CN102279104A - 轴承结合部特性实验台 - Google Patents

轴承结合部特性实验台 Download PDF

Info

Publication number
CN102279104A
CN102279104A CN2011100620566A CN201110062056A CN102279104A CN 102279104 A CN102279104 A CN 102279104A CN 2011100620566 A CN2011100620566 A CN 2011100620566A CN 201110062056 A CN201110062056 A CN 201110062056A CN 102279104 A CN102279104 A CN 102279104A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bearing
guide pin
screw rod
pin bushing
joint portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2011100620566A
Other languages
English (en)
Inventor
张雷
曲兴田
赵继
王昕�
冀世军
方兵
高林林
张晓星
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jilin University
Original Assignee
Jilin University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jilin University filed Critical Jilin University
Priority to CN2011100620566A priority Critical patent/CN102279104A/zh
Publication of CN102279104A publication Critical patent/CN102279104A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及一种轴承结合部特性实验台，属于机械制造领域。轴承组件、轴向加载机构和径向加载机构可以通过螺栓联接在平台上，其中径向加载机构还可以通过龙门底面联接的定位键在平台T型槽内滑动；轴承组件由轴承座、轴承、轴、隔套、轴承盖等组成，本实验台对轴承结合部特性的研究可以为精密机床开发中的CAE仿真分析提供参数支持，提高机床的开发效率，另外本实验台对轴承结合部的研究方法可以扩展到其它包含轴承组件的非机床领域。

Description

轴承结合部特性实验台
技术领域
本发明涉及一种轴承结合部特性研究的实验装置，具体是针对数控机床主轴轴承结合部特性研究的实验台，属于机械制造领域。
背景技术
我国数控机床开发中已经逐步采用CAD/CAE/CAM的设计理念，在设计阶段力图准确反映机床产品的加工精度等性能。目前国内机床制造企业开始采用CAE技术对所设计开发的机床产品开展动、静、热态性能分析，但大多数情况下机床分析结果与机床实际性能相差较大，分析结果尚不能作为可信的设计依据，只能采用“设计一研制一试验一修改”的开发过程，致使产品研制周期长、成本高。其主要原因是机床结构复杂，存在着各种各样的结合面，结合面对机床动态特性的影响非常明显，而结合面特性的影响因素和影响规律非常复杂，很大程度上决定着分析结果的可信度，结合面特性研究成为制约数控机床设计的瓶颈问题之一。
提高机床产品的设计质量，提高机床产品的动、静、热态性能，缩短机床产品研制开发的周期，迫切需要研究和建立一套支持机床产品设计的性能分析方法和平台。在机床性能设计所涉及的理论分析与实验研究中，将不可避免地涉及到复杂结构结合面接触动力学建模的问题。对于机床的结合面接触特性参数的建模方法和预测技术进行研究，有助于建立起更加符合实际的机床结构的理论分析模型。从而使在图纸设计阶段，就能通过一定的分析计算，预测机床特性，以便能及时发现结构的薄弱环节，进行结构修改。这对于提高机床产品的设计质量，缩短机床产品结构定型周期具有重要的意义。
除了刨床、拉床等主运动为直线运动的机床外，大多数机床都有主轴部件，主轴部件是机床特别是精密机床的重要功能部件，其运动精度和结构刚度是决定机床加工质量和切削效率的重要因素。主轴***中的轴承组件对主轴***的旋转精度、刚度和速度适应性有重要影响，轴承结合部是主轴组件的核心，其特性的研究对于在设计阶段提高主轴***仿真分析的可靠性有重要意义，也是提高机床的开发效率和设计质量的一个重要环节。
轴承结合部包括轴承、轴承外圈与轴承座孔的结合面、轴承内圈和轴的结合面三部分。轴承广泛应用于机床组件中，轴承结合部特性对机械结构的动力特性有重要的影响,随着机床加工精度的不断提高,这种影响更为显著。由于轴承刚度的非线性特点和轴承组件装配关系复杂的特点，通过理论计算难以获得可靠的动静态参数；通过实验获取的数据有限。
发明内容
本发明提供的一种轴承结合部特性研究的实验台，可以对轴承结合部的静动特性进行研究，可以为提高机床开发效率和设计质量所需建立的结合部参数数据库提供硬件支持和参数支持。
本发明采取的技术方案是：轴承组件、轴向加载机构、径向加载机构通过螺栓连接于带有T型槽的平台上。
本发明轴承组件结构是：轴承位于轴承座中，轴与轴承转动连接，轴承内圈隔套、轴承外圈隔套分别套接在轴的外部，轴承盖与轴承座固定连接，轴承盖与轴承座间有调整垫片。
本发明轴向加载机构的结构是，手柄一和螺帽一通过螺纹连接，螺帽一和轴向加载螺杆通过圆柱销一连接，轴向压块与轴向加载螺杆端部固定连接，轴向加载螺杆与轴向导套转动连接，轴向导套与轴向导套支撑固定连接。
本发明径向加载机构的结构是：手柄二和螺帽二通过螺纹联接，螺帽二和径向加载螺杆通过圆柱销二联接，径向压块与径向加载螺杆下端固定连接，径向加载螺杆与径向导套转动连接，径向导套与龙门固定连接，径向导套支撑套在径向导套外部并与龙门固定连接。
本发明的优点在于：
（1）利用轴向加载机构、径向加载机构和测试***可以实现对轴承结合部的静、动特性同时进行研究，将静动特性的研究整合到一个实验台上。
（2）实验台对四种影响因素进行研究，根据需要可以对影响因素及影响因素包含的情况进行扩增，平台、加载机构及测试***不需改变，增加和改变轴承组件即可实现。
（3）实验台的设计充分考虑了机床常用主轴轴承组件的结合面的存在形式和载荷的的作用形式，采用了合适的轴承组件装配和加载机构使试验台上结合部和实际机床主轴轴承组件中轴承结合部工作状况相一致。
（4）利用该轴承结合部实验台能够获取大量轴承结合面静动态特性参数，以建立结合面特性参数数据库。对数据库中的数据进一步拟合，可以得到范围内任意尺寸、型号以及种类的轴承的特性参数。
附图说明
图1是本发明的的结构示意图。
图2是本发明的双列面对面轴承组合时的轴承组件的结构示意图。
图3是本发明轴向加载机构的结构示意图。
图4是本发明径向加载机构的结构示意图。
图5是本发明实施例1即轴承组件轴向加载时的结构示意图。
图6是本发明实施例2即径向加载时的结构示意图。
具体实施方式
轴承组件1、轴向加载机构4、径向加载机构2通过螺栓连接于带有T型槽的平台3上。
本发明轴承组件结构是：轴承105位于轴承座104中，轴102与轴承105转动连接，轴承内圈隔套106、轴承外圈隔套107分别套接在轴的外部，轴承盖101与轴承座固定连接，轴承盖101与轴承座间有调整垫片103。
本发明轴向加载机构的结构是，手柄一401和螺帽一403通过螺纹连接，螺帽一和轴向加载螺杆402通过圆柱销一404连接，轴向压块407与轴向加载螺杆端部固定连接，轴向加载螺杆与轴向导套405转动连接，轴向导套与轴向导套支撑406固定连接。
本发明径向加载机构的结构是：手柄二201和螺帽二203通过螺纹联接，螺帽二和径向加载螺杆207通过圆柱销二202联接，径向压块208与径向加载螺杆207下端固定连接，径向加载螺杆与径向导套205转动连接，径向导套与龙门204固定连接，径向导套支撑206套在径向导套外部并与龙门固定连接。
下面结合附图对本发明的两种实施例作进一步详述。
实施例1：
 本实施例的总体结构如图5所示，其中轴向加载机构4的结构如图3所示，轴承组件1的结构如图2所示，轴向加载机构4和轴承组件1通过螺栓固结在平台3上。手柄一401和螺帽一403通过螺纹联接，螺帽一403和轴向加载螺杆402通过圆柱销一404联接，作用于手柄一401的扭转力通过螺帽一403传给轴向加载螺杆402，轴向加载螺杆402沿螺纹滚道转动并轴向移动，轴向加载螺杆402的轴向移动使其端部联接的轴向压块407通过力传感器5轴向压紧轴承组件中轴102的端面，对轴承组件1施加轴向载荷，载荷值可通过联接在压块407和轴102端面之间的力传感器5测得；在加载力的作用下，轴承组件1的轴承105产生轴向变形，变形量可由轴102另一端面的位移反映出来，通过激光干涉仪等测量***可测得轴102端面的位移量，进而得出轴承结合部的轴向变形，由加载力和轴向变形量可得轴承结合部的轴向刚度。
实施例2：
本实施例的总体结构如图6所示，其中径向加载机构2的结构如图4所示，轴承组件1的结构如图2所示，两个径向加载机构2和轴承组件1通过螺栓固结在平台3上。龙门204与径向导套支撑206，径向导套支撑206与径向导套205都是通过螺栓联接，手柄二201和螺帽二203通过螺纹联接，螺帽二203和径向加载螺杆207通过圆柱销二202联接，作用于手柄二201的扭转力通过螺帽二203传给径向加载螺杆207，径向加载螺杆207沿螺纹滚道转动并轴向移动，径向加载螺杆207的轴向移动使其端部联接的径向压块208通过力传感器6轴向压紧轴承组件中轴102的端部轴段的上切面，两个径向加载机构在轴102的两端同时对轴承组件1施加径向载荷，载荷值可通过联接在径向压块208和轴102端面之间的力传感器6测得；在加载力的作用下，轴承组件1的轴承105产生径向变形，理论上轴本身的变形远小于轴承结合部的变形，故轴承结合部的变形量可由轴102端部轴段的下切面的位移反映出来，通过激光干涉仪等测量***可测得轴102端部轴段下切面的位移量，进而得出轴承结合部的径向变形，由加载力和径向变形量可得轴承结合部的径向刚度。
实验台充分考虑了实际研究的数控机床主轴轴承结合面的情况，从中选择了对轴承结合部影响较大的四种因素进行研究，通过更换轴承组件来实现相关因素的改变，其它未考虑的因素都采用所研究的数控机床系列中一种最常用的情况；轴承组件和加载机构都可通过螺栓联接在带有T型槽的平台上，径向加载机构还可以通过龙门底面联接的定位键在平台T型槽内滑动；轴向加载机构和径向加载机构对轴承组件进行加载，通过力传感器和位移传感器分别测出轴向和径向的加载力及轴承结合部的位移，进而求出轴承结合部的静刚度；对于轴承结合部的动力学模型，是将轴承结合部视为整体，不考虑轴承质量，即在轴和轴承座孔之间直接用若干刚度和阻尼连接；利用动态测试设备对轴承组件进行激振、拾振、数据采集和处理以后得到轴承组件的模态参数，最后利用一定拟合方法求出轴承结合部的动态刚度和阻尼；得到不同因素下轴承结合部的静刚度、动刚度和阻尼之后，即可分析不同的影响因素对轴承结合部特性的影响规律。
四种影响因素包括轴承内径、轴承组合方式、轴承接触角和预紧力，实验台通过更换轴承组件对四种因素对轴承结合部静动特性的影响进行研究；本实验台实验时用不同内径和不同接触角的70系列角接触球轴承进行实验，轴承内径取：50、70、90、100、120、150六种，接触角取15°、25°、30°三种，预紧力分轻、中、重三种，轴承组合方式有单列、双列面对面、双列背靠背、三列面对面、三列背靠背五种情况；不同内径轴承与不同的轴和轴承座配合，与其他一些辅助件组成不同的轴承组件，不同的轴承组件共用相同的轴向加载机构和径向加载机构。

Claims (4)

1.一种轴承结合部特性实验台，其特征在于：轴承组件、轴向加载机构、径向加载机构通过螺栓连接于带有T型槽的平台上。
2.根据权利要求1所述的轴承结合部特性实验台，其特征在于：轴承组件结构是：轴承位于轴承座中，轴与轴承转动连接，轴承内圈隔套、轴承外圈隔套分别套接在轴的外部，轴承盖与轴承座固定连接，轴承盖与轴承座间有调整垫片。
3.根据权利要求1所述的轴承结合部特性实验台，其特征在于：轴向加载机构的结构是，手柄一和螺帽一通过螺纹连接，螺帽一和轴向加载螺杆通过圆柱销一连接，轴向压块与轴向加载螺杆端部固定连接，轴向加载螺杆与轴向导套转动连接，轴向导套与轴向导套支撑固定连接。
4.根据权利要求1所述的轴承结合部特性实验台，其特征在于：径向加载机构的结构是：手柄二和螺帽二通过螺纹联接，螺帽二和径向加载螺杆通过圆柱销二联接，径向压块与径向加载螺杆下端固定连接，径向加载螺杆与径向导套转动连接，径向导套与龙门固定连接，径向导套支撑套在径向导套外部并与龙门固定连接。
CN2011100620566A 2011-03-15 2011-03-15 轴承结合部特性实验台 Pending CN102279104A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100620566A CN102279104A (zh) 2011-03-15 2011-03-15 轴承结合部特性实验台

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2011100620566A CN102279104A (zh) 2011-03-15 2011-03-15 轴承结合部特性实验台

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102279104A true CN102279104A (zh) 2011-12-14

Family

ID=45104675

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2011100620566A Pending CN102279104A (zh) 2011-03-15 2011-03-15 轴承结合部特性实验台

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102279104A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102589877A (zh) * 2012-02-29 2012-07-18 湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司 一种汽车传动轴支撑件性能的判定方法
CN102636348A (zh) * 2012-04-10 2012-08-15 洛阳轴研科技股份有限公司 高速轴承试验机
CN103528813A (zh) * 2013-10-28 2014-01-22 东北大学 一种叶片-涂层机匣的碰摩实验装置
DE102015007823A1 (de) * 2015-06-18 2016-12-22 Audi Ag Prüfvorrichtung für ein Kfz-Radlager
CN106338371A (zh) * 2016-08-12 2017-01-18 南京汽车集团有限公司 测试中间支撑环刚度的试验装置
CN106768749A (zh) * 2017-02-21 2017-05-31 中国科学院沈阳自动化研究所 一种主轴轴承结合部动刚度测试装置
CN108827635A (zh) * 2018-09-06 2018-11-16 陕西科技大学 一种滚动轴承结合部静特性测量装置及方法
CN109470479A (zh) * 2018-12-26 2019-03-15 吉林大学 动载荷下间距可调的大轴径滑动轴承组摩擦学性能试验台
CN110289737A (zh) * 2019-08-13 2019-09-27 南京汽轮电机(集团)有限责任公司 一种发电机轴瓦防护装置
CN110569585A (zh) * 2019-08-28 2019-12-13 东北大学 一种螺栓连接圆柱壳结构动态特性计算与分析方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4862738A (en) * 1987-08-20 1989-09-05 Allied-Signal, Inc. Test system for wheel bearings
JP3383537B2 (ja) * 1996-12-18 2003-03-04 日立粉末冶金株式会社 軸受用試験機
DE102004048633A1 (de) * 2004-10-06 2006-04-20 Fag Kugelfischer Ag & Co. Ohg Abgleich- bzw. Kalibriervorrichtung für wenigstens ein Sensorlager und Verfahren zum Abgleichen bzw. zur Kalibrierung der selben
CN2881598Y (zh) * 2006-03-09 2007-03-21 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 新型螺旋式加载架
CN101936810A (zh) * 2010-08-02 2011-01-05 沈机集团昆明机床股份有限公司 滚动轴承-主轴***动静态特性综合测试实验装置
CN202033190U (zh) * 2011-03-15 2011-11-09 吉林大学 轴承结合部特性实验台

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4862738A (en) * 1987-08-20 1989-09-05 Allied-Signal, Inc. Test system for wheel bearings
JP3383537B2 (ja) * 1996-12-18 2003-03-04 日立粉末冶金株式会社 軸受用試験機
DE102004048633A1 (de) * 2004-10-06 2006-04-20 Fag Kugelfischer Ag & Co. Ohg Abgleich- bzw. Kalibriervorrichtung für wenigstens ein Sensorlager und Verfahren zum Abgleichen bzw. zur Kalibrierung der selben
CN2881598Y (zh) * 2006-03-09 2007-03-21 中国船舶重工集团公司第七一一研究所 新型螺旋式加载架
CN101936810A (zh) * 2010-08-02 2011-01-05 沈机集团昆明机床股份有限公司 滚动轴承-主轴***动静态特性综合测试实验装置
CN202033190U (zh) * 2011-03-15 2011-11-09 吉林大学 轴承结合部特性实验台

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102589877B (zh) * 2012-02-29 2014-02-19 湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司 一种汽车传动轴支撑件性能的判定方法
CN102589877A (zh) * 2012-02-29 2012-07-18 湖南湖大艾盛汽车技术开发有限公司 一种汽车传动轴支撑件性能的判定方法
CN102636348A (zh) * 2012-04-10 2012-08-15 洛阳轴研科技股份有限公司 高速轴承试验机
CN102636348B (zh) * 2012-04-10 2015-07-15 洛阳轴研科技股份有限公司 高速轴承试验机
CN103528813A (zh) * 2013-10-28 2014-01-22 东北大学 一种叶片-涂层机匣的碰摩实验装置
DE102015007823A1 (de) * 2015-06-18 2016-12-22 Audi Ag Prüfvorrichtung für ein Kfz-Radlager
DE102015007823B4 (de) 2015-06-18 2017-02-09 Audi Ag Prüfvorrichtung für ein Kfz-Radlager
CN106338371B (zh) * 2016-08-12 2019-02-19 南京汽车集团有限公司 测试中间支撑环刚度的试验装置
CN106338371A (zh) * 2016-08-12 2017-01-18 南京汽车集团有限公司 测试中间支撑环刚度的试验装置
CN106768749A (zh) * 2017-02-21 2017-05-31 中国科学院沈阳自动化研究所 一种主轴轴承结合部动刚度测试装置
CN106768749B (zh) * 2017-02-21 2019-01-22 中国科学院沈阳自动化研究所 一种主轴轴承结合部动刚度测试装置
CN108827635A (zh) * 2018-09-06 2018-11-16 陕西科技大学 一种滚动轴承结合部静特性测量装置及方法
CN109470479A (zh) * 2018-12-26 2019-03-15 吉林大学 动载荷下间距可调的大轴径滑动轴承组摩擦学性能试验台
CN109470479B (zh) * 2018-12-26 2023-09-26 吉林大学重庆研究院 动载荷下间距可调的大轴径滑动轴承组摩擦学性能试验台
CN110289737A (zh) * 2019-08-13 2019-09-27 南京汽轮电机(集团)有限责任公司 一种发电机轴瓦防护装置
CN110289737B (zh) * 2019-08-13 2024-04-19 南京汽轮电机集团电站设备技术服务有限公司 一种发电机轴瓦防护装置
CN110569585A (zh) * 2019-08-28 2019-12-13 东北大学 一种螺栓连接圆柱壳结构动态特性计算与分析方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102279104A (zh) 轴承结合部特性实验台
CN106202647B (zh) 电主轴的多轴疲劳寿命预测方法及疲劳寿命可靠性评估方法
Mi et al. Effects of preloads on joints on dynamic stiffness of a whole machine tool structure
Hung et al. Modeling the machining stability of a vertical milling machine under the influence of the preloaded linear guide
Altintas et al. Virtual design and optimization of machine tool spindles
Jorgensen et al. Dynamics of spindle-bearing systems at high speeds including cutting load effects
Jiang et al. A modeling approach for analysis and improvement of spindle-drawbar-bearing assembly dynamics
Cao Modeling of high-speed machine-tool spindle systems
CN202033190U (zh) 轴承结合部特性实验台
Budak et al. Mechanical interfaces in machine tools
Miao et al. Dynamic analysis of the column-spindle system considering the nonlinear characteristics of kinematic joints
CN103286635A (zh) 一种数控车床样机测试流程及评价方法
Delgado et al. Analysis of non-linear machine tool dynamic behavior
Lin et al. Rotordynamics of an improved face-grinding spindle: Rotational stiffness of thrust bearing increases radial stiffness of spindle
Wrzochal et al. New device proposed for industrial measurement of rolling bearing friction torque
Feng et al. Analysis of static and dynamic characteristic of spindle system and its structure optimization in camshaft grinding machine
Li et al. Modeling and analysis of the composite stiffness for angular contact ball bearings
Jin et al. Reliability coupling mechanism analyses of T-rotation-type CMA with frame deformation in CNC machine tools
CN108363827A (zh) 一种基于相似理论的混联机床静刚度分析方法
Jiang et al. Research on stability prediction of the crankshaft CNC tangential point tracing grinding
CN101690980A (zh) 一种机床设计方法
Fuzhong CNC milling machine spindle characteristics analysis by FEM
Yang et al. Reliability Test Rig of the Motorized Spindle and Improvements on Its Ability for High‐Speed and Long‐Term Tests
Wang et al. Quality prediction of plunger components based on the finite element method during the neck-spinning process
Liu et al. Timoshenko beam-based stability and natural frequency analysis for heavy load mechanical spindles

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20111214