[发明专利]一种主轴轴承结合部动刚度测试装置

说明书

本发明涉及轴承在不同工况载荷下的动态特性参数测试技术领域，特别涉及一种主轴轴承结合部动刚度测试装置。包括底板及设置于底板上的电机组件、转速传感器、加速器、支撑轴承组件、待测轴承组件、激振装置、传动轴、轴向位移传感器及径向位移传感器，其中待测轴承组件和激振装置套设于传动轴上，传动轴的两端通过支撑轴承组件支撑、且一端依次与加速器和电机组件连接，转速传感器、轴向位移传感器及径向位移传感器分别用于测量传动轴的转速、轴向位移及径向位移。本发明测量方便、结构清晰、操作简单，可以模仿实际工况测得轴承刚度，对研究轴承结合部动态特性及确定合理的预紧力有重要作用。

技术领域

本发明涉及轴承在不同工况载荷下的动态特性参数测试技术领域，特别涉及一种主轴轴承结合部动刚度测试装置。

背景技术

角接触球轴承是机械设备中应用非常广泛的零件之一，其刚度性能直接影响到主轴系统的刚度特性，特别是在高速运转情况下，角接触球轴承的刚度直接影响主轴系统的动态特性，进而影响机床的加工精度，因而研究角接触球轴承的刚度，特别是动刚度具有非常重要的意义。

早在上个世纪中期，前苏联的研究人员对影响机床加工精度的结合部振动问题进行了研究。到了上世纪的70至80年代，英国的相关研究人员基于赫兹接触理论就轴承这种常见的结合部开展了理论推导研究，并设计了小型的试验台通过回归分析验证了经验计算公式的正确性。但是由于当时计算机水平的落后，使得轴承动刚度的求解需要耗费大量的时间。到了20世纪后期，人们越来越意识到了结合部的动态性能对重载设备加工精度的影响，人们开展了大量的实验测试工作，包括轴承的刚度、阻尼、模态频率和寿命等，积累了大量的实验数据。到了21世纪，随着电子计算机技术的飞速发展，研究人员开始采用基于赫兹接触理论精确的迭代算法和考虑多方面的几何因素来开展结合部刚度的精确计算研究。

目前，在研究轴承刚度的问题中，包括研究轴承的静刚度和动刚度。两者均反映了结构抵抗变形的能力，不同之处在于静刚度指的是承受稳定载荷时抵抗静态位移变化的能力；而动刚度指的是承受交变动载荷时，抵抗动态位移变化的能力，动刚度是衡量结构抗振能力的主要指标，因此研究轴承动刚度测试对准确获得主轴轴承系统动力学特性具有重要意义。

测试轴承结合部动刚度的测试装置较少，多数测试对象只针对单个轴承，因此获取不同工况下不同轴承动态特性参数具有重要意义。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种主轴轴承结合部动刚度测试装置，本装置测试精度高并能测量不同轴承轴向和径向动态特性参数。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种主轴轴承结合部动刚度测试装置，包括底板及设置于底板上的电机组件、转速传感器、加速器、支撑轴承组件、待测轴承组件、传动轴及轴向位移传感器，其中待测轴承组件套设于所述传动轴上，所述传动轴的两端通过支撑轴承组件支撑、且一端依次与加速器和电机组件连接，所述转速传感器和轴向位移传感器分别用于测量所述传动轴的转速和轴向位移。

所述待测轴承组件包括预紧螺母、推力球轴承、预紧力加载装置、轴承座、轴承座支架、被测轴承及轴承端盖，其中轴承座支架安装在所述底板上，所述轴承座和轴承座支架连接，所述预紧力加载装置设置于所述轴承座内、且可沿轴向移动，所述预紧螺母与所述轴承座的一端螺纹连接、且通过推力球轴承与预紧力加载装置连接，所述被测轴承设置于所述轴承座的另一端、且通过与轴承座的连接的轴承端盖轴向限位。

所述预紧力加载装置与被测轴承之间设有轴承挡圈。

所述预紧力加载装置包括外挡圈、弹簧支架、弹簧、固定套筒及内挡圈，其中外挡圈与内挡圈之间连接有多个与轴线平行的弹簧支架，各弹簧支架的一端与内挡圈固定连接，另一端与所述外挡圈滑动连接，各弹簧支架上均套设有弹簧，所述固定套筒套设于所述外挡圈和内挡圈的外侧。

所述的固定套筒的侧壁上沿轴向设有滑槽，所述外挡圈和内挡圈分别通过螺钉与所述滑槽滑动连接。