[发明专利]轴承试验机轴向薄膜油缸等效载荷的修正方法

摘要

一种轴承试验机轴向薄膜油缸等效载荷的修正方法是设计一套轴向载荷测试装置，轴向载荷测试装置由左固定衬套(14)、左定位芯轴(15)、测试压力传感器(16)、平头螺栓(17)、右固定衬套(18)、螺母(19)和球头螺栓(20)构成。整个轴向载荷测试装置通过左固定衬套和右固定衬套的凹槽定位安装在轴承试验机的底座(1)上即可实施轴承试验机轴向薄膜油缸等效载荷的修正测试。本发明的修正方法通过对轴向载荷的不断修正和计算机修正运算，可提高轴承试验机轴向加载时的准确性，使轴向薄膜油缸在加载时的满量程稳态误差≤±1％FS，为轴承试验提供更为准确稳定的轴向加载载荷。

主权项

1.一种轴承试验机轴向薄膜油缸等效载荷的修正方法，其特征在于：实现该修正方法的前提是设计一套轴向载荷测试装置，该轴向载荷测试装置的中间设置有满量程稳态误差0.2％FS的测试压力传感器，在测试压力传感器的右端旋接有平头螺栓，测试压力传感器的左端与左定位芯轴联接并通过左定位芯轴安装在左固定衬套中，左定位芯轴外径与左固定衬套的内孔为间隙配合并在结合面上涂有润滑油，使左定位芯轴可在左固定衬套内孔内灵活转动或移动，左固定衬套通过其凹槽与轴承试验机的底座联接并做轴向定位，在左固定衬套的左端联接轴向薄膜油缸，轴向加载活塞的球头面顶在左定位芯轴的左端面上，测试装置右端的右固定衬套通过其凹槽与轴承试验机的底座联接在一起并做轴向定位，右固定衬套的中间拧有球头螺栓，球头螺栓的球面顶在平头螺栓的平面上，此时轴向加载活塞、左定位芯轴、测试压力传感器、平头螺栓及球头螺栓的中心线在一条直线上，在球头螺栓上备紧螺母消除螺纹间隙并使调节好的轴向载荷测试装置轴向限位，安装压盖并通过螺钉与底座联接固定住轴向载荷测试装置后即可实施轴承试验机轴向薄膜油缸等效载荷的修正测试；修正测试时由计算机控制轴承试验机的比例减压阀并通过轴向薄膜油缸对轴向载荷测试装置施加一组轴向载荷F₀、F₁、F₂、F₃…F_i、F_max，其中F₀为轴向薄膜油缸输出的最小轴向载荷，F_max为轴向薄膜油缸输出的最大轴向载荷，F₁、F₂、F₃…F_i分别为F₀至F_max区间的N等分分散轴向载荷，平均轴向载荷由Fp＝(F_max-F₀)/N得出，其中N取值有两种：当最大轴向载荷F_max≤10kN时N取值为40；当最大轴向载荷F_max＞10kN时N取值为100；由此推出：F₁＝F₀+Fp，F₂＝F₀+2Fp，F₃＝F₀+3Fp…F_i＝F₀+iFp，F_max＝F₀+NFp，所述的i＝N-1且为自然数；修正测试时从测试压力传感器测得与F₀、F₁、F₂、F₃…F_i、F_max一一对应的实测轴向载荷分别是F₀′、F₁′、F₂′、F₃′…F_i′、F_max′，由此得出轴向薄膜油缸的修正系数K₀＝F₀′/F₀，K₁＝F₁′/F₁，K₂＝F₂′/F₂，K₃＝F₃′/F₃…K_i＝F_i′/F_i，K_max＝F_max′/F_max，把轴向薄膜油缸的修正系数K₀、K₁、K₂、K₃...K_i、K_max存储到计算机的数据库中；在上述修正测试过程中，K₀对应载荷区间由于轴承试验机所采用的比例减压阀的输出特性是线性的，该线性度≤0.5％，重复精度≤0.1％，所以在载荷区间所取的任意轴向载荷F得出的对应修正系数K_F与K₀的相对误差因此当F满足时确定K₀作为的修正系数；同理K₁对应的载荷区间当F满足时确定K₁作为的修正系数；依此类推K₂对应的载荷区间当F满足时确定K₂作为的修正系数；K_i对应的载荷区间当F满足时确定K_i作为的修正系数；K_max对应的载荷区间当F满足时确定K_max作为的修正系数；为防止修正测试时轴承试验机和轴向载荷测试装置产生系统误差，因此对上述修正测试过程进行一次复检测试以比较修正系数的准确性，施加的一组轴向载荷F₀、F₁、F₂、F₃…F_i、F_max条件不变，复检测试时由测试压力传感器测得与F₀、F₁、F₂、F₃…F_i、F_max一一对应的实测轴向载荷分别是F₀′′、F₁′′、F₂′′、F₃′′…F_i′′、F_max′′，得出复检测试时轴向薄膜油缸的修正系数K₀′、K₁′、K₂′、K₃′…K_i′、K_max′，由计算出相对误差，若相对误差K_比0、K_比1、K_比2、K_比3…K_比i、K_比max≤0.5％则统一按K₀、K₁、K₂、K₃…K_i…K_max进行取值，若相对误差K_比0、K_比1、K_比2、K_比3…K_比i、K_比max＞0.5％则统一按(K₀+K₀′)/2、(K₁+K₁′)/2、(K₂+K₂′)/2、(K₃+K₃′)/2…(K_i+K_i′)/2、(K_max+K_max′)/2进行取值并建立修正系数数据库；上述修正测试完毕后，再次由计算机控制轴承试验机的比例减压阀并通过轴向薄膜油缸向轴向载荷测试装置施加一组轴承试验时的常用整数试验载荷值F_试0、F_试1、F_试2、F_试3…F_试i、F_试max，其中F_试0＝F₀、F_试1＝F₀+100N、F_试2＝F₀+200N、F_试3＝F₀+300N…F_试i＝F₀+i×100N、F_试max＝F_max，此时计算机将根据输入载荷的大小判断其所在的载荷区间并在修正系数数据库提取所在区间的修正系数K₀、K₁、K₂、K₃…K_i…K_max或(K₀+K₀′)/2、(K₁+K₁′)/2、(K₂+K₂′)/2、(K₃+K₃′)/2…(K_i+K_i′)/2、(K_max+K_max′)/2，计算机计算出比例减压阀在F_试0、F_试1、F_试2、F_试3…F_试i、F_试max时依据理论输出压强P_理＝F_试/S_理得出的P_理0、P_理1、P_理2、P_理3…P_理i、P_理max，再根据所述修正系数并依据P_实＝P_理/K计算出实际输出压强P_实0、P_实1、P_实2、P_实3…P_实i、P_实max，计算机把P_实0、P_实1、P_实2、P_实3…P_实i、P_实max指令发给比例减压阀，比例减压阀再实际输出压强P_实0、P_实1、P_实2、P_实3…P_实i、P_实max的压力油，这些不同实际输出压强的压力油分别作用在实际活塞面积S_实上产生实际载荷F_实0、F_实1、F_实2、F_实3…F_实i、F_实max，然后依据(F_实i-F_试i)/F_试i×100％分别计算出所在的载荷区间的满量程相对稳态误差Δ₀％FS、Δ₁％FS、Δ₂％FS、Δ₃％FS…Δ_i％FS、Δ_max％FS，据此给出试验机轴向薄膜油缸的加载精度，其中F_实0、F_实1、F_实2、F_实3…F_实i、F_实max作为轴承试验时F_试0、F_试1、F_试2、F_试3…F_试i、F_试max的实际轴向载荷参考值；轴承试验机轴向薄膜油缸借助轴向载荷测试装置通过计算机修正后，在实际加载时对于试验人员设定的任意一个试验载荷F_试，计算机软件程序将根据上述修正方法首先进行载荷区间判断，提取载荷区间对应的修正系数K，计算F_试时的理论压强P_理，再由修正系数K修正理论压强P_理得到实际输出压强P_实，最后计算机控制比例减压阀向轴向薄膜油缸密封腔体内输出P_实大小的压力油，整个计算和控制过程由计算机自动完成，轴向薄膜油缸密封腔体内实际压强值为P_实的压力油隔着密封橡皮膜作用在实际活塞面积S_实产生的实际载荷F_实即是与设定的试验载荷F_试满量程相对稳态误差≤±1％FS的实际轴向载荷，该载荷通过轴向加载活塞施加在试验轴承上，此时在试验轴承上便得到了与试验人员设定的试验载荷F_试相一致的实际载荷F_实。