[发明专利]基于动力驱动系统的滚珠丝杠副传动效率测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于动力驱动系统的滚珠丝杠副传动效率测量装置及方法，装置包括床身以及设置在床身上的扭转动力驱动装置、直线动力驱动装置、螺母轴向力测量装置、滚珠丝杠转速测量装置、螺母轴向速度测量装置、滚珠丝杠转矩测量装置；扭转动力驱动装置、直线动力驱动装置均可实现驱动与加载，扭转动力驱动装置用于对待测滚珠丝杠产生驱动转矩与加载转矩，直线动力驱动装置用于对待测滚珠丝杠副的螺母产生驱动力与加载力。方法基于上述装置能够实现测量正传动有负载、正传动无负载、逆传动有负载、逆传动无负载四种情况下丝杠的正反行程传动效率。本发明测量原理简单，能够实现传动效率动态测量，且操作简单、安装方便，可靠性和实用性高。

技术领域

本发明属于滚珠丝杠副动态效率测量领域，特别涉及一种基于动力驱动系统的滚珠丝杠副传动效率测量装置及方法。

背景技术

在现代制造系统中，数控机床技术的发展与制造业的发展有着密不可分的联系。近年来，随着国内数控机床工业技术水平的逐步提升，数控机床性能方面取得了快速的发展。但是，在数控机床核心技术领域，我国的机床产业发展与国际先进水平相比还有较大差距，尤其是在一些高性能、高精度的高端机床产业方面的差距尤为明显。滚珠丝杠副作为数控机床核心功能滚动部件，在传动效率的动态测量与性能特性研究方面的问题非常突出，急需技术水平的进步来解决这一问题。因此，滚珠丝杠副传动效率的动态测量与性能研究显得格外重要，是当今中国数控机床工业急需解决的一个重大问题。

滚珠丝杠副的传动效率就是输出功率与输入功率的比值，这是从理论上定义的传动效率，其大小直接影响这丝杠副甚至整个数控机床的质量。因此，进行滚珠丝杠副传动效率的动态测量以及综合性能的研究分析对提高机床产品的质量具有决定性的作用，目前国内在传动效率动态测量方面的研究仍然很少，而且暂时还不存在专门用来动态测量丝杠副传动效率的试验台，因此，该领域还存在着相当大的改进和提高空间。

现存的测量传动效率的试验装置，并没有专门的实验台，只是在其他试验装置的基础上添加所要实现的功能，通常是通过测量摩擦力矩，然后进行数学关系转化来实现对负载F的测量，工作台线性移动速度v通过丝杠的转动角速度与导程的关系抵消，但是，实验过程中，丝杠的表面精度以及摩擦力矩测量的准确程度都会对结果产生影响，使得最终所测得传动效率误差较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过一次装夹即能实现对滚珠丝杠副各个状态传动效率的动态测量，且具有安装方便、操作简单可靠、测量精度高等优点的装置及方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于动力驱动系统的滚珠丝杠副传动效率测量装置，包括床身以及设置在床身上的扭转动力驱动装置、直线动力驱动装置、螺母轴向力测量装置、滚珠丝杠转速测量装置、螺母轴向速度测量装置、滚珠丝杠转矩测量装置；扭转动力驱动装置、直线动力驱动装置均可实现驱动与加载，扭转动力驱动装置用于对待测滚珠丝杠产生驱动转矩与加载转矩，直线动力驱动装置用于对待测滚珠丝杠副的螺母产生驱动力与加载力；

变换动力驱动实现正传动无负载状态，扭转动力驱动装置驱动待测滚珠丝杠旋转，带动待测滚珠丝杠副的螺母轴向运动，待测滚珠丝杠副的螺母带动安装有直线动力驱动装置的工作台沿设置于床身上的导轨运动；

变换动力驱动实现正传动有负载状态，扭转动力驱动装置驱动待测滚珠丝杠旋转，带动待测滚珠丝杠副的螺母轴向运动，待测滚珠丝杠副的螺母带动安装有直线动力驱动装置的工作台沿所述导轨运动，同时设置直线动力驱动装置为减速制动档位对待测滚珠丝杠进行制动加载；

变换动力驱动实现逆传动无负载状态，设置直线动力驱动装置为驱动进给档位，直线动力驱动装置沿所述导轨方向运动，带动与待测滚珠丝杠螺母相连接的工作台移动以带动待测滚珠丝杠螺母轴向运动，进而带动待测滚珠丝杠转动；