[发明专利]用于电主轴轴承的高速动态模拟试验方法

摘要

一种用于电主轴轴承的高速动态模拟试验方法，含有机架、主体底座、轴向加载油缸、试验头组件、主体压盖、径向加载油缸、联轴器、防护罩、电主轴、润滑油管、轴向加载油管、振动传感器、径向加载油管和温度传感器，还含有所述部件的总装，启动液压加载系统向轴向和径向加载油缸提供压力油，电主轴带动试验主轴旋转，径向加载油缸通过径向加载套对第一陪试轴承和第二陪试轴承施加径向力，轴向加载油缸通过轴向加载套对第一试验轴承和第二试验轴承施加轴向力，整个试验由计算机控制并实时显示转速、轴向和径向载荷、油压、冷却水温度、轴承温度、轴承振动、电主轴的功耗电流、试验时间参数，并将上述参数保存在计算机数据库中并作出分析。

主权项

一种用于电主轴轴承的高速动态模拟试验方法，其特征是：该高速动态模拟试验方法包含试验装置、总装和试验过程三部分内容；I、试验装置试验装置由机架(1)、主体底座(2)、轴向加载油缸(3)、试验头组件(4)、主体压盖(5)、径向加载油缸(6)、联轴器(7)、防护罩(8)、电主轴(9)、润滑油管(10)、轴向加载油管(11)、振动传感器(12)、径向加载油管(13)和温度传感器(14)构成，其中主体底座(2)通过螺栓固定在机架(1)的左端，电主轴(9)通过螺栓固定在机架(1)的右端；所述主体底座(2)包含有左喷油咀(2.1)、第一喷油杆(2.2)、第二喷油杆(2.3)和右喷油咀(2.4)；所述试验头组件(4)包含有左衬套(4.1)、轴向加载套(4.2)、轴端压盖(4.3)、试验主轴(4.4)、左水管接头(4.5)、隔套(4.7)、径向加载套(4.9)、压环(4.10)、弹簧(4.11)、右衬套(4.14)、右水管接头(4.15)和法兰端盖(4.16)；电主轴(9)通过联轴器(7)与试验头组件(4)中的试验主轴(4.4)联接；II、总装总装包含试验头组件(4)的组装和试验装置的总装①试验头组件(4)的组装从试验主轴(4.4)的左端至右端依次装配有轴端压盖(4.3)→第一试验轴承(4.6)→隔套(4.7)→第一陪试轴承(4.8)→压环(4.10)→弹簧(4.11)→压环(4.10)→第二陪试轴承(4.12)→隔套(4.7)→第二试验轴承(4.13)→法兰端盖(4.16)→联轴器(7)，轴端压盖(4.3)通过螺栓固定在试验主轴(4.4)左端，并在第一陪试轴承(4.8)和第二陪试轴承(4.12)的外圈装上径向加载套(4.9)，在径向加载套(4.9)的外端接上进水接口和出水接口；将左衬套(4.1)套在第一试验轴承(4.6)的外圈并在左衬套(4.1)内装入轴向加载套(4.2)，轴向加载套(4.2)的凹槽倒角边顶在第一试验轴承(4.6)的外圈，注意将轴向加载套(4.2)外径端面的小油孔调整到正对左衬套(4.1)的径向油孔，在左衬套(4.1)的上、下端联接两个左水管接头(4.5)，两个左水管接头(4.5)中一个为进水接头而另一个为出水接头；将右衬套(4.14)套在第二试验轴承(4.13)的外圈，通过螺栓将法兰端盖(4.16)固定在右衬套(4.14)上，法兰端盖(4.16)的内套端面顶在第二试验轴承(4.13)的外圈，此时法兰端盖(4.16)内套外径端面的任一小油孔正对右衬套(4.14)的径向油孔，在右衬套(4.14)的上、下端联接两个右水管接头(4.15)，两个右水管接头(4.15)中一个为进水接头而另一个为出水接头；当陪试轴承和试验轴承均为B7系列内圈带斜坡的高速精密角接触球轴承，此时第一陪试轴承(4.8)和第二陪试轴承(4.12)要面对面安装，而第一试验轴承(4.6)和第二试验轴承(4.13)必须背对背安装；当陪试轴承和试验轴承均为通用7系列外圈带斜坡的高速精密角接触球轴承时，第一陪试轴承(4.8)和第二陪试轴承(4.12)要背对背安装，而第一试验轴承(4.6)和第二试验轴承(4.13)必须面对面安装；②试验装置的总装主体底座(2)和电主轴(9)通过螺栓固定在机架(1)上，从主体底座(2)的左端至右端依次预先装配好左喷油咀(2.1)、第一喷油杆(2.2)、第二喷油杆(2.3)和右喷油咀(2.4)并与润滑油管(10)连通，将试验头组件(4)整体放在主体底座(2)上，注意左衬套(4.1)和右衬套(4.14)的径向油孔要分别对准左喷油咀(2.1)和右喷油咀(2.4)，径向加载套(4.11)的燕尾槽向上且其所联接的进水接口和出水接口埋伏在主体底座(2)的凹槽底部，电主轴(9)和右衬套(4.14)的上端之间加盖防护罩(8)；镶嵌有活塞套的主体压盖(5)装在左衬套(4.1)和右衬套(4.14)的上端凹槽内，主体压盖(5)通过螺钉(15)固定在主体底座(2)上，再将带有吊耳的径向加载油缸(6)通过螺栓固定在主体压盖(5)上，径向加载油缸(6)的活塞穿过活塞套顶在径向加载套(4.11)的燕尾槽上，并将径向加载油管(13)通过备帽与径向加载油缸(6)联接；在主体压盖(5)的一侧安装四支温度传感器(14)，四支温度传感器(14)的测点分别对准第一试验轴承(4.6)、第一陪试轴承(4.8)、第二陪试轴承(4.12)和第二试验轴承(4.13)的外圈，用来监测第一试验轴承(4.6)、第一陪试轴承(4.8)、第二陪试轴承(4.12)和第二试验轴承(4.13)在高速运转时的温升状态；在主体压盖(5)的另一侧安装两支振动传感器(12)，两支振动传感器(12)的测点分别对准第一试验轴承(4.6)和第二试验轴承(4.13)的外圈，用来监测第一试验轴承(4.6)和第二试验轴承(4.13)在高速运转时的振动状态；将轴向加载油缸(3)通过螺栓固定在左衬套(4.1)的端部，轴向加载油缸(3)的活塞顶在轴向加载套(4.2)的凹槽端面，而轴向加载套(4.2)的凹槽倒角边则顶在第一试验轴承(4.6)的外圈，并将轴向加载油管(11)通过备帽与轴向加载油缸(3)联接；III、试验过程将左衬套(4.1)上安装的两个左水管接头(4.5)、右衬套(4.14)上安装的两个右水管接头(4.15)、径向加载套(4.9)外端安装的进水接口和出水接口分别与冷却循环水站的进水管或出水管接通，再根据第一试验轴承(4.6)和第二试验轴承(4.13)的模拟试验要求，或选择油脂润滑，或选择油雾润滑，或选择油气润滑、或选择喷油润滑方式，若选择油脂润滑方式，只需在第一试验轴承(4.6)和第二试验轴承(4.13)以及第一陪试轴承(4.8)和第二陪试轴承(4.12)内注入油脂即可，此时润滑油管(10)不对左喷油咀(2.1)、第一喷油杆(2.2)、第二喷油杆(2.3)和右喷油咀(2.4)供油；若选择油雾润滑或是选择油气润滑或是选择喷油润滑方式，则润滑油管(10)对左喷油咀(2.1)、第一喷油杆(2.2)、第二喷油杆(2.3)和右喷油咀(2.4)同时提供油雾或是油气或是喷油，以模拟电主轴轴承在高速运转时所遇到的油雾或是油气或是喷油环境；先启动冷却循环水站的进水管并通过左水管接头(4.5)的进水接头、右水管接头(4.15)的进水接头和径向加载套(4.9)的进水接口向左衬套(4.1)、右衬套(4.14)和径向加载套(4.9)的内置水槽中通入冷却水，根据模拟电主轴轴承在高速运转时所遇到的油脂或是油雾或是油气或是喷油环境，或向第一试验轴承(4.6)和第二试验轴承(4.13)以及第一陪试轴承(4.8)和第二陪试轴承(4.12)内注入油脂，或通过润滑油管(10)、左喷油咀(2.1)、第一喷油杆(2.2)、第二喷油杆(2.3)和右喷油咀(2.4)向第一试验轴承(4.6)、第一陪试轴承(4.8)、第二陪试轴承(4.12)和第二试验轴承(4.13)的内圈滚道喷入油雾或是油气或是喷油；启动液压加载系统并通过轴向加载油管(11)和径向加载油管(13)向轴向加载油缸(3)和径向加载油缸(6)提供压力油，轴向加载油缸(3)的最大载荷不超过5kN，径向加载油缸(6)的最大载荷不超过10kN，并启动电主轴(9)变频驱动系统以及计算机控制系统，在计算机控制系统中打开试验监控程序主界面，根据事先设定好的转速和载荷谱试验程序对第一试验轴承(4.6)和第二试验轴承(4.13)进行高速动态模拟试验；整个高速动态模拟试验过程中，试验监控程序主界面实时显示电主轴(9)的转速、轴向载荷、径向载荷、油雾或油气或喷油的压力、冷却水温度、试验轴承和陪试轴承的外圈温度、试验轴承的振动状态、电主轴的功耗电流、试验时间参数，并将上述参数保存在计算机的数据库中；高速动态模拟试验过程中如出现异常情况，由计算机监控程序发出报警提示并停机；试验结束后停机拆出试验轴承，并将上述参数不同时段的数据和图像进行计算机数据处理，最终作出试验轴承在高速动态模拟试验下的试验结论上述试验过程中的轴向加载油缸(3)、径向加载油缸(6)、润滑系统、油雾发生器、油气供给装置、温度传感器(14)、振动传感器(12)、电主轴(9)的运转、冷却水的进水接口和出水接口以及左水管接头(4.5)和右水管接头(4.15)的流量控制均由计算机和电控柜统一连锁控制。