專利名稱：一種滾動直線導軌額定動載荷及壽命試驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于機械裝置使用壽命測試技術領域，特別是一種滾動直線導軌額定動載荷及壽命試驗裝置。
背景技術：
滾動直線導軌具有運動靈敏度高，摩擦力小，低速運動平穩(wěn)等優(yōu)點，是直接影響機床精度與壽命的重要功能部件。軌道的使用壽命對機床加工精度、壽命都有著直接影響。機床使用一定時間后，導軌面出現(xiàn)不均勻磨損，并伴隨滾動體疲勞點蝕，引起主軸安裝滑板在水平面和垂直面內(nèi)發(fā)生偏移，導致工件加工精度下降。通過改善導軌副結構、材料、表面處理工藝、潤滑方式等參數(shù)，可以降低導軌副磨損，盡量延長導軌使用時間，提高機床壽命，針對導軌實際壽命的驗證目前多為理論計算，需要開發(fā)一種快速評價導軌壽命的試驗裝置，為新產(chǎn)品研發(fā)或產(chǎn)品改進提供實際數(shù)據(jù)依據(jù)。目前行業(yè)多使用跑合試驗機完成導軌壽命試驗，無法驗證不同加載情況下壽命的變化情況，不能對產(chǎn)品的額定動載荷進行準確的鑒定，在疲勞和磨損壽命試驗機上進行的試驗往往與實際工況無良好對應關系。目前國內(nèi)缺乏專用的具有較大加載能力的滾動直線導軌額定動載荷及壽命試驗裝置及方法，國外相關設備未見公開報道。試驗載荷常使用杠桿加載或者重物直接加載，載荷范圍有限。往復運動機構多采用曲柄滑塊，滑塊行程調(diào)節(jié)范圍不大。當被試件為額定載荷大，摩擦系數(shù)小的滾動直線導軌時，傳統(tǒng)往復式疲勞磨損裝置的壽命、載荷范圍和測量精度不能滿足試驗要求。同時，現(xiàn)有的測試手段是將被試件從試驗機上取下進行測試，測試時會有誤差，且不能滿足實時測試。

實用新型內(nèi)容本實用新型所解決的技術問題在于提供一種滾動直線導軌額定動載荷及壽命試驗裝置。實現(xiàn)本實用新型目的的技術解決方案為:一種滾動直線導軌額定動載荷及壽命試驗裝置，包括床身部件、試驗臺面部件、加載部件、驅動部件，其中驅動部件位于床身部件的一側，加載部件位于床身部件的上方，試驗臺面部件位于床身部件和加載部件之間，試驗臺面部件可在驅動部件的驅動下相對床身部件往復運動；所述床身部件包括床身、阻力源附件、支撐導軌副、防撞器、限位開關、電機支座，床身的頂面設置兩條相互平行的支撐導軌副，床身的兩端分別設置防撞器，床身的一側設置限位開關，床身的另一側設置電機支座和阻力源附件；所述試驗臺面部件包括加速度傳感器、試驗臺面、噪聲傳感器、被測導軌轉接板、被測導軌副、位移傳感器、圖像采集傳感器、振動傳感器、溫度傳感器、下加載工裝、傳感器支座、齒條，試驗臺面上表面設置加速度傳感器和噪聲傳感器，試驗臺面的上表面還設置相互平行的三條被測導軌轉接板，每條被測導軌轉接板上均設置一條被測導軌副，每條被測導軌副的滑塊上均設置傳感器支座，傳感器支座上設置位移傳感器、圖像采集傳感器、振動傳感器、溫度傳感器和下加載工裝，試驗臺面的一側設置齒條。本實用新型與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點為:1)本實用新型采用龍門支撐加載源，龍門可以提供滿足要求的加載力，最大程度的模擬實際工況加載方式；2)本實用新型的裝置可同時進行三條被測導軌副的壽命試驗，可以根據(jù)被測導軌副的型號不同配備相應的加載力，試驗效率高；3)加載工裝包括上下兩部分，上加載工裝安裝在阻力源下端，下加載工裝安裝在傳感器轉接板上；可根據(jù)實際加載要求更換不同上下加載工裝，改變上下加載工裝接觸斜面角度，實現(xiàn)對阻力源垂直加載力的分解，實現(xiàn)了一個加載源同時實施不同水平和豎直方向的加載；4)加載源可選用液壓伺服缸加載或重載絲杠加載，兩種加載方式可根據(jù)使用范圍選配，需要較大、具有緩沖效果的載荷加載時可選用液壓缸，需要穩(wěn)定或要求結構簡單的情況下可選重載絲杠加載；5)測試系統(tǒng)實現(xiàn)了在線測試，在壽命實驗過程中實時檢測被測導軌副性能和精度的變化，保證測試的真實性、連續(xù)性和可靠性；6)采用滾銷齒輪作為驅動部件，可以實現(xiàn)高速進給，噪聲低、精度高，同時性價比優(yōu)于直線電機；7)通過三組位移傳感器檢測滑塊頂面的直線性變化，從而反映導軌副的精度性能，位移傳感器固定在被測導軌副滑塊上的傳感器支座上，直接測試滑塊精度，測試數(shù)據(jù)準確可靠；8)通過加速度傳感器、振動傳感器、溫度傳感器、噪聲傳感器的在線測試，實時反映了導軌副在壽命試驗過程中的性能變化，測試數(shù)據(jù)連續(xù)可靠。并且結合圖像采集傳感器反映疲勞點蝕的產(chǎn)生，完成對疲勞壽命試驗的監(jiān)控。
以下結合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。

圖1為本實用新型導軌額定動載荷及壽命測試裝置的總體結構部件圖。圖2為本實用新型導軌額定動載荷及壽命測試裝置的總體結構示意圖。圖3為本實用新型導軌額定動載荷及壽命測試裝置床身部件圖。圖4為本實用新型導軌額定動載荷及壽命測試裝置試驗臺面部件圖。圖5為本實用新型導軌額定動載荷及壽命測試裝置加載部件圖。圖6為本實用新型導軌額定動載荷及壽命測試裝置驅動部件圖。圖7為本實用新型導軌額定動載荷及壽命測試裝置額定動載荷驗證工序流程圖。圖8為本實用新型導軌額定動載荷及壽命測試裝置疲勞壽命測定工序流程圖。
具體實施方式
結合圖1和圖2，本實用新型的一種滾動直線導軌額定動載荷及壽命試驗裝置，包括床身部件1、試驗臺面部件I1、加載部件II1、驅動部件IV，驅動部件IV位于床身部件I的一側，加載部件III位于床身部件I的上方，試驗臺面部件II位于床身部件I和加載部件III之間，試驗臺面部件II可在驅動部件IV的驅動下相對床身部件I往復運動；結合圖3，所述床身部件I包括床身1、阻力源附件2、支撐導軌副3、防撞器4、限位開關6、電機支座24，床身I的頂面設置兩條相互平行的支撐導軌副3，床身I的兩端分別設置防撞器4，床身I的一側設置限位開關6，床身I的另一側設置電機支座24和阻力源附件
2;所述限位開關6的數(shù)量為四個或六個。結合圖4，所述試驗臺面部件II包括加速度傳感器5、試驗臺面7、噪聲傳感器8、被測導軌轉接板9、被測導軌副10、位移傳感器11、圖像采集傳感器12、振動傳感器13、溫度傳感器14、下加載工裝15、傳感器支座16、齒條17，試驗臺面7上表面設置加速度傳感器5和噪聲傳感器8，試驗臺面7的上表面還設置相互平行的三條被測導軌轉接板9，每條被測導軌轉接板9上均設置一條被測導軌副10，每條被測導軌副10的滑塊上均設置傳感器支座16，傳感器支座16上設置位移傳感器11、圖像采集傳感器12、振動傳感器13、溫度傳感器14和下加載工裝15，試驗臺面7的一側設置齒條17。結合圖5，所述加載部件III包括龍門18、阻力源19、上加載工裝26和壓力傳感器27，龍門18的頂端并排設置三個阻力源19，每個阻力源19的下端均設置壓力傳感器27，壓力傳感器27的下端設置上加載工裝26。結合圖6，所述驅動部件IV包括滾銷齒輪20、齒輪支座21、聯(lián)軸器22、減速器23、電機25和齒輪軸28，齒輪支座21與床身I相固連，齒輪支座21的內(nèi)部設置齒輪軸28，齒輪軸28上設置滾銷齒輪20，齒輪軸28的下端設置聯(lián)軸器22，聯(lián)軸器22的另一端連接減速器23,減速器23的另一端與電機25的輸出軸相連,上述電機25設置在床身部件I的電機支座24上，上述滾銷齒輪20與試驗臺面部件II中齒條17相配合。下面進行更細化的描述:如圖3所示，床身I固定在地面上，在床身I頂部安裝兩條相關平行的支撐導軌副3，在床身兩端安裝防撞器4，在床身側面安裝阻力源附件2 ;如圖4所示，試驗臺面7安裝在支撐導軌副3的滑塊上，在試驗臺面7上方均布三排被測導軌轉接板9，每個被測導軌轉接板9上分別安裝被測導軌副10，可根據(jù)被測導軌副10型號的不同更換不同的被測導軌轉接板9，保證了試驗裝置的通用性；在每個被測導軌副10的滑塊上安裝傳感器支座16，在每個傳感器支座16上安裝下加載工裝15，在試驗臺面7 —側安裝齒條17 ;如圖5所示，龍門18跨過試驗臺面7安裝在床身I上，龍門18頂部并排安裝三個阻力源19，在阻力源19下端分別安裝相應的壓力傳感器27和上加載工裝26，試驗時上加載工裝26和下加載工裝15相互固定連接；如圖6所示，在床身I 一側安裝齒輪支座21，并將齒輪軸28和滾銷齒輪20安裝在齒輪支座24內(nèi)部，滾銷齒輪20與齒條17相互配合，在齒輪軸28下端安裝聯(lián)軸器22，在聯(lián)軸器22的另一端安裝減速器23，在減速器23的另一端安裝電機25，電機25放置在電機支座24上，試驗時電機25帶動滾銷齒輪20旋轉，推動試驗臺面7往復運動。如圖4所示，本實用新型可以同時進行三條被測導軌副10的壽命試驗，可以根據(jù)被測導軌副10的型號不同改變阻力源19提供的加載力，使其滿足試驗要求，試驗效率高。如圖5所示，本實用新型采用龍門18支撐阻力源19，阻力源19的加載力通過阻力源附件2調(diào)整，可以提供滿足要求的加載力，最大程度的模擬實際工況加載方式。本實用新型的阻力源19可選用液壓伺服缸加載或重載絲杠加載，兩種加載方式可根據(jù)使用范圍選配，需要較大、具有緩沖效果的載荷加載時可選用液壓缸，需要穩(wěn)定或要求結構簡單的情況下可選重載絲杠加載。本實用新型的加載工裝包括上下兩部分，上加載工裝26安裝在阻力源下端，下加載工裝15安裝在傳感器支座16上；可根據(jù)實際加載要求更換不同上加載工裝26和下加載工裝15，改變上下加載工裝接觸斜面角度，實現(xiàn)對阻力源19垂直加載力的分解，實現(xiàn)了一個阻力源19同時實施不同水平和豎直方向的加載。如圖6所示，本實用新型采用滾銷齒輪20作為驅動部件，工作時滾銷齒輪20與齒條17嚙合傳動，可以實現(xiàn)高速進給，噪聲低、精度高，同時性價比優(yōu)于直線電機。如圖3、圖4、圖5所示，位移傳感器11、振動傳感器13、溫度傳感器14和圖像采集傳感器12設置在傳感器支座16上，圖像采集傳感器12對準被測導軌副10導軌滾道，位移傳感器11對準被測導軌副10導軌表面；加速度傳感器5和噪聲傳感器8設置在試驗臺面7上；壓力傳感器27設置在阻力源19下端；限位開關6設置在床身I 一側。本實用新型通過三組位移傳感器11檢測被測導軌副10滑塊頂面的直線性變化，從而反映被測導軌副10的精度性能，位移傳感器11固定在被測導軌副10滑塊上的傳感器支座16上，直接測試被測導軌副10滑塊的精度，測試數(shù)據(jù)準確可靠。本實用新型的通過加速度傳感器5、振動傳感器13、溫度傳感器14、噪聲傳感器8的在線測試，實時反映了被測導軌副10在壽命試驗過程中的性能變化，測試數(shù)據(jù)連續(xù)可靠。并且結合圖像采集傳感器12反映疲勞點蝕的產(chǎn)生，完成對疲勞壽命試驗的監(jiān)控。壓力傳感器27實時監(jiān)測加載力的大小，為模擬實際工況提供依據(jù)。如圖7所示,上述試驗裝置對滾動直線導軌額定動載荷試驗的方法為:在試驗臺面7上正確安裝三組被測導軌副轉接板9和被測導軌副10，通過阻力源19提供壓力，對被測導軌副10的滑塊施加相當于額定動載荷的壓力，保持壓力恒定，啟動電機25帶動試驗臺面7往復運動，使得被測導軌副10在額定動載荷加載條件下連續(xù)運動50km，通過各個傳感器采集反應疲勞點蝕的特征數(shù)據(jù)，如果其中只有10%以內(nèi)產(chǎn)品發(fā)生疲勞點蝕，則該產(chǎn)品標定額定動載荷合理可信。如圖8所示,上述試驗裝置對滾動直線導軌疲勞壽命試驗的方法為:在試驗臺面7上正確安裝三組被測導軌副轉接板9和被測導軌副10，通過阻力源19提供壓力，對被測導軌副10的滑塊施加相當于額定動載荷的壓力，保持壓力恒定，啟動電機25帶動試驗臺面7往復運動，通過各個傳感器采集反應疲勞點蝕的特征數(shù)據(jù)，在標稱額定動載荷不可信，或不明確實際額定動載荷或實際壽命條件下，通過本工序完成壽命試驗，結合壽命試驗方法得到產(chǎn)品的實際壽命以及準確額定動載荷。由上可知，本實用新型的裝置能夠測試滾動直線導軌的額定動載荷及壽命，試驗效率高，試驗數(shù)據(jù)真實可靠。
權利要求1.一種滾動直線導軌額定動載荷及壽命試驗裝置，其特征在于，包括床身部件[I ]、試驗臺面部件[II ]、加載部件[III ]、驅動部件[IV ]，驅動部件[IV ]位于床身部件[I ]的一側，加載部件[III]位于床身部件[I ]的上方，試驗臺面部件[II ]位于床身部件[I ]和加載部件[III]之間，試驗臺面部件[II ]可在驅動部件[IV]的驅動下相對床身部件[I]往復運動； 所述床身部件[I ]包括床身[I]、阻力源附件[2]、支撐導軌副[3]、防撞器[4]、限位開關[6]、電機支座[24]，床身[I]的頂面設置兩條相互平行的支撐導軌副[3]，床身[I]的兩端分別設置防撞器[4]，床身[I]的一側設置限位開關[6]，床身[I]的另一側設置電機支座[24]和阻力源附件[2]； 所述試驗臺面部件[II ]包括加速度傳感器[5]、試驗臺面[7]、噪聲傳感器[8]、被測導軌轉接板[9]、被測導軌副[10]、位移傳感器[11]、圖像采集傳感器[12]、振動傳感器[13]、溫度傳感器[14]、下加載工裝[15]、傳感器支座[16]、齒條[17]，試驗臺面[7]上表面設置加速度傳感器[5]和噪聲傳感器[8]，試驗臺面[7]的上表面還設置相互平行的三條被測導軌轉接板[9]，每條被測導軌轉接板[9]上均設置一條被測導軌副[10]，每條被測導軌副[10]的滑塊上均設置傳感器支座[16]，傳感器支座[16]上設置位移傳感器[11]、圖像采集傳感器[12]、振動傳感器[13]、溫度傳感器[14]和下加載工裝[15]，試驗臺面[7]的一側設置齒條[17]。
2.根據(jù)權利要求1所述的滾動直線導軌額定動載荷及壽命試驗裝置，其特征在于，所述加載部件[III]包括龍門[18]、阻力源[19]、上加載工裝[26]和壓力傳感器[27]，龍門[18]的頂端并排設置三個阻力源[19]，每個阻力源[19]的下端均設置壓力傳感器[27]，壓力傳感器[27]的下端設置上加載工裝[26]。
3.根據(jù)權利要求1所述的滾動直線導軌額定動載荷及壽命試驗裝置，其特征在于，所述驅動部件[IV ]包括滾銷齒輪[20]、齒輪支座[21]、聯(lián)軸器[22]、減速器[23]、電機[25]和齒輪軸[28]，齒輪支座[21]與床身[I]相固連，齒輪支座[21]的內(nèi)部設置齒輪軸[28]，齒輪軸[28]上設置滾銷齒輪[20]，齒輪軸[28]的下端設置聯(lián)軸器[22]，聯(lián)軸器[22]的另一端連接減速器[23]，減速器[23]的另一端與電機[25]的輸出軸相連，上述電機[25]設置在床身部件[I ]的電機支座[24]上，上述滾銷齒輪[20]與試驗臺面部件[II ]中齒條[17]相配合。
4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的滾動直線導軌額定動載荷及壽命試驗裝置，其特征在于，所述限位開關[6]的數(shù)量為四個。
5.根據(jù)權利要求1、2或3所述的滾動直線導軌額定動載荷及壽命試驗裝置，其特征在于，所述限位開關[6]的數(shù)量為六個。
專利摘要本實用新型公開了一種滾動直線導軌額定動載荷及壽命試驗裝置。床身的頂面設置兩條相互平行的支撐導軌副，支撐導軌副上設置試驗臺面，試驗臺面的上表面設置相互平行的三條被測導軌轉接板，每條被測導軌轉接板上均設置一條被測導軌副，每條被測導軌副的滑塊上均設置傳感器支座，傳感器支座上設置位移傳感器、圖像采集傳感器、振動傳感器、溫度傳感器和下加載工裝，試驗臺面的一側設置齒條；龍門跨在試驗臺面上方，龍門頂端并排設置三個阻力源；床身一側設置齒輪支座，齒輪支座的內(nèi)部設置齒輪軸和滾銷齒輪，滾銷齒輪與齒條相配合，齒輪軸連接減速器和電機。本實用新型能夠測試滾動直線導軌的額定動載荷及壽命，試驗效率高，試驗數(shù)據(jù)真實可靠。
文檔編號G01M13/00GK203069370SQ20132006140
公開日2013年7月17日 申請日期2013年2月4日 優(yōu)先權日2013年2月4日
發(fā)明者歐屹, 馮虎田, 徐弘博, 韓軍, 陶衛(wèi)軍, 王禹林, 殷愛華, 蔡理 申請人:南京理工大學