徑向液體靜壓軸承可靠性試驗臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型屬于機(jī)械零部件可靠性試驗技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬實際動、靜態(tài)壓力載荷并且能夠在徑向360°范圍內(nèi)加載的徑向液體靜壓軸承可靠性試驗臺。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著機(jī)器向著高效、精密方向的發(fā)展，靜壓軸承因具有摩擦小、承載力大、精度高等優(yōu)點，受到了越來越多的重視。靜壓軸承根據(jù)介質(zhì)的不同分為液體靜壓軸承和氣體靜壓軸承。液體靜壓軸承是依靠供給的壓力油，在軸承間隙中形成壓力油膜，使軸頸與軸承處于完全液體摩擦狀態(tài)，其通常由供油系統(tǒng)、節(jié)流器和軸承三部分組成，其中徑向液體靜壓軸承應(yīng)用范圍廣泛，例如某些型號重型臥式車床床頭箱內(nèi)的機(jī)床主軸采用兩個徑向液體靜壓軸承支撐，用于承受徑向切削力、主軸等機(jī)床零部件及工件的部分或全部慣性力。因此研宄開發(fā)徑向液體靜壓軸承可靠性試驗臺，通過可靠性試驗暴露徑向液體靜壓軸承的潛在故障和可靠性薄弱環(huán)節(jié)，提出并實施有針對性的改進(jìn)措施以提高徑向液體靜壓軸承可靠性水平，對于增加徑向液體靜壓軸承相關(guān)零部件生產(chǎn)企業(yè)的效益以及提高采用徑向液體靜壓軸承的產(chǎn)品的可靠性具有非常重要的實際意義。
[0003]徑向液體靜壓軸承的工作狀態(tài)受溫度以及供油壓力的影響較為嚴(yán)重。由于國內(nèi)對徑向液體靜壓軸承包括其供油系統(tǒng)的液壓技術(shù)的研宄起步較晚，因此目前國內(nèi)還沒有對徑向液體靜壓軸承進(jìn)行完整的可靠性研宄，目前僅有的試驗臺也只是對采用徑向液體靜壓軸承的產(chǎn)品進(jìn)行慣性加載試驗等，專門針對徑向液體靜壓軸承的可靠性試驗裝置國內(nèi)幾乎處于空白。本實用新型根據(jù)徑向液體靜壓軸承只承受徑向壓力這一實際使用工況，提出了一種具有模擬實際動、靜態(tài)壓力載荷并且能夠在徑向360°范圍內(nèi)加載的徑向液體靜壓軸承可靠性試驗臺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是克服了目前可靠性試驗裝置不能夠?qū)较蛞后w靜壓軸承進(jìn)行模擬實際工況的可靠性試驗的問題。本實用新型提供了一種具有模擬實際動、靜態(tài)壓力載荷并且能夠在徑向360°范圍內(nèi)加載的徑向液體靜壓軸承可靠性試驗臺。
[0005]本實用新型包括試驗臺支承、徑向液體靜壓軸承輔助裝置、Z正向加載裝置、Z負(fù)向加載裝置、Y正向加載裝置、Y負(fù)向加載裝置以及自動控制裝置。
[0006]一、試驗臺支承
[0007]所述的試驗臺支承為地平鐵，所述的地平鐵水平放置，T型槽沿著X方向分布，用于支承固定布置在X方向的徑向液體靜壓軸承輔助裝置、布置在Y方向的Y正向加載裝置、布置在Y方向的Y負(fù)向加載裝置、布置在Z方向的Z正向加載裝置、布置在Z方向的Z負(fù)向加載右立柱以及布置在Z方向的Z負(fù)向加載左立柱。
[0008]二、徑向液體靜壓軸承輔助裝置
[0009]所述的徑向液體靜壓軸承輔助裝置由支承立柱、滑動立柱、軸承座支承板、推力軸承底座、后徑向液體靜壓軸承底座、主軸、伺服電機(jī)、伺服電機(jī)安裝座、前端支承板、壓力傳感器、千分表、彈簧固定裝置支承板、彈簧固定裝置、加載單元、前徑向液體靜壓軸承底座以及溫度傳感器組成。
[0010]所述的支承立柱的上部分為長方體結(jié)構(gòu)，其頂面有兩個螺紋孔，支承立柱的下部分為長方形平板結(jié)構(gòu)，平板的前后兩側(cè)面各開有兩個U形口，四個T型螺栓穿過U形口即可將其固定在地平鐵上。所述的滑動立柱的結(jié)構(gòu)與支承立柱相似，上部分為長方體結(jié)構(gòu)，其頂面有兩個螺紋孔，側(cè)面(靠近加載接頭的側(cè)面)有兩道平行的T型槽，滑動立柱的下部分為長方形平板結(jié)構(gòu)，平板的前后兩側(cè)面各開有兩個U形口，四個T型螺栓穿過U形口即可將其固定在地平鐵上。所述的軸承座支承板為長方形平板結(jié)構(gòu)，上表面有兩道平行的T型槽，兩側(cè)各開有兩個沉頭孔，通過螺栓穿過沉頭孔將兩側(cè)分別固定在支承立柱的頂面。
[0011]所述的推力軸承底座用于支承并定位主軸上的推力軸承從而實現(xiàn)對主軸的軸向定位，推力軸承底座底面兩端各有兩個通孔，四個T型螺栓穿過通孔即可將推力軸承座固定在軸承座支承板上。所述的前端支承板為長方形平板結(jié)構(gòu)，上表面有兩道平行的T型槽，上表面的兩端各開有兩個沉頭孔，通過四個螺栓穿過沉頭孔將兩端分別固定在支承立柱的頂面和滑動立柱的頂面。所述的伺服電機(jī)安裝座整體為L形結(jié)構(gòu)，其上部分平板有四個通孔用于固定伺服電機(jī)，四個通孔中間有一個電機(jī)軸孔。伺服電機(jī)安裝座的上部分平板與底面平板連接處焊接有兩個加強(qiáng)筋，伺服電機(jī)安裝座的底面平板的上表面的兩端各有兩個通孔，四個T型螺栓穿過通孔即可將伺服電機(jī)安裝座固定在前端支承板上。伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器與主軸相連接，從而驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動。
[0012]所述的壓力傳感器通過三通閥連接到徑向液體靜壓軸承的每個進(jìn)油口處，所需壓力傳感器的數(shù)量等于前徑向液體靜壓軸承進(jìn)油口數(shù)量m與后徑向液體靜壓軸承進(jìn)油口數(shù)量η之和，用于檢測和監(jiān)測徑向液體靜壓軸承的供油壓力。所述的溫度傳感器安裝在前徑向液體靜壓軸承底座上，同理在后徑向液體靜壓軸承底座上同樣安裝溫度傳感器，用于檢測和監(jiān)測徑向液體靜壓軸承的溫度。所述的千分表分別安置于靠近前徑向液體靜壓軸承底座的后方和后徑向液體靜壓軸承底座的前方，用于檢測和監(jiān)測主軸的圓跳動。
[0013]所述的彈簧固定裝置由上平板、下平板和兩個相同的彈簧組成，上、下平板形狀、大小尺寸相同且均為長方形結(jié)構(gòu)件，上平板的下表面焊接有兩個彎鉤，下平板上表面同樣焊接有兩個彎鉤，下平板兩個彎鉤的中間位置處有兩個圓孔，將兩個彈簧分別與上平板的一個彎鉤和下平板相對應(yīng)位置的一個彎鉤相連接，即兩個彈簧置于上、下平板中間，且垂直于平板表面。參閱圖，所述的彈簧固定裝置支承板整體成L形，上半部分為一長方形平板，平板的兩側(cè)各有兩個圓孔，下半部分同樣為一長方形平板，平板的兩側(cè)各有一個U形口，兩個T型螺栓穿過U型口即可將彈簧固定支承板固定于滑動立柱有T型槽的側(cè)面上，松開T型螺栓，彈簧固定支承板可以沿著滑動立柱的T型槽在Z方向上移動。
[0014]所述的加載單元由加載單元外殼、兩個相同的軸承端蓋、兩個相同的深溝球軸承以及兩個相同的密封圈組成。所述的加載單元外殼的主體為圓柱形，在其外圓面的前端軸線等高處兩側(cè)各焊接一個長方形平板。加載單元外殼有圓柱形空腔，且圓柱形空腔與加載單元外殼的外圓面同軸。所述的軸承端蓋底面為圓盤形結(jié)構(gòu)，內(nèi)側(cè)面有一圈凸起的邊緣，軸承端蓋底面的中心有一個通孔，軸承端蓋的外圍周向有六個等分布的通孔。深溝球軸承的內(nèi)圈與主軸相配合并利用主軸的軸肩進(jìn)行軸向定位，深溝球軸承外圈與加載單元外殼圓柱形空腔相配合，并利用軸承端蓋內(nèi)側(cè)面一圈凸起的邊緣對外圈進(jìn)行定位。通過六個螺栓穿過軸承端蓋周向的六個通孔將軸承端蓋安裝在加載單元外殼的兩端，主軸穿過軸承端蓋中間的通孔，兩個密封圈分別安裝在兩個軸承端蓋通孔的圓柱面上的密封槽中并與主軸相接觸從而實現(xiàn)對深溝球軸承的密封。
[0015]加載單元兩側(cè)的長方形平板穿過彈簧固定裝置，即兩套彈簧固定裝置的上平板分別與加載單元兩側(cè)的長方形平板相接觸(彈簧固定裝置上平板的X方向長度大于加載單元兩側(cè)的長方形平板X方向?qū)挾?，利用螺栓穿過彈簧固定裝置下平板的兩個圓孔與彈簧固定裝置支承板上半部分一側(cè)的兩個圓孔從而將彈簧固定裝置固定在彈簧固定裝置支承板上，將彈簧固定裝置支承板沿著滑動立柱的T型槽在Z方向上移動到合適位置并固定，實現(xiàn)對加載單元施加了一個預(yù)壓力，從而實現(xiàn)在主軸旋轉(zhuǎn)時加載單元隨主軸的轉(zhuǎn)動被有效限制，便于Y正向加載裝置、Y負(fù)向加載裝置、Z正向加載裝置以及Z負(fù)向加載裝置對其進(jìn)行加載，并將加載的力傳遞到前、后徑向液體靜壓軸承上。
[0016]三、Z正向加載裝置
[0017]所述的Z正向加載裝置由連接底座、固定底座、固定桿、電液伺服閥、伺服油缸、彈性裝置、拉壓力傳感器、加載接頭、連接桿、關(guān)節(jié)軸承底座、安裝底座、加載底座以及位移傳感器組成。
[0018]所述的伺服油缸選用單活塞或雙活塞桿式液壓油缸，本實用新型的實施例中以單活塞桿式伺服油缸為例，單活塞桿從伺服油缸的上端伸出，伺服油缸上表面中間開有四個螺紋孔，用于固定電液伺服閥。
[0019]所述的電液伺服閥通過四個螺栓安裝在伺服油缸的上表面。
[0020]所述的連接底座為一長方形平板結(jié)構(gòu)件，其上表面有兩道平行的T型槽，兩側(cè)各有兩個通孔，四個T型螺栓穿過通孔可將連接底座固定在地平鐵上。所述的固定底座整體為L形結(jié)構(gòu)，上部分為長方形平板結(jié)構(gòu)，平板上有四個圓孔成兩行兩列分布，下部分同樣為長方形平板結(jié)構(gòu)，平板兩側(cè)各有兩個U形口，通過四個T型螺栓穿過U形口即可將固定底座固定在連接底座上，固定底座上部分長方形平板與下部分長方形平板連接處兩側(cè)各有兩個加強(qiáng)筋。所述的安裝底座為一長方形平板結(jié)構(gòu)，其上有兩道平行的T型槽，兩道T型槽中間部分有四個沉頭孔成兩行兩列分布，通過四個螺栓穿過沉頭孔可將安裝底座固定在固定底座上。
[0021]所述的加載底座是由四塊長方形鋼板采用焊接而成的后端敞開的箱體式結(jié)構(gòu)件，加載底座的底板上設(shè)置有四個通孔，用于安裝四個T型螺栓，將加載底座固定在安裝底座上，即固定在安裝底座有T型槽的端面上，松開T型螺栓，加載底座可以沿著安裝底座上的T型槽在單活塞桿移動方向進(jìn)行移動，加載底座下壁板上有一通孔用于穿過固定桿。
[0022]所述的固定桿是一個階梯軸，即其中間軸徑大于兩端軸徑，固定桿的兩端布有螺紋，一端與伺服油缸的下端面螺紋孔連接，一端穿過加載底座的下壁板通孔，并通過螺母擰緊固定。
[0023]所述的位移傳感器外殼通過螺釘固定在伺服油缸的缸體上，其內(nèi)芯與伺服油缸的活塞桿上端連接，當(dāng)活塞桿移動時位移傳感器的內(nèi)芯也隨著移動，實現(xiàn)位移的測量與反饋。
[0024]所述的彈性裝置由下端連接板、上端連接板、兩個結(jié)構(gòu)相同的套筒、兩個規(guī)格相同的螺栓和兩個規(guī)格相同的螺母組成。其中，上端連接板與下端連接板結(jié)構(gòu)相同，均為一個長方形平板，其中心位置處設(shè)置有螺紋通孔，螺紋通孔的兩側(cè)各有一個通孔，兩個結(jié)構(gòu)相同的套筒的外徑大于下端連接板與上端連接板上兩側(cè)通孔的直徑。兩個規(guī)格相同的螺栓插入下端連接板與上端連接板兩側(cè)的通孔中，兩個結(jié)構(gòu)相同的套筒套裝在下端連接板與上端連接板之間的兩個螺栓上，最后再通過螺母將上端連接板、兩個結(jié)構(gòu)相同的套筒與下端連接板固定連接在一起。下端連接板上的螺紋孔與伺服油缸活塞桿的上端通過螺紋連接，上端連接板上的螺紋孔與雙頭螺柱的下端螺紋連接。彈性裝置可以吸收部分位移但可以傳遞力。雙頭螺柱的上端與拉壓力傳感器(本實用新型以JHZTC、柱筒型為例)螺紋連接，拉壓力傳感器的上端與另一雙頭螺柱的下端螺紋連接，該雙頭螺柱的上端螺紋與關(guān)節(jié)軸承底座下端螺紋連接。
[0025]所述的關(guān)節(jié)軸承底座為圓柱形結(jié)構(gòu)件，其內(nèi)腔同樣為圓柱形結(jié)構(gòu)并與外圓面同軸，且關(guān)節(jié)軸承底座上表面開口、下表面閉合，下表面有一螺紋孔。關(guān)節(jié)軸承底座的內(nèi)腔與關(guān)節(jié)軸承外圈配合，關(guān)節(jié)軸承內(nèi)