[发明专利]一种重载螺旋副工作性能测试装置及方法

摘要

本发明是一种重载螺旋副工作性能测试装置及方法。包括有交流永磁同步电机、螺杆、螺母、光栅、滑块、负荷计、控制器,交流永磁同步电机的输出轴与螺杆连接，螺母与螺杆组成螺旋传动副，滑块与螺母连接，且滑块的下部和顶部分别装设有上油池和下油池，上油池和下油池通过滑块内部设有的油道连通，且螺杆的下端浸泡在下油池中，工作台装设在滑块的下方，测力计装设在工作台上，光栅检测滑块的位移,光栅的检测信号输入至控制器，控制器的控制信号输出端与交流永磁同步电机连接，控制交流永磁同步电机的运转。本发明重载螺旋副工作性能测试装置结构简单、测试精度高；本发明测试方法操作方便。

主权项

1.一种重载螺旋副工作性能测试装置的测试方法，所述重载螺旋副工作性能测试装置包括有交流永磁同步电机、螺杆、螺母、光栅、滑块、负荷计、控制器,交流永磁同步电机的输出轴与螺杆连接，螺母与螺杆组成螺旋传动副，被测螺母安装于伺服螺旋精压机的滑块内部，且滑块的下部和顶部分别装设有上油池和下油池，上油池和下油池通过滑块内部设有的油道连通，且螺杆的下端浸泡在下油池中，工作台装设在滑块的下方，负荷计装设在工作台上，光栅检测滑块的位移,光栅的检测信号输入至控制器，控制器的控制信号输出端与交流永磁同步电机连接，控制交流永磁同步电机的运转；其特征在于重载螺旋副工作性能测试装置的测试方法包括如下步骤：1)将测试的螺母安装在滑块内并装好盖板，拧紧螺钉，上油池和下油池中加入润滑油，调试完成后，对设备进行跑合；2)在控制器的操作面板中设定滑块的下行速度、设定交流永磁同步电机输出的转矩上限，然后按下行键，滑块低速下行，直至交流永磁同步电机达到力矩上限，控制器检测电流值，待电流值及负荷计测试的压力值稳定后，记录此时的电流值I及压力值F；3)记录电流值I及压力值F后，按停止键使交流永磁同步电机停止工作；4)按动上行键，使滑块上行到相应的位置停止，完成一次数据的测试；滑块向下运动时，定义为螺旋传动副的正向传动，螺母移动方向与载荷方向相反，其阻力矩T为式中F—轴向压力；d—螺纹中径；λ—螺旋升角；ρ—摩擦角，交流永磁同步电机1输出的转矩Tm与电流I成正比，即Tm＝keI         (2)式中：Tm—电机输出扭矩，I‑‑检测电流，ke‑‑电机力矩系数，若Tn和In分别为电机额定扭矩和额定电流，则：根据产品样本，查得各传动环节的机械效率：减速器为η1，联轴器为η2，螺杆上的圆锥滚子轴承为η3，推力滚子轴承为η4，忽略滑块与导轨间的摩擦，则除螺旋副之外的机械传动效率为螺杆的驱动力矩Ts为Ts＝iηTm＝iηkeI    (5)式中：i—减速器的减速比对螺旋传动副而言，当理想状态无摩擦时，其阻力矩为则理论输出力为F₀螺牙表面摩擦系数为μ，设μv为当量摩擦系数，有：μ＝μvcosβ                 (7)式中：β—牙形斜角当量摩擦系数为对螺距为p、线数为n的多线螺纹，当螺杆旋转一圈时，输入功为Win＝2πTs，输出功为Wout＝Fpn，螺旋副的传动效率为式中：p—螺距，n—线数根据所测得的输入电流I可按照式(6)计算出无摩擦时滑块6的理论输出压力F0；根据电流I和对应的输出力F即可按照式(8)和(9)分别计算出螺旋副的当量摩擦系数μv和传动效率ηs。