[发明专利]基于材料试验机的滚珠丝杠副轴向静刚度测试夹具

说明书

技术领域

本发明属于刚度测试技术领域，特别涉及滚珠丝杠副的轴向静刚度测试技术，用于在材料试验机测量滚珠丝杠副的轴向静刚度性能指标。

背景技术

轴向静刚度R定义为抵抗轴向变形的能力（单位变形量所需的载荷），它表示了在轴向力作用下，在轴向产生变形量                                                为时所需的轴向力（的单位：N）。综上滚珠丝杠副轴向静刚度测试涉及两道关键技术，即轴向力的施加和轴向变形的测试。但是，由于滚珠丝杠副实际工作中载荷方向在轴向，且变形量在微米级，这些给滚珠丝杠副轴向静刚度的测试带来困难。NSK公司采用一对同步驱动的精密滚珠丝杠副来加载于20世纪90年代研制出滚珠丝杠副轴向接触刚度测量机；国内，山东建筑大学2008年开始尝试设计专用液压系统进行轴向加载，通过对测力传感器和位移传感器信号的采集和处理进行滚珠丝杠副轴向静刚度的检测，该装置需要借用额外的液压装置加压和T型导轨来控制丝杠的转动，同时只能对丝杠加压，加载形式单一，花费较大，技术手段亦处于不成熟阶段。因此，更快速，便捷，低成本的轴向静刚度测试装置，可以为企业节约生产成本，为刚度特性的研究带来方便，在实际应用中具有重大意义。

发明内容

本发明提供一种在现有材料试验机上进行滚珠丝杠副轴向静刚度测试的基于材料试验机的滚珠丝杠副轴向静刚度测试夹具，本发明减小滚珠丝杠副轴向静刚度测试的成本，提高测试精度，具有结构紧凑的优点。

本发明采用如下技术方案：

一种基于材料试验机的滚珠丝杠副轴向静刚度测试夹具，包括：上拉块，在上拉块上设有至少2根拉杆，且拉杆的一端与上拉块连接，在拉杆的另一端上连接有压块，在所述压块上设有供待测滚珠丝杠通过的内孔，所述压块的上端为圆倒角，在所述压块上设有调节块，在调节块上设有供待测滚珠丝杠通过的内孔，所述内孔的下部为锥孔且锥孔与压块的圆倒角相互接触，在调节块上设有用于连接待测滚珠丝杠的螺母。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

（1）精度高。由于加工和装配中存在误差，所以直接通过压块对待测滚珠丝杠副施力并不能保证施力方向与滚珠丝杠的轴线方向一致，本发明利用压块上的圆倒角及调节块的锥孔向待测滚珠丝杠副实施轴向拉力，起到了在加压过程中自动调心的作用，能够保证施力方向与滚珠丝杠轴线方向一致，使得测试夹具的精度提高。

（2）防转。对于滚珠丝杠副轴向静刚度测试实验，滚珠丝杠副的防转问题是关键，本发明利用三根拉杆，穿过螺母，并连接加压机构，起到了防转，导向的作用。

（3）可实现两种测量方式。关于滚珠丝杠副轴向静刚度的测试有两种测量方法：测量螺母相对于丝杠的弹性变形和测量丝杠相对于螺母的弹性变形，本发明可以通过正反两种安装方式实现这两种测量方式。

附图说明

图1是滚珠丝杠副轴向静刚度测试夹具设计图。

图2是滚珠丝杠副轴向静刚度测试夹具局部视图。

图3是滚珠丝杠副轴向静刚度测试夹具装配图。

图4是表夹主视图。

图5是表夹辅助视图。

具体实施方式

一种基于材料试验机的滚珠丝杠副轴向静刚度测试夹具，包括：上拉块5，在上拉块5上设有至少2根拉杆6，且拉杆6的一端与上拉块5连接，在拉杆6的另一端上连接有压块9，在所述压块9上设有供待测滚珠丝杠通过的内孔91，所述压块9的上端为圆倒角92，在所述压块9上设有调节块8，在调节块8上设有供待测滚珠丝杠通过的内孔81，所述内孔81的下部为锥孔811且锥孔811与压块9的圆倒角92相互接触，在调节块8上设有用于连接待测滚珠丝杠的螺母7，在本实施例中，在上拉块5上设有3根拉杆6。

测量方法如下：

采用本夹具进行滚珠丝杠副轴向静刚度的测量方法，包括以下步骤：

（1）选取实验用滚珠丝杠副，并对选取的样件进行修整；

（2）夹具的装配，夹具的上、下端通过圆柱钢连接，先把圆柱钢穿过螺母法兰，再用双头螺母分别与夹具上夹头和夹具压块连接，注意在锁紧前需要先把铺垫装放置在中间；

（3）安装位移传感器；

（4）在材料试验机的力加载系统中，编写程序，实现不同力的阶梯形加载

（5）由轴向微变形测量系统测量不同加载力情况下轴向位移的变化量；

（6）整理实验数据，计算样件的轴向静刚度。

结论：

利用该夹具能够实现在材料试验机上进行滚珠丝杠副轴向静刚度的测试，通过调节块—压块机构实现轴向载荷的平衡施加，三根圆柱钢的运用可有效的防止螺母转动，保证位移传感器测量出的结果是滚珠丝杠副在外加作用力下的弹性位移。通过改变便携式电感测微仪的位置，不仅能测量螺母相对于丝杠的变形量，也可以分别测量螺母和丝杠自身的变形量，为后续研究提供有力的数据支撑。夹具的各分立部分采用双头螺母连接，整体设计拆装方便。