个小孔内，温度传感器可以与两个角接触球轴承6的外圈直接接触，在主轴系统运转过程中，可以实时测量记录不同过盈量情况下主轴系统轴承处的温升情况，得到过盈量对轴系温度的影响规律。
【主权项】
1.一种轴承过盈量对主轴系统性能影响的研究实验装置，其特征在于:该实验装置包括电主轴(10)、轴承座(5)、过盈量实验主轴(1)以及用于测试主轴系统性能的检测模块，所述过盈量实验主轴(1)上设置有一对背靠背安装的角接触球轴承￠)，过盈量实验主轴(1)通过所述一对背靠背安装的角接触球轴承(6)支撑于轴承座(5)内，所述一对背靠背安装的角接触球轴承(6)的一侧设置有与过盈量实验主轴(1)相连的锁紧螺母(2)，锁紧螺母(2)的外侧设置有与轴承座(5)的一端相连的可拆卸的端盖(3)，所述端盖(3)以及锁紧螺母(2)分别从所述轴承座(5)的一端对所述一对背靠背安装的角接触球轴承￠)的外圈以及内圈进行顶紧，所述一对背靠背安装的角接触球轴承￠)的另一侧设置有与过盈量实验主轴(1)相连的隔圈(7)，隔圈(7)的一端与设置于过盈量实验主轴(1)上的轴肩接触，隔圈(7)的另一端与所述一对背靠背安装的角接触球轴承(6)的内圈接触，设置于轴承座(5)的另一端的挡肩与所述一对背靠背安装的角接触球轴承￠)的外圈接触，过盈量实验主轴(1)的一端设置有用于连接电主轴(10)的法兰(17)，过盈量实验主轴(1)的另一端设置有用于对过盈量实验主轴(1)施加径向力的液压缸(13)或力锤，过盈量实验主轴(1)与所述一对背靠背安装的角接触球轴承￠)的内圈配合面之间设置有微米级薄垫片(11)。2.根据权利要求1所述一种轴承过盈量对主轴系统性能影响的研究实验装置，其特征在于:所述实验装置可以进行的主轴系统性能测试包括静刚度测试、轴系回转精度测试、模态特性测试、振动测试以及轴承温度测试。3.根据权利要求1所述一种轴承过盈量对主轴系统性能影响的研究实验装置，其特征在于:所述检测模块包括温度传感器(16)、三向加速度传感器(15)、电容位移传感器(14)以及千分表(12);在轴承座(5)上沿径向开设有两个通孔，两个通孔内分别设置有温度传感器(16);三向加速度传感器(15)设置于轴承座(5)顶端上或者设置于过盈量实验主轴(1)上，三向加速度传感器(15)与过盈量实验主轴(1)的接触点位于所述力锤对过盈量实验主轴(1)敲击点的对侧；过盈量实验主轴(1)的轴段周向设置有三个电容位移传感器(14);千分表(12)与过盈量实验主轴⑴的接触点位于所述液压缸(13)与过盈量实验主轴⑴的接触点的对侧。4.根据权利要求1所述一种轴承过盈量对主轴系统性能影响的研究实验装置，其特征在于:所述实验装置还包括铸铁平台(8)以及与轴承座(5)相连的支架(9)，所述支架(9)、电主轴(10)以及液压缸(13)设置在铸铁平台⑶上。5.根据权利要求1所述一种轴承过盈量对主轴系统性能影响的研究实验装置，其特征在于:所述隔圈(7)为阶梯状，隔圈(7)的周向与轴承座(5)之间留有间隙。6.根据权利要求1所述一种轴承过盈量对主轴系统性能影响的研究实验装置，其特征在于:所述一对背靠背安装的角接触球轴承(6)之间无隔圈。7.一种基于权利要求1所述轴承过盈量对主轴系统性能影响的研究实验装置的轴承过盈量对主轴系统性能影响的测量方法，其特征在于:包括以下步骤: 通过在所述过盈量实验主轴(1)与所述一对背靠背安装的角接触球轴承￠)内圈的配合面之间使用不同厚度的微米级薄垫片(11)来改变所述过盈量实验主轴(1)与所述一对背靠背安装的角接触球轴承(6)之间的过盈量大小，然后利用所述电主轴(10)或液压缸(13)在所述过盈量实验主轴(1)端部施加轴向载荷或径向载荷以模拟主轴切削加工工况，然后测试不同过盈量下主轴系统的静刚度、回转精度、轴承温升和振动，同时，利用所述力锤通过锤击法测试对应过盈量下主轴系统的模态特性，从而获得轴承过盈量对主轴系统性能影响的规律。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于:改变所述过盈量大小时，先将所述端盖(3)打开，再拆卸所述锁紧螺母(2)，然后使用轴承拉拔器将所述一对背靠背安装的角接触球轴承(6)沿过盈量实验主轴(1)顶出轴承座(5)，然后更换不同厚度的微米级薄垫片(11)，更换后的微米级薄垫片(11)吸附在过盈量实验主轴(1)上，然后结合热装法将所述一对背靠背安装的角接触球轴承(6)顶回轴承座(5)，然后重新安装所述锁紧螺母(2)以及端盖(3);或者，改变所述过盈量大小时，先将所述端盖(3)打开，再拆卸所述锁紧螺母(2)，然后直接将轴承座(5)拆开，然后将过盈量实验主轴(1)与所述一对背靠背安装的角接触球轴承(6) —并取出，然后将所述一对背靠背安装的角接触球轴承(6)与过盈量实验主轴(1)分离，然后更换不同厚度的微米级薄垫片(11)，更换后的微米级薄垫片(11)吸附在过盈量实验主轴(1)上，然后采用热装法将所述一对背靠背安装的角接触球轴承(6)装回至过盈量实验主轴(1)上，然后重新装回轴承座(5)并安装所述锁紧螺母(2)以及端盖(3)。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于:所述静刚度测试中，过盈量实验主轴(1)的径向位移由千分表(12)测量得到，与千分表(12)测量方向相对的加载力由所述液压缸(13)提供；所述回转精度测试中，利用电主轴(10)驱动主轴系统运转，使用三个电容位移传感器(14)在主轴系统运转过程中测量过盈量实验主轴(1)的径向位移，并采用三点法对测量数据进行分析处理，得到主轴系统的回转精度；所述轴承温升测试中，通过轴承座上开设的两个通孔将温度传感器(16)与所述一对背靠背安装的角接触球轴承(6)的外圈接触，从而实时测量轴承外圈的温升；所述振动测试中，利用电主轴(10)驱动主轴系统运转，主轴系统运转过程的振动信号由安装在轴承座(5)顶端上的三向加速度传感器(15)获得，通过对振动信号进行处理，得到主轴系统的振动幅值以及振动频率；所述模态特性测试中，使用所述力锤在三向加速度传感器(15)的对侧对过盈量实验主轴(1)进行径向敲击，并通过LMS数据采集系统得到力锤激励信号及加速度传感器响应信号，通过数据分析，得到主轴系统的频率响应函数；通过改变三向加速度传感器(15)的位置，得到主轴系统不同点的频率响应函数，然后采用集总参数法得到主轴系统的固有频率和模态振型。
【专利摘要】本发明提供了一种轴承过盈量对主轴系统性能影响的研究实验装置和测量方法：实验主轴上部件主要包括一对背靠背形式安装的角接触球轴承、一个锁紧螺母和一个隔圈，通过在主轴与轴承内圈的配合面之间使用不同厚度的微米级薄垫片来改变主轴与轴承之间的过盈量大小，在主轴端部施加轴向载荷、径向载荷模拟主轴切削加工工况，测试不同过盈量下主轴系统的静刚度、回转精度、温升和振动，并通过锤击法测试主轴系统模态特性，本发明简化主轴系统结构，排除其他装配参数对轴系性能的影响，可以较为全面、方便的测试轴承过盈量对主轴系统性能影响的规律。
【IPC分类】G01D21/02, G01M7/02, G01M13/04, G01M13/00
【公开号】CN105258888
【申请号】CN201510777722
【发明人】洪军, 刘光辉, 张进华, 陈伟, 朱永生, 李小虎, 孙岩辉, 周子超
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年11月13日