一种电主轴-轴承特性试验装置的制作方法

本实用新型涉及一种轴承测试装置，特别是关于一种电主轴-轴承特性试验装置。

背景技术：

主轴是机床的重要部分，它的好坏决定着机床的整体性能。伴随科技的发展，数控机床也变得更加快速，更有效率，精度也是越来越高，这就要求电主轴需要更高的转速和刚度来匹配它，不仅如此，机床同时要求点主要还可以在短时间内完成精准启停，升降速等更为苛刻的能力。因此，电主轴的稳定性和可靠性的提升就成为了当今机床产业的重中之重，而轴承的设计就成为了实现电主轴高稳定性高可靠性的重要一环，因为轴承的材质，类型，尺寸充分地影响了主轴的转速、刚度等诸多关系着机床工作效率的因素，还会影响机床的稳定性和加工精度，有些失败的设计甚至会导致机床的寿命减短，因此，在设计轴承的阶段就必须特别注意。

现在的高速电主轴基本上都装配的是角接触球轴承，其良好的性能从上世纪一直沿用至今，但是要将这种轴承应用在精度和转速要求极高的电主轴上，经过试验发现电主轴在运行时，这种钢制轴承产生的离心力和陀螺力矩会严重地增大轴承外圈与托架的接触应力，这就意味着摩擦力的上升，同时摩擦生热导致整个系统的温度也急剧上升，这会使得整个系统的工作环境变得异常恶劣，工作效率也会下降。而陶瓷球轴承作为一种新兴材料轴承，它的优点有允许转速高，温度上升地慢，同时不导电不导磁，是钢制球轴承的理想替代品，把它用在电主轴中，不仅保证了刚度，同时还能突破原来装配钢制球轴承时的电主轴转速临界。

对于如何知道轴承是否能有效提高机床的工作效率这个问题，最有效的办法就是对轴承进行轴承实验，通过轴承实验可以清楚地了解被测轴承的寿命和性能好坏。轴承在设计时就必须安排进行轴承实验，因为没有轴承实验，轴承的效果便不得而知。目前市面上的滚动轴承试验台不能完整地模拟出装备了陶瓷球轴承的电主轴的工作环境和实际工作情况。

除此之外，目前进行的电主轴-轴承测试试验一般都是在电主轴空载下进行的，虽然这种方法简单易操作，但它也存在着弊端，比如很难反映电主轴的实际工作环境，也无法模拟实际电主轴在运行过程中所收到的轴向载荷和径向载荷，因此其数值的说服力不高。因此，设计并制造出一种可以能模拟出一般情况下电主轴的实际工况的试验台，并且能够配合测试软件进行详尽的数据采集和精密的数据分析就变得格外重要。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种电主轴-轴承特性试验装置，其能减少主轴的偏斜所带来的安全隐患，同时提升整个轴系的刚性也会，而且可以有效拟出电主轴轴承系统的实际情况。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：电主轴-轴承特性试验装置，其特征在于：它包括电机、联轴器、主轴、主轴托架、底座、压盖、被测轴承、加载组件、测试装置和上位机；所述电机和主轴托架都设置在所述底座上；所述电机的输出轴通过所述联轴器与所述主轴连接，所述主轴设置在所述主轴托架上，所述主轴托架固设在所述底座上；所述联轴器通过所述压盖与所述主轴托架连接；所述主轴两端与所述主轴托架的连接处都设置有所述被测轴承，两所述被测轴承上分别设置有所述加载组件，且两所述被测轴承背靠背式安装；位于所述主轴中部设置有所述加载组件，在所述主轴、被测轴承和加载组件上还设置有所述测试装置，所述测试装置将检测到的所述主轴和被测轴承状态信息传输至所述上位机内；所述测试装置由振动传感器、温度传感器、转速传感器、压力传感器、力传感器和形变传感器构成。

进一步，所述振动传感器设置在所述主轴和被测轴承上，所述温度传感器设置在所述被测轴承的端盖处，所述转速传感器设置在所述主轴的尾部；所述压力传感器、力传感器和形变传感器设置在所述加载组件上。

进一步，所述转速传感器采用磁电式传感器。

进一步，所述加载组件包括轴系压盖、活塞、隔套、端盖、橡胶垫和进油口；所述轴系压盖设置在所述主轴或所述被测轴承上，所述轴系压盖中部设置有所述活塞，并在所述活塞与所述轴系压盖之间设置有所述隔套；位于所述轴系压盖上部设置有所述端盖，在所述端盖与所述轴系压盖之间设置有所述橡胶垫；在所述端盖上，位于所述轴系压盖一侧中部设置有一凹槽；所述端盖一侧端部设置有所述进油口。

进一步，所述端盖另一侧上部设置有排气螺栓。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型采用的轴承特性试验装置将被测轴承安装在主轴的两端，径向载荷和轴向载荷都是通过加载组件把载荷施加到轴承上，这种结构可以弥补悬臂式的不足，减少主轴的偏斜所带来的安全隐患，同时整个轴系的刚性也会提升，而且可以有效拟出电主轴轴承系统的实际情况。2、本实用新型在加载组件上设置有隔套，可以减小可预见的由活塞往复运动所带来的摩擦。3、本实用新型加载组件的端盖上部设置有排气螺栓，可以排除在安装或拆卸过程中跑入的空气，方便排气。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型的加载组件结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1所示，本实用新型提供一种电主轴-轴承特性试验装置，其包括电机1、联轴器2、主轴3、主轴托架4、底座5、压盖6、被测轴承7、加载组件8、测试装置和上位机。其中，电机1、主轴托架4都设置在底座5上。电机1的输出轴通过联轴器2与主轴3连接，主轴3设置在主轴托架4上，主轴托架4固设在底座5上；联轴器2通过压盖6与主轴托架4连接。主轴3两端与主轴托架4的连接处都设置有被测轴承7，两被测轴承7上分别设置有加载组件8，且两被测轴承7背靠背式安装，使得加载组件8施加的轴向载荷可以更好的施加在被测轴承7上；位于主轴3中部也设置有加载组件8，通过加载组件8向主轴3施加径向力和预紧力。在主轴3、被测轴承7和加载组件8上还设置有测试装置，测试装置将检测到的主轴3和被测轴承7状态信息传输至上位机内。

上述实施例中，测试装置由振动传感器、温度传感器、转速传感器、压力传感器、力传感器和形变传感器构成。其中，振动传感器设置在主轴3和被测轴承7上，用于采集相应的振动信号；温度传感器设置在被测轴承7的端盖处，用于检测被测轴承7的温度；转速传感器设置在主轴3的尾部；压力传感器、力传感器和形变传感器设置在加载组件8上，用于采集被测轴承7和主轴3上径向载荷和轴向载荷。其中，转速传感器采用磁电式传感器。

上述各实施例中，如图2所示，加载组件8包括轴系压盖81、活塞82、隔套83、端盖84、橡胶垫85、进油口86和排气螺栓87。轴系压盖81设置在主轴3或被测轴承7上，轴系压盖81中部设置有活塞82，并在活塞82与轴系压盖81之间设置有隔套83，可以减小可预见的由活塞82往复运动所带来的摩擦。位于轴系压盖81上部设置有端盖84，在端盖84与轴系压盖81之间设置有橡胶垫85。在端盖84上，位于轴系压盖81一侧中部设置有一凹槽，作为活塞82的活动预留空间；端盖84一侧端部设置有进油口86，通过进油口86由液压油驱动活塞82进行往复运动，端盖84另一侧上部设置有排气螺栓87，为了排除在安装或拆卸过程中跑入的空气，方便排气。使用时，由端盖84和轴系压盖81代替油缸，液压油经进油口86进入油缸，进而驱动活塞82往复运动，而该驱动是间接完成的，因为油压需要通过橡胶垫85再驱动活塞。

综上所述，本实用新型采用的对称式轴系结构就是将被测轴承7安装在主轴3的两端，径向载荷和轴向载荷都是通过加载组件8把载荷施加到被测轴承7上，但是径向载荷与轴向载荷不同，径向载荷在对轴承外圆施加载荷之后，通过主轴3将载荷传递到位于主轴3两侧的被测轴承7上，这种结构可以弥补悬臂式的不足，减少主轴的偏斜所带来的安全隐患，同时整个轴系的刚性也会提升，如果采用更长的主轴尺寸就可以胜任更多种不同轴承，不同支撑距离的轴承测试，一举多得。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本实用新型技术方案的基础上，凡根据本实用新型原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。