[发明专利]一种滚珠丝杠副摩擦系数测试方法

权利要求书

1.一种滚珠丝杠副摩擦系数测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、搭建滚珠丝杠副摩擦系数测试系统；

步骤2、建立滚珠丝杠副摩擦系数计算模型；

步骤3、设定滚珠丝杠副摩擦系数的测试条件；

步骤4、对待测滚珠丝杠副进行测试，获取滚珠丝杠副摩擦系数的测试值。

2.根据权利要求1所述的滚珠丝杠副摩擦系数测试方法，其特征在于，步骤1所述滚珠丝杠副摩擦系数测试系统，包括待测滚珠丝杠副、工作台、预紧力测试单元、空载扭矩测试单元和数据采集与处理单元；所述待测滚珠丝杠副置于工作台上，预紧力测试单元、空载扭矩测试单元与待测滚珠丝杠副相连，预紧力测试单元、空载扭矩测试单元均与数据采集与处理单元相连；

所述工作台，用于为待测滚珠丝杠副进行往返运动提供所需的转速；

所述预紧力测试单元，用于测试待测滚珠丝杠副的预紧力数值；

所述空载扭矩单元，用于测试待测滚珠丝杠副的空载扭矩数值；

所述数据采集与处理单元，用于采集预紧力测试单元和空载扭矩测试单元测得的数据并对数据进行处理。

3.根据权利要求1所述的滚珠丝杠副摩擦系数测试方法，其特征在于，步骤2所述建立滚珠丝杠副摩擦系数计算模型，具体为：

步骤2-1、确定滚珠丝杠副中滚珠与螺母滚道的接触点到丝杠中心轴的距离为：

L＝r_m+r_b·cosα_o

式中，L为滚珠与螺母滚道的接触点到丝杠中心轴的距离，r_m为丝杠轴的半径，r_b为滚珠的半径，α₀为滚珠与螺母滚道的接触角；

步骤2-2、确定滚珠和螺母滚道之间的法向力为：

式中，Q为滚珠与螺母滚道之间的法向力，F_p为滚珠丝杠副的预紧力，i_t和N_c分别为螺纹头数和循环圈数，Z_t为一圈中的有效承载的滚珠个数，α为导程角；

步骤2-3、确定滚珠丝杠副的空载扭矩为：

M_f＝2·i_tN_cZ_t·F_f·L·cosα

式中，M_f为滚珠丝杠副的空载扭矩，F_f为滚珠和螺母滚道之间的摩擦力；

其中，F_f为：

F_f＝μ·Q

式中，μ为滚珠丝杠副的摩擦系数；

步骤2-4、联立步骤2-1至步骤2-3中的公式，建立滚珠丝杠副的摩擦系数计算模型为：

4.根据权利要求1所述的滚珠丝杠副摩擦系数测试方法，其特征在于，步骤3所述滚珠丝杠副摩擦系数的测试条件包括滚珠丝杠副转速、预紧力水平、测试次数、预紧力测试单元采集频率以及空载扭矩测试单元采集频率；设定滚珠丝杠副摩擦系数的测试条件具体为：

(1)设定待测滚珠丝杠副转速为v₁，取v₁≤v₀，其中v₀为滚珠丝杠副额定转速；

(2)设定待测滚珠丝杠副预紧力为F₁，取F₁≤30％C_a，其中C_a为待测滚珠丝杠副额定动载荷；

(3)预紧力测试单元采集频率和空载扭矩测试单元采集频率相同，其采集频率数值f根据待测滚珠丝杠螺纹长度、转速以及一次测试中预紧力测试单元或空载扭矩测试单元采集的数据组数确定，所用公式为：

式中，f为预紧力测试单元和空载扭矩测试单元的采集频率，L₁为丝杠螺纹长度，n为一次测试中预紧力测试单元或空载扭矩测试单元采集的数据组数；

(4)设定测试次数为m，取m≥3。