模拟数控机床电主轴轴承润滑脂可靠性试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了模拟数控机床电主轴轴承润滑脂可靠性试验装置及方法，涉及机械设备测试技术领域，包括地平铁、转速加载装置、摇篮式切削力加载装置、预紧力加载装置、扭矩加载装置、轴承组润滑脂试验装置、取脂装置、控制柜和空气泵站，转速加载装置用于轴承组润滑脂试验装置的模拟转速加载，摇篮式切削力加载装置用于轴承组润滑脂试验装置的多角度、动态切削力的模拟加载，取脂装置用于被测试轴承润滑脂的取样，预紧力加载装置用于轴承组润滑脂试验装置内的轴承预紧力加载，扭矩加载装置用于轴承组润滑脂试验装置的模拟扭矩加载，控制柜实现对整个可靠性试验装置的参数采集与控制功能，空气泵站为取脂装置提供压缩空气。气泵站为取脂装置提供压缩空气。气泵站为取脂装置提供压缩空气。

【技术实现步骤摘要】
模拟数控机床电主轴轴承润滑脂可靠性试验装置及方法


[0001]本专利技术涉及机械设备测试
，具体涉及一种模拟数控机床电主轴轴承润滑脂可靠性试验装置及方法。

技术介绍

[0002]高端数控机床是支撑航空航天、船舶、汽车等领域发展的装备。电主轴是数控机床的核心功能部件，在高速、精密和多轴联动等高端数控机床上得到了大量应用。但是，在电主轴高速运转过程中，由于润滑不良导致的电主轴故障频发，严重影响了机床的可靠性和精度保持性。脂润滑是机床主轴轴承广泛采用的润滑方式，随着服役时间的增加，润滑脂会出现基础油和稠化剂氧化、稠化剂纤维结构被破坏、分油、硬化等现象，使其性能逐渐发生退化，且性能退化过程与运行工况参数密切相关。随着性能的不断退化，润滑脂会逐渐失去润滑功能，寿命到达上限，以致主轴发生故障。
[0003]掌握电主轴轴承润滑脂的性能退化规律，准确评估实际工况下的润滑脂可靠性，以此为依据进行科学选脂、合理规划润滑脂的补充或更换周期，优化运维策略，有效避免电主轴出现润滑不良或过度润滑的情况，能够确保电主轴的可靠性并大幅降低维护成本。因此，开发一种全工况模拟数控机床电主轴轴承润滑脂可靠性试验装置及方法对于国产数控机床电主轴可靠性的提升具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中没有能够全面模拟数控机床加工过程中电主轴轴承润滑脂承受的切削力、切削扭矩、轴承预紧力、温度、湿度等全工况载荷、在线监测电主轴轴承润滑脂性能的实时退化状态、无需拆卸电主轴轴承即可实现润滑脂的便捷取样以供测试、以及高效开展电主轴轴承润滑脂可靠性试验的问题，而提供了一种模拟数控机床电主轴轴承润滑脂可靠性试验装置及方法。
[0005]模拟数控机床电主轴轴承润滑脂可靠性试验装置，包括地平铁、转速加载装置、摇篮式切削力加载装置、预紧力加载装置、扭矩加载装置、轴承组润滑脂试验装置、取脂装置、控制柜和空气泵站；转速加载装置、摇篮式切削力加载装置、预紧力加载装置和扭矩加载装置均通过螺栓固定连接在地平铁上，轴承组润滑脂试验装置固定连接在转速加载装置和扭矩加载装置之间，取脂装置固定连接在轴承组润滑脂试验装置的前侧，预紧力加载装置固定连接在轴承组润滑脂试验装置左右两侧，控制柜和空气泵站均放置在地面；转速加载装置用于轴承组润滑脂试验装置的模拟转速加载；摇篮式切削力加载装置用于轴承组润滑脂试验装置的多角度、动态切削力的模拟加载；取脂装置用于被测试轴承润滑脂的取样；预紧力加载装置用于轴承组润滑脂试验装置内的轴承预紧力加载；
扭矩加载装置用于轴承组润滑脂试验装置的模拟扭矩加载；控制柜实现对整个可靠性试验装置的参数采集与控制功能，同时能够在显示器中显示试验装置的运行状况；空气泵站为取脂装置提供压缩空气，并安装有流量控制阀。
[0006]优选的，转速加载装置包括转轴、转轴抱夹、转轴支架和加载单元；转轴转动连接在转轴抱夹内，转轴能由外部动力带着转动，转轴抱夹通过转轴支架与地平铁连接，加载单元固定连接在转轴右端，加载单元表面设置有凹槽，凹槽作为摇篮式切削力加载装置的施力点。
[0007]优选的，摇篮式切削力加载装置包括回转支撑机构、转台底座、转台、压电陶瓷加载机构和定位螺栓组；压电陶瓷加载机构通过螺栓固定连接在转台上，转台底座安装的电机能驱动转台转动，转台固定连接在转台底座上，转台底座的左右两侧通过定位螺栓组固定连接在回转支撑机构上，通过调整定位螺栓组在回转支撑机构上弧形槽的位置，实现转台底座、转台、压电陶瓷加载机构共同绕弧形槽的轴心转动，从而实现不同角度动态切削力的模拟加载。
[0008]优选的，轴承组润滑脂试验装置包括左联轴器、左力传感器、左传感器保持套、轴承左端盖、左Ⅰ轴承、热电阻、左外圈隔套、左内圈隔套、左Ⅱ轴承、轴承组底座、封闭滑门、电主轴、轴承组压盖、轴承组外圈导电装置、导电滑环、右Ⅰ轴承、右内圈隔套、右外圈隔套、右Ⅱ轴承、轴承右端盖、右传感器保持套和右力传感器；左联轴器的左右两端分别通过螺栓与转轴右端和电主轴左端固定连接，左力传感器安装在左传感器保持套上，轴承左端盖、左传感器保持套、左Ⅰ轴承、左Ⅱ轴承、右Ⅰ轴承、右Ⅱ轴承、右传感器保持套和轴承右端盖从左至右依次对称套设在电主轴外侧，左力传感器安装在左传感器保持套上，右力传感器安装在右传感器保持套上，左外圈隔套安装在左Ⅰ轴承外圈与左Ⅱ轴承外圈之间，左内圈隔套安装在左Ⅰ轴承内圈与左Ⅱ轴承内圈之间，右外圈隔套安装在右Ⅰ轴承外圈与右Ⅱ轴承外圈之间，右内圈隔套安装在右Ⅰ轴承内圈与右Ⅱ轴承内圈之间，导电滑环固定连接在电主轴上，轴承左端盖与左Ⅰ轴承外圈接触，轴承右端盖与右Ⅱ轴承外圈接触，轴承组底座与轴承组压盖通过螺栓固定连接，轴承组底座上滑动连接有封闭滑门，轴承组压盖上位于左Ⅰ轴承、左Ⅱ轴承、右Ⅰ轴承、右Ⅱ轴承的两侧设置有安装孔，安装孔内安装有热电阻，左外圈隔套、左内圈隔套、右内圈隔套、右外圈隔套结构均为绝缘材料制，轴承组外圈导电装置固定连接在轴承组压盖上，轴承组外圈导电装置内侧分别与左Ⅰ轴承、左Ⅱ轴承、右Ⅰ轴承、右Ⅱ轴承的外圈接触，导电滑环通过电主轴与左Ⅰ轴承、左Ⅱ轴承、右Ⅰ轴承、右Ⅱ轴承的内圈连接，轴承组外圈导电装置通电后，每个轴承的内圈和外圈均能够形成闭环电路，通过测试各闭环电路的导电情况，记录不同工况下轴承油膜击穿电压，折算后能够获得各轴承内润滑膜膜厚的分布情况，热电阻用于实现对轴承内润滑脂温度分布的监测。
[0009]优选的，取脂装置包括丝杠滑块、取脂棒、伸缩杆、伸缩杆支撑台、丝杠和丝杠底座，取脂棒通过气管和电磁阀与空气泵站连接，取脂棒固定连接在伸缩杆前端，伸缩杆固定连接在伸缩杆支撑台上，伸缩杆支撑台下端固定连接在丝杠滑块上，丝杠两端转动连接在丝杠底座上，丝杠底座螺栓连接在地平铁上。
[0010]优选的，四个预紧力加载装置对称安装在轴承组润滑脂试验装置两侧；预紧力加载装置包括磁控形状记忆合金块、预紧力加载支撑架、外夹钳、V形块、预
紧力加载棒和内夹钳；预紧力加载支撑架固定连接在磁控形状记忆合金块上方，V形块固定连接在预紧力加载支撑架上，预紧力加载棒滑动连接在V形块上端且预紧力加载棒两端贯穿外夹钳和内夹钳，外夹钳与预紧力加载支撑架固定连接，内夹钳通过连杆与磁控形状记忆合金块固定连接，通过外夹钳和内夹钳的反复松开和夹紧，带动预紧力加载棒的位移，实现对轴承预紧力的加载。
[0011]优选的，磁控形状记忆合金块由安装壳、磁控形状记忆合金主体、活塞、线圈和弹簧组成；安装壳为一端开口的空腔结构，安装壳内壁环绕有线圈，线圈内安装有磁控形状记忆合金主体，安装壳内位于磁控形状记忆合金主体右侧固定连接有活塞，活塞右侧与安装壳之间安装有弹簧，连杆下端贯穿弹簧与活塞固定连接。
[0012]优选的，扭矩加载装置包括右联轴器、测功机支撑机构和测功机，右联轴器的左右两端分别通过螺栓与电主轴右端和测功机左端固定连接，测功机固定连接在测功机支撑机构上，测功机支撑机构固定连接在地平铁上。
[0013]模拟数控机床电主轴轴承润滑脂可靠性试验方法，包括以下步骤：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.模拟数控机床电主轴轴承润滑脂可靠性试验装置，其特征在于：包括地平铁（1）、转速加载装置、摇篮式切削力加载装置、预紧力加载装置、扭矩加载装置、轴承组润滑脂试验装置、取脂装置、控制柜（8）和空气泵站（9）；转速加载装置、摇篮式切削力加载装置、预紧力加载装置和扭矩加载装置均通过螺栓固定连接在地平铁（1）上，轴承组润滑脂试验装置固定连接在转速加载装置和扭矩加载装置之间，取脂装置固定连接在轴承组润滑脂试验装置的前侧，预紧力加载装置固定连接在轴承组润滑脂试验装置左右两侧，控制柜（8）和空气泵站（9）均放置在地面；转速加载装置用于轴承组润滑脂试验装置的模拟转速加载；摇篮式切削力加载装置用于轴承组润滑脂试验装置的多角度、动态切削力的模拟加载；取脂装置用于被测试轴承润滑脂的取样；预紧力加载装置用于轴承组润滑脂试验装置内的轴承预紧力加载；扭矩加载装置用于轴承组润滑脂试验装置的模拟扭矩加载；控制柜（8）实现对整个可靠性试验装置的参数采集与控制功能，同时能够在显示器中显示试验装置的运行状况；空气泵站（9）为取脂装置提供压缩空气，并安装有流量控制阀。2.根据权利要求1所述的模拟数控机床电主轴轴承润滑脂可靠性试验装置，其特征在于：转速加载装置包括转轴（21）、转轴抱夹（22）、转轴支架（23）和加载单元（24）；转轴（21）转动连接在转轴抱夹（22）内，转轴（21）能由外部动力带着转动，转轴抱夹（22）通过转轴支架（23）与地平铁（1）连接，加载单元（24）固定连接在转轴（21）右端，加载单元（24）表面设置有凹槽，凹槽作为摇篮式切削力加载装置的施力点。3.根据权利要求1所述的模拟数控机床电主轴轴承润滑脂可靠性试验装置，其特征在于：摇篮式切削力加载装置包括回转支撑机构（31）、转台底座（32）、转台（33）、压电陶瓷加载机构（34）和定位螺栓组（35）；压电陶瓷加载机构（34）通过螺栓固定连接在转台（33）上，转台底座（32）安装的电机能驱动转台（33）转动，转台（33）固定连接在转台底座（32）上，转台底座（32）的左右两侧通过定位螺栓组（35）固定连接在回转支撑机构（31）上，通过调整定位螺栓组（35）在回转支撑机构（31）上弧形槽的位置，实现转台底座（32）、转台（33）、压电陶瓷加载机构（34）共同绕弧形槽的轴心转动，从而实现不同角度动态切削力的模拟加载。4.根据权利要求2所述的模拟数控机床电主轴轴承润滑脂可靠性试验装置，其特征在于：轴承组润滑脂试验装置包括左联轴器（41）、左力传感器（42）、左传感器保持套（43）、轴承左端盖（44）、左Ⅰ轴承（45）、热电阻（46）、左外圈隔套（47）、左内圈隔套（48）、左Ⅱ轴承（49）、轴承组底座（410）、封闭滑门（411）、电主轴（412）、轴承组压盖（413）、轴承组外圈导电装置（414）、导电滑环（415）、右Ⅰ轴承（416）、右内圈隔套（417）、右外圈隔套（418）、右Ⅱ轴承（419）、轴承右端盖（420）、右传感器保持套（421）和右力传感器（422）；左联轴器（41）的左右两端分别通过螺栓与转轴（21）右端和电主轴（412）左端固定连接，左力传感器（42）安装在左传感器保持套（43）上，轴承左端盖（44）、左传感器保持套（43）、左Ⅰ轴承（45）、左Ⅱ轴承（49）、右Ⅰ轴承（416）、右Ⅱ轴承（419）、右传感器保持套（421）和轴承右端盖（420）从左至右依次对称套设在电主轴（412）外侧，左力传感器（42）安装在左传感器保持套（43）上，右力传感器（422）安装在右传感器保持套（421）上，左外圈隔套（47）安装在左Ⅰ轴承（45）外圈与左
Ⅱ
轴承（49）外圈之间，左内圈隔套（48）安装在左Ⅰ轴承（45）内圈与左Ⅱ轴承（49）内圈之间，右外圈隔套（418）安装在右Ⅰ轴承（416）外圈与右Ⅱ轴承（419）外圈之间，右内圈隔套（417）安装在右Ⅰ轴承（416）内圈与右Ⅱ轴承（419）内圈之间，导电滑环（415）固定连接在电主轴（412）上，轴承左端盖（44）与左Ⅰ轴承（45）外圈接触，轴承右端盖（420）与右Ⅱ轴承（419）外圈接触，轴承组底座（410）与轴承组压盖（413）通过螺栓固定连接，轴承组底座（410）上滑动...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭劲言，陈传海，刘志峰，王超逸，刘长鑫，金桐彤，吴彤，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
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