CN102692319A - 一种载荷可控的被动式随动施力直线导轨副试验台 - Google Patents

一种载荷可控的被动式随动施力直线导轨副试验台 Download PDF

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Abstract

一种载荷可控的被动式随动施力直线导轨副试验台，其横向加载机构的构成是：横向施力装置通过横向拉压力传感器与横向施力头相连，横向施力头端部连接于受力滑台侧面，横向施力装置的底座通过左侧直线导轨副固定于机座上；垂向加载机构的构成是：垂向施力装置通过垂向拉压力传感器与垂向施力头相连，垂向施力头端部连接于受力滑台上表面的中心，垂向施力装置安装于龙门架的横梁上，龙门架右侧的底座通过右侧直线导轨副机座上，龙门架的左侧固定于横向施力装置的底座上。该试验台实现了导轨滑块横向载荷及径向载荷的可控动态加载，能更准确、可靠的评估出载荷与导轨副性能及寿命之间的关系，为导轨副的设计与维护提供更可靠的试验依据。

Description

一种载荷可控的被动式随动施力直线导轨副试验台
技术领域
本发明涉及一种载荷可控的被动式随动施力直线导轨副试验台。
背景技术
直线导轨副是机械***的常用导向部件，在各种机器设备中应用广泛。它的性能及寿命主要与导轨滑块承受的横向载荷及径向(垂直于导轨正面)载荷有关。通过直线导轨副试验装置模拟导轨副在特定载荷下的运行状态可以评估出导轨副的性能及寿命，有利于建立合理有效的维修计划，节省大量的维护费用。现有的直线导轨副试验装置，如申请人已申请的201110321929.0号专利申请“一种可重构的丝杠副、导轨副加速寿命电液伺服试验台”通过丝杠驱动机构带动受力滑台前后移动，受力滑台带动固定于其下表面的四个导轨滑块在两个导轨上滑动，以模拟导轨副的运行过程；由固定于机座上的横向加载机构通过受力滑台的侧面向四个导轨滑块施加横向载荷，由固定于机座的龙门架上的垂向(径向)加载机构通过受力滑台向四个导轨滑块施加径向载荷。该装置可以试验评估出导轨副在施加不同横向载荷及径向载荷情况下的性能及寿命。但由于其横向加载机构及垂向加载机构的施力点固定，不随受力滑台的运动而移动；而试验时受力滑台总是处于运动状态中，固定的施力点与四个导轨滑块的相对距离发生变化，从而通过受力滑台分配给四个导轨滑块的载荷不恒定，而受相对距离、受力滑台滑动速度的影响，其变化复杂，难以定量预测。也即横向加载机构及垂向加载机构施加给四个导轨滑块的载荷不方便准确控制。从而试验装置无法准确、可靠的评估出载荷与导轨副性能及寿命之间的关系。
发明内容
本发明的目的是提供一种载荷可控的被动式随动施力直线导轨副试验台，该试验台采用被动式随动施力的方式实现导轨滑块横向载荷及径向载荷的可控动态加载，能更准确、可靠的评估出载荷与导轨副性能及寿命之间的关系，为导轨副的设计与维护提供更可靠的试验依据。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种载荷可控的被动式随动施力直线导轨副试验台，包括机座、机座上的丝杠驱动机构、两个导轨分别安装于丝杠驱动机构的两侧、受力滑台的底面与丝杠驱动机构相连，受力滑台底面的四个角与四个导轨滑块对应相连，四个导轨滑块中每两个与对应的导轨构成导轨副；受力滑台的下表面还连有光栅尺读数头，该光栅尺读数头与固定于机座上的光栅主尺配合，受力滑台的侧面有横向加载机构、上方有垂向加载机构；其特征在于：
所述的横向加载机构的构成是：横向施力装置通过横向拉压力传感器与横向施力头相连，横向施力头端部连接于受力滑台侧面的纵向中心，横向施力装置的底座通过左侧直线导轨副固定于机座上；
所述的垂向加载机构的构成是：垂向施力装置通过垂向拉压力传感器与垂向施力头相连，垂向施力头端部连接于受力滑台上表面的中心，垂向施力装置安装于龙门架的横梁上，龙门架右侧的底座通过右侧直线导轨副固定于机座上，龙门架的左侧与横向施力装置的底座相连；
每个导轨滑块上均安装有三向振动加速度传感器及温度传感器；这些传感器及光栅尺读数头均与数据采集及控制***电连接；丝杠驱动机构、横向加载机构和垂向加载机构也均与数据采集及控制***电连接。
上述技术方案的工作过程和原理是：
丝杠驱动机构带动受力滑台纵向运动；光栅尺读数头将受力滑台的位移信号反馈给数据采集及控制***，数据采集及控制***根据反馈信号控制丝杠驱动机构，使受力滑台按用户设置参数的进行精确的纵向运动。而横向施力装置、垂向施力装置一方面是通过导轨副活动地安装于机座上，另一方面又与受力滑台相连；因此，横向施力装置、垂向施力装置会跟随受力滑台一起纵向运动。同时，数据采集及控制***根据用户输入的导轨滑块横向、径向的载荷变化曲线，分别控制横向加载机构、垂向加载机构的输出力的大小，横向加载机构、垂向加载机构输出的力通过受力滑台作用在导轨滑块上，从而实现导轨滑块承受的横向载荷、径向载荷按用户需求变化，以模拟导轨副的各种工况。
试验时，数据采集及控制***通过三向振动加速度传感器、温度传感器采集导轨滑块的振动信号及温度信号，从而得到评估载荷与导轨副性能及寿命之间关系的所需试验数据，为导轨副的设计与维护提供更加可靠的试验依据。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
一、本发明在进行试验时，横向加载机构及垂向加载机构的施力头(施力点)均跟随受力滑台一起同步运动，施力点与四个导轨滑块相对静止，从而施力装置施加的载荷能均匀的不变的作用在四个导轨滑块上，每个导轨滑块承受的载荷均为施力装置施加载荷的1/4，也即导轨滑块承受的载荷变化曲线同施力装置的施力变化曲线完全一致，仅仅是幅值缩小到1/4。因此，本发明装置在进行直线导轨副的性能及寿命试验时，能非常方便的实现施加载荷的精确、可靠控制，从而能更准确、可靠的评估出载荷与导轨副性能及寿命之间的关系，为导轨副的设计与维护提供更可靠的试验依据。
二、本发明横向加载机构及垂向加载机构为被动式随动施力，没有独立的驱动机构，其结构简单，容易实施。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
实施例
图1示出，本发明的具体实施方式是，一种载荷可控的被动式随动施力直线导轨副试验台，其组成是：
机座1、机座1上的丝杠驱动机构2、两个导轨3分别安装于丝杠驱动机构2的两侧、受力滑台4的底面与丝杠驱动机构2相连，受力滑台4底面的四个角与四个导轨滑块5对应相连，四个导轨滑块5中每两个与对应的导轨3构成导轨副；受力滑台4的下表面还连有光栅尺读数头15，该光栅尺读数头15与固定于机座1上的光栅主尺18配合，受力滑台4的侧面有横向加载机构、上方有垂向加载机构。
所述的横向加载机构的构成是：横向施力装置8通过横向拉压力传感器9与横向施力头10相连，横向施力头10端部连接于受力滑台4侧面的纵向中心，横向施力装置8的底座7通过左侧直线导轨副6固定于机座1上；
所述的垂向加载机构的构成是：垂向施力装置11通过垂向拉压力传感器13与垂向施力头14相连，垂向施力头14端部连接于受力滑台4上表面的中心，垂向施力装置11安装于龙门架12的横梁上，龙门架12右侧的底座16通过右侧直线导轨副17固定于机座1上，龙门架12的左侧与横向施力装置8的底座7相连。
每个导轨滑块5上均安装有三向振动加速度传感器及温度传感器；这些传感器及光栅尺读数头15均与数据采集及控制***电连接；丝杠驱动机构2、横向加载机构和垂向加载机构也均与数据采集及控制***电连接。
本发明的垂向施力装置和横向施力装置可以为现有的各种施力装置，如液压缸、气缸、电动缸等。本发明采用的丝杠驱动机构可以为现有的各种丝杠驱动机构，如电机驱动的丝杠机构。

Claims (1)

1.一种载荷可控的被动式随动施力直线导轨副试验台，包括机座(1)、机座(1)上的丝杠驱动机构(2)、两个导轨(3)分别安装于丝杠驱动机构(2)的两侧、受力滑台(4)的底面与丝杠驱动机构(2)相连，受力滑台(4)底面的四个角与四个导轨滑块(5)对应相连，四个导轨滑块(5)中每两个与对应的导轨(3)构成导轨副；受力滑台(4)的下表面还连有光栅尺读数头(15)，该光栅尺读数头(15)与固定于机座(1)上的光栅主尺(18)配合，受力滑台(4)的侧面有横向加载机构、上方有垂向加载机构；其特征在于：
所述的横向加载机构的构成是：横向施力装置(8)通过横向拉压力传感器(9)与横向施力头(10)相连，横向施力头(10)端部连接于受力滑台(4)侧面的纵向中心，横向施力装置(8)的底座(7)通过左侧直线导轨副(6)固定于机座(1)上；
所述的垂向加载机构的构成是：垂向施力装置(11)通过垂向拉压力传感器(13)与垂向施力头(14)相连，垂向施力头(14)端部连接于受力滑台(4)上表面的中心，垂向施力装置(11)安装于龙门架(12)的横梁上，龙门架(12)右侧的底座(16)通过右侧直线导轨副(17)机座(1)上，龙门架(12)的左侧固定于横向施力装置(8)的底座(7)上；
所述的每个导轨滑块(5)上均安装有三向振动加速度传感器及温度传感器；这些传感器及光栅尺读数头(15)均与数据采集及控制***电连接；丝杠驱动机构(2)、横向加载机构和垂向加载机构也均与数据采集及控制***电连接。
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