[15g]內，力傳感器[15h]的端面通過十字螺釘固定在力傳感器墊板[15g]上，力傳感器[15h]另一端的凸形球面頂在軸承套[16d]內端面的凹面槽內，力傳感器[15h]的輸出端與CHB型數顯儀[19]的輸入端相連； 光學筆[18]固定在光學筆保持環[5g]內，光學筆[18]的軸線平行于實驗平臺[2]的上表面，光學筆[18]的端面距離轉軸[16b]的側凸環表面15~20mm,光學筆[18]的輸出端與CCS型控制器[21]的輸入端相連，CCS型控制器[21]的輸出端與24V直流電源[20]相連，CCS型控制器[21]與第一計算機[22]相連； 激振器支架[12]位于實驗平臺[2]的一側，激振器[13]通過彈性繩聯接在激振器支架[12]上，激振器[13]的前端通過傳遞桿連接在阻抗頭[14]上，阻抗頭[14]的軸線平行于實驗平臺[2]的上平面 ，阻抗頭[14]的端面距離轉軸[16b]的中間凸環表面5±1.5mm，加速度傳感器[17]通過磁性吸盤安放在軸承套[16d]的水平徑向槽表面上，阻抗頭[14]的力信號輸出端和加速度傳感器[17]的輸出端均與信號調理儀[23]相連，信號調理儀[23]的輸出端與數據采集器[24]的輸入端相連，數據采集器[24]與第二計算機[25]相連，數據采集器[24]的輸出端與功率放大器[26]的輸入端相連，功率放大器[26]的輸出端與激振器[13]的輸入端相連。
2.根據權利要求1所述的角接觸球軸承動態參數測試實驗裝置，其特征在于，位移計下滑塊[5b]內端面的球形頂面圓柱與位移計下墊板[5a]外端面的U型槽間隙配合，位移計下滑塊[5b]的下表面與位移計下墊板[5a]的上表面之間間隙為0.位移計上滑塊[5f]內端面的球形頂面圓柱與位移計下墊板[5e]外端面的U型槽間隙配合，位移計下滑塊[5f]的下表面與位移計下墊板[5e]的上表面之間間隙為0.5~lmm。
3.根據權利要求1所述的角接觸球軸承動態參數測試實驗裝置，其特征在于，導向平鍵[8]與下軸承座[6a]的底部鍵槽側面為間隙配合，配合類型為F6/h5。
4.根據權利要求1所述的角接觸球軸承動態參數測試實驗裝置，其特征在于，安裝位移計IPN型阻尼板[4]、電機IPN型阻尼板[9]的實驗平臺[2]上表面和位移計下墊板[5a]下表面粗糙度在0.63^1.25 μ m范圍內。
5.根據權利要求1所述的角接觸球軸承動態參數測試實驗裝置，其特征在于，加速度傳感器[17]的數量為四個，光學筆[18]的數量為兩個。
6.根據權利要求1所述的角接觸球軸承動態參數測試實驗裝置，其特征在于，還包括調平墊鐵[1]，調平墊鐵[I]的數量為四個，該四個調平墊鐵[I]分別設置在實驗平臺[2]下方的四個角 上。
【文檔編號】G01M13/04GK103868691SQ201410081580
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月6日 優先權日:2014年3月6日
【發明者】胡小秋, 馮朝暉, 陳維福, 牛衛朋 申請人:南京理工大學
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