本发明专利技术提供了一种机床主轴轴承配置性能实验装置，包括：铸铁基座、实验主轴组件、被测轴承；实验主轴组件包括轴承座、实验主轴、精密内长隔圈和外长隔圈、精密内短隔圈和外短隔圈、锁紧螺母；多个被测轴承安装在实验主轴上。本发明专利技术通过更换轴承和轴上定位元件，实现主轴常用滚动轴承不同数目、不同方向以及不同跨距的配置方式，在主轴端部施加轴向载荷、径向载荷，可以测试不同轴承配置下主轴的回转精度、轴承的温升和轴承的振动，在轴端安装偏心质量块产生激励，可以测得主轴系统的动态特性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机床主轴轴承配置对主轴性能影响的实验研究装置，涉及一种轴承数目可变、安装方向可变、轴承在轴上位置可变的机床主轴和监测主轴的振动加速度、主轴径向位移、轴向位移、轴承振动加速度、轴承温度以及主轴回转精度特性的实验装置。
技术介绍
滚动轴承是现代数控机床主轴内部最常用的关键支承部件，在实际应用中，滚动轴承可通过各种不同的组配方式，以适应各种不同的机床应用场合。对速度变化范围较窄的磨床，可以针对其特定的速度、温度、刚度和寿命要求得到最优的主轴设计，选择合适的轴承结构和最佳截面参数，而对于数控车床、铣床和加工中心等加工范围大适用面很广的机床，主轴转速、刚性将随加工精度要求而有所不同，有些要求甚至是相互矛盾的，所以轴承的选择只能根据加工精度、刚度、载荷和寿命等要求综合评定后再定。因此，采用行之有效的实验方法准确测量在不同轴承配置形式下，主轴的刚度、回转精度和温升等性能，分析轴承的类型、数目、方向以及在轴上的位置对主轴性能的影响规律，进而提高轴承配置设计的合理性和主轴的服役性能具有十分重要的意义。传统的主轴性能实验，往往只针对特定结构的主轴，实验过程中轴承的配置形式不变，无法得到不同轴承配置的性能规律，轴承使用手册上也仅给出定性的轴承配置使用范围。为此，国内外诸多研究与学术机构就轴承配置对主轴性能的影响开展了研究，如南斯拉夫Novi Sad公司运用实验和仿真方法研究了高速主轴的动静特性，并着重考察前支承轴承排列方式对主轴特性的影响，莫斯科国立工业大学的Igor Zverv对不同轴承配置的主轴进行了理论建模，普渡大学的Hongq1. Li设计了简单的两轴承支承主轴，考察轴承的配置方向对主轴结构固有频率的影响。但是，单纯的考察两支承轴承配置方向对主轴固有频率的影响，不能有效的得到轴承配置对主轴综合性能的影响规律，也就无法满足对主轴进行更加科学设计的要求。各个著名轴承产品生产商虽然给出了不轴承配置的定性描述，如高刚性、高转速、低温生等，但是没有更多具体的定量化的描述，主轴轴承配置仍然缺乏定量的设计指导。因此，开发出能够对多种滚动轴承配置的性能进行静动态特性和温升特性测试的实验台，对各种配置进行深入研究是非常有必要的。
技术实现思路
本专利技术提供了一种机床主轴轴承配置性能实验装置，通过更换轴承的配置和轴上定位元件，实现主轴轴承不同数目、不同方向、以及不同跨距的配置方式，在轴端施加恒定的轴向载荷、径向载荷，可以得到不同轴承配置下主轴的回转精度、轴向位移、径向位移、轴承的温升和轴承的振动，在轴端安装偏心质量块产生激励，可以测得主轴系统的动态特性。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现。一种机床主轴轴承配置性能实验装置，包括主轴座以及安装在主轴座内的实验主轴，所述实验主轴上安装有多组被测轴承，所述相邻被测轴承组之间通过第一隔圈隔离，所述被测轴承组之间通过第二隔圈隔离，通过长隔圈和短隔圈的组合，实现被测轴承跨距的改变，以此实现不同轴承配置下，主轴性能的测试。作为本专利技术的优选实施例，所述第一隔圈包括第一外隔圈和第一内隔圈，所述第二隔圈包括第二外隔圈和第二内隔圈，所述第二隔圈的宽度与被测轴承的宽度一致。作为本专利技术的优选实施例，所述实验装置进一步包括有轴向测试环和调整隔圈，所述轴向测试环作为轴向位移测试基准件，所述测试环在前端锁紧螺母的作用下压紧轴承内圈，安装在主轴座上的前端盖压紧调整隔圈，调整隔圈压紧轴承外圈。作为本专利技术的优选实施例，所述实验主轴有前后两个支撑段，每个支撑段上安装一组被测轴承，且所述两个支撑段之间的试验主轴的直径略小于前后两个支撑段的试验主轴的直径。作为本专利技术的优选实施例，所述实验主轴前后两个支撑段的直径相等。作为本专利技术的优选实施例，所述被测轴承与主轴座之间设置有冷却水套，所述冷却水套与主轴座之间通过螺钉连接。作为本专利技术的优选实施例，所述冷却水套内壁沿轴向开有不同长度的槽，该槽与待测轴承的数量相等位置对应，且在径向均匀分布，所述槽内安装温度传感器。作为本专利技术的优选实施例，所述安装温度传感器的槽内涂抹有导热硅胶以减少槽与轴承之间的空隙。作为本专利技术的优选实施例，所述实验装置进一步有轴向位移传感器、径向位移传感器，以及轴承振动传感器，所述轴向位移传感器和径向位移传感器安装在前端盖上，所述轴承振动传感器安装在最外端的被测轴承的外端面，导线通过被测轴承与主轴座间的冷却水套出，通过径向位移传感器测量主轴的径向跳动，通过轴向位移传感器测量主轴的轴向跳动。作为本专利技术的优选实施例，所述主轴前端安装有加载模块，所述加载模块为加载套筒或偏心质量块。与现有技术相比，本专利技术机床主轴轴承配置性能实验装置至少具有以下优点本专利技术采用长短隔圈结合的方式，实现主轴轴承的不同轴承配置。附图说明图1为本专利技术实验装置的一种实施例的主结构图。图2本专利技术温度传感器的布局图。图3本专利技术加速度传感器的布局图，其中图3 (a)是侧视图，图3 (b)为俯视图。图4本专利技术位移传感器的分布结构图，其中，图4 Ca)是侧视图，图4 (b)为俯视图。图5 (a)至图5 (C)为相同长隔圈，轴承数量不同的实验方案图，其中，图5 (a)为前后各一个轴承，图5 (b)为前端两个轴承,后端一个轴承，图5 (C)为前端和后端均两个轴承。图6轴承之间有无短隔圈的结构图。图7 (Ia)至图7 (5a)为轴承数量不同、方向不同的方案结构图，其中，图7 (Ia)为轴承DB配置的结构图，图7 (Ib)为轴承DF配置的结构图，图7 (2a)和图7 (2b)为三个轴承配置的结构图，图7 (3a)为前端两个轴承和后端两个轴承串联且面对面配置的结构图，图7 (3b)为前端两个轴承和后端两个轴承且前端轴承和后端轴承均为DF配置的结构图，图7 (3c)为前端两个轴承和后端两个轴承且前端轴承和后端轴承均为DB配置的结构图，图7 (4a)为前端三个轴承后端两个轴承,且前端轴承为TT配置,后端轴承为DT配置的结构图，图7 (4b)为前端三个轴承后端两个轴承,且前端轴承为TBT配置,后端轴承为DB配置的结构图，图7 (5a)为前端四个轴承后端两个轴承,且前端轴承为QBC配置,后端轴承为DB配置的结构图。图8 (a)至图8 (c)为不同类型轴承配置的实验方案结构图，其中，图8 (a)为前端轴承为DB配置,后端轴承为单列圆柱滚子轴承，图8 (b)为前端轴承为TBT配置,后端轴承为双列圆柱滚子轴承，图8 (c)为前端轴承为双列圆柱滚子轴承和双向推力角角接触球轴承，后端轴承为双列圆柱滚子轴承。图9 (a)和图9 (b)为两种不同跨距的实验方案结构图。图1至图9中的附图标记列表为本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种机床主轴轴承配置性能实验装置，其特征在于：该实验装置包括主轴座（12）以及安装在主轴座内的实验主轴（1），所述实验主轴上安装有多组被测轴承，所述相邻被测轴承组之间通过第一隔圈隔离，所述被测轴承组之间通过第二隔圈隔离，通过第一隔圈和第二隔圈的组合，实现被测轴承跨距的改变，以此实现不同轴承配置下，主轴性能的测试。
【技术特征摘要】
1.一种机床主轴轴承配置性能实验装置，其特征在于该实验装置包括主轴座(12)以及安装在主轴座内的实验主轴(I )，所述实验主轴上安装有多组被测轴承，所述相邻被测轴承组之间通过第一隔圈隔离，所述被测轴承组之间通过第二隔圈隔离，通过第一隔圈和第二隔圈的组合，实现被测轴承跨距的改变，以此实现不同轴承配置下，主轴性能的测试。2.如权利要求1所述的一种机床主轴轴承配置性能实验装置，其特征在于所述第一隔圈包括第一外隔圈和第一内隔圈，所述第二隔圈包括第二外隔圈和第二内隔圈，所述第二隔圈的宽度与被测轴承的宽度一致。3.如权利要求1或2所述的一种机床主轴轴承配置性能实验装置，其特征在于所述实验装置进一步包括有轴向测试环(4)和调整隔圈(8)，所述轴向测试环(4)作为轴向位移测试基准件，所述测试环(4)在前端锁紧螺母(23)的作用下压紧轴承内圈，安装在主轴座上的前端盖(2)压紧调整隔圈，调整隔圈压紧轴承外圈。4.如权利要求1所述的一种机床主轴轴承配置性能实验装置，其特征在于所述实验主轴有前后两个支撑段，每个支撑段上安装一组被测轴承，且所述两个支撑段之间的试验主轴的直径略小于前后两个支撑段的试验主轴的直径。5.如权利要求4所述的一种机床主轴轴承配置性能实...
【专利技术属性】
技术研发人员：张秀华，洪军，朱永生，刘光辉，李纯洁，吴文武，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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