[发明专利]电主轴可靠性快速实验加载方法及加载系统

权利要求书

1.一种电主轴可靠性快速实验加载方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，建立电主轴的疲劳与磨损加速模型；

S2，根据常规的主轴载荷谱与所述电主轴的疲劳与磨损加速模型中的加速因子对所述常规的主轴载荷谱中的加载力大小与频率、主轴转速进行提高，得到加速载荷谱；所述S2进一步包括：

建立电主轴简易受力模型，获取外载荷与内力之间的关系：

其中，L₁、L₂为电主轴尺寸参数，F为加载力，G₁是电机的重力，G₂是电主轴的重力；

计算单一加载水平下的对应的疲劳寿命，使用基于Manson-Halford双线性疲劳损伤准则的疲劳模型，其疲劳寿命为：

其中，K₁＝8.627×10⁵⁶，d为电主轴轴心直径；

建立基于Archard和Hertz接触理论的电主轴前轴承磨损模型：

其中，W_vi、W_vo为轴承内外圈累积磨损量，K为磨损系数，K'为润滑系数，n_i是内圈转速，D_i是内圈直径，n_o是外圈转速，D_o外圈直径，H为较软材料的硬度，D_b椭圆中心的直径，k_p为压力系数，θ为转动角度，t₁、t₂为转动的起始时间与停止时间；

建立磨损的精度损失量：

其中，∑ρ为主曲率之和，m_a、m_b为长半轴、短半轴系数；

设F₀为常规试验的加载力，F₁为加速试验的加载力，f₀为原先的加载力的频率，f₁为加速试验的加载力的频率，f为常规实验下电主轴转动的频率，k_n为加速实验与常规实验的电主轴转速比，f_F为常规实验下电主轴受载的频率，k_w为加速实验和常规实验的磨损量之比，k_D为加速实验和常规实验的累计疲劳损伤之比：

令m＝f₀/f，设加载频率倍数：

加载力倍数：

于是有：

根据累计磨损量和累计疲劳损伤等比例放大的原则，设加速因子为K，有：

代入得：

其中，a,b,a_i,b_i均由电主轴本身的几何参数和自重决定的已知量；

取k_n作为参数，解得：

S3，在加载系统中，根据加速载荷谱对电主轴进行控制，获取所述加载系统中运动模组的位置信息和五自由度并联气动加载机构的参数信息，根据所述位置信息和参数信息计算所述五自由度并联气动加载机构的位姿信息，根据所述位姿信息和所述加速载荷谱计算所述五自由度并联气动加载机构的各个加载轴上的加载力和频率；

S4，根据计算出的各个加载轴上的加载力和频率对电主轴进行加速实验，检测加速实验中电主轴的多个参数，根据所述多个参数对所述电主轴的性能进行评价。

2.根据权利要求1所述的电主轴可靠性快速实验加载方法，其特征在于，

根据基于Manson-Halford双线性疲劳损伤准则的疲劳模型和基于Archard和Hertz接触理论的轴承磨损模型建立所述电主轴的疲劳与磨损加速模型。