一种高转速主轴载荷装置制造方法及图纸

一种高转速主轴载荷装置，采用了高仿真模拟载荷技术，属于安全制造、绿色环保制造的测试技术领域。其特征在于：由机械部分和电控部分两部分组成；机械部分是由分离式液压泵组件和液压油箱组件组成；分离式液压泵组件包括含液压泵和支架；液压油箱组件包括含接口、管路、过滤器、溢流阀、比例阀组、液压箱体、冷却单元；电控部分为液压电控箱；液压电控箱是用来实施调节压力和控制流体阻力，达到调节液压泵输出不同扭矩要求，亦即调节载荷大小。本发明专利技术适用于各类机械生产企业的产品检验部门和产品质量监督检验机构，用于验证生产的产品或被检验的产品的主轴扭矩(或功率)是否达到标准要求，也可用于机床产品主轴的主切削分力是否达到标准要求。

A High Speed Spindle Loading Device

【技术实现步骤摘要】
一种高转速主轴载荷装置
：本专利技术适用于各类机械生产企业的产品检验部门和产品质量监督检验机构，主要用于验证生产的产品或被检验的产品的主轴扭矩(或功率)是否达到标准要求，也可用于机床产品主轴的主切削分力是否达到标准要求，该专利技术采用了高仿真模拟载荷技术，属于安全制造、绿色环保制造的新型测试

技术介绍
：各类机械离不开旋转的主轴，在旋转主轴的技术指标中，扭矩指标是最重要的指标之一，尤其在机床行业领域，机床主轴的输出扭矩直接关系到机床产品能否使用。传统的方法是，在主轴上安装一个合适的刀具，在工作台上安装一个合适的工件，然后改变不同的运行参数(切深、切宽、进给量和主轴转速)，一边加工一边计算，评定机床是否达到规定数据。这种方法的唯一优点是真实加工，而非模拟加工，但其缺点更为突出，主要有五个方面，一是试验时间长，从安装调试到完成至少半天，二是需要高昂的刀具和较多被加工试件，试验失败还得重新再来，三是试验时有可能造成机床主轴损坏，操作不当可能造成人员伤亡事故，四是试验时，噪音大，切屑飞溅、冷却液飞溅，容易造成污染，五是试验完后需要进行清理和维护。目前，机械行业也有一种替代方法，如磁粉制动器、电涡流制动器，都属于低速小阻力装置或高速低阻力装置，除此缺点之外，其最大的缺点是体积大、质量重，不便于安装和搬运，常常用在实验室固定位置。本专利技术从根本上解决了传统试验方法和传统的载荷方式所带来的弊端。本专利技术利用JCS液压比例阀(国内品牌)来调节液压的压力和流量，改变液压泵(齿轮泵、柱塞泵或叶片泵等)的液体阻力，从而达到所需要的阻力载荷——主轴扭矩。本专利技术主要优点有八个方面：一是采用泵、箱分离技术，液压泵重量较轻，用合金泵体支架也很轻，搬运和安装很方便；二是进出、油管采用安全快速接头，既安全又便于两端快速安装；三是通过电位器调节液压比例阀输出，使载荷平稳增加，对试验主轴不产生冲击；四是接入三相功率表后，同时可计算扭矩和切削主分力大小；五是没有切屑、冷却液飞溅的危险；六是不需要高昂的切削刀具，也不用担心过载闷车现象造成主轴损坏；七是比传统的磁粉制动器转速高，最高可达3000r/min；八是可用作所有机床产品(金切机床、锻压机床等)除负重试验外的全部负荷试验项目检验。
技术实现思路
：本专利技术目的是为机械产品(含机床产品)主轴试验提供可控载荷(扭矩和功率)。本专利技术由机械部分和电控部分两部分组成。本专利技术的机械部分是由分离式液压泵组件(含液压泵和支架)和液压油箱组件(含接口、管路、过滤器、溢流阀、比例阀组、液压箱体、冷却单元)组成，见图1。本专利技术的电控部分为液压电控箱。液压电控箱是用来实施调节压力和控制流体阻力，达到调节液压泵输出不同扭矩要求，亦即调节载荷大小。电控箱原理见图2。本专利技术的液压载荷装置扭矩和压力关系见式(1)和式(2)。Vg——泵排量(cm3/r)△P——压力变化量(bar)ηmh——液压效率(％)k——环境系数，这里k＝1d1——泵输入油管内径(mm)d2——泵输出油管内径(mm)P1——泵输入油管压力(MPa)P2——泵输出油管压力(MPa)因液压载荷装置需要大扭矩和大功率，根据式(1)势必需要较高的液压压力变化△P(P2-P1)，最高需要调到30MPa，在高压作用下，增加比例阀数量以增加流量，才能达到相应功率和扭矩，油泵的压力和输入输出管道内径的配比，必须按照我们有过失败的教训和成功的经验，只有严格遵守并满足式(2)的情况下，载荷装置能力参数(最高转速、最大扭矩、最大功率)才能进行指标标定，也才能进行平稳加载，否则造出来的载荷装置无法正常使用。本专利技术所述的载荷装置是通过如下技术方案实现的：如图1所示的本专利技术的机械部分，被测主轴通过联轴节连接液压泵运转，液压泵开始工作，并通过吸油过滤器1和进油管快速接头6.1进行吸油，然后通过出油管快速接头6.2出油，在出油过程中受到来自比例阀11和电磁溢流阀12的压力控制，并按控制要求将油液送回油箱。如图4所示的本专利技术的电控部分，利用SVA-IV液压伺服控制器芯片控制电液伺服比例阀的开口大小，改变液体阻力，实现对泵的压力调节。采用压力传感器反馈系统压力，通过控制器实现压力闭环控制，对泵输出压力进行精确控制，以改变液压泵的输入扭矩，达到不同大小的扭矩或功率载荷。加载和卸载采用电磁溢流阀，既能实现加载，也可以限制液压系统的最高压力，保护系统元件。本专利技术创新点如下：(1)采用泵、箱分离加载技术，即液压泵(目前采用齿轮泵)与液压箱分离，中间采用进、出油管快速接头连接方式，实现泵箱连接。(2)直接采用多个液压比例阀共同组成阀组，来调节液压系统的压力，并实现按比例控制液压压力，特点是输出响应快、精度高、载荷稳。(3)该装置因液压泵组件密封性达到IP65以上，且没有电器件，能在施加载荷的同时可以喷淋冷却液，从而达到模拟主轴工作状态。本专利技术主要技术指标如下：(1)扭矩范围：0～600Nm；(2)主轴最高转速：3000r/min，增设变速箱后5000r/min；(3)最大切向分力范围：12000N(4)最大功率：60kW。(5)液压最大压力：30MPa本专利技术可以代替机床切削加工过程，安全、经济、环保，满足机床行业标准规定的“机床负荷试验”需求。附图说明：图1是主轴载荷装置机械部分原理示意图；图2是液压泵支架图(图1中的13)；图3是液压箱体部分(图1中的1/2/3/4/5/8/11/12)；图4是液压电控箱部分原理图；具体实施方式：下面结合附图和立式加工中心为例说明本
技术实现思路
。a.将液压泵支架组件安装在机床工作台上，调整模拟刀具,使主轴轴线与液压泵轴心线重合度达到0.015mm以内；b.连接液压管路，并检验进油管和出油管是否牢靠；c.接通液压电控箱的电源，将加载/卸载置于加载状态；d.立式加工中心主轴转速选择2000r/min，旋转压力调节旋钮，同时观察数据采集器中数据是否达到规定扭矩或功率要求或者观察机床的主轴负载表情况作出判断。e.立式加工中心主轴停机，选择2500r/min转速，重新试验。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高转速主轴载荷装置，其特征在于：由机械部分和电控部分两部分组成；机械部分是由分离式液压泵组件和液压油箱组件组成；分离式液压泵组件包括含液压泵和支架；液压油箱组件包括含接口、管路、过滤器、溢流阀、比例阀组、液压箱体、冷却单元；电控部分为液压电控箱。液压电控箱是用来实施调节压力和控制流体阻力，达到调节液压泵输出不同扭矩要求，亦即调节载荷大小。

【技术特征摘要】
1.一种高转速主轴载荷装置，其特征在于：由机械部分和电控部分两部分组成；机械部分是由分离式液压泵组件和液压油箱组件组成；分离式液压泵组件包括含液压泵和支架；液压油箱组件包括含接口、管路、过滤器、溢流阀、比例阀组、液压箱体、冷却单元；电控部分为液压电控箱。液压电控箱是用来实施调节压力和控制流体阻力，达到调节液压泵输出不同扭矩要求，亦即调节载荷大小。2.应用如权利要求1所述的一种高转速主轴载荷装置，其特征在于：液压载荷装置扭矩T和压力关系见式(1)和式(...

【专利技术属性】
技术研发人员：官端阳，王军见，于安柏，毛强，孟永伶，毕星瑞，卢振伟，张妍，付晓民，刘福强，许杰，
申请(专利权)人：国家机床质量监督检验中心，
类型：发明
国别省市：北京,11