一種回轉(zhuǎn)軸全閉環(huán)高精度動(dòng)態(tài)模擬加載裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于回轉(zhuǎn)軸模擬加載技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種回轉(zhuǎn)軸全閉環(huán)高精度動(dòng)態(tài)模擬加載裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]加載裝置廣泛應(yīng)用于模擬加載試驗(yàn)、剛度測(cè)試等領(lǐng)域，主要包括模擬力加載裝置和模擬扭矩加載裝置。模擬力加載裝置包括流體加載、電機(jī)加載、電磁加載、壓電陶瓷加載等。扭矩加載裝置包括電渦流測(cè)功機(jī)、水力測(cè)功機(jī)和直流發(fā)電機(jī)等測(cè)功加載裝置以及磁粉制動(dòng)器。
[0003]絲杠、電動(dòng)機(jī)、減速器以及機(jī)床主軸等回轉(zhuǎn)軸的加載試驗(yàn)是驗(yàn)證產(chǎn)品性能的主要途徑?；剞D(zhuǎn)軸在工作狀態(tài)下受力復(fù)雜，僅空載運(yùn)轉(zhuǎn)或靜態(tài)加載不能模擬回轉(zhuǎn)軸實(shí)際工況下的工作狀況。為模擬實(shí)際工作時(shí)回轉(zhuǎn)軸受到的抗力，在試驗(yàn)中，常采取等效的方法將受力分為等效徑向力、等效軸向力和等效扭矩，并施加在回轉(zhuǎn)軸接口上。在等效力加載時(shí)，由于旋轉(zhuǎn)軸處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，為實(shí)現(xiàn)完全模擬、動(dòng)態(tài)加載，需要在模擬刀具上增加適應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承單元，高速加載采用氣體靜壓軸承，重載軸加載采用液體靜壓軸承。這樣就可以比較真實(shí)地模擬實(shí)際，在實(shí)驗(yàn)室就可以對(duì)回轉(zhuǎn)軸進(jìn)行試驗(yàn)測(cè)試。
[0004]名稱為“一種動(dòng)態(tài)伺服力驅(qū)動(dòng)器”(公告號(hào)為CN103837339A)的中國(guó)專利提供了一種基于壓縮彈簧和伺服電機(jī)的力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具有形成大、輸出力范圍寬、動(dòng)態(tài)加載等特點(diǎn)?？蓱?yīng)用于數(shù)控機(jī)床主軸、導(dǎo)軌等功能部件可靠性試驗(yàn)中載荷譜施加、工況模擬、靜剛度測(cè)試等。該發(fā)明僅為一種力輸出裝置，不足以滿足模擬被測(cè)件工作狀態(tài)下的加載試驗(yàn)。名稱為“立/臥式加工中心可靠性試驗(yàn)主軸切削抗力模擬加載裝置”(公告號(hào)為CN202066690U)的中國(guó)專利，基于工程試驗(yàn)方法的可靠性測(cè)試技術(shù)和可靠性評(píng)價(jià)方法，發(fā)明了一種加工中心可靠性試驗(yàn)主軸動(dòng)態(tài)切削抗力模擬加載裝置，其采用氣缸加載，滾動(dòng)軸承承載，能用于開展一般加工中心可靠性加速試驗(yàn)，但是不適用于高速/重載主軸模擬加載。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種回轉(zhuǎn)軸全閉環(huán)高精度動(dòng)態(tài)模擬加載裝置，本實(shí)用新型能夠滿足模擬被測(cè)件工作狀態(tài)下的加載試驗(yàn)，適用于高速/重載主軸模擬加載。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0007]本實(shí)用新型的回轉(zhuǎn)軸全閉環(huán)高精度動(dòng)態(tài)模擬加載裝置，其特點(diǎn)是，所述的動(dòng)態(tài)模擬加載裝置包括聯(lián)軸節(jié)、力傳遞裝置、力傳感器、加載力實(shí)時(shí)采集與控制系統(tǒng)、電動(dòng)伺服力加載裝置及加載頭。其中，所述的力傳遞裝置含有徑向流體靜壓軸承和軸向流體靜壓軸承，電動(dòng)伺服力加載裝置含有同步帶輪組、伺服電機(jī)、預(yù)載彈簧、滾珠絲桿。其連接關(guān)系是，所述的聯(lián)軸節(jié)置于力傳遞裝置內(nèi)的中心軸線上，在聯(lián)軸節(jié)的外圍固定依次固定連接有徑向流體靜壓軸承和軸向流體靜壓軸承。所述的電動(dòng)伺服力加載裝置橫向中心軸上設(shè)置有滾珠絲桿，滾珠絲桿外圍設(shè)置有預(yù)載彈簧。所述的滾珠絲桿的一端與同步帶輪組的一端連接，同步帶輪組的另一端與伺服電機(jī)連接。所述的滾珠絲桿的另一端與力傳感器的一端通過螺紋連接，力傳感器的另一端與加載頭通過螺紋連接。加載頭與力傳遞裝置接觸連接。加載力實(shí)時(shí)采集與控制系統(tǒng)分別與力傳感器、伺服電機(jī)電連接。
[0008]所述的聯(lián)軸節(jié)的中心軸線與滾珠絲桿的中心軸線相交。
[0009]所述的聯(lián)軸節(jié)、力傳遞裝置用球面聯(lián)軸節(jié)、球面力傳遞裝置替代。
[0010]所述的球面力傳遞裝置內(nèi)底面設(shè)置為球面、球面聯(lián)軸節(jié)下端面設(shè)置為球面，球面聯(lián)軸節(jié)置于球面力傳遞裝置內(nèi)的中心軸線上，球面力傳遞裝置的內(nèi)底面與球面聯(lián)軸節(jié)下端面匹配設(shè)置。
[0011 ] 所述的加載力實(shí)時(shí)采集與控制系統(tǒng)中輸入曲線，用于實(shí)現(xiàn)加載力的高精度實(shí)時(shí)輸出。
[0012]所述的輸入曲線包括脈沖曲線、正弦曲線、方波曲線中的一種。
[0013]本實(shí)用新型中的力傳遞裝置通過徑向流體靜壓軸承或軸向流體靜壓軸承或二者組合組成完成純軸向力、純徑向力或者任意角度力傳遞。
[0014]當(dāng)所述的力傳遞裝置的徑向流體靜壓軸承和軸向流體靜壓軸承用于高速軸加載時(shí)，采用氣體靜壓軸承。
[0015]當(dāng)所述的力傳遞裝置的徑向流體靜壓軸承和軸向流體靜壓軸承用于重載軸加載時(shí)，采用液體靜壓軸承。
[0016]當(dāng)所述的力傳遞裝置用于任意角度力加載時(shí)，采用球面流體靜壓軸承或者徑向流體靜壓軸承和軸向流體靜壓軸承組合。
[0017]本實(shí)用新型中的電動(dòng)伺服加載裝置，通過伺服電機(jī)帶動(dòng)同步帶輪組、滾珠絲桿，預(yù)載彈簧實(shí)現(xiàn)加載力輸出。
[0018]本實(shí)用新型中的加載力實(shí)時(shí)采集與控制系統(tǒng)中輸入曲線，通過控制系統(tǒng)控制電動(dòng)伺服力加載裝置按要求輸出相應(yīng)的加載力，并通過相應(yīng)的力傳感器實(shí)時(shí)采集加載力輸出并反饋至控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)加載力的高精度實(shí)時(shí)輸出。
[0019]本實(shí)用新型的一種回轉(zhuǎn)軸全閉環(huán)高精度動(dòng)態(tài)模擬加載裝置，通過簡(jiǎn)單更換聯(lián)軸節(jié)；當(dāng)采用氣體靜壓軸承時(shí)可應(yīng)用于高速旋轉(zhuǎn)軸加載，當(dāng)采用液體靜壓軸承時(shí)可應(yīng)用于重載旋轉(zhuǎn)軸加載；采用電動(dòng)伺服力加載控制，閉環(huán)穩(wěn)態(tài)精度高，具有優(yōu)良的重復(fù)加載精度和線性特性。本實(shí)用新型適用于一般、高速、重載等回轉(zhuǎn)軸任意方向模擬加載，為開展回轉(zhuǎn)軸動(dòng)態(tài)模擬加載提供了一種新的手段，能夠?qū)崿F(xiàn)多種回轉(zhuǎn)軸模擬加載，操作簡(jiǎn)便，應(yīng)用廣泛。
【附圖說明】
[0020]圖1為本實(shí)用新型的一種回轉(zhuǎn)軸全閉環(huán)高精度動(dòng)態(tài)模擬加載裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型的軸向力模擬加載示意圖；
[0022]圖3為本實(shí)用新型的任意角度力模擬加載示意圖；
[0023]圖中，1.聯(lián)軸節(jié) 2.力傳遞裝置 3.力傳感器 4.加載力實(shí)時(shí)采集與控制系統(tǒng)5.電動(dòng)伺服力加載裝置6.同步帶輪組7.伺服電機(jī)8.預(yù)載彈簧9.滾珠絲桿10.加載頭11.徑向流體靜壓軸承12.軸向流體靜壓軸承13.球面流體靜壓軸承21.球面聯(lián)軸節(jié)22.球面力傳遞裝置。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例詳細(xì)說明本【實(shí)用新型內(nèi)容】。
[0025]以下實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型，而并非對(duì)本實(shí)用新型的限制。有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化、替換和變型，因此同等的技術(shù)方案也屬于本實(shí)用新型的范疇。
[0026]實(shí)施例1
[0027]圖1為本實(shí)用新型的一種回轉(zhuǎn)軸全閉環(huán)高精度動(dòng)態(tài)模擬加載裝置結(jié)構(gòu)示意圖(徑向力模擬加載示意圖)，圖2為本實(shí)用新型的軸向力模擬加載示意圖。在圖1、圖2中，本實(shí)用新型的回轉(zhuǎn)軸全閉環(huán)高精度動(dòng)態(tài)模擬加載裝置，包括聯(lián)軸節(jié)1、力傳遞裝置2、力傳感器3、加載力實(shí)時(shí)采集與控制系統(tǒng)4、電動(dòng)伺服力加載裝置5及加載頭10。其中，所述的力傳遞裝置2含有徑向流體靜壓軸承11和軸向流體靜壓軸承12，電動(dòng)伺服力加載裝置5含有同步帶輪組6、伺服電機(jī)7、預(yù)載彈簧8、滾珠絲桿9 ;其連接關(guān)系是，所述的聯(lián)軸節(jié)1置于力傳遞裝置2內(nèi)的中心軸線上，在聯(lián)軸節(jié)1的外圍固定依次固定連接有徑向流體靜壓軸承11和軸向流體靜壓軸承12。所述的電動(dòng)伺服力加載裝置5橫向中心軸上設(shè)置有滾珠絲桿9，滾珠絲桿9外圍設(shè)置有預(yù)載彈簧8 ;所述的滾珠絲桿9的一端與同步帶輪組6的一端連接，同步帶輪組6的另一端與伺服電機(jī)7連接。所述的滾珠絲桿9的另一端與力傳感器3的一端通過螺紋連接，力傳感器3的另一端與加載頭10通過螺紋連接。加載頭10與力傳遞裝置2接觸連接。加載力實(shí)時(shí)采集與控制系統(tǒng)4分別與力傳感器3、伺服電機(jī)7電連接。
[0028]所述的聯(lián)軸節(jié)1的中心軸線與滾珠絲桿9的中心軸線相交。
[0029]所述的聯(lián)軸節(jié)1、力傳遞裝置2用球面聯(lián)軸節(jié)21、球面力傳遞裝置22替代。
[0030]