專利名稱：軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸等效載荷的修正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軸承試驗(yàn)裝備技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸等效
載荷的修正方法。
背景技術(shù)：
圖1是一種通用軸承試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)的軸向薄膜油缸2大多采用液壓加載方式， 液壓油隔著密封的軸向橡皮薄膜3通過軸向加載活塞4對(duì)試驗(yàn)軸承12施加軸向載荷，軸向 載荷的大小等于軸向薄膜油缸8內(nèi)液壓油的壓強(qiáng)乘以軸向加載活塞4的面積，該軸向載荷 是一種等效載荷。 軸承試驗(yàn)機(jī)加載時(shí)由計(jì)算機(jī)控制液壓系統(tǒng)中的比例減壓閥輸出一定壓強(qiáng)的液壓 油，油壓的實(shí)際大小P《由壓強(qiáng)傳感器實(shí)時(shí)采集到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并與理論壓強(qiáng)值進(jìn)行比較，再 由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)比例減壓閥的實(shí)際輸出P《進(jìn)行調(diào)節(jié)形成加載系統(tǒng)的閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn) 機(jī)軸向載荷的自動(dòng)加載。 由于軸向薄膜油缸2采用橡皮薄膜3密封，為了防止在油壓作用下活塞的邊緣剪 切軸向橡皮薄膜3，經(jīng)常將軸向加載活塞4的邊緣設(shè)計(jì)成R0. 5 Rl的圓角，具體結(jié)構(gòu)參見 圖2，使得實(shí)際加載活塞的面積小于理論設(shè)計(jì)面積。 由于軸向橡皮薄膜3會(huì)在油壓作用時(shí)產(chǎn)生一定的彈性變形，這又給加載增加了額
外的彈性阻力。薄膜式油缸活塞面積的邊緣損失和密封橡皮薄膜的彈性變形，使得軸承試
驗(yàn)機(jī)軸向?qū)嶋H加載載荷的大小不等于試驗(yàn)時(shí)計(jì)算機(jī)的理論設(shè)定值，尤其在低端載荷和高端
載荷處產(chǎn)生的相對(duì)誤差更大，最大穩(wěn)態(tài)誤差會(huì)超過滿量程的5% FS，加載的誤差直接影響
試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，使得試驗(yàn)結(jié)果難以真實(shí)準(zhǔn)確的反映出被測(cè)軸承的性能指標(biāo)。 為了提高軸承試驗(yàn)機(jī)軸向加載時(shí)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)態(tài)精度并為軸承試驗(yàn)提供更為準(zhǔn)
確可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，需要專門的測(cè)試裝置和修正方法來進(jìn)行這方面的試驗(yàn)研究，而該技術(shù)
目前在國內(nèi)尚屬空白，相關(guān)文獻(xiàn)也未見到報(bào)道。 開展軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸等效載荷修正的研究，可進(jìn)一步提高我國軸承試驗(yàn) 行業(yè)的試驗(yàn)技術(shù)水平。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸加載時(shí)產(chǎn)生較大的誤差缺陷，本發(fā)明提供一 種軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸等效載荷的修正方法，該修正方法可提高軸承試驗(yàn)機(jī)軸向加載 時(shí)的準(zhǔn)確性，使軸向薄膜油缸在加載時(shí)的滿量程穩(wěn)態(tài)誤差《±1% FS，為軸承試驗(yàn)提供更 為準(zhǔn)確穩(wěn)定的軸向加載載荷。 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 所述的軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸等效載荷的修正方法，實(shí)現(xiàn)該修正方法的前提是 設(shè)計(jì)一套軸向載荷測(cè)試裝置，該軸向載荷測(cè)試裝置的中間設(shè)置有滿量程穩(wěn)態(tài)誤差0. 2% FS 的測(cè)試壓力傳感器，在測(cè)試壓力傳感器的右端旋接有平頭螺栓，測(cè)試壓力傳感器的左端與左定位芯軸聯(lián)接并通過左定位芯軸安裝在左固定襯套中，左定位芯軸外徑與左固定襯套的
內(nèi)孔為間隙配合并在結(jié)合面上涂有潤滑油，使左定位芯軸可在左固定襯套內(nèi)孔內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)
或移動(dòng)，左固定襯套通過其凹槽與軸承試驗(yàn)機(jī)的底座聯(lián)接并做軸向定位，在左固定襯套的
左端聯(lián)接軸向薄膜油缸，軸向加載活塞的球頭面頂在左定位芯軸的左端面上，測(cè)試裝置右
端的右固定襯套通過其凹槽與軸承試驗(yàn)機(jī)的底座聯(lián)接在一起并做軸向定位，右固定襯套的
中間擰有球頭螺栓，球頭螺栓的球面頂在平頭螺栓的平面上，此時(shí)軸向加載活塞、左定位芯
軸、測(cè)試壓力傳感器、平頭螺栓及球頭螺栓的中心線在一條直線上，在球頭螺栓上備緊螺母
消除螺紋間隙并使調(diào)節(jié)好的軸向載荷測(cè)試裝置軸向限位，安裝壓蓋并通過螺釘與底座聯(lián)接
固定住軸向載荷測(cè)試裝置后即可實(shí)施軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸等效載荷的修正測(cè)試；修正
測(cè)試時(shí)由計(jì)算機(jī)控制軸承試驗(yàn)機(jī)的比例減壓閥并通過軸向薄膜油缸對(duì)軸向載荷測(cè)試裝置
施加一組軸向載荷F。、巳、&、F3…Fi、F^，其中F。為軸向薄膜油缸輸出的最小軸向載荷，F(xiàn)^
為軸向薄膜油缸輸出的最大軸向載荷，巳、F2、 F3 Fi分別為F。至Fmax區(qū)間的N等分分散軸
向載荷，平均軸向載荷由Fp = (F^-F。)/N得出，其中N取值有兩種 當(dāng)最大軸向載荷Fm^《10kN時(shí)N取值為40 ; 當(dāng)最大軸向載荷Fm^〉 10kN時(shí)N取值為100 ; 由此推出A = F。+Fp，F(xiàn)2 = F。+2p，F(xiàn)3 = F。+3Fp…Fi = F。+iFp，F(xiàn)隨=F。+NFp，所述 的i = N-l且為自然數(shù)； 修正測(cè)試時(shí)從測(cè)試壓力傳感器測(cè)得與F。、 ^、 F2、 F3 Fi、 Fmax —一對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)軸向 載荷分別是F。' 、F/ 、F2' 、F' 3'…F/ 、F隨'，由此得出軸向薄膜油缸的修正系數(shù)K。二 F。' /F。，K,F/ AVKfV /F2，K3 = F3' /F,"K,Fi' /Fi，K隨二F隨'/F隨，把軸向薄 膜油缸的修正系數(shù)K。、K"K2、K3…Ki、K^存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中；在上述修正測(cè)試過程中，
K。對(duì)應(yīng)載荷區(qū)間[Fo， )，由于軸承試驗(yàn)機(jī)所采用的比例減壓閥的輸出特性是線性的，
該線性度《0.5%，重復(fù)精度《0. lX，所以在載荷區(qū)間[Fo， ^^^)所取的任意軸向載荷F
得出的對(duì)應(yīng)修正系數(shù)KF與K。的相對(duì)誤差^^《0. 1%，因此當(dāng)F滿足F?！禙<
尺o 2
時(shí)確定K。作為[FQ， ^^)的修正系數(shù)；同理I^對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間[^1^， ^^)， 當(dāng)F滿足^|^-《F< ^^時(shí)確定&作為[^|^ ， )的修正系數(shù)；依此類
推1(2對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間["^^， ^!^)，當(dāng)F滿足^^《F〈^^時(shí)確定I^作 為[^^， F"^)的修正系數(shù)；Ki對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間[^^"-F二， ^^)，當(dāng)F滿足 f^t^《F< ^^^時(shí)確定Ki作為[Zl^！ ，1^1^ )的修正系數(shù);KMX對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)
、"「 Pn - 1 + F max t， \ ,, 、a門Pn - 1 + F max , ^ ' 〃 、, 「 Pn - 1 + F maxp \
間[——^——，P,)，當(dāng)F滿足——^——<f7,p時(shí)確定IU作為[——^——，F(xiàn)畫) 的修正系數(shù)； 為防止修正測(cè)試時(shí)軸承試驗(yàn)機(jī)和軸向載荷測(cè)試裝置產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，因此對(duì)上述修
6正測(cè)試過程進(jìn)行一次復(fù)檢測(cè)試以比較修正系數(shù)的準(zhǔn)確性，施加的一組軸向載荷F。、 F2、 F3 Fmax條件不變，復(fù)檢測(cè)試時(shí)由測(cè)試壓力傳感器測(cè)得與F。、巳、F2、 F3 Fmax —一對(duì)應(yīng) 的實(shí)測(cè)軸向載荷分別是F?！?、F/' 、F2〃 、F3〃…Fi〃 、F隨"，得出復(fù)檢測(cè)試時(shí)軸向薄膜油缸
的修正系數(shù)K。' 、K/ 、K2' 、K3'…Ki' K隨'，由1^^ 二K比o、^^'-二K比"^^二
k^= K比3…^^二 K比、^-二K比腿計(jì)算出相對(duì)誤差，若相對(duì)誤差
K比o、 Kttl、 K比"Ktt3'"Ktti、 K比max《0. 5%則統(tǒng)一按K0、 V K2、 K,"Kr"Kmax進(jìn)行取值，若 相對(duì)誤差K比o、K比丄、K比2、K比3…K比i、K比maxX).5^則統(tǒng)一按(K0+K0' )/2、 (W )/2、 (K2+K2' )/2、 (K3+K3' )/2…(Ki+Ki' )/2、 (Kmax+Kmax' )/2進(jìn)行取值并建立修正系數(shù)數(shù)據(jù) 庫； 上述修正測(cè)試完畢后，再次由計(jì)算機(jī)控制軸承試驗(yàn)機(jī)的比例減壓閥并通過軸向薄 膜油缸向軸向載荷測(cè)試裝置施加一組軸承試驗(yàn)時(shí)的常用整數(shù)試驗(yàn)載荷值Fy;。、 Fai、 Fa2、 F試3…F試i、F試max，其中F試o = F。、F試丄=Fo+100N、F試2 = Fo+200N、F試3 = F。+300N…F試i = F。+i X 100N、FWmax = Fmax，此時(shí)計(jì)算機(jī)將根據(jù)輸入載荷的大小判斷其所在的載荷區(qū)間并在修 正系數(shù)數(shù)據(jù)庫提取所在區(qū)間的修正系數(shù)K。、KpK2、K3…Ki…Kmax或(K。+K。' )/2、(K,K/ )/2、 (K2+K2' )/2、(K3+K3' )/2…(&+1(/ )/2、 (Kmax+Kmax' )/2，計(jì)算機(jī)計(jì)算出比例減壓閥在F試。、
F試"F試2、F試3…F試i、F試max時(shí)依據(jù)理論輸出壓強(qiáng)P理=F試/S理得出的P細(xì)、P理! 、 P理2 、 P理廣
P理i、 P理max，再根據(jù)所述修正系數(shù)并依據(jù)P實(shí)二 P理/K計(jì)算出實(shí)際輸出壓強(qiáng)P實(shí)o、 P實(shí)p P實(shí)"
P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)隨，計(jì)算機(jī)把P實(shí)0、P實(shí)"P實(shí)2、P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)隨指令發(fā)給比例減壓閥，比例減 壓閥再實(shí)際輸出壓強(qiáng)P實(shí)0、P實(shí)i、P實(shí)2、P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)max的壓力油，這些不同實(shí)際輸出壓強(qiáng)的 壓力油分別作用在實(shí)際活塞面積S實(shí)上產(chǎn)生實(shí)際載荷F實(shí)o、 F實(shí)p F實(shí)2、 F實(shí)3…F實(shí)i、 F實(shí)max，然
后依據(jù)(F實(shí)i-F試i)/F試iX100X分別計(jì)算出所在的載荷區(qū)間的滿量程相對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差A(yù)0% FS、 A工^FS、 A2%FS、 A3%FS Ai%FS、 Amax% FS，據(jù)此給出試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸的加 載精度，其中F實(shí)。、F實(shí)"F實(shí)2、F實(shí)3…F實(shí)i、F實(shí)腿x作為軸承試驗(yàn)時(shí)F試。、F試pF試2、F試3…F試i、 Famax的實(shí)際軸向載荷參考值； 軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸借助軸向載荷測(cè)試裝置通過計(jì)算機(jī)修正后，在實(shí)際加載 時(shí)對(duì)于試驗(yàn)人員設(shè)定的任意一個(gè)試驗(yàn)載荷Fa，計(jì)算機(jī)軟件程序?qū)⒏鶕?jù)上述修正方法首先 進(jìn)行載荷區(qū)間判斷，提取載荷區(qū)間對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)K，計(jì)算Fy;時(shí)的理論壓強(qiáng)P，再由修正系 數(shù)K修正理論壓強(qiáng)Pa得到實(shí)際輸出壓強(qiáng)P《，最后計(jì)算機(jī)控制比例減壓閥向軸向薄膜油缸 密封腔體內(nèi)輸出P《大小的壓力油，整個(gè)計(jì)算和控制過程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，軸向薄膜油缸 密封腔體內(nèi)實(shí)際壓強(qiáng)值為P《的壓力油隔著密封橡皮膜作用在實(shí)際活塞面積S《產(chǎn)生的實(shí)際 載荷F《即是與設(shè)定的試驗(yàn)載荷Fy;滿量程相對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差《±1% FS的實(shí)際軸向載荷，該載 荷通過軸向加載活塞施加在試驗(yàn)軸承上，此時(shí)在試驗(yàn)軸承上便得到了與試驗(yàn)人員設(shè)定的試
驗(yàn)載荷F y;相一致的實(shí)際載荷F《。 實(shí)現(xiàn)所述的軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸等效載荷的修正方法的軸向載荷測(cè)試裝置
由左固定襯套、左定位芯軸、測(cè)試壓力傳感器、平頭螺栓、右固定襯套、螺母和球頭螺栓構(gòu) 成，軸向載荷測(cè)試裝置中的測(cè)試壓力傳感器的右端聯(lián)接平頭螺栓，測(cè)試壓力傳感器的左端 聯(lián)接左定位芯軸，左定位芯軸安裝在左固定襯套內(nèi)，左固定襯套左端聯(lián)接軸承試驗(yàn)機(jī)的軸 向薄膜油缸，軸向薄膜油缸的軸向加載活塞頂在左定位芯軸的左端面上，在軸向載荷測(cè)試裝置右端的右固定襯套里擰有球頭螺栓并在球頭螺栓上備有螺母，球頭螺栓頂在測(cè)試壓力 傳感器右端聯(lián)接的平頭螺栓上，整個(gè)軸向載荷測(cè)試裝置通過左固定襯套和右固定襯套的凹 槽定位安裝在軸承試驗(yàn)機(jī)的底座上，底座和壓蓋通過螺釘聯(lián)接在一起使軸向載荷測(cè)試裝置 固定在軸承試驗(yàn)機(jī)中部。
由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性 1、軸向載荷測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、測(cè)試準(zhǔn)確、重復(fù)性好。 2、通過計(jì)算機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)中的比例減壓閥輸出壓強(qiáng)的修正，減小了理論載荷值與
實(shí)際載荷值的相對(duì)誤差。 3、本發(fā)明可適用于各種薄膜加載油缸等效載荷的修正及標(biāo)校，通用性好。


圖1是軸承試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是I向放大的軸向薄膜油缸加載時(shí)油膜邊界變形示意圖；
圖3是本發(fā)明的軸向載荷測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 上述圖中l(wèi)-底座；2-軸向薄膜油缸；3_軸向橡皮薄膜；4_軸向加載活塞；5-軸 向加載套；6-左支承襯套；7-壓蓋；8-徑向薄膜油缸；9-徑向加載活塞；10-徑向橡皮薄 膜；ll-徑向加載套；12-試驗(yàn)軸承；13-右支承襯套；14_左同定襯套；15_左定位芯軸； 16-測(cè)試壓力傳感器；17-平頭螺栓；18-右固定襯套；19-螺母；20_球頭螺栓。
具體實(shí)施例方式
結(jié)合圖l-3，本發(fā)明的軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜加載油缸等效載荷的修正方法包括一 套軸向載荷測(cè)試裝置，該軸向載荷測(cè)試裝置由左固定襯套14、左定位芯軸15、測(cè)試壓力傳 感器16、平頭螺栓17、右固定襯套18、螺母19和球頭螺栓20構(gòu)成組成，在軸向載荷測(cè)試裝 置的中間設(shè)置測(cè)試壓力傳感器16，測(cè)試壓力傳感器16采用"S"梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變式壓力傳感器， 測(cè)試精度為滿量程穩(wěn)態(tài)誤差0. 2% FS，測(cè)試壓力傳感器16的右端聯(lián)接平頭螺栓17，測(cè)試壓 力傳感器16的左端聯(lián)接左定位芯軸15，左定位芯軸15安裝在左固定襯套14內(nèi)，左固定襯 套14的左端聯(lián)接軸承試驗(yàn)機(jī)的軸向薄膜油缸2，軸向薄膜油缸2的軸向加載活塞4頂在左 定位芯軸15的左端面上，在軸向載荷測(cè)試裝置右端的右固定襯套18里擰有球頭螺栓20并 在球頭螺栓上備有螺母19，球頭螺栓20頂在測(cè)試壓力傳感器16右端聯(lián)接的平頭螺栓17 上，整個(gè)軸向載荷測(cè)試裝置通過左固定襯套14和右固定襯套18的凹槽定位安裝在軸承試 驗(yàn)機(jī)的底座1上，底座1和壓蓋7通過螺釘聯(lián)接在一起使整個(gè)軸向載荷測(cè)試裝置固定在軸 承試驗(yàn)機(jī)中部。 使用上述軸向載荷測(cè)試裝置的軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸等效載荷修正方法如 下 將"S"梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變式測(cè)試壓力傳感器右端擰入平頭螺栓，測(cè)試壓力傳感器的左端 與左定位芯軸相連并通過左定位芯軸安裝在左固定襯套中，左定位芯軸外徑與左固定襯套 的內(nèi)孔為間隙配合并在結(jié)合面處涂有潤滑油，使左定位芯軸在左固定襯套內(nèi)孔內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動(dòng) 或移動(dòng)，將左固定襯套連同左定位芯軸、測(cè)試壓力傳感器及平頭螺栓通過左固定襯套的凹 槽定位安裝在軸承試驗(yàn)機(jī)的底座上并在左固定襯套左端聯(lián)接軸向薄膜油缸；將右固定襯套安裝在軸承試驗(yàn)機(jī)的底座上并在其中間擰入球頭螺栓，調(diào)節(jié)球頭螺栓使其球面頂在平頭螺 栓的平面上并推動(dòng)平頭螺栓、測(cè)試壓力傳感器及左定位芯軸沿左固定襯套的內(nèi)孔一起向左 做軸向移動(dòng)，使左定位芯軸的左端面頂在軸向加載活塞的球頭面上，軸向加載活塞、左定位 芯軸、測(cè)試壓力傳感器、平頭螺栓及球頭螺栓的中心線重合在一條直線上，此時(shí)左定位芯軸 的位置與軸承試驗(yàn)機(jī)中軸向加載套位置相同，在球頭螺栓上備緊螺母以消除螺紋間隙并使 調(diào)節(jié)好的測(cè)試裝置軸向限位，安裝壓蓋并通過螺釘與底座聯(lián)接固定好軸向載荷測(cè)試裝置。
啟動(dòng)計(jì)算機(jī)及液壓加載系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)控制軸承試驗(yàn)機(jī)的比例減壓閥并通過軸向 薄膜油缸對(duì)軸向載荷測(cè)試裝置施加一組軸向載荷F。、巳、&、F3…Fi、F^，其中F。為軸向薄膜 油缸輸出的最小軸向載荷，F(xiàn)max為軸向薄膜油缸輸出的最大軸向載荷，巳、&、F3…Fi分別為 F。至Fmax區(qū)間的N等分分散軸向載荷，平均軸向載荷由Fp = (Fmax-F。) /N得出，其中N取值
有兩種 當(dāng)最大軸向載荷Fm^《10kN時(shí)N取值為40 ;
當(dāng)最大軸向載荷Fmax > 10kN時(shí)N取值為100 ; 由此推出A = F。+Fp， F2 = F。+2Fp， F3 = F。+3Fp…Fi = F。+iFp， F隨=F。+NFp，所 述的i = N-l且為自然數(shù)。 修正測(cè)試時(shí)從測(cè)試壓力傳感器測(cè)得與F。、 ^、 F2、 F3 ^、 Fmax —一對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)軸向 載荷分別是F。' 、F/ 、F2' 、F3'…F/ 、F隨'，由此得出軸向薄膜油缸的修正系數(shù)K。二 F0 /F0， Ki — Fi /Fi， K2 — F2 /F2， K3 — F3 /F3***Ki — F± /Fi， Kmax — Fmax /Fmax， 把軸向薄膜油缸的修正系數(shù)K。、 V K2、 K3 Ki、 K^存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中；在上述修正
測(cè)試過程中，K。對(duì)應(yīng)載荷區(qū)間[F()， ^|^)，(注數(shù)學(xué)中常用的半開半閉區(qū)間表示方法，
表示包含F(xiàn)。不包含^1^1 ，從F。到^^^內(nèi)的區(qū)間域)，由于軸承試驗(yàn)機(jī)所采用的進(jìn)口 ATOS-RZGO型比例減壓閥的輸出線性較好，該線性度《0. 5% FS，重復(fù)精度《0. 1% FS，所 以在載荷區(qū)間[Fo， "^)所取的任意軸向載荷F得出的對(duì)應(yīng)修正系數(shù)kf與k。的相對(duì)誤 差^^《o. 1%，因此當(dāng)f満足Fq《F〈^^時(shí)確定K。作為[Fo， )的修正系
數(shù)；同理^對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間[~^ ， )，當(dāng)F滿足^y^《F〈i一時(shí)確足Id
作為[F^！， f^^)的修正系數(shù)；依此類推i^對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間[^L，， ^|^)，
當(dāng)F滿足-1—-《P〈"^時(shí)確定I^作為[^^^， ^^)的修正系數(shù)；Ki對(duì)應(yīng) 的載荷區(qū)間L一^^^一， ~^—一)，當(dāng)F滿足~^~《F<<formula>formula see original document page 9</formula> 為防止修正測(cè)試時(shí)軸承試驗(yàn)機(jī)和軸向載荷測(cè)試裝置可能產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，因此對(duì)上述修正測(cè)試過程進(jìn)行一次復(fù)檢測(cè)試以比較修正系數(shù)的準(zhǔn)確性，施加的一組軸向載荷F。、
FpF2、F廣Fi、Fmax條件不變，復(fù)檢測(cè)試時(shí)由測(cè)試壓力傳感器測(cè)得與F。、FpF2、F3…Fi、F隨一一
對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)軸向載荷分別是F?！?、F/' 、F2〃 、F3〃…Fi〃 、F隨"，得出復(fù)檢測(cè)試時(shí)軸向薄膜 油缸的修正系數(shù)K。' 、K/ 、K2' 、K3'…Ki' 、K隨'，由1^^ =K比oJ^^^K比，、
~ K比3…^r"二 K比，、^-=K比腿計(jì)算出相對(duì)誤差，若
《2 K比2、 夂3 AT, K,',ax
相對(duì)誤差K比o、K比pK比2、K比3…K比i、K比max《0.5^則統(tǒng)一按WK2、K3…Ki…Kmax進(jìn)行取值，
若相對(duì)誤差K比o、K比丄、K比2、K比3…K比i、K比maxX).5^則統(tǒng)一按(K。+V )/2、(K,V )/2、 (K2+K2' )/2、 (K3+K3' )/2…(Ki+Ki' )/2、 (Kmax+Kmax' )/2進(jìn)行取值并建立修正系數(shù)數(shù)據(jù) 庫。 上述修正測(cè)試完畢后，再次由計(jì)算機(jī)控制軸承試驗(yàn)機(jī)的比例減壓閥并通過軸向薄 膜油缸向軸向載荷測(cè)試裝置施加一組軸承試驗(yàn)時(shí)的常用整數(shù)試驗(yàn)載荷值Fy;。、 Fai、 Fa2、 F試3…F試i、F試max，其中F試o = F。、F試丄=Fo+100N、F試2 = Fo+200N、F試3 = F。+300N…F試i = F。+i X 100N、FWmax = Fmax，此時(shí)計(jì)算機(jī)將根據(jù)輸入載荷的大小判斷其所在的載荷區(qū)間并在修 正系數(shù)數(shù)據(jù)庫提取所在區(qū)間的修正系數(shù)K。、KpK2、K3…Ki…Kmax或(K。+K。' )/2、(K,K/ )/2、 (K2+K2' )/2、(K3+K3' )/2…(&+1(/ )/2、 (Kmax+Kmax' )/2，計(jì)算機(jī)計(jì)算出比例減壓閥在F試。、
F試"F試2、F試3…F試i、F試max時(shí)依據(jù)理論輸出壓強(qiáng)P理=F試/S理得出的P細(xì)、P理! 、 P理2 、 P理廣
P理i、 P理max，再根據(jù)所述修正系數(shù)并依據(jù)P實(shí)二 P理/K計(jì)算出實(shí)際輸出壓強(qiáng)P實(shí)o、 P實(shí)p P實(shí)"
P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)隨，計(jì)算機(jī)把P實(shí)0、P實(shí)"P實(shí)2、P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)隨指令發(fā)給比例減壓閥，比例減 壓閥再實(shí)際輸出壓強(qiáng)P實(shí)0、P實(shí)i、P實(shí)2、P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)max的壓力油，這些不同實(shí)際輸出壓強(qiáng)的 壓力油分別作用在實(shí)際活塞面積S實(shí)上產(chǎn)生實(shí)際載荷F實(shí)o、 F實(shí)p F實(shí)2、 F實(shí)3…F實(shí)i、 F實(shí)max，然
后依據(jù)(F實(shí)i-F試i)/F試iX100X分別計(jì)算出所在的載荷區(qū)間的滿量程相對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差A(yù)0% FS、 A工^FS、 A2%FS、 A3%FS Ai%FS、 Amax% FS，據(jù)此給出試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸的加 載精度，其中F實(shí)。、F實(shí)"F實(shí)2、F實(shí)3…F實(shí)i、F實(shí)腿x作為軸承試驗(yàn)時(shí)F試。、F試pF試2、F試3…F試i、
F試max的實(shí)際軸向載荷參考值。 軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸借助軸向載荷測(cè)試裝置通過計(jì)算機(jī)修正后，在實(shí)際加載 時(shí)對(duì)于試驗(yàn)人員設(shè)定的任意一個(gè)試驗(yàn)載荷Fa，計(jì)算機(jī)軟件程序?qū)⒏鶕?jù)上述修正方法首先
進(jìn)行載荷區(qū)間判斷，提取載荷區(qū)間對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)K，計(jì)算Fy;時(shí)的理論壓強(qiáng)P，再由修正系
數(shù)K修正理論壓強(qiáng)Pa得到實(shí)際輸出壓強(qiáng)P《，最后計(jì)算機(jī)控制比例減壓閥向軸向薄膜油缸 密封腔體內(nèi)輸出P《大小的壓力油，整個(gè)計(jì)算和控制過程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，軸向薄膜油缸 密封腔體內(nèi)實(shí)際壓強(qiáng)值為P《的壓力油隔著密封橡皮膜作用在實(shí)際活塞面積S《產(chǎn)生的實(shí)際
載荷F《即是與設(shè)定的試驗(yàn)載荷Fy;滿量程相對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差《±1% FS的實(shí)際軸向載荷，該載
荷通過軸向加載活塞施加在試驗(yàn)軸承上，此時(shí)在試驗(yàn)軸承上便得到了與試驗(yàn)人員設(shè)定的試
驗(yàn)載荷F y;相一致的實(shí)際載荷F《。 本發(fā)明采用簡單可靠的軸向載荷測(cè)試裝置，通過對(duì)系統(tǒng)輸出信號(hào)的修正提高了軸 承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸加載的準(zhǔn)確性；應(yīng)用計(jì)算機(jī)反饋技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制，提高了 軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸的加載穩(wěn)定性，使軸向加載系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差《±1%FS。該技術(shù) 填補(bǔ)了國內(nèi)的空白，滿足了行業(yè)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的需求，為軸承試驗(yàn)提供更為準(zhǔn)確的試驗(yàn)加載
能力和可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可進(jìn)一步提高我國軸承試驗(yàn)行業(yè)的試驗(yàn)技術(shù)水平。
權(quán)利要求
一種軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸等效載荷的修正方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)該修正方法的前提是設(shè)計(jì)一套軸向載荷測(cè)試裝置，該軸向載荷測(cè)試裝置的中間設(shè)置有滿量程穩(wěn)態(tài)誤差0.2％FS的測(cè)試壓力傳感器，在測(cè)試壓力傳感器的右端旋接有平頭螺栓，測(cè)試壓力傳感器的左端與左定位芯軸聯(lián)接并通過左定位芯軸安裝在左固定襯套中，左定位芯軸外徑與左固定襯套的內(nèi)孔為間隙配合并在結(jié)合面上涂有潤滑油，使左定位芯軸可在左固定襯套內(nèi)孔內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，左固定襯套通過其凹槽與軸承試驗(yàn)機(jī)的底座聯(lián)接并做軸向定位，在左固定襯套的左端聯(lián)接軸向薄膜油缸，軸向加載活塞的球頭面頂在左定位芯軸的左端面上，測(cè)試裝置右端的右固定襯套通過其凹槽與軸承試驗(yàn)機(jī)的底座聯(lián)接在一起并做軸向定位，右固定襯套的中間擰有球頭螺栓，球頭螺栓的球面頂在平頭螺栓的平面上，此時(shí)軸向加載活塞、左定位芯軸、測(cè)試壓力傳感器、平頭螺栓及球頭螺栓的中心線在一條直線上，在球頭螺栓上備緊螺母消除螺紋間隙并使調(diào)節(jié)好的軸向載荷測(cè)試裝置軸向限位，安裝壓蓋并通過螺釘與底座聯(lián)接固定住軸向載荷測(cè)試裝置后即可實(shí)施軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸等效載荷的修正測(cè)試；修正測(cè)試時(shí)由計(jì)算機(jī)控制軸承試驗(yàn)機(jī)的比例減壓閥并通過軸向薄膜油缸對(duì)軸向載荷測(cè)試裝置施加一組軸向載荷F0、F1、F2、F3…Fi、Fmax，其中F0為軸向薄膜油缸輸出的最小軸向載荷，F(xiàn)max為軸向薄膜油缸輸出的最大軸向載荷，F(xiàn)1、F2、F3…Fi分別為F0至Fmax區(qū)間的N等分分散軸向載荷，平均軸向載荷由Fp＝(Fmax-F0)/N得出，其中N取值有兩種當(dāng)最大軸向載荷Fmax≤10kN時(shí)N取值為40；當(dāng)最大軸向載荷Fmax＞10kN時(shí)N取值為100；由此推出F1＝F0+Fp，F(xiàn)2＝F0+2Fp，F(xiàn)3＝F0+3Fp…Fi＝F0+iFp，F(xiàn)max＝F0+NFp，所述的i＝N-1且為自然數(shù)；修正測(cè)試時(shí)從測(cè)試壓力傳感器測(cè)得與F0、F1、F2、F3…Fi、Fmax一一對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)軸向載荷分別是F0′、F1′、F2′、F3′…Fi′、Fmax′，由此得出軸向薄膜油缸的修正系數(shù)K0＝F0′/F0，K1＝F1′/F1，K2＝F2′/F2，K3＝F3′/F3…Ki＝Fi′/Fi，Kmax＝Fmax′/Fmax，把軸向薄膜油缸的修正系數(shù)K0、K1、K2、K3...Ki、Kmax存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫中；在上述修正測(cè)試過程中，K0對(duì)應(yīng)載荷區(qū)間由于軸承試驗(yàn)機(jī)所采用的比例減壓閥的輸出特性是線性的，該線性度≤0.5％，重復(fù)精度≤0.1％，所以在載荷區(qū)間所取的任意軸向載荷F得出的對(duì)應(yīng)修正系數(shù)KF與K0的相對(duì)誤差因此當(dāng)F滿足時(shí)確定K0作為的修正系數(shù)；同理K1對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間當(dāng)F滿足時(shí)確定K1作為的修正系數(shù)；依此類推K2對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間當(dāng)F滿足時(shí)確定K2作為的修正系數(shù)；Ki對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間當(dāng)F滿足時(shí)確定Ki作為的修正系數(shù)；Kmax對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間當(dāng)F滿足時(shí)確定Kmax作為的修正系數(shù)；為防止修正測(cè)試時(shí)軸承試驗(yàn)機(jī)和軸向載荷測(cè)試裝置產(chǎn)生系統(tǒng)誤差，因此對(duì)上述修正測(cè)試過程進(jìn)行一次復(fù)檢測(cè)試以比較修正系數(shù)的準(zhǔn)確性，施加的一組軸向載荷F0、F1、F2、F3…Fi、Fmax條件不變，復(fù)檢測(cè)試時(shí)由測(cè)試壓力傳感器測(cè)得與F0、F1、F2、F3…Fi、Fmax一一對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)軸向載荷分別是F0′′、F1′′、F2′′、F3′′…Fi′′、Fmax′′，得出復(fù)檢測(cè)試時(shí)軸向薄膜油缸的修正系數(shù)K0′、K1′、K2′、K3′…Ki′、Kmax′，由計(jì)算出相對(duì)誤差，若相對(duì)誤差K比0、K比1、K比2、K比3…K比i、K比max≤0.5％則統(tǒng)一按K0、K1、K2、K3…Ki…Kmax進(jìn)行取值，若相對(duì)誤差K比0、K比1、K比2、K比3…K比i、K比max＞0.5％則統(tǒng)一按(K0+K0′)/2、(K1+K1′)/2、(K2+K2′)/2、(K3+K3′)/2…(Ki+Ki′)/2、(Kmax+Kmax′)/2進(jìn)行取值并建立修正系數(shù)數(shù)據(jù)庫；上述修正測(cè)試完畢后，再次由計(jì)算機(jī)控制軸承試驗(yàn)機(jī)的比例減壓閥并通過軸向薄膜油缸向軸向載荷測(cè)試裝置施加一組軸承試驗(yàn)時(shí)的常用整數(shù)試驗(yàn)載荷值F試0、F試1、F試2、F試3…F試i、F試max，其中F試0＝F0、F試1＝F0+100N、F試2＝F0+200N、F試3＝F0+300N…F試i＝F0+i×100N、F試max＝Fmax，此時(shí)計(jì)算機(jī)將根據(jù)輸入載荷的大小判斷其所在的載荷區(qū)間并在修正系數(shù)數(shù)據(jù)庫提取所在區(qū)間的修正系數(shù)K0、K1、K2、K3…Ki…Kmax或(K0+K0′)/2、(K1+K1′)/2、(K2+K2′)/2、(K3+K3′)/2…(Ki+Ki′)/2、(Kmax+Kmax′)/2，計(jì)算機(jī)計(jì)算出比例減壓閥在F試0、F試1、F試2、F試3…F試i、F試max時(shí)依據(jù)理論輸出壓強(qiáng)P理＝F試/S理得出的P理0、P理1、P理2、P理3…P理i、P理max，再根據(jù)所述修正系數(shù)并依據(jù)P實(shí)＝P理/K計(jì)算出實(shí)際輸出壓強(qiáng)P實(shí)0、P實(shí)1、P實(shí)2、P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)max，計(jì)算機(jī)把P實(shí)0、P實(shí)1、P實(shí)2、P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)max指令發(fā)給比例減壓閥，比例減壓閥再實(shí)際輸出壓強(qiáng)P實(shí)0、P實(shí)1、P實(shí)2、P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)max的壓力油，這些不同實(shí)際輸出壓強(qiáng)的壓力油分別作用在實(shí)際活塞面積S實(shí)上產(chǎn)生實(shí)際載荷F實(shí)0、F實(shí)1、F實(shí)2、F實(shí)3…F實(shí)i、F實(shí)max，然后依據(jù)(F實(shí)i-F試i)/F試i×100％分別計(jì)算出所在的載荷區(qū)間的滿量程相對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差Δ0％FS、Δ1％FS、Δ2％FS、Δ3％FS…Δi％FS、Δmax％FS，據(jù)此給出試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸的加載精度，其中F實(shí)0、F實(shí)1、F實(shí)2、F實(shí)3…F實(shí)i、F實(shí)max作為軸承試驗(yàn)時(shí)F試0、F試1、F試2、F試3…F試i、F試max的實(shí)際軸向載荷參考值；軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸借助軸向載荷測(cè)試裝置通過計(jì)算機(jī)修正后，在實(shí)際加載時(shí)對(duì)于試驗(yàn)人員設(shè)定的任意一個(gè)試驗(yàn)載荷F試，計(jì)算機(jī)軟件程序?qū)⒏鶕?jù)上述修正方法首先進(jìn)行載荷區(qū)間判斷，提取載荷區(qū)間對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)K，計(jì)算F試時(shí)的理論壓強(qiáng)P理，再由修正系數(shù)K修正理論壓強(qiáng)P理得到實(shí)際輸出壓強(qiáng)P實(shí)，最后計(jì)算機(jī)控制比例減壓閥向軸向薄膜油缸密封腔體內(nèi)輸出P實(shí)大小的壓力油，整個(gè)計(jì)算和控制過程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，軸向薄膜油缸密封腔體內(nèi)實(shí)際壓強(qiáng)值為P實(shí)的壓力油隔著密封橡皮膜作用在實(shí)際活塞面積S實(shí)產(chǎn)生的實(shí)際載荷F實(shí)即是與設(shè)定的試驗(yàn)載荷F試滿量程相對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差≤±1％FS的實(shí)際軸向載荷，該載荷通過軸向加載活塞施加在試驗(yàn)軸承上，此時(shí)在試驗(yàn)軸承上便得到了與試驗(yàn)人員設(shè)定的試驗(yàn)載荷F試相一致的實(shí)際載荷F實(shí)。F2009102275879C00021.tif,F2009102275879C00022.tif,F2009102275879C00023.tif,F2009102275879C00024.tif,F2009102275879C00025.tif,F2009102275879C00026.tif,F2009102275879C00027.tif,F2009102275879C00028.tif,F2009102275879C00029.tif,F2009102275879C000210.tif,F2009102275879C000211.tif,F2009102275879C000212.tif,F2009102275879C000213.tif,F2009102275879C000214.tif,F2009102275879C000215.tif,F2009102275879C000216.tif,F2009102275879C000217.tif,F2009102275879C000218.tif,F2009102275879C000219.tif,F2009102275879C000220.tif,F2009102275879C000221.tif,F2009102275879C000222.tif,F2009102275879C000223.tif,F2009102275879C000224.tif,F2009102275879C000225.tif
2.實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸等效載荷的修正方法的軸向載 荷測(cè)試裝置，其特征在于該軸向載荷測(cè)試裝置由左固定襯套(14)、左定位芯軸(15)、測(cè)試 壓力傳感器(16)、平頭螺栓(17)、右固定襯套(1S)、螺母(19)和球頭螺栓(20)構(gòu)成，軸向 載荷測(cè)試裝置中的測(cè)試壓力傳感器(16)的右端聯(lián)接平頭螺栓(17)，測(cè)試壓力傳感器(16) 的左端聯(lián)接左定位芯軸(15)，左定位芯軸(15)安裝在左固定襯套(14)內(nèi)，左固定襯套 (14)左端聯(lián)接軸承試驗(yàn)機(jī)的軸向薄膜油缸(2)，軸向薄膜油缸(2)的軸向加載活塞(4)頂 在左定位芯軸(15)的左端面上，在軸向載荷測(cè)試裝置右端的右固定襯套(18)里擰有球頭 螺栓(20)并在球頭螺栓上備有螺母(19)，球頭螺栓(20)頂在測(cè)試壓力傳感器(16)右端聯(lián) 接的平頭螺栓(17)上，整個(gè)軸向載荷測(cè)試裝置通過左固定襯套(14)和右固定襯套(18)的 凹槽定位安裝在軸承試驗(yàn)機(jī)的底座(1)上，底座(1)和壓蓋(7)通過螺釘聯(lián)接在一起使軸 向載荷測(cè)試裝置固定在軸承試驗(yàn)機(jī)中部。
全文摘要
一種軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸等效載荷的修正方法是設(shè)計(jì)一套軸向載荷測(cè)試裝置，軸向載荷測(cè)試裝置由左固定襯套(14)、左定位芯軸(15)、測(cè)試壓力傳感器(16)、平頭螺栓(17)、右固定襯套(18)、螺母(19)和球頭螺栓(20)構(gòu)成。整個(gè)軸向載荷測(cè)試裝置通過左固定襯套和右固定襯套的凹槽定位安裝在軸承試驗(yàn)機(jī)的底座(1)上即可實(shí)施軸承試驗(yàn)機(jī)軸向薄膜油缸等效載荷的修正測(cè)試。本發(fā)明的修正方法通過對(duì)軸向載荷的不斷修正和計(jì)算機(jī)修正運(yùn)算，可提高軸承試驗(yàn)機(jī)軸向加載時(shí)的準(zhǔn)確性，使軸向薄膜油缸在加載時(shí)的滿量程穩(wěn)態(tài)誤差≤±1％FS，為軸承試驗(yàn)提供更為準(zhǔn)確穩(wěn)定的軸向加載載荷。
文檔編號(hào)G01M13/00GK101726411SQ20091022758
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者劉蘇亞, 張同賀, 王健, 王芳, 賈虹 申請(qǐng)人:洛陽軸研科技股份有限公司