一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置及试验方法，试验装置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，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；四梁四柱承载机构包括固定梁一、四个立柱、滑梁一、滑梁二和固定梁二，测控系统包括拉压力传感器、扭矩传感器和控制柜，液压加载机构包括加载液压缸和液压泵站，安装工装包括螺母安装套筒、轴承安装套筒和传力套筒，电机驱动系统包括左联轴器、右联轴器、行星减速器和驱动电机。本发明专利技术实现重载工况条件下各种尺寸型号的行星滚柱丝杠静态极限载荷和疲劳寿命测试，试验装置运行平稳，适合各种尺寸型号，检测结果更加真实准确。加真实准确。加真实准确。

【技术实现步骤摘要】
一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置及试验方法


[0001]本专利技术属于机械装置性能测试
，尤其是涉及一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置及试验方法。

技术介绍

[0002]行星滚柱丝杠是由丝杆、螺母、滚柱、内齿圈和保持架组成的直线传动机构，其功能是将旋转运动转化成直线运动，同时将丝杆的输入扭矩转化为螺母输出的轴向力。与传统的梯形丝杠和滚珠丝杠相比，行星滚柱丝杠在传动性能方面具有明显优势。行星滚柱丝杠以螺纹滚柱作为丝杆与螺母之间的传力单元，在结构方面其具有更多的螺纹接触点和更大的接触半径，使其能够提供更大的静态极限载荷和额定动载荷。行星滚柱丝杠具有高承载、长寿命、高刚度、高速和高加速的性能优势，已逐步取代梯形丝杠、滚珠丝杠和液压缸，成为直线作动装备的核心零部件，被广泛应用于各种工业生产设备、武器装备和精密仪器。
[0003]目前，多家国外知名滚动功能部件生产厂商均具备行星滚柱丝杠设计、生产和测试的技术能力，但是其测试装备和评价方法尚未公开，仅通过产品手册提供了部分型号产品的极限承载能力和寿命的数据。国内的研究机构已开展了小型行星滚柱丝杠测试装备及测试方法的研究，但是该类测试装置大多将输入载荷传递到台架底座，使其载荷大小受到限制，不适用于额定载荷40吨以上的重载行星滚柱丝杠的测试。此外，现有测试装置均以行星滚柱丝杠的综合传动性能作为检测目标，即通过一台整体设备完成传动精度、摩擦力矩、刚度、额定静载荷等多项指标的测试，导致其测试系统复杂、传感信号间干扰问题突出、测试精度偏低。重载行星滚柱丝杠的静态极限载荷和疲劳寿命是评价其在装备领域应用的至关重要的服役性能指标。因此有必要设计一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置及试验方法，实现各种尺寸型号的重载行星滚柱丝杠静态极限载荷和疲劳寿命的测试。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置及试验方法，实现重载工况条件下各种尺寸型号的行星滚柱丝杠静态极限载荷和疲劳寿命测试，试验装置结构简单、运行平稳，承载机构受力合理，控制方式灵活、便于操作，并且具备良好的通用性、适合各种尺寸型号，检测结果更加真实准确。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0006]一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置，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；
[0007]所述的四梁四柱承载机构包括固定梁一、四个立柱、滑梁一、滑梁二和固定梁二，所述的固定梁一和固定梁二分别连接在四个立柱的左右两端，四个立柱和两个固定梁组成框架结构，两个固定梁固定在底座上，所述的滑梁一和滑梁二平行设置在固定梁一和固定梁二之间，四个立柱穿设滑梁一和滑梁二，且滑梁一和滑梁二在立柱上滑动设置；
[0008]所述的测控系统包括拉压力传感器、扭矩传感器、控制柜和通讯电缆，所述的控制柜通过通讯电缆与各传感器电连接；所述的液压加载机构包括加载液压缸和液压泵站，加载液压缸穿过固定梁一并安装在固定梁一上，液压泵站控制加载液压缸的活塞杆伸出或缩回运动，所述的活塞杆连接在滑梁一的左端，拉压力传感器安装在滑梁一的右端，所述的安装工装包括螺母安装套筒、轴承安装套筒和传力套筒，传力套筒的左端安装在拉压力传感器的中心孔上，传力套筒的右端安装在滑梁二的左端，所述的螺母安装套筒安装在滑梁二的中心孔上，轴承安装套筒安装在固定梁二的中心孔上，被测行星滚柱丝杠的螺母安装在螺母安装套筒上，轴承安装在轴承安装套筒上；加载液压缸的输出力通过活塞杆、滑梁一、拉压力传感器和传力套筒传递到滑梁二上，从而作用于被测行星滚柱丝杠的螺母上；
[0009]所述的电机驱动系统包括左联轴器、右联轴器、行星减速器和驱动电机，所述的驱动电机和行星减速器固定在底座上，所述的驱动电机与行星减速器连接，所述的行星减速器与右联轴器连接，所述的右联轴器与扭矩传感器连接，所述的扭矩传感器与左联轴器连接，所述左联轴器与被测行星滚柱丝杠连接，所述的驱动电机经过行星减速器减速，通过右联轴器、扭矩传感器和左联轴器将电机扭矩传递到被测行星滚柱丝杠，使被测行星滚柱丝杠旋转，所述的拉压力传感器测量加载液压缸的输出力，所述的扭矩传感器测量驱动电机的输入扭矩。
[0010]进一步的，在底座上还固设有行程开关支架，所述行程开关支架设置在固定梁一和固定梁二的一侧，在所述行程开关支架上安装两个行程开关，在滑梁二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，由控制柜实现行星滚柱丝杠寿命试验时的自动换向。
[0011]进一步的，重载行星滚柱丝杠静态极限载荷测试时，所述加载液压缸作为加载缸，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，所述加载液压缸作为阻尼缸，输出阻尼力作用于被测行星滚柱丝杠的螺母。
[0012]进一步的，所述液压泵站提供加载液压缸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。
[0013]进一步的，在两个滑梁的底部均设有导向轮，在底座上设有与导向轮配合的导轨，在底座底部设有若干地脚。
[0014]进一步的，所述固定梁一和固定梁二的底端分别通过若干调节螺栓与底座连接。
[0015]进一步的，所述四梁四柱承载机构还包括调整螺母一和调整螺母二，所述调整螺母一和调整螺母二用来调整四个立柱的平行度及四个立柱和固定梁一与固定梁二的垂直度。
[0016]进一步的，所述测控系统中设有用于记录寿命试验的次数的计数器。
[0017]一种重载行星滚柱丝杠疲劳寿命试验装置的试验方法，具体包括以下步骤：
[0018]步骤A，安装行星滚柱丝杠副和轴承：
[0019]安装时首先加载液压缸带动活塞杆缩回，在滑梁一和固定梁二之间留出一定的安装空间，按顺序安装右联轴器、扭矩传感器和左联轴器，之后将螺母安装套筒和轴承安装套筒装配在相应位置，再将被测行星滚柱丝杠的螺母固定在螺母安装套筒上，轴承安装在轴承安装套筒上，将所有的安装螺栓按规定力矩拧紧，安装完毕；
[0020]步骤B，最大静载荷测试：
[0021]将扭矩传感器和左联轴器断开，用定位法兰盘固定被测行星滚柱丝杠的动力输入端，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的左、中、右位置上；利用加载液压缸对滑梁一施加轴向载荷，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；
[0022]步骤C，动载荷寿命测试：
[0023]被测行星滚柱丝杠、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；连接扭矩传感器和左联轴器，启动液压泵站，此时加载液压缸作为阻尼负载；启动驱动电机，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，丝杆转速不超过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：解志杰，尹继辉，詹长书，于迪，吕景亮，
申请(专利权)人：东北林业大学，
类型：发明
国别省市：