[发明专利]一种电主轴高速轴承热功率测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种电主轴高速轴承热功率测试装置及方法，所述测试装置包括支架、测试主轴、联轴器、轴承、轴承座和轴承热功率测试器；所述轴承热功率测试器包括套装在轴承座上的导热筒，所述导热筒的内壁与所述轴承接触，在所述导热筒内设有冷却水道，所述冷却水道的进口、出口上均连接有流量阀及温度传感器，在所述导热筒的外壁上还嵌入安装有温度传感器。本发明的测试方法操作方便，通过测试冷却水的流速及温升，可以计算出轴承发热功率。由于在测试主轴与导热筒的外壁上设置隔热涂层，使轴承的热量基本传导到导热筒中被冷却水吸收，能够保证实验数据的准确性。

技术领域

本发明涉及电主轴技术领域，尤其是一种用于电主轴的高速轴承热功率测试装置及其测试方法。

背景技术

电主轴是现代高速切削新兴的产物，其具有高精度、高转速的特点；电主轴的结构通常包括无外壳电机、主轴、轴承、主轴单元壳体、驱动模块和冷却装置等组成。电机的转子采用压配方法与主轴做成一体，主轴则由前后轴承支承。电机的定子通过冷却套安装于主轴单元的壳俸中。主轴的变速由主轴驱动模块控制，而主轴单元内的温升由冷却装置限制。在主轴的后端装有测速、测角位移传感器，前端的内锥孔和端面用于安装刀具。

由于高速电主轴轴承发热功率较大，设计及使用电主轴时需要考虑高速轴承的发热功率，以对其进行冷却处理，由于热功率分析仪对其进行测试时比较复杂，且高速轴承较难进行测量。

发明内容

本发明的目的在于克服上述高速轴承热功率不易测试的问题，提供一种结构紧凑、操作方便的电主轴高速轴承热功率测试装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电主轴高速轴承热功率测试装置，其特征在于：包括支架、测试主轴、联轴器、轴承、轴承座和轴承热功率测试器，所述轴承通过所述轴承座安装在测试主轴上，所述联轴器安装在所述测试主轴一端；所述轴承热功率测试器包括套装在轴承座上的导热筒，所述导热筒的内壁与所述轴承接触，在所述导热筒内设有冷却水道，所述冷却水道的进口、出口上均连接有流量阀及温度传感器，在所述导热筒的外壁上还嵌入安装有温度传感器；所述导热筒安装在所述支架上，所述测试主轴与所述导热筒的外壁上均设有隔热涂层。

进一步地，所述联轴器由高强度绝热材料制成。

进一步地，所述导热筒内还设有热管。

进一步地，本发明还包括有一隔热箱，在隔热箱上设有抽真空用的出气口，所述冷却水道的进口和出口通过水管连接并延伸至隔热箱外，所述联轴器安装在隔热箱壁上。

本发明还公开一种电主轴高速轴承热功率测试方法，采用上述的电主轴高速轴承热功率测试装置，包括如下步骤：S1：将测试主轴与被测电主轴通过联轴器相连，将冷却水进口、出口通过水管与一进水装置相连，进水装置能够调节冷却水的水温和流量；S2：启动电主轴，设置电主轴转速为额定转速的0.5倍，预运转5min；同时注入冷却水，并不断调整冷却水的温度及流量，使导热筒外壁上的温度传感器检测到的温度约等于实验室空气温度；S3：设置电主轴转速为额定转速，运转30min后，记录进出水口冷却水的温度及流速，计算出冷却水带走的热量，即为轴承发热量，进而可计算出轴承热功率；

具体的，轴承热功率W=cρvs（T1-T2），其中，c为水比热容，ρ为水密度，v为水流速，s为冷却管道横截面积，T1为冷却水进水口温度，T2为冷却水出水口温度。

进一步地，所述步骤S3中通过3次记录求平均值获得冷却水的温度及流速，具体为间隔5分钟记录一次。

进一步地，所述步骤S3在真空环境下进行。