径向液体静压轴承可靠性试验台的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于机械零部件可靠性试验技术领域，尤其涉及一种模拟实际动、静态压力载荷并且能够在径向360°范围内加载的径向液体静压轴承可靠性试验台。
【背景技术】
[0002]随着机器向着高效、精密方向的发展，静压轴承因具有摩擦小、承载力大、精度高等优点，受到了越来越多的重视。静压轴承根据介质的不同分为液体静压轴承和气体静压轴承。液体静压轴承是依靠供给的压力油，在轴承间隙中形成压力油膜，使轴颈与轴承处于完全液体摩擦状态，其通常由供油系统、节流器和轴承三部分组成，其中径向液体静压轴承应用范围广泛，例如某些型号重型卧式车床床头箱内的机床主轴采用两个径向液体静压轴承支撑，用于承受径向切削力、主轴等机床零部件及工件的部分或全部惯性力。因此研宄开发径向液体静压轴承可靠性试验台，通过可靠性试验暴露径向液体静压轴承的潜在故障和可靠性薄弱环节，提出并实施有针对性的改进措施以提高径向液体静压轴承可靠性水平，对于增加径向液体静压轴承相关零部件生产企业的效益以及提高采用径向液体静压轴承的产品的可靠性具有非常重要的实际意义。
[0003]径向液体静压轴承的工作状态受温度以及供油压力的影响较为严重。由于国内对径向液体静压轴承包括其供油系统的液压技术的研宄起步较晚，因此目前国内还没有对径向液体静压轴承进行完整的可靠性研宄，目前仅有的试验台也只是对采用径向液体静压轴承的产品进行惯性加载试验等，专门针对径向液体静压轴承的可靠性试验装置国内几乎处于空白。本实用新型根据径向液体静压轴承只承受径向压力这一实际使用工况，提出了一种具有模拟实际动、静态压力载荷并且能够在径向360°范围内加载的径向液体静压轴承可靠性试验台。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是克服了目前可靠性试验装置不能够对径向液体静压轴承进行模拟实际工况的可靠性试验的问题。本实用新型提供了一种具有模拟实际动、静态压力载荷并且能够在径向360°范围内加载的径向液体静压轴承可靠性试验台。
[0005]本实用新型包括试验台支承、径向液体静压轴承辅助装置、Z正向加载装置、Z负向加载装置、Y正向加载装置、Y负向加载装置以及自动控制装置。
[0006]一、试验台支承
[0007]所述的试验台支承为地平铁，所述的地平铁水平放置，T型槽沿着X方向分布，用于支承固定布置在X方向的径向液体静压轴承辅助装置、布置在Y方向的Y正向加载装置、布置在Y方向的Y负向加载装置、布置在Z方向的Z正向加载装置、布置在Z方向的Z负向加载右立柱以及布置在Z方向的Z负向加载左立柱。
[0008]二、径向液体静压轴承辅助装置
[0009]所述的径向液体静压轴承辅助装置由支承立柱、滑动立柱、轴承座支承板、推力轴承底座、后径向液体静压轴承底座、主轴、伺服电机、伺服电机安装座、前端支承板、压力传感器、千分表、弹簧固定装置支承板、弹簧固定装置、加载单元、前径向液体静压轴承底座以及温度传感器组成。
[0010]所述的支承立柱的上部分为长方体结构，其顶面有两个螺纹孔，支承立柱的下部分为长方形平板结构，平板的前后两侧面各开有两个U形口，四个T型螺栓穿过U形口即可将其固定在地平铁上。所述的滑动立柱的结构与支承立柱相似，上部分为长方体结构，其顶面有两个螺纹孔，侧面(靠近加载接头的侧面)有两道平行的T型槽，滑动立柱的下部分为长方形平板结构，平板的前后两侧面各开有两个U形口，四个T型螺栓穿过U形口即可将其固定在地平铁上。所述的轴承座支承板为长方形平板结构，上表面有两道平行的T型槽，两侧各开有两个沉头孔，通过螺栓穿过沉头孔将两侧分别固定在支承立柱的顶面。
[0011]所述的推力轴承底座用于支承并定位主轴上的推力轴承从而实现对主轴的轴向定位，推力轴承底座底面两端各有两个通孔，四个T型螺栓穿过通孔即可将推力轴承座固定在轴承座支承板上。所述的前端支承板为长方形平板结构，上表面有两道平行的T型槽，上表面的两端各开有两个沉头孔，通过四个螺栓穿过沉头孔将两端分别固定在支承立柱的顶面和滑动立柱的顶面。所述的伺服电机安装座整体为L形结构，其上部分平板有四个通孔用于固定伺服电机，四个通孔中间有一个电机轴孔。伺服电机安装座的上部分平板与底面平板连接处焊接有两个加强筋，伺服电机安装座的底面平板的上表面的两端各有两个通孔，四个T型螺栓穿过通孔即可将伺服电机安装座固定在前端支承板上。伺服电机通过联轴器与主轴相连接，从而驱动主轴转动。
[0012]所述的压力传感器通过三通阀连接到径向液体静压轴承的每个进油口处，所需压力传感器的数量等于前径向液体静压轴承进油口数量m与后径向液体静压轴承进油口数量η之和，用于检测和监测径向液体静压轴承的供油压力。所述的温度传感器安装在前径向液体静压轴承底座上，同理在后径向液体静压轴承底座上同样安装温度传感器，用于检测和监测径向液体静压轴承的温度。所述的千分表分别安置于靠近前径向液体静压轴承底座的后方和后径向液体静压轴承底座的前方，用于检测和监测主轴的圆跳动。
[0013]所述的弹簧固定装置由上平板、下平板和两个相同的弹簧组成，上、下平板形状、大小尺寸相同且均为长方形结构件，上平板的下表面焊接有两个弯钩，下平板上表面同样焊接有两个弯钩，下平板两个弯钩的中间位置处有两个圆孔，将两个弹簧分别与上平板的一个弯钩和下平板相对应位置的一个弯钩相连接，即两个弹簧置于上、下平板中间，且垂直于平板表面。参阅图，所述的弹簧固定装置支承板整体成L形，上半部分为一长方形平板，平板的两侧各有两个圆孔，下半部分同样为一长方形平板，平板的两侧各有一个U形口，两个T型螺栓穿过U型口即可将弹簧固定支承板固定于滑动立柱有T型槽的侧面上，松开T型螺栓，弹簧固定支承板可以沿着滑动立柱的T型槽在Z方向上移动。
[0014]所述的加载单元由加载单元外壳、两个相同的轴承端盖、两个相同的深沟球轴承以及两个相同的密封圈组成。所述的加载单元外壳的主体为圆柱形，在其外圆面的前端轴线等高处两侧各焊接一个长方形平板。加载单元外壳有圆柱形空腔，且圆柱形空腔与加载单元外壳的外圆面同轴。所述的轴承端盖底面为圆盘形结构，内侧面有一圈凸起的边缘，轴承端盖底面的中心有一个通孔，轴承端盖的外围周向有六个等分布的通孔。深沟球轴承的内圈与主轴相配合并利用主轴的轴肩进行轴向定位，深沟球轴承外圈与加载单元外壳圆柱形空腔相配合，并利用轴承端盖内侧面一圈凸起的边缘对外圈进行定位。通过六个螺栓穿过轴承端盖周向的六个通孔将轴承端盖安装在加载单元外壳的两端，主轴穿过轴承端盖中间的通孔，两个密封圈分别安装在两个轴承端盖通孔的圆柱面上的密封槽中并与主轴相接触从而实现对深沟球轴承的密封。
[0015]加载单元两侧的长方形平板穿过弹簧固定装置，即两套弹簧固定装置的上平板分别与加载单元两侧的长方形平板相接触(弹簧固定装置上平板的X方向长度大于加载单元两侧的长方形平板X方向宽度)，利用螺栓穿过弹簧固定装置下平板的两个圆孔与弹簧固定装置支承板上半部分一侧的两个圆孔从而将弹簧固定装置固定在弹簧固定装置支承板上，将弹簧固定装置支承板沿着滑动立柱的T型槽在Z方向上移动到合适位置并固定，实现对加载单元施加了一个预压力，从而实现在主轴旋转时加载单元随主轴的转动被有效限制，便于Y正向加载装置、Y负向加载装置、Z正向加载装置以及Z负向加载装置对其进行加载，并将加载的力传递到前、后径向液体静压轴承上。
[0016]三、Z正向加载装置
[0017]所述的Z正向加载装置由连接底座、固定底座、固定杆、电液伺服阀、伺服油缸、弹性装置、拉压力传感器、加载接头、连接杆、关节轴承底座、安装底座、加载底座以及位移传感器组成。
[0018]所述的伺服油缸选用单活塞或双活塞杆式液压油缸，本实用新型的实施例中以单活塞杆式伺服油缸为例，单活塞杆从伺服油缸的上端伸出，伺服油缸上表面中间开有四个螺纹孔，用于固定电液伺服阀。
[0019]所述的电液伺服阀通过四个螺栓安装在伺服油缸的上表面。
[0020]所述的连接底座为一长方形平板结构件，其上表面有两道平行的T型槽，两侧各有两个通孔，四个T型螺栓穿过通孔可将连接底座固定在地平铁上。所述的固定底座整体为L形结构，上部分为长方形平板结构，平板上有四个圆孔成两行两列分布，下部分同样为长方形平板结构，平板两侧各有两个U形口，通过四个T型螺栓穿过U形口即可将固定底座固定在连接底座上，固定底座上部分长方形平板与下部分长方形平板连接处两侧各有两个加强筋。所述的安装底座为一长方形平板结构，其上有两道平行的T型槽，两道T型槽中间部分有四个沉头孔成两行两列分布，通过四个螺栓穿过沉头孔可将安装底座固定在固定底座上。
[0021]所述的加载底座是由四块长方形钢板采用焊接而成的后端敞开的箱体式结构件，加载底座的底板上设置有四个通孔，用于安装四个T型螺栓，将加载底座固定在安装底座上，即固定在安装底座有T型槽的端面上，松开T型螺栓，加载底座可以沿着安装底座上的T型槽在单活塞杆移动方向进行移动，加载底座下壁板上有一通孔用于穿过固定杆。
[0022]所述的固定杆是一个阶梯轴，即其中间轴径大于两端轴径，固定杆的两端布有螺纹，一端与伺服油缸的下端面螺纹孔连接，一端穿过加载底座的下壁板通孔，并通过螺母拧紧固定。
[0023]所述的位移传感器外壳通过螺钉固定在伺服油缸的缸体上，其内芯与伺服油缸的活塞杆上端连接，当活塞杆移动时位移传感器的内芯也随着移动，实现位移的测量与反馈。
[0024]所述的弹性装置由下端连接板、上端连接板、两个结构相同的套筒、两个规格相同的螺栓和两个规格相同的螺母组成。其中，上端连接板与下端连接板结构相同，均为一个长方形平板，其中心位置处设置有螺纹通孔，螺纹通孔的两侧各有一个通孔，两个结构相同的套筒的外径大于下端连接板与上端连接板上两侧通孔的直径。两个规格相同的螺栓插入下端连接板与上端连接板两侧的通孔中，两个结构相同的套筒套装在下端连接板与上端连接板之间的两个螺栓上，最后再通过螺母将上端连接板、两个结构相同的套筒与下端连接板固定连接在一起。下端连接板上的螺纹孔与伺服油缸活塞杆的上端通过螺纹连接，上端连接板上的螺纹孔与双头螺柱的下端螺纹连接。弹性装置可以吸收部分位移但可以传递力。双头螺柱的上端与拉压力传感器(本实用新型以JHZTC、柱筒型为例)螺纹连接，拉压力传感器的上端与另一双头螺柱的下端螺纹连接，该双头螺柱的上端螺纹与关节轴承底座下端螺纹连接。
[0025]所述的关节轴承底座为圆柱形结构件，其内腔同样为圆柱形结构并与外圆面同轴，且关节轴承底座上表面开口、下表面闭合，下表面有一螺纹孔。关节轴承底座的内腔与关节轴承外圈配合，关节轴承内