CN115684924A - 具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置，它包括：地平铁、非运动方向加载部分、非运动方向加载驱动机构、惯性载荷加载部分、测试平台和Y轴方向接触式加载机构。所述的非运动方向加载部分包括：非运动方向加载框架、加载机构受力体；两个X轴方向接触式加载机构对称布置，固定在非运动方向加载框架两侧，Z轴方向接触式加载机构固定在非运动方向加载框架上方；它们的加载末端设在非运动方向加载框架内，与加载机构受力体接触；可以有效地模拟直线电机在实际工况下所受到的三个方向的动静态力、惯性载荷、进给速度等多维载荷情况，在不同进给速度下的受载情况，从而能够有效地激发和暴露受试直线电机的潜在故障。

Description

具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置

技术领域

本发明属于电机可靠性试验技术领域，具体涉及一种具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置。

背景技术

直线电机分初级和次级两部分，能够进行直线运动，具有着推力大、运动速度大、体积较小的特点。现如今，在更多的场合中，直线电机都能够替代结构复杂的滚珠丝杠进行直线运动，其被广泛应用于龙门***、智能物流、轨道交通、3D打印等多个领域。而在将直线电机投入到市场进行应用前，必须要进行的环节是对直线电机进行可靠性的试验性能测试，通过模拟直线电机在实际工况下所受的加载情况，还原直线电机的真实工况。这有助于对直线电机的关键性能进行测试、发现直线电机存在的缺陷，提高直线电机的应用水平。

现如今的直线电机可靠性试验装置大多数只能对直线电机运动方向进行加载或检测，如中国专利公布号为CN108957321A，利用液压缸作为驱动，在直线电机运动方向进行加载，对直线电机进行推力测试，没有对直线电机进行多维动静态载荷的模拟加载，即缺少对直线电机非运动方向上的加载以及惯性载荷的加载，无法模拟直线电机在实际工况下的真实受力情况。

还有部分直线电机可靠性试验装置，如中国专利公布号为CN102288914A，在直线电机非运动方向采用电磁吸盘来进行加载，其加载力大小有局限性；且其缺少惯性载荷的加载，无法通过添加砝码等措施来对直线电机进行惯性载荷的加载；在直线电机运动方向上，其采用旋转电机作为驱动，利用钢丝绳对其进行加载，加载大小同样有着很大的局限性，而且加载精度较差。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，而提供一种具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置。

具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置，它包括：地平铁1、非运动方向加载部分、非运动方向加载驱动机构、惯性载荷加载部分、测试平台和Y轴方向接触式加载机构：

非运动方向加载驱动机构包括：直线轴承、导向轴、导向轴支座、底座、第二伺服电机37；底座固定在地平铁1上，非运动方向加载部分固定在直线轴承上，受第二伺服电机37驱动，在导向轴上往复运动；

所述的非运动方向加载部分包括：非运动方向加载框架、加载机构受力体4；两个X轴方向接触式加载机构对称布置，固定在非运动方向加载框架两侧，Z轴方向接触式加载机构3固定在非运动方向加载框架上方；它们的加载末端设在非运动方向加载框架内，与加载机构受力体4接触；

所述的测试平台包括：中间平台56、电机磁轨75、直线电机74；中间平台56设在非运动方向加载框架内，两端固定在地平铁1上，电机磁轨75作为定子安装在中间平台56上，直线电机74作为动子设在电机磁轨75上；惯性载荷加载部分和加载机构受力体4固定在直线电机74上；

所述的Y轴方向接触式加载机构包括：第一伺服电机60、第一丝杠65、第一丝杠螺母连接件66；Y轴方向接触式加载机构拉压力传感器67、Y轴方向接触式加载机构压电陶瓷驱动器68安装在第一丝杠螺母连接件66上；第一丝杠65穿过加载机构受力体4，两端固定在地平铁1，Y轴方向接触式加载机构压电陶瓷驱动器68加载端与加载机构受力体4前端面接触连接；

所述的非运动方向加载框架由Z轴方向接触式加载机构外连接板20、X轴方向第一接触式加载机构外连接板12、X轴方向第二接触式加载机构外连接板与加载支撑机构中间连接板44利用螺栓进行连接而成；

所述的X轴方向第一接触式加载机构包括：下连接板6、第一侧连接板7、垫圈8、固定螺母9、防松螺母10、双头螺栓11、X轴方向第一接触式加载机构外连接板12、X轴方向第一接触式加载机构压电陶瓷驱动器13、X轴方向第一接触式加载机构拉压力传感器14、移动滑块15、无螺纹连接滑块16、有螺纹连接滑块17、中间弹簧18和第二侧连接板19。X轴方向第一接触式加载机构框架由第一侧连接板7、X轴方向第一接触式加载机构外连接板12、第二侧连接板19、下连接板6连接而成，并且利用螺栓进行连接。X轴方向第一接触式加载机构压电陶瓷驱动器13的轴心线与X轴方向第一接触式加载机构外连接板12中间的圆形孔的轴心线共线；X轴方向第一接触式加载机构拉压力传感器14上下端均设计有用于连接的螺栓，X轴方向第一接触式加载机构压电陶瓷驱动器13通过其上端的连接螺栓与其进行连接，移动滑块15通过其下端的连接螺栓与其进行连接。移动滑块15与无螺纹连接滑块16、有螺纹连接滑块17成楔形结构，无螺纹连接滑块16与有螺纹连接滑块17利用中间弹簧18的弹性力压紧在两侧的连接板上，并且可以通过控制双头螺栓11的转动来进行连接滑块的移动；

Z轴方向接触式加载机构3、X轴方向第二接触式加载机构与X轴方向第一接触式加载机构结构相同；

所述的加载支撑机构中间连接板44的中心位置，通过第二丝杠螺母连接件50与第二丝杠48上的螺母连接；两侧通过直线导轨滑块与直线导轨连接，直线导轨固定在地平铁1上，第二伺服电机37驱动第二丝杠48，带动非运动方向加载框架运动；

所述的惯性载荷加载部分包括：四个惯性载荷加载机构，每个惯性载荷加载机构包括：惯性载荷加载机构磁力座22和若干个惯性载荷加载机构配重块21，它们通过凹槽、凸台进行配合连接；

所述的压电陶瓷驱动器加载端均为球面；

所述的加载机构受力体4上设有凹槽，与压电陶瓷驱动器加载端的球面相对应。

本发明提供了具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置，它包括：地平铁1、非运动方向加载部分、非运动方向加载驱动机构、惯性载荷加载部分、测试平台和Y轴方向接触式加载机构。所述的非运动方向加载部分包括：非运动方向加载框架、加载机构受力体；两个X轴方向接触式加载机构对称布置，固定在非运动方向加载框架两侧，Z轴方向接触式加载机构固定在非运动方向加载框架上方；它们的加载末端设在非运动方向加载框架内，与加载机构受力体接触。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

1、本发明所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置可以有效地模拟直线电机在实际工况下所受到的三个方向的动静态力、惯性载荷、进给速度等多维载荷情况，能够模拟直线电机在不同进给速度下的受载情况，从而能够有效地激发和暴露受试直线电机的潜在故障，提高直线电机可靠性试验的有效性，有助于很好地完成对直线电机的可靠性增长。进行的可靠性试验分析。

2、本发明所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置不仅可以通过滚珠丝杠结构及压电陶瓷驱动器对直线电机运动方向进行动静态力的加载，也可以利用Z轴方向接触式加载机构和X轴方向接触式加载机构中的压电陶瓷驱动器对直线电机非运动方向进行动静态力的加载，从而实现对直线电机进行三个方向的动静态力的模拟加载。

3、本发明所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置具备惯性载荷加载装置，利用磁力座的结构特性将砝码固定在直线电机上，从而可以实现惯性载荷的加载，并且砝码的个数也可以根据实际需要来进行改变。满足客户更多需求。

4、本发明所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置采用了随动式接触加载，可以在直线电机进行移动进给的同时，对其施加相应的多维动静态载荷，也可以改变直线电机的运动速度，在直线电机处于不同进给速度下对其进行加载，更好地模拟实际受载情况，提高测试精度、可靠性和使用寿命。

附图说明

图1是本发明所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置的轴测投影图；

图2是本发明所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置中非运动方向加载驱动机构的轴侧投影图（外部）；

图3是本发明所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置中非运动方向加载驱动机构的轴侧投影图（内部）；

图4是本发明所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置中测试平台的轴侧投影图；

图5是本发明具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置各加载机构连接关系示意图；

图6是本发明所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置中X轴方向第一接触式加载机构的组成示意图；

图7是本发明所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置中惯性载荷加载机构的组成示意图；

图8是本发明所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置中侧支撑座的轴侧投影图；

图9是加载机构受力体4的立体图。

（图中：1.地平铁，2.X轴方向第一接触式加载机构，3.Z轴方向接触式加载机构，4.加载机构受力体，5.惯性载荷加载机构，6.下连接板，7.第一侧连接板，8.垫圈，9.固定螺母，10.防松螺母，11.双头螺栓，12.X轴方向第一接触式加载机构外连接板，13.X轴方向第一接触式加载机构压电陶瓷驱动器，14.X轴方向第一接触式加载机构拉压力传感器，15.移动滑块，16.无螺纹连接滑块，17.有螺纹连接滑块，18.中间弹簧，19.第二侧连接板，20.Z轴方向接触式加载机构外连接板，21.惯性载荷加载机构配重块，22.惯性载荷加载机构磁力座，23.非运动方向加载驱动机构左侧直线轴承，24.非运动方向加载驱动机构左侧导向轴，25.非运动方向加载驱动机构第一底座，26.非运动方向加载驱动机构第一导向轴支座，27.非运动方向加载驱动机构上连接板，28.非运动方向加载驱动机构第二底座，29.非运动方向加载驱动机构第二导向轴支座，30.非运动方向加载驱动机构右侧导向轴，31.非运动方向加载驱动机构右侧直线轴承，32.非运动方向加载驱动机构第三导向支座，33.非运动方向加载驱动机构第三底座，34.非运动方向加载驱动机构前侧连接板，35.第二伺服电机连接板件A，36.第二伺服电机连接板件B，37.第二伺服电机，38.第二伺服电机连接板件C，39.非运动方向加载驱动机构第四底座，40非运动方向加载驱动机构第四导向轴支座，41.非运动方向加载驱动机构下连接板，42.左侧直线导轨滑块，43.左侧支撑座，44.非运动方向加载驱动机构中间连接板，45.左侧直线导轨，46.非运动方向加载驱动机构后侧连接板，47.第二丝杠支持侧支座，48.第二丝杠，49.右侧直线导轨，50.第二丝杠螺母连接件，51.右侧支撑座，52.右侧直线导轨滑块，53.第二联轴器，54.第二丝杠固定侧支座，55.侧支撑座，56.中间平台，57.第一伺服电机连接板件A，58.第一伺服电机连接板件B，59.T型连接件，60.第一伺服电机，61.第一联轴器，62.第一丝杠固定侧支座，63.固定侧垫块，64.第一伺服电机连接板件C，65.第一丝杠，66.第一丝杠螺母连接件，67.Y轴方向接触式加载机构拉压力传感器，68.Y轴方向接触式加载机构压电陶瓷驱动器，69.第一丝杠支持侧支座，70.支持侧垫块，71.连接板件A，72.连接板件B，73.连接板件C，74.直线电机，75.电机磁轨，76.X轴方向第二接触式加载机构，77.第二惯性载荷加载机构，78.第三惯性载荷加载机构，79.第四惯性载荷加载机构，80.受力体的X轴凹槽，81. 受体力的Y轴凹槽）。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细的描述：

参阅图1-8，本发明所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置可以对直线电机进行可靠性试验，模拟实际工况下的力加载情况，对直线电机的优化提供帮助。所述的直线电机三自由度动静态加载可靠性试验装置由非运动方向加载部分、惯性载荷加载部分、加载支撑部分、测试平台部分组成。

一、非运动方向加载部分

所述的非运动方向加载部分包括X轴方向第一接触式加载机构2、Z轴方向接触式加载机构3、X轴方向第二接触式加载机构76。

所述的X轴方向第一接触式加载机构2与X轴方向第二接触式加载机构76是两个结构完全相同的机构，对称布置在加载机构受力体4的两侧，X轴方向第一接触式加载机构外连接板12靠近加载机构受力体4一侧。所述的Z轴方向接触式加载机构3中的各个零件除Z轴方向接触式加载机构外连接板20外，其余所有组成零件的机械结构与连接方式与X轴方向第一接触式加载机构2完全相同。Z轴方向接触式加载机构3布置在加载机构受力体4的顶端，且Z轴方向接触式加载机构外连接板20靠近加载机构受力体4一侧。Z轴方向接触式加载机构外连接板20、X轴方向第一接触式加载机构外连接板12、X轴方向第二接触式加载机构外连接板与非运动方向加载驱动机构中间连接板44利用螺栓进行连接，围成一个非运动方向加载框架，通过非运动方向加载驱动机构中间连接板44进行位置固定。

所述的X轴方向第一接触式加载机构包括：下连接板6、第一侧连接板7、垫圈8、固定螺母9、防松螺母10、双头螺栓11、X轴方向第一接触式加载机构外连接板12、X轴方向第一接触式加载机构压电陶瓷驱动器13、X轴方向第一接触式加载机构拉压力传感器14、移动滑块15、无螺纹连接滑块16、有螺纹连接滑块17、中间弹簧18和第二侧连接板19。X轴方向第一接触式加载机构框架由第一侧连接板7、X轴方向第一接触式加载机构外连接板12、第二侧连接板19、下连接板6连接而成，并且利用螺栓进行连接。X轴方向第一接触式加载机构压电陶瓷驱动器13的轴心线与X轴方向第一接触式加载机构外连接板12中间的圆形孔的轴心线共线。X轴方向第一接触式加载机构拉压力传感器14上下端均设计有用于连接的螺栓，X轴方向第一接触式加载机构压电陶瓷驱动器13通过其上端的连接螺栓与其进行连接，移动滑块15通过其下端的连接螺栓与其进行连接。移动滑块15与无螺纹连接滑块16、有螺纹连接滑块17成楔形结构，无螺纹连接滑块16与有螺纹连接滑块17利用中间弹簧18的弹性力压紧在两侧的连接板上，并且可以通过控制双头螺栓11的转动来进行连接滑块的移动。

对X轴方向第一接触式加载机构中传感器14的主要技术要求：1）要求X轴方向第一接触式加载机构拉压力传感器满载测量变形小于0.01mm。2）X轴方向第一接触式加载机构拉压力传感器的综合误差范围：±0.05（%R.O.）。3）X轴方向第一接触式加载机构拉压力传感器的测量范围为：0N~XN，即最小测量值为0N，最大测量值为XN，X要大于用户的所要加载的最大值，并留有用户所需要的安全系数。例如：用户规定的安全系数为150%，需要最大加载值为1000N，则选购的拉压力传感器的量程为：0N~1500N。

所述的X轴方向第一接触式加载机构拉压力传感器14上下两端均有用于连接的螺纹，上端连接X轴方向第一接触式加载机构压电陶瓷驱动器13，下端连接连接滑块15。

对X轴方向第一接触式加载机构压电陶瓷驱动器13的要求：1）在满足用户加载需求的情况下，可以根据用户的需求选择适合长度的压电陶瓷驱动器。2）压电陶瓷驱动器有相对应的控制器，可以通过控制输入电流的大小来达到控制压电陶瓷驱动器加载力的目的，控制电流的精度根据用户所要求加载力的精度决定。

所述的压电陶瓷驱动器的主要参数： 1）最大加载力。2）最大/标称行程。3）谐振频率。

所述的X轴方向第一接触式加载机构压电陶瓷驱动器的底部有用于连接的螺纹孔，可以与X轴方向第一接触式加载机构拉压力传感器的上端螺栓进行连接，达到闭环控制，满足动态精确加载的需求。

二、惯性载荷加载部分

所述的惯性载荷加载部分包括第一惯性载荷加载机构5、第二惯性载荷加载机构77、第三惯性载荷加载机构78和第四惯性载荷加载机构79。这四个惯性载荷加载机构的机械结构完全相同。

参阅图4，所述的第一惯性载荷加载机构由惯性载荷加载机构配重块21、惯性载荷加载机构磁力座22。惯性载荷加载机构配重块21是由导磁材料制作而成，下端设计有四个凹槽，可以与惯性载荷加载机构磁力座22上端面的四个凸台进行配合连接，同时惯性载荷加载机构配重块21上端面也设计有四个凸台，可以与下一个惯性载荷加载机构配重块进行连接，从而可以改变对直线电机施加的惯性载荷大小，满足客户的更多需求。惯性载荷加载机构配重块21是利用惯性载荷加载机构磁力座22的吸附力从而紧紧放置于惯性载荷加载机构磁力座22上。惯性载荷加载机构磁力座22下底板是非导磁材料制作而成，用于连接惯性载荷加载机构磁力座22与直线电机74。惯性载荷加载机构磁力座22上半外壳由两块导磁体和铜板构成，其中铜板布置在导磁体的中间，导磁体两侧分别设计有带有螺纹孔的凸台，可以与惯性载荷加载机构磁力座22下底板进行连接，在惯性载荷加载机构磁力座22内部还有一块永磁体。当惯性载荷加载机构磁力座22外部旋钮转到水平位置时，内部的永磁体被旋转到N、S极正对导磁体时，磁力线从N极到导磁体到导轨到另一块导磁体再到S极，形成磁力线的闭合，从而使得惯性载荷加载机构配重块21可以紧紧吸附在惯性载荷加载机构磁力座22上。而当外部旋钮转到竖直位置时，永磁体被旋转到中间位置，即直径方向并不直对导磁体时，磁力线分别在两块导磁体中形成闭路，此时的惯性载荷加载机构磁力座没有吸引力。

三、非运动方向加载驱动机构

1、非运动方向加载驱动机构外部机构

所述非运动方向加载驱动机构外部机构包括：地平铁1、非运动方向加载驱动机构左侧直线轴承23、非运动方向加载驱动机构左侧导向轴24、非运动方向加载驱动机构第一底座25、非运动方向加载驱动机构第一导向轴支座26、非运动方向加载驱动机构上连接板27、非运动方向加载驱动机构第二底座28、非运动方向加载驱动机构第二导向轴支座29、非运动方向加载驱动机构右侧导向轴30、非运动方向加载驱动机构右侧直线轴承31、非运动方向加载驱动机构第三导向支座32、非运动方向加载驱动机构第三底座33、非运动方向加载驱动机构前侧连接板34、非运动方向加载驱动机构第四底座39、非运动方向加载驱动机构第四导向轴支座40、非运动方向加载驱动机构下连接板41和非运动方向加载驱动机构后侧连接板46。

所述的非运动方向加载驱动机构第一底座25、非运动方向加载驱动机构第二底座28、非运动方向加载驱动机构第三底座33与非运动方向加载驱动机构第四底座39是四个结构完全相同的零件。所述的非运动方向加载驱动机构第一导向轴支座26、非运动方向加载驱动机构第二导向轴支座29、非运动方向加载驱动机构第三导向轴支座32与非运动方向加载驱动机构第四导向轴支座40也是四个结构完全相同的零件。所述的非运动方向加载驱动机构左侧导向轴24与非运动方向加载驱动机构右侧导向轴30是两个结构完全相同的零件。所述的非运动方向加载驱动机构左侧直线轴承23与非运动方向加载驱动机构右侧直线轴承31也是两个结构完全相同的零件。

四个非运动方向加载驱动机构底座对称布置于非运动方向加载驱动机构两侧。所述的非运动方向加载驱动机构第一底座25两侧开有U型槽，利用T型螺栓与地平铁1进行固定连接，在上端面设计有两个螺纹孔，用于连接非运动方向加载驱动机构第一导向轴支座26。非运动方向加载驱动机构第一导向轴支座26与非运动方向加载驱动机构第四导向轴支座40用于连接非运动方向加载驱动机构左侧导向轴24，非运动方向加载驱动机构左侧直线轴承23安装在非运动方向加载驱动机构左侧导向轴24 上，利用螺栓连接侧支撑座55，非运动方向加载驱动机构右侧导向轴30上的直线轴承及侧支撑座连接方式与非运动方向加载驱动机构左侧导向轴24上的各零件连接方式一致，且对称布置于非运动方向加载驱动机构两侧，保证两根导向轴互相平行。

非运动方向加载驱动机构中间的框架由非运动方向加载驱动机构上连接板27、非运动方向加载驱动机构前侧连接板34、非运动方向加载驱动机构下连接板41与非运动方向加载驱动机构后侧连接板46连接而成，利用螺栓进行连接。在非运动方向加载驱动机构左侧导向轴24上连接的侧支撑座55与X轴方向第一接触式加载机构外连接板12利用螺栓进行连接，目的是为了使X轴方向第一接触式加载机构安装之后更加稳定，确保在直线电机运动时，也能对其进行加载。非运动方向加载驱动机构右侧的连接方式与左侧一致。

2、非运动方向加载驱动机构内部机构

非运动方向加载驱动机构内部机构包括：第二伺服电机连接板件A35、第二伺服电机连接板件B36、第二伺服电机37、第二伺服电机连接板件C38、左侧直线导轨滑块42、左侧支撑座43、非运动方向加载驱动机构中间连接板44、左侧直线导轨45、第二丝杠支持侧支座47、第二丝杠48、右侧直线导轨49、第二丝杠螺母连接件50、右侧支撑座51、右侧直线导轨滑块52、第二联轴器53和第二丝杠固定侧支座54。

布置于非运动方向加载驱动机构两侧的直线导轨、直线导轨滑块以及支撑座是机械结构与连接方式完全相同的两套零部件。左侧直线导轨45利用螺栓固定于非运动方向加载驱动机构下连接板41上，左侧直线导轨滑块42上设置有四个用于连接的螺纹孔，与左侧支撑座43进行连接。非运动方向加载驱动机构中间连接板44利用螺栓分别与左侧支撑座43、右侧支撑座51进行连接。

第二伺服电机37通过第二伺服电机连接板件A35、第二伺服电机连接板件B36、第二伺服电机连接板件C38安装于非运动方向加载驱动机构前侧连接板34上。第二伺服电机37通过第二联轴器53与第二丝杠48进行连接。第二丝杠48通过第二丝杠固定侧支座54与第二丝杠支持侧支座47安装于非运动方向加载驱动机构的侧连接板上。第二丝杠48上的第二丝杠螺母连接件50与非运动方向加载驱动机构中间连接板44通过螺栓进行连接。第二丝杠主要用于控制非运动方向加载部分的运动，确保在直线电机处于运动时也可以对其进行加载。

三、测试平台

所述的测试平台框架包括中间平台56、第一伺服电机连接板件A57、第一伺服电机连接板件B58、第一伺服电机连接板件C64、连接板件A71、连接板件B72、连接板件C73、直线电机74和电机磁轨75。

中间平台56利用螺栓连接安装于非运动方向加载驱动机构上连接板27上，电机磁轨75也是通过螺栓连接安装于中间平台56上，作为直线电机的定子，而直线电机74作为动子，在电机磁轨75上进行移动。第一伺服电机连接板件A57、第一伺服电机连接板件B58、第一伺服电机连接板件C64利用螺栓进行连接，布置于中间平台56上，可以用来连接第一伺服电机60以及第一丝杠固定侧支座62。连接板件A71、连接板件B72、连接板件C73也利用螺栓进行连接，布置于中间平台56上，可以用来连接第一丝杠支持侧支座69。

五、Y轴方向接触式加载机构

参阅图8，Y轴方向接触式加载机构包括：T型连接件59、第一伺服电机60、第一联轴器61、第一丝杠固定侧支座62、固定侧垫块63、第一丝杠65、第一丝杠螺母连接件66、Y轴方向接触式加载机构拉压力传感器67、Y轴方向接触式加载机构压电陶瓷驱动器68、第一丝杠支持侧支座69和支持侧垫块70。

第一伺服电机60通过T型连接件59安装于第一伺服电机连接板件B58上，第一伺服电机60通过第一联轴器61与第一丝杠65进行连接。第一丝杠65通过第一丝杠固定侧支座62与第一丝杠支持侧支座69安装，为了调整第一丝杠的高度，还设计有固定侧垫块63与支持侧垫块70，根据实际需要，客户可以修改这些参数。Y轴方向接触式加载机构拉压力传感器67通过螺栓与第一丝杠螺母连接件66进行连接，同时在Y轴方向接触式加载机构拉压力传感器67上再连接Y轴方向接触式加载机构压电陶瓷驱动器68。Y轴方向接触式加载机构压电陶瓷驱动器68加载端与加载机构受力体4表面的Y轴凹槽81相接触，从而实现直线电机运动方向上的动静态力加载。

具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置的工作原理：

参阅图1，在对直线电机进行可靠性试验时，第一丝杠主要是用来为直线电机施加运动方向的载荷，第二丝杠主要是用来驱动非运动方向加载部分。非运动方向加载部分中X轴方向第一接触式加载机构压电陶瓷驱动器加载端、X轴方向第二接触式加载机构压电陶瓷驱动器加载端以及Z轴方向接触式加载机构压电陶瓷驱动器加载端均为球面，并且分别与加载机构受力体4表面的X轴凹槽80、Z轴凹槽接触连接。Y轴方向接触式加载机构压电陶瓷驱动器加载端也是球面，并且与加载机构受力体4前端面接触连接。加载机构受力体4与直线电机74通过螺栓进行连接。进行试验时，第二丝杠与直线电机运动速度保持一致，而第一丝杠与直线电机之间存在速度差，其运动速度大小取决于直线电机的运动方向，保持速度差的原因是为了给Y轴方向接触式加载机构压电陶瓷驱动器进行预加载，从而保证加载的精度。

本发明所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置在对直线电机进行可靠性试验时，根据需要模拟的实际工况，设置好加载力的大小以及惯性载荷的大小。安装好试验装置，进行加载试验。

本发明只适用于一定范围内的不同型号，不同尺寸的直线电机的可靠性试验，范围之外的不同型号，不同尺寸的直线电机的可靠性试验，基本的技术方案不变，但其所用零部件的规格型号也将随之改变，故本发明不限于实施这一种比较具体技术方案的描述。如果相关的技术人员在坚持本发明基本技术方案的情况下做出不需要经过创造性劳动的等效结构变化或各种修改都在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置，它包括：地平铁（1）、非运动方向加载部分、非运动方向加载驱动机构、惯性载荷加载部分、测试平台和Y轴方向接触式加载机构：

非运动方向加载驱动机构包括：直线轴承、导向轴、导向轴支座、底座、第二伺服电机（37）；底座固定在地平铁（1）上，非运动方向加载部分固定在直线轴承上，受第二伺服电机（37）驱动，在导向轴上往复运动；

所述的非运动方向加载部分包括：非运动方向加载框架、加载机构受力体（4）；两个X轴方向接触式加载机构对称布置，固定在非运动方向加载框架两侧，Z轴方向接触式加载机构（3）固定在非运动方向加载框架上方；它们的加载末端设在非运动方向加载框架内，与加载机构受力体（4）接触；

所述的测试平台包括：中间平台（56）、电机磁轨（75）、直线电机（74）；中间平台（56）设在非运动方向加载框架内，两端固定在地平铁（1）上，电机磁轨（75）作为定子安装在中间平台（56）上，直线电机（74）作为动子设在电机磁轨（75）上；惯性载荷加载部分和加载机构受力体（4）固定在直线电机（74）上。

2.根据权利要求1所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置，其特征在于：所述的Y轴方向接触式加载机构包括：第一伺服电机（60）、第一丝杠（65）、第一丝杠螺母连接件（66）；Y轴方向接触式加载机构拉压力传感器（67）、Y轴方向接触式加载机构压电陶瓷驱动器（68）安装在第一丝杠螺母连接件（66）上；第一丝杠（65）穿过加载机构受力体（4），两端固定在地平铁（1），Y轴方向接触式加载机构压电陶瓷驱动器（68）加载端与加载机构受力体（4）前端面接触连接。

3.根据权利要求2所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置，其特征在于：

所述的非运动方向加载框架由Z轴方向接触式加载机构外连接板（20）、X轴方向第一接触式加载机构外连接板（12）、X轴方向第二接触式加载机构外连接板与加载支撑机构中间连接板（44）利用螺栓进行连接而成；

所述的X轴方向第一接触式加载机构包括：下连接板（6）、第一侧连接板（7）、垫圈（8）、固定螺母（9）、防松螺母（10）、双头螺栓（11）、X轴方向第一接触式加载机构外连接板（12）、X轴方向第一接触式加载机构压电陶瓷驱动器（13）、X轴方向第一接触式加载机构拉压力传感器（14）、移动滑块（15）、无螺纹连接滑块（16）、有螺纹连接滑块（17）、中间弹簧（18）和第二侧连接板（19）；X轴方向第一接触式加载机构框架由第一侧连接板（7）、X轴方向第一接触式加载机构外连接板（12）、第二侧连接板（19）、下连接板（6）连接而成，并且利用螺栓进行连接；X轴方向第一接触式加载机构压电陶瓷驱动器（13）的轴心线与X轴方向第一接触式加载机构外连接板（12）中间的圆形孔的轴心线共线；X轴方向第一接触式加载机构拉压力传感器（14）上下端均设计有用于连接的螺栓，X轴方向第一接触式加载机构压电陶瓷驱动器（13）通过其上端的连接螺栓与其进行连接，移动滑块（15）通过其下端的连接螺栓与其进行连接；

移动滑块（15）与无螺纹连接滑块（16）、有螺纹连接滑块（17）成楔形结构，无螺纹连接滑块（16）与有螺纹连接滑块（17）利用中间弹簧（18）的弹性力压紧在两侧的连接板上，并且可以通过控制双头螺栓（11）的转动来进行连接滑块的移动；

Z轴方向接触式加载机构（3）、X轴方向第二接触式加载机构与X轴方向第一接触式加载机构结构相同。

4.根据权利要求1、2或3所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置，其特征在于：所述的加载支撑机构中间连接板（44）的中心位置，通过第二丝杠螺母连接件（50）与第二丝杠（48）上的螺母连接；两侧通过直线导轨滑块与直线导轨连接，直线导轨固定在地平铁（1）上，第二伺服电机（37）驱动第二丝杠（48），带动非运动方向加载框架运动。

5.根据权利要求4所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置，其特征在于：所述的惯性载荷加载部分包括：四个惯性载荷加载机构，每个惯性载荷加载机构包括：惯性载荷加载机构磁力座（22）和若干个惯性载荷加载机构配重块（21），它们通过凹槽、凸台进行配合连接。

6.根据权利要求5所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置，其特征在于：所述的压电陶瓷驱动器加载端均为球面。

7.根据权利要求6所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置，其特征在于：所述的加载机构受力体（4）上设有凹槽，与压电陶瓷驱动器加载端的球面相对应。

8.据权利要求7所述的具有多维动静态载荷模拟加载的直线电机可靠性试验装置，其特征在于：第二丝杠与直线电机运动速度保持一致，第一丝杠与直线电机之间存在速度差。

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