[实用新型]滑动结合面动态特性测试装置

说明书

技术领域

本实用新型为一种获取滑动状态结合面基础特性数据的测试系统，用于测试处于滑动状态下结合部的动态特性参数。

背景技术

机床制造业是机械制造业的心脏，是装备的“母机”，高速、高效率、高精密化、高可靠性的数控机床拥有量及性能水平已经成为衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志。数控机床是要求非常高的精密、高效、柔性化、自动化加工设备，机械结构非常复杂，是由各种零件按照一定的具体要求组合起来的，零件之间存在着各种各样的结合面，结合面刚度是其机械结构整体刚度的重要组成部分，有时甚至成为整体刚度的薄弱环节。许多研究表明：机床的静刚度中30％-50％决定于结合面的刚度特性。结合面对机械结构阻尼的影响则更为明显，对于像机床等由刚性零件组成的结构，其阻尼值的90％以上来源于结合面的阻尼。传统的机床设计方法由于不能建立精确的机床结构动力学模型，严重阻碍了机床结构的动态优化设计，而不能够建立精确模型的重要原因之一是无法对机床结合面特征参数进行精确识别。结合面特征参数的精确识别已经成为能否进行结构创新、性能分析，提高CAD/CAM一体化、复合化，进行快速优化设计的关键因素。

滑动导轨在机床上的应用可谓够久远，具有结构简单、制造方便、刚度好、抗振性能高等优点，而且滑动导轨接触面积大，承受冲击的能力较强，有助于减少、减轻因冲撞造成导轨副的损坏，在现场条件下修复的可能性也较之滚动导轨更容易些。在要求机床有高刚性、高阻尼特性和高金属去除率的场合，滑动导轨一直得到广泛的使用。滑动结合面特性研究对机床整体特性具有重要意义。

目前为止，广大学者一致认可结合部等效为若干弹簧和阻尼器的动力学模型，提取结合部刚度和阻尼的基础特性数据，成为了精密数控机床动态解析和结构优化的重要技术。高速数据采集系统以及振动传感器、激励器等电子测试技术的发展使得试验模态分析技术得到了很大的进步，以双通道跟踪滤波技术为基础的“机械阻抗测试仪”和以数字相关技术为基础的“频率特性分析仪”，以及虚拟仪器技术的发展，使得稳态正弦激励的机械阻抗测试成为可能，为精确测试结合部动态特性参数提供了有利条件。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种测试识别滑动状态结合面动态特性参数的系统，得到精确的结合面基础特性数据，为机床整机有限元分析提供重要参数，建立真正实用的结合面特征参数库，为设计现代高抗振性机械设备提供理论参考。能够测试在不同载荷、运动速度、贴塑状态以及导轨材料等多种情况下的滑动结合面的刚度、阻尼参数。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术手段。

一种滑动结合面动态特性测试装置，包括运行装置和实验装置的数据采集分析处理系统；运行装置由单一电机驱动桥板及激振器支架同步运动，在移动过程中进行激振测试；包括基座、桥板导轨副、激振器同步运动装置、法向加压装置、切向加压装置、驱动执行装置六部分，其中：

基座包括工作台、数个安装于工作台两端的端盖和调整垫圈、深沟球轴承、用于承受丝杠的轴向载荷的面对面安装的一对角接触球轴承；桥板导轨副包括滑动导轨、桥板、导向块；在工作台中心对称安装数个滑动导轨和导向块，滑动导轨定位安装在工作台凸起部分。

激振器同步运动装置包括由滚动导轨和滑块组成的支架运动导轨副，在桥板两侧对称分布的支架拉动杆以及激振器支架；滚动导轨固定在工作台上；左支架、右支架以及横梁用螺栓连接组成激振器支架，左、右支架与滑块紧固连接；拉动杆底部与桥板紧固连接，前端伸出部分穿过左、右支架的预留孔；桥板与支架拉动杆沿导轨方向运动，支架拉动杆拖动激振器支架及滑块在滚动导轨副上同步滑动。

法向加压装置包括法向加力螺栓、特制垫圈、环形橡胶弹簧块、螺母盖板；法向加力螺栓穿过桥板的通孔与螺母槽中的推杆基座螺纹连接，螺母盖板固定于工作台上。

切向加压装置包括切向加力螺栓、矩形橡胶弹簧块、切向加压板；切向加压板通过螺纹连接与激振器支架固连，切向加压板两侧部分加工有螺纹孔。

驱动执行装置包括带有减速器的直流电机、弹性柱销联轴器、滑动丝杠、传动螺母、推杆基座、推杆；直流电机减速器的输出轴通过联轴器与滑动丝杠连接，将动力传递到滑动丝杆；滑动丝杠和传动螺母配合将电机动力转化为平移动力；传动螺母与推杆基座通过连接螺柱固连，推杆底部有螺纹，拧进推杆基座上的螺纹孔中；通过以上三处的螺纹紧固连接将传动螺母、推杆基座和推杆连接为联动的整体，推杆的顶部为球形结构，设置在桥板的中心孔中。

实验装置的数据采集分析处理系统，包括信号采集模块、信号通道模块、信号分析处理模块。