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专利号: 2021106993802
申请人: 东北林业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置,其特征在于:包括四梁四柱承载机构、液压加载机构、安装工装、电机驱动系统和测控系统,所述的液压加载机构和电机驱动系统分别布置在四梁四柱承载机构的左右两侧;

所述的四梁四柱承载机构包括固定梁一(3)、四个立柱(9)、滑梁一(24)、滑梁二(10)和固定梁二(14),所述的固定梁一(3)和固定梁二(14)分别连接在四个立柱(9)的左右两端,四个立柱(9)和两个固定梁组成框架结构,两个固定梁固定在底座(28)上,所述的滑梁一(24)和滑梁二(10)平行设置在固定梁一(3)和固定梁二(14)之间,四个立柱(9)穿设滑梁一(24)和滑梁二(10),且滑梁一(24)和滑梁二(10)在立柱(9)上滑动设置;

所述的测控系统包括拉压力传感器(7)、扭矩传感器(16)、控制柜(20)和通讯电缆(22),所述的控制柜(20)通过通讯电缆(22)与各传感器电连接;所述的液压加载机构包括加载液压缸(1)和液压泵站(26),加载液压缸(1)穿过固定梁一(3)并安装在固定梁一(3)上,液压泵站(26)控制加载液压缸(1)的活塞杆(6)伸出或缩回运动,所述的活塞杆(6)连接在滑梁一(24)的左端,拉压力传感器(7)安装在滑梁一(24)的右端,所述的安装工装包括螺母安装套筒(11)、轴承安装套筒(13)和传力套筒(27),传力套筒(27)的左端安装在拉压力传感器(7)的中心孔上,传力套筒(27)的右端安装在滑梁二(10)的左端,所述的螺母安装套筒(11)安装在滑梁二(10)的中心孔上,轴承安装套筒(13)安装在固定梁二(14)的中心孔上,被测行星滚柱丝杠的螺母安装在螺母安装套筒(11)上,轴承安装在轴承安装套筒(13)上;加载液压缸(1)的输出力通过活塞杆(7)、滑梁一(24)、拉压力传感器(7)和传力套筒(27)传递到滑梁二(10)上,从而作用于被测行星滚柱丝杠的螺母上;

所述的电机驱动系统包括左联轴器(15)、右联轴器(17)、行星减速器(18)和驱动电机(19),所述的驱动电机(19)和行星减速器(18)固定在底座(28)上,所述的驱动电机(19)与行星减速器(18)连接,所述的行星减速器(18)与右联轴器(17)连接,所述的右联轴器(17)与扭矩传感器(16)连接,所述的扭矩传感器(16)与左联轴器(15)连接,所述左联轴器(15)与被测行星滚柱丝杠(12)连接,所述的驱动电机(19)经过行星减速器(18)减速,通过右联轴器(17)、扭矩传感器(16)和左联轴器(15)将电机扭矩传递到被测行星滚柱丝杠(12),使被测行星滚柱丝杠(12)旋转,所述的拉压力传感器(7)测量加载液压缸(1)的输出力,所述的扭矩传感器(16)测量驱动电机(19)的输入扭矩。

2.根据权利要求1所述的一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置,其特征在于:在底座(28)上还固设有行程开关支架(4),所述行程开关支架(4)设置在固定梁一(3)和固定梁二(14)的一侧,在所述行程开关支架(4)上安装两个行程开关(8),在滑梁二(10)上靠近行程开关的一侧固连有行程开关触发杆,通过行程开关触发杆与行程开关的接近,由控制柜(20)实现行星滚柱丝杠寿命试验时的自动换向。

3.根据权利要求1所述的一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置,其特征在于:重载行星滚柱丝杠静态极限载荷测试时,所述加载液压缸(1)作为加载缸,输出主动力作用于被测行星滚柱丝杠的螺母;疲劳寿命测试时,所述加载液压缸(1)作为阻尼缸,输出阻尼力作用于被测行星滚柱丝杠的螺母。

4.根据权利要求1所述的一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置,其特征在于:所述液压泵站(26)提供加载液压缸(1)需要的液压力和油液,采用插装阀实现液压流量、压力和方向的控制。

5.根据权利要求1所述的一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置,其特征在于:在两个滑梁的底部均设有导向轮(23),在底座(28)上设有与导向轮(23)配合的导轨,在底座(28)底部设有若干地脚(25)。

6.根据权利要求1所述的一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置,其特征在于:所述固定梁一(3)和固定梁二(14)的底端分别通过若干调节螺栓(21)与底座(28)连接。

7.根据权利要求1所述的一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置,其特征在于:所述四梁四柱承载机构还包括调整螺母一(2)和调整螺母二(5),所述调整螺母一(2)和调整螺母二(5)用来调整四个立柱(9)的平行度及四个立柱(9)和固定梁一(3)与固定梁二(14)的垂直度。

8.根据权利要求1所述的一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置,其特征在于:所述测控系统中设有用于记录寿命试验的次数的计数器。

9.根据权利要求1‑8中任一项所述的一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置的试验方法,其特征在于:具体包括以下步骤:

步骤A,安装行星滚柱丝杠副和轴承:

安装时首先加载液压缸(1)带动活塞杆(6)缩回,在滑梁一(24)和固定梁二(14)之间留出一定的安装空间,按顺序安装右联轴器(17)、扭矩传感器(16)和左联轴器(15),之后将螺母安装套筒(11)和轴承安装套筒(13)装配在相应位置,再将被测行星滚柱丝杠的螺母固定在螺母安装套筒(11)上,轴承安装在轴承安装套筒(13)上,将所有的安装螺栓按规定力矩拧紧,安装完毕;

步骤B,最大静载荷测试:

将扭矩传感器(16)和左联轴器(15)断开,用定位法兰盘固定被测行星滚柱丝杠(12)的动力输入端,使被测行星滚柱丝杠、螺母轴承静止不动,调整螺母定位在被测行星滚柱丝杠(12)的左、中、右位置上;利用加载液压缸(1)对滑梁一(24)施加轴向载荷,所施加载荷步进增大,并记录被测行星滚柱丝杠、螺母及轴承是否存在压溃现象;利用千分表分别测试不同轴向载荷作用下轴承内圈和螺母的轴向变形量,计算被测行星滚柱丝杠的静刚度;

步骤C,动载荷寿命测试:

被测行星滚柱丝杠(12)、螺母及轴承在完成第一阶段静态载荷试验后未发生压溃,则进行动载荷寿命测试;连接扭矩传感器(16)和左联轴器(15),启动液压泵站(26),此时加载液压缸(1)作为阻尼负载;启动驱动电机(19),被测行星滚柱丝杠旋转带动螺母轴向往复运动,在螺母换向过程中丝杆转速缓慢变化,并需加/减速时间10s,丝杆转速不超过90rpm,螺母轴向移动速度不超过37.5mm/s;螺母受轴向压力不超过1500kN,受轴向拉力不超过

400kN;螺母在行程两端换向过程小于30s,螺母直线移动往复一次与下一次循环间隔5min;

记录数据包括:输入扭矩和转速、拉压力、轴承外圈端面温度、螺母外圈端面温度;螺母直线往复运动N次循环后,停止动载荷试验;对被测行星滚柱丝杠及螺母、轴承进行清洗,并测试被测行星滚柱丝杠传动精度,若被测行星滚柱丝杠的传动精度等级未发生变化,重复步骤C,直至被测行星滚柱丝杠的传动精度等级发生变化,停止全部试验,并记录寿命试验的次数;

步骤D,停车和卸载工序:

关停驱动电机(19),卸载时首先将传力套筒(27)的螺栓卸下,加载液压缸(1)的活塞杆(6)缩回,保证滑梁一(24)和固定梁二(10)的间距,关停液压系统电机,卸下被测行星滚柱丝杠,结束试验。