角接触球轴承动态参数测试装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种角接触球轴承动态参数测试实验装置，包括：调平垫铁、实验平台、T型基板、位移计IPN型阻尼板、位移计支架、定位圆柱销、导向平键、电机IPN型阻尼板、直流电机、TS-B型弹性联轴器、激振器支架、激振器、阻抗头、轴向加载机构、轴承组件、加速度传感器、光学笔、CHB型数显仪、24V直流电源、CCS型控制器、安装CCSManager软件的计算机、信号调理仪、数据采集器、安装CRAS软件的计算机、功率放大器和电机调速器。本发明与现有技术相比，其显著优点是：装置结构简单，定位精度和测试精度较高，可以测试在不同转速、轴向载荷工况下轴承的动态参数；通用性强，可以测试不同尺寸系列轴承的动态参数。
【专利说明】角接触球轴承动态参数测试装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种动态参数测试实验装置，特别一种角接触球轴承动态参数测试装置。
【背景技术】
[0002]随着高档数控机床朝着高精度、高转速、高效率方向发展，作为机床中的关键功能部件，主轴和进给系统必须具有良好的动态特性。角接触球轴承是机床主轴和进给系统常用的旋转支承部件，其动态参数对机床主轴和进给系统的特性和整机特性有着重要的影响。
[0003]目前，在角接触球轴承动态参数的实验分析方面，许多研究学者已经进行了多方面、多层次的研究，但大多停留在研究不同类型、大小的载荷条件对轴承动态参数的影响，尚没有考虑轴承转速的影响。而在实际应用中，转速是轴承不可忽视的工况条件，因此实验分析不同转速、载荷工况条件对角接触球轴承动态参数的影响具有重要的研究价值。
[0004]文献1:中国专利:轴承动态特性参数测试装置，专利申请号:201310024031.6。设计了一种基于单自由度振动系统的轴承动态特性参数测试装置，该装置结构紧凑，测试原理清晰，可以测试不同轴向力、径向力和预紧力载荷状态下的轴承动态特性参数。但该装置不能测试轴承在不同转速等工况条件下的动态参数。
[0005]文献2:中国专利:角接触球轴承动、静态特性参数测试装置，专利号:201310281081.2。设计了一种可以兼备测试轴向与径向动、静态参数的角接触球轴承动、静态特性参数测试装置，该装置结构简单，测试精度高，通用性强。但该装置不能测试轴承在不同转速等工况条件下的动态参数。
[0006]由上可知，目前尚无实验装置测试不同转速、轴向载荷工况条件下角接触球轴承的动态参数。
【发明内容】
[0007]本发明所解决的技术问题在于提供一种具有装置结构简单、测试原理正确、定位精度和测试精度高、通用性强并可以测试不同转速、轴向载荷作用下轴承轴向与径向动态参数等特点的角接触球轴承动态参数测试实验装置。
[0008]实现本发明目的的技术解决方案为:一种角接触球轴承动态参数测试实验装置，包括调平垫铁、实验平台、T型基板、位移计IPN型阻尼板、位移计支架、轴承座、定位圆柱销、导向平键、电机IPN型阻尼板、直流电机、TS-B型弹性联轴器、激振器支架、激振器、阻抗头、轴向加载机构、轴承组件、加速度传感器、光学笔、CHB型数显仪、24V直流电源、CCS型控制器、安装CCS Manager软件的计算机、信号调理仪、数据采集器、安装CRAS软件的计算机、功率放大器和电机调速器；其中，一个位移计支架包括位移计下垫板、位移计下滑块、位移计下进给支架、位移计下进给螺杆、位移计上垫板、位移计上滑块、光学笔保持环、位移计上进给支架、位移计上进给螺杆、位移计下进给弹簧和位移计上进给弹簧；其中，一个轴承座包括下轴承座和上轴承座；其中，轴向加载机构包括弹性环、弹性环垫板、右旋螺杆、加载螺母、加载杆、左旋螺杆、力传感器垫板和力传感器；其中，轴承组件包括锁紧螺母、转轴、轴承和轴承套；
[0009]实验平台安放在调平垫铁上，T型基板固定在实验平台上；T型基板上设置轴承座、位移计支架和直流电机，所述轴承座的数量为两个，其中一个轴承座靠近直流电机，每个轴承座的下轴承座均通过防转螺栓固定在T型基板上，在下轴承座与T型基板之间设置一个导向平键和四个定位圆柱销，该四个定位圆柱销通过过盈配合均布固定在下轴承座的四个角上，导向平键通过内六角螺钉固定在T型基板的键槽内，该导向平键位于下轴承座的底面中间，该轴承座通过导向平键、定位圆柱销分别提高其轴向的移动精度和降低在T型基板上表面内的扭转误差；上轴承座固连在下轴承座上，在上轴承座和下轴承座之间设置两个定位销，两个定位销通过过盈配合固定在上轴承座的对角上；
[0010]T型基板上平行设置两个相同的位移计支架，该两个位移计支架位于两个轴承座之间，每个位移计支架的位移计下垫板均通过内六角螺钉固定在T型基板上，位移计下垫板与T型基板之间设置位移计IPN型阻尼板，位移计下滑块位于位移计下垫板的上方，在位移计下垫板和位移计下滑块之间设置位移计下进给弹簧，位移计下进给弹簧的伸展方向与位移计下进给螺杆的进给方向一致，位移计下进给支架通过内六角螺钉固定在位移计下滑块的侧面，位移计下进给螺杆通过螺纹联接在位移计下进给支架内并与下进给支架的侧面相垂直，位移计下进给螺杆一端的凹形球面顶在位移计下垫板侧面的凸形球面上，位移计上垫板通过内六角螺钉固定在位移计下滑块上，位移计上滑块位于位移计上垫板的上方，在位移计上垫板和位移计上滑块之间设置位移计上进给弹簧，位移计上进给弹簧的伸展方向与位移计上进给螺杆的进给方向一致，位移计上进给支架通过内六角螺钉固定在位移计上滑块一侧，位移计上进给螺杆通过螺纹联接在位移计上进给支架内并与位移计上进给支架的侧面相垂直，所述位移计上进给螺杆与位移计下进给螺杆相垂直，位移计上进给螺杆一端的凹形球面顶在位移计上垫板侧面的凸形球面上，光学笔保持环通过十字螺钉固定在位移计上滑块上；
[0011]直流电机通过普通六角螺钉固定在T型基板上，直流电机与T型基板之间设置电机IPN型阻尼板，直流电机的输入端联接在电机调速器的输出端，直流电机的输出轴通过销钉与TS-B型弹性联轴器的一端固定；
[0012]轴承组件位于上轴承座和下轴承座之间，所述轴承组件中的轴承套通过普通六角螺钉和定位销钉固定在上轴承座和下轴承座上，轴承的外圈通过过盈配合固定在轴承套内，内圈通过过盈配合固定在转轴上，锁紧螺母通过螺纹联接在转轴上，该锁紧螺母顶紧轴承的内圈，转轴的一端通过销钉与TS-B型弹性联轴器的另一端固定；所述转轴位于两个轴承座之间；
[0013]两个轴承套的内侧端面之间设置四个相同且相互平行的轴向加载机构，该四个轴向加载机构均采用不同螺纹旋向的双螺杆形式，弹性环垫板通过间隙配合套在右旋螺杆上，弹性环垫在弹性环垫板一端并套在右旋螺杆上，右旋螺杆的光杆一端插在轴承套内端面的小孔内，使得弹性环紧靠在轴承套内侧端面上，右旋螺杆的另一端通过右旋螺纹联接在加载螺母的一端，加载杆插在加载螺母周围的小孔内，左旋螺杆的一端通过左旋螺纹联接在加载螺母的另一端，左旋螺杆的另一端通过间隙配合套在力传感器垫板内，力传感器的端面通过十字螺钉固定在力传感器垫板上，力传感器另一端的凸形球面顶在轴承套内端面的凹面槽内，力传感器的输出端与CHB型数显仪的输入端相连；
[0014]光学笔固定在光学笔保持环内，光学笔的轴线平行于实验平台的上表面，光学笔的端面距离转轴的侧凸环表面15?20mm，光学笔的输出端与CCS型控制器的输入端相连，CCS型控制器的输出端与24V直流电源相连，CCS型控制器与第一计算机相连；
[0015]激振器支架位于实验平台的侧上方，激振器支架通过弹性绳与激振器联接，激振器的前端通过传递杆连接在阻抗头上，阻抗头的轴线平行于实验平台的上平面，阻抗头的端面距离转轴的中间凸环表面5±1.5mm，加速度传感器通过磁性吸盘安放在轴承套的水平径向槽表面上，阻抗头的力信号输出端和加速度传感器的输出端与信号调理仪相连，信号调理仪的输出端与数据采集器的输入端相连，数据采集器的A型USB接口通过数据线与安装CRAS软件的计算机相连，数据采集器的输出端与功率放大器的输入端，功率放大器的输出端与激振器的输入端相连。
[0016]位移计下滑块内端面的球形顶面圆柱与位移计下垫板外端面的U型槽间隙配合，位移计下滑块的下表面与位移计下垫板的上表面之间间隙为0.5?Imm ;位移计上滑块内端面的球形顶面圆柱与位移计下垫板外端面的U型槽间隙配合，位移计下滑块的下表面与位移计下垫板的上表面之间间隙为0.5?1mm。
[0017]导向平键与下轴承座的底部键槽侧面为间隙配合，配合类型为F6/h5。
[0018]安装位移计IPN型阻尼板、电机IPN型阻尼板的实验平台上表面和位移计下垫板下表面粗糙度在0.63?1.25 μ m范围内。
[0019]加速度传感器的数量为四个，光学笔的数量为两个。
[0020]还包括调平垫铁，调平垫铁的数量为四个，该四个调平垫铁分别设置在实验平台下方的四个角上。
[0021 ] 本发明与现有技术相比，其显著优点是:(I)位移计支架中，位移计上进给螺杆和位移计下进给螺杆的螺纹部分具有多线程、小螺距、细牙等特点，旋动不同的进给螺杆便能够微调光学笔在水平面内的位置，所以位移计支架结构简单，操作方便，定位精度很高；
(2)位移计支架中设置有位移计上进给弹簧和下进给弹簧，能够很好地削弱调整光学笔位置时出现的爬行现象；(3)采用四个轴向加载机构，能够提高加载精度和增加最大的轴承测试载荷；(4)位移计支架与实验平台之间设置位移计IPN阻尼板，可以较大程度地减弱直流电机和激振器振动对光学笔位置的影响，提高了测试结果的精度；(5)直流电机与实验平台之间设置电机IPN阻尼板，可以很好地减弱直流电机振动对实验平台上其它机械结构的影响；(6)直流电机与转轴之间采用TS-B型弹性联轴器，可以大大地减弱直流电机输出轴的不平衡振动对转轴的影响；(7)仅需更换不同的轴承套和转轴，就可以测试其他尺寸的角接触球轴承，提高了实验的通用性，降低了实验研究成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本发明的角接触球轴承动态参数测试实验装置总体结构图。
[0023]图2是本发明的角接触球轴承动态参数测试实验装置中位移计支架结构图，图Ca)为三维轴测图，图(b)为主视剖视图，图(C)为侧视剖视图。
[0024]图3是本发明的角接触球轴承动态参数测试实验装置中轴承座的结构图。[0025]图4是本发明的角接触球轴承动态参数测试实验装置中轴向加载机构的结构图。
[0026]图5是本发明的角接触球轴承动态参数测试实验装置中轴承组件结构图:图(a)为三维轴测图，图(b)为主视剖视图。
[0027]图6是本发明的轴承组件径向动态参数测试力学模型。
[0028]图7是本发明的轴承组件轴向动态参数测试力学模型。
[0029]图8是本发明的上海思信色散共焦位移计CCS Manager动态位移测试系统线框图。
[0030]图9是本发明的南京安正CRAS模态分析测试系统线框图。
【具体实施方式】
[0031]结合图1、图2、图3、图4和图5，本发明公开了一种角接触球轴承动态参数测试实验装置，用于测试内径Φ30?Φ60、外径Φ55?Φ 110范围内的角接触球轴承在不同转速和轴向载荷作用下的动态参数。该装置包括调平垫铁1、实验平台2、T型基板3、位移计IPN型阻尼板4、位移计支架5、轴承座6、定位圆柱销7、导向平键8、电机IPN型阻尼板9、直流电机10、TS-B型弹性联轴器11、激振器支架12、激振器13、阻抗头14、轴向加载机构15、轴承组件16、加速度传感器17、光学笔18、CHB型数显仪19、24V直流电源20、CCS型控制器21、第一计算机22、信号调理仪23、数据采集器24、第二计算机25、功率放大器26、电机调速器27 ;其中，位移计支架的数量为两个，每个位移计支架5均包括位移计下垫板5a、位移计下滑块5b、位移计下进给支架5c、位移计下进给螺杆5d、位移计上垫板5e、位移计上滑块5f、光学笔保持环5g、位移计上进给支架5h、位移计上进给螺杆51、位移计下进给弹簧5 j和位移计上进给弹簧5k ;其中，轴承座的数量为两个,每个轴承座6均包括下轴承座6a和上轴承座6b ;其中，轴向加载机构15包括弹性环15a、弹性环垫板15b、右旋螺杆15c、加载螺母15d、加载杆15e、左旋螺杆15f、力传感器垫板15g和力传感器15h ;其中，轴承组件16包括锁紧螺母16a、转轴16b、轴承16c和轴承套16d ；
[0032]实验平台2安放在调平垫铁I上，T型基板3固定在实验平台2上；T型基板3上设置轴承座6、位移计支架5和直流电机10,所述轴承座的数量为两个,其中一个轴承座靠近直流电机，每个轴承座6的下轴承座6a均通过防转螺栓固定在T型基板3上，在下轴承座6a与T型基板3之间设置一个导向平键8和四个定位圆柱销7，该四个定位圆柱销7通过过盈配合均布固定在下轴承座6a的四个角上，导向平键8通过内六角螺钉固定在T型基板3的键槽内，位于下轴承座6a底面中间，该轴承座6通过导向平键8、定位圆柱销7分别提高其轴向的移动精度和降低在T型基板3上表面内的扭转误差；上轴承座6b固连在下轴承座6a上，在上轴承座6b和下轴承座6a之间设置两个定位销，两个定位销通过过盈配合固定在上轴承座6b的对角上；
[0033]T型基板上平行设置两个相同的位移计支架5，两个位移计支架5位于两个轴承座6之间，每个位移计支架5的位移计下垫板5a均通过内六角螺钉固定在T型基板3上，位移计下垫板5a与T型基板3之间设置位移计IPN型阻尼板4，位移计下滑块5b位于位移计下垫板5a的上方，在位移计下垫板5a和位移计下滑块5b之间设置位移计下进给弹簧5j，位移计下进给支架5c通过内六角螺钉固定在位移计下滑块5b —侧，位移计下进给螺杆5d通过螺纹联接在位移计下进给支架5c内，位移计下进给螺杆5d —侧的凹形球面顶在位移计下垫板5a —侧的凸形球面,位移计上垫板5e通过内六角螺钉固定在位移计下滑块5b上，位移计上滑块5f位于位移计上垫板5e的上方，在位移计上垫板5e和位移计上滑块5f之间设置位移计上进给弹簧5k，位移计上进给支架5h通过内六角螺钉固定在位移计上滑块5f 一侧，位移计上进给螺杆5i通过螺纹联接在位移计上进给支架5h内，位移计上进给螺杆5i 一侧的凹形球面顶在位移计上垫板5e —侧的凸形球面，光学笔保持环5g通过十字螺钉固定在位移计上滑块5f上；
[0034]直流电机10通过普通六角螺钉固定在T型基板3上，直流电机10与T型基板3之间设置电机IPN型阻尼板9，直流电机10的输入端联接在电机调速器27的输出端，直流电机11的输出轴通过销钉与TS-B型弹性联轴器11的一端固定；
[0035]轴承组件16位于上轴承座6b和下轴承座6a之间，所述轴承组件16中的轴承套16d通过普通六角螺钉和定位销钉固定在上轴承座6b和下轴承座6a上,轴承16c的外圈通过过盈配合固定在轴承套16d内，内圈通过过盈配合固定在转轴16b上,锁紧螺母16a通过螺纹联接在转轴16b上，该锁紧螺母16a顶紧轴承16c的内圈，转轴16b的一端通过销钉与TS-B型弹性联轴器11的另一端固定；
[0036]轴承套16d的内侧端面之间设置轴向加载机构15，该轴向加载机构15采用不同螺纹旋向的双螺杆形式，弹性环垫板15b通过间隙配合套在右旋螺杆15c上，弹性环15a垫在弹性环垫板15b —端并套在右旋螺杆15c上，右旋螺杆15c的光杆一端插在轴承套16d内端面的小孔内，使得弹性环14a紧靠在轴承套16d内侧端面上，右旋螺杆14c的另一端通过右旋螺纹联接在加载螺母15d的一端，加载杆15e插在加载螺母15d周围的小孔内，左旋螺杆15f的一端通过左旋螺纹联接在加载螺母15d的另一端，左旋螺杆15f的另一端通过间隙配合套在力传感器垫板15g内，力传感器15h的端面通过十字螺钉固定在力传感器垫板15g上，力传感器15h另一端的凸形球面顶在轴承套16d内端面的凹面槽内，力传感器15h的输出端与CHB型数显仪19的输入端相连；
[0037]光学笔18固定在光学笔保持环5g内，光学笔18的轴线平行于实验平台2的上表面，光学笔18的端面距离转轴16b的侧凸环表面15?20mm，光学笔18的输出端与CCS型控制器21的输入端相连，CCS型控制器21的输出端与24V直流电源20相连，CCS型控制器21与第一计算机22相连；
[0038]激振器支架12位于实验平台2的侧上方，激振器支架12通过弹性绳与激振器13联接，激振器13的前端通过传递杆连接在阻抗头14上，阻抗头14的轴线平行于实验平台2的上平面，阻抗头14的端面距离转轴16b的中间凸环表面5±1.5mm，加速度传感器17通过磁性吸盘安放在轴承套16d的水平径向槽表面上，阻抗头14的力信号输出端和加速度传感器17的输出端与信号调理仪23相连，信号调理仪23的输出端与数据采集器24的输入端相连，数据采集器24与第二计算机25相连，数据采集器24的输出端与功率放大器26的输入端，功率放大器26的输出端与激振器13的输入端相连。
[0039]其中第一计算机22上装有CCS Manager软件，第二计算机25装有CRAS软件。
[0040]所述位移计下滑块5b内端面的球形顶面圆柱与位移计下垫板5a外端面的U型槽间隙配合，位移计下滑块5b的下表面与位移计下垫板5a的上表面之间间隙在0.5?Imm范围内；位移计上滑块5f内端面的球形顶面圆柱与位移计下垫板5e外端面的U型槽间隙配合，位移计下滑块5f的下表面与位移计下垫板5e的上表面之间间隙在0.5?Imm范围内。
[0041]导向平键8与下轴承座6a的底部键槽侧面为间隙配合，配合类型为F6/h5。
[0042]安装位移计IPN型阻尼板4、电机IPN型阻尼板9的实验平台2上表面和位移计下垫板5a下表面粗糙度在0.63~1.25 μ m范围内。
[0043]加速度传感器17的数量为四个，光学笔18的数量为两个。
[0044]本发明的实验装置还包括调平垫铁1，调平垫铁I的数量为四个，该四个调平垫铁I分别设置在实验平台2下方的四个角上。
[0045]具体而言，实验平台2安放在四个调平垫铁I上，实验之前要调平T型基板3，以提高激振器13和光学笔18的安装精度；T型基板3通过二十二个Μ20普通六角螺钉固定在实验平台2上，实验之前要旋紧所有联接螺钉，以提高其固定结合面的模态参数，减少对轴承结合面模态参数的影响；位移计支架5通过六个Μ6内六角螺钉和位移计IPN型阻尼板4固定在实验平台2上，实验之前要旋紧所有螺钉，以减少实验过程中基础部件振动对光学笔位置的影响；直流电机10通过六个Μ14普通六角螺钉固定在实验平台2上，以降低直流电机10的不平衡振动，减少对转轴振动响应的影响，提高测试精度；直流电机10的输出轴通过Φ8销钉与转轴相连，以保证旋转运动的传递率为100% ;采用四个轴向加载机构15，以提高加载精度和增加最大的轴承测试载荷；施加的轴向载荷大小可以直接从CHB型数显仪19读出，轴承转速可以直接从电机调速器27的显示面板上读出；当轴向载荷加载完毕和轴承旋转稳定后，分别打开安装CCS Manager软件的计算机22和安装CRAS软件的计算机25，运行CCS Manager软件和CRAS软件，并开启模态试验激振系统和动态微位移测试系统，同时拾取阻抗头14的力信号、转轴16b测试点的振动位移信号及轴承套16d测试点的振动加速度信号。
[0046]结合图1、图6和图`7，角接触球轴承动态参数测试实验装置的测试基本原理是以轴承组件16为研究对象，建立消除基础(轴承套16d)振动响应的单自由度动态参数测试力学模型，识别轴承的轴向、径向动态刚度和阻尼。在本装置测试与识别的过程中，将结构尺寸足够大的转轴16b视为质量块M,将固定约束在轴承座6内的轴承套16d视为基础质量块Mtl，将轴承16c中所有滚珠的动态接触特性等效为数组弹簧阻尼单元，根据弹簧的并联性质，可以将该等效模型简化为径向和轴向的单自由度振动系统；将转轴16b上测试点的位移信号作为质量块振动响应，将轴承套16d上测试点的加速度信号作为基础振动响应。
[0047]假设激振力信号为f(t)，质量块振动响应信号为xM(t)，基础质量块振动响应信号为aB(t)，首先应用最小二乘法拟合获取的试验数据X (t)，然后求导得到相应的加速度数据aM(t)，最后使用自主编写的LEVY法模态参数识别程序获得轴承的径向、轴向动态刚度和阻尼。
[0048]结合图6，当质量块M受到径向简谐激振力f(t)作用时，其振动微分方程可以表示为
[0049]Mr..(I) + Cr (xu (/) - X,.(/)) + Kr (xu (j) - x,.(J)) = f(j)(I)
[0050]式中:M为转轴、两个轴承的内圈和单个轴承所有滚珠的质量之和，Kk、Ck分别为轴承组件的径向动态刚度和阻尼，X? (t)、XB (t)分别为转轴、基础(轴承套)的径向响应位移。
[0051]对式(I)进行如下傅立叶变换:xM(t)=ΧΜ( ω) eJMt, xB (t) =Xb (ω) eJMt 和 f (t) =F (ω)
化简可得由质量块M、刚度Kk、阻尼Ck组成的单自由度振动系统位移频响函数HdK(co)为
【权利要求】
1.一种角接触球轴承动态参数测试实验装置，其特征在于，包括实验平台[2]、T型基板[3]、位移计IPN型阻尼板[4]、两个相同的位移计支架[5]、轴承座[6]、定位圆柱销[7]、导向平键[8]、电机IPN型阻尼板[9]、直流电机[10]、TS-B型弹性联轴器[11]、激振器支架[12]、激振器[13]、阻抗头[14]、轴向加载机构[15]、轴承组件[16]、加速度传感器[17]、光学笔[18]、CHB型数显仪[19]、24V直流电源[20]、CCS型控制器[21]、第一计算机[22]、信号调理仪[23]、数据采集器[24]、第二计算机[25]、功率放大器[26]、电机调速器[27]；其中，每个位移计支架[5]均包括位移计下垫板[5a]、位移计下滑块[5b]、位移计下进给支架[5c]、位移计下进给螺杆[5d]、位移计上垫板[5e]、位移计上滑块[5f]、光学笔保持环[5g]、位移计上进给支架[5h]、位移计上进给螺杆[5i]、位移计下进给弹簧[5j]和位移计上进给弹簧[5k];轴承座[6]包括下轴承座[6a]和上轴承座[6b];轴向加载机构[15]包括弹性环[15a]、弹性环垫板[15b]、右旋螺杆[15c]、加载螺母[15d]、加载杆[15e]、左旋螺杆[15f]、力传感器垫板[15g]和力传感器[15h];轴承组件[16]包括锁紧螺母[16a]、转轴[16b]、轴承[16c]和轴承套[16d]； T型基板[3]固定在实验平台[2]上，T型基板[3]上设置轴承座[6]、位移计支架[5]和直流电机[10]，所述轴承座[6]的数量为两个，其中一个轴承座靠近直流电机[10]，每个轴承座[6]的下轴承座[6a]均通过防转螺栓固定在T型基板[3]上，在下轴承座[6a]与T型基板[3]之间设置一个导向平键[8]和四个定位圆柱销[7]，该四个定位圆柱销[7]通过过盈配合均布固定在下轴承座[6a]的四个角上，导向平键[8]通过内六角螺钉固定在T型基板[3]的键槽内，该导向平键[8]位于下轴承座[6a]的底面中间，该轴承座[6]通过导向平键[8]、定位圆柱销[7]分别提高其轴向的移动精度和降低在T型基板[3]上表面内的扭转误差；上轴承座[6b]固连在下轴承座[6a]上，在上轴承座[6b]和下轴承座[6a]之间设置两个定位销，两个定位销通过过盈配合固定在上轴承座[6b]的对角上； T型基板[3]上平行设置两个相同的位移计支架[5]，该两个位移计支架[5]位于两个轴承座之间，每个位移计支架`[5]的位移计下垫板[5a]均通过内六角螺钉固定在T型基板[3]上，位移计下垫板[5a]与T型基板[3]之间设置位移计IPN型阻尼板[4]，位移计下滑块[5b]位于位移计下垫板[5a]的上方，在位移计下垫板[5a]和位移计下滑块[5b]之间设置位移计下进给弹簧[5j]，位移计下进给弹簧[5j]的伸展方向与位移计下进给螺杆[5d]的进给方向一致，位移计下进给支架[5c]通过内六角螺钉固定在位移计下滑块[5b]的侧面，位移计下进给螺杆[5d]通过螺纹联接在位移计下进给支架[5c]内并与下进给支架[5c]的侧面相垂直,位移计下进给螺杆[5d] —端的凹形球面顶在位移计下垫板[5a]侧面的凸形球面上，位移计上垫板[5e]通过内六角螺钉固定在位移计下滑块[5b]上，位移计上滑块[5f]位于位移计上垫板[5e]的上方，在位移计上垫板[5e]和位移计上滑块[5f]之间设置位移计上进给弹簧[5k]，位移计上进给弹簧[5k]的伸展方向与位移计上进给螺杆[5i]的进给方向一致，位移计上进给支架[5h]通过内六角螺钉固定在位移计上滑块[5f]一侧，位移计上进给螺杆[5i]通过螺纹联接在位移计上进给支架[5h]内并与位移计上进给支架[5h]的侧面相垂直，所述位移计上进给螺杆[5i]与位移计下进给螺杆[5d]相垂直，位移计上进给螺杆[5i] —端的凹形球面顶在位移计上垫板[5e]侧面的凸形球面上，光学笔保持环[5g]通过十字螺钉固定在位移计上滑块[5f]上； 直流电机[10]通过普通六角螺钉固定在T型基板[3]上，直流电机[10]与T型基板[3]之间设置电机IPN型阻尼板[9]，直流电机[10]与电机调速器[27]相连，直流电机[11]的输出轴通过销钉与TS-B型弹性联轴器[11]的一端固定； 上轴承座[6b]和下轴承座[6a]之间设置轴承组件[16]，所述轴承组件[16]中的轴承套[16d]通过普通六角螺钉和定位销钉固定在上轴承座[6b]和下轴承座[6a]上,轴承[16c]的外圈通过过盈配合固定在轴承套[16d]内，轴承[16c]的内圈通过过盈配合固定在转轴[16b]上，锁紧螺母[16a]通过螺纹联接在转轴[16b]上，该锁紧螺母[16a]顶紧轴承[16c]的内圈，转轴[16b]的一端通过销钉与TS-B型弹性联轴器[11]的另一端固定；所述转轴[16b]位于两个轴承座之间； 轴承套[16d]的内侧端面之间设置四个轴向加载机构[15],该四个轴向加载机构[15]相同，均采用不同螺纹旋向的双螺杆形式，弹性环垫板[15b]通过间隙配合套在右旋螺杆[15c]上，弹性环[15a]垫在弹性环垫板[15b] —端并套在右旋螺杆[15c]上，右旋螺杆[15c]的光杆一端插在轴承套[16d]内端面的小孔内，使得弹性环[14a]紧靠在轴承套[16d]内侧端面上，右旋螺杆[14c]的另一端通过右旋螺纹联接在加载螺母[15d]的一端，加载螺母[15d]的中部周向设置若干小孔，加载杆[15e]插在加载螺母[15d]中部的小孔内，左旋螺杆[15f]的一端通过左旋螺纹联接在加载螺母[15d]的另一端，左旋螺杆[15f]的另一端通过间隙配合套在力传感器垫板[15g]内，力传感器[15h]的端面通过十字螺钉固定在力传感器垫板[15g]上，力传感器[15h]另一端的凸形球面顶在轴承套[16d]内端面的凹面槽内，力传感器[15h]的输出端与CHB型数显仪[19]的输入端相连； 光学笔[18]固定在光学笔保持环[5g]内，光学笔[18]的轴线平行于实验平台[2]的上表面，光学笔[18]的端面距离转轴[16b]的侧凸环表面15~20mm,光学笔[18]的输出端与CCS型控制器[21]的输入端相连，CCS型控制器[21]的输出端与24V直流电源[20]相连，CCS型控制器[21]与第一计算机[22]相连； 激振器支架[12]位于实验平台[2]的一侧，激振器[13]通过弹性绳联接在激振器支架[12]上，激振器[13]的前端通过传递杆连接在阻抗头[14]上，阻抗头[14]的轴线平行于实验平台[2]的上平面 ，阻抗头[14]的端面距离转轴[16b]的中间凸环表面5±1.5mm，加速度传感器[17]通过磁性吸盘安放在轴承套[16d]的水平径向槽表面上，阻抗头[14]的力信号输出端和加速度传感器[17]的输出端均与信号调理仪[23]相连，信号调理仪[23]的输出端与数据采集器[24]的输入端相连，数据采集器[24]与第二计算机[25]相连，数据采集器[24]的输出端与功率放大器[26]的输入端相连，功率放大器[26]的输出端与激振器[13]的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的角接触球轴承动态参数测试实验装置，其特征在于，位移计下滑块[5b]内端面的球形顶面圆柱与位移计下垫板[5a]外端面的U型槽间隙配合，位移计下滑块[5b]的下表面与位移计下垫板[5a]的上表面之间间隙为0.位移计上滑块[5f]内端面的球形顶面圆柱与位移计下垫板[5e]外端面的U型槽间隙配合，位移计下滑块[5f]的下表面与位移计下垫板[5e]的上表面之间间隙为0.5~lmm。
3.根据权利要求1所述的角接触球轴承动态参数测试实验装置，其特征在于，导向平键[8]与下轴承座[6a]的底部键槽侧面为间隙配合，配合类型为F6/h5。
4.根据权利要求1所述的角接触球轴承动态参数测试实验装置，其特征在于，安装位移计IPN型阻尼板[4]、电机IPN型阻尼板[9]的实验平台[2]上表面和位移计下垫板[5a]下表面粗糙度在0.63^1.25 μ m范围内。
5.根据权利要求1所述的角接触球轴承动态参数测试实验装置，其特征在于，加速度传感器[17]的数量为四个，光学笔[18]的数量为两个。
6.根据权利要求1所述的角接触球轴承动态参数测试实验装置，其特征在于，还包括调平垫铁[1]，调平垫铁[I]的数量为四个，该四个调平垫铁[I]分别设置在实验平台[2]下方的四个角 上。
【文档编号】G01M13/04GK103868691SQ201410081580
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月6日 优先权日:2014年3月6日
【发明者】胡小秋, 冯朝晖, 陈维福, 牛卫朋 申请人:南京理工大学
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