專利名稱：由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)床主軸的試驗(yàn)裝置，更確切地說(shuō)，本實(shí)用新型涉及一種由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
機(jī)床主軸作為機(jī)床的關(guān)鍵功能部件，尤其電主軸作為現(xiàn)代高速加工技術(shù)的核心技術(shù)之一，其在高性能機(jī)床上的廣泛應(yīng)用，不僅大幅度提高了加工效率，改善了產(chǎn)品質(zhì)量， 降低了生產(chǎn)成本，在為社會(huì)創(chuàng)造巨大物質(zhì)財(cái)富的同時(shí)，更促進(jìn)了新材料、新技術(shù)的推廣與應(yīng)用，帶動(dòng)了相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵功能部件可靠性直接影響著整機(jī)可靠性水平。機(jī)床主軸作為數(shù)控機(jī)床重要關(guān)鍵功能部件之一，國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有關(guān)于電主軸可靠性技術(shù)全面、 系統(tǒng)的研究，因此研制其可靠性試驗(yàn)臺(tái)對(duì)于提高數(shù)控機(jī)床整機(jī)MTBF (平均無(wú)故障時(shí)間)的水平具有重要意義。目前，在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用最廣泛的機(jī)床主軸是電主軸，本實(shí)用新型就電主軸(實(shí)施例中采用的型號(hào)為17(ffl)S30Q2》進(jìn)行可靠性試驗(yàn)，試驗(yàn)方法對(duì)其他類型的機(jī)床主軸也適用。做電主軸可靠性試驗(yàn)，加載試驗(yàn)比空載試驗(yàn)更能準(zhǔn)確的反映電主軸的實(shí)際工況， 但是電主軸的轉(zhuǎn)速高，對(duì)它的加載一直是個(gè)難點(diǎn)。目前對(duì)電主軸的加載試驗(yàn)主要有測(cè)功機(jī)扭矩加載、雙機(jī)床主軸對(duì)拖扭矩加載、切削力作為負(fù)載、錘擊法、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速儀法、單獨(dú)由氣缸做軸向或徑向的靜態(tài)加載和利用滾動(dòng)軸承將主軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為靜態(tài)加載等加載方法。 這些方法只是模擬了電主軸實(shí)際工況中的一部分切削力，而且大部分方法還是靜態(tài)加載， 并不能真實(shí)的模擬電主軸的實(shí)際工況。為了最大可能的反映電主軸的實(shí)際工況，做可靠性試驗(yàn)，本實(shí)用新型設(shè)計(jì)了一套能同時(shí)實(shí)現(xiàn)主軸扭矩、徑向力和軸向力的加載方案。參閱圖6，本實(shí)用新型之前，已經(jīng)存在利用電磁對(duì)電主軸進(jìn)行非接觸加載的專利， 其加載原理如圖中所示。二者的區(qū)別為1.已經(jīng)存在的專利利用電磁對(duì)電主軸進(jìn)行扭矩和徑向力的非接觸加載。由軟磁材料制成的加載圓盤在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，加載圓盤中會(huì)產(chǎn)生電渦流，有電渦流產(chǎn)生就會(huì)受到切向的洛倫茲力，便添加上了扭矩，該扭矩消耗了電主軸的主要能量，最終以熱量的形式靠空氣冷卻散發(fā)出去，已經(jīng)存在的專利專門設(shè)計(jì)了斜通孔加快散熱，能實(shí)現(xiàn)小功率電主軸的扭矩加載，如果想對(duì)上千瓦的大功率電主軸進(jìn)行加載就比較困難了，大功率的電主軸的扭矩加載將產(chǎn)生大量的熱，利用空氣冷卻無(wú)法實(shí)現(xiàn)散熱，就不能實(shí)現(xiàn)扭矩加載，而目前機(jī)床上應(yīng)用最廣泛的是上千瓦的大功率電主軸，所以本實(shí)用新型利用較成熟的交流電力測(cè)功機(jī)進(jìn)行扭矩加載，最高能實(shí)現(xiàn)大功率高轉(zhuǎn)速的電主軸扭矩加載。2.已經(jīng)存在的專利沒(méi)有實(shí)時(shí)檢測(cè)所加載的徑向力和扭矩值的大小，為開(kāi)環(huán)控制， 本實(shí)用新型所加載的徑向力、軸向力和扭矩均為閉環(huán)控制。3.電主軸本身就是一個(gè)強(qiáng)磁場(chǎng)，并且還是一個(gè)高頻的強(qiáng)耦合磁場(chǎng)，如何有效的防止勵(lì)磁繞組和電主軸之間的磁場(chǎng)干擾是一個(gè)很大的問(wèn)題，而已經(jīng)存在的專利利用芯軸將加載圓盤和電主軸直接連接在一起，勵(lì)磁繞組將會(huì)和電主軸的磁場(chǎng)產(chǎn)生干擾，影響電主軸的性能。本實(shí)用新型利用陶瓷測(cè)試棒連接機(jī)床主軸和加載裝置，有效的避免了該問(wèn)題的產(chǎn)生。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供了一種能模擬真實(shí)工況中機(jī)床主軸所受的動(dòng)態(tài)切削力的一種加載裝置，更確切地說(shuō)，提供了一種由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置，包括加載部分與支撐部分，所述的加載部分包括扭矩加載機(jī)構(gòu)、軸向力加載機(jī)構(gòu)、徑向力加載機(jī)構(gòu)和陶瓷測(cè)試棒。所述的徑向力加載機(jī)構(gòu)即2號(hào)電磁激振器，2號(hào)電磁激振器包括電磁鐵、螺栓、S型拉壓力傳感器與連接塊。 所述的電磁鐵包括鐵芯、線圈、鋁座、2個(gè)結(jié)構(gòu)相同的鋁座蓋和擋塊。纏繞有線圈的鐵芯裝入鋁座內(nèi)，擋塊插入鋁座上的矩形通孔內(nèi)，使擋塊的右端面和鐵芯右端的左側(cè)相切。2個(gè)結(jié)構(gòu)相同的鋁座蓋采用螺釘固定在鋁座的左端面上，鐵芯的左端從2個(gè)結(jié)構(gòu)相同的鋁座蓋上的通孔中伸出。中間位置加工有圓通孔的連接塊的兩端通過(guò)連接螺栓固定在鋁座前后端面的右側(cè)設(shè)置的前耳環(huán)與后耳環(huán)上，螺栓的一端連接于連接塊中間位置的圓通孔上，另一端連接于S型拉壓力傳感器的一端。技術(shù)方案中所述的鋁座為一個(gè)長(zhǎng)方體形的結(jié)構(gòu)件，鋁座的左端設(shè)置一個(gè)放置線圈的橫截面為矩形的水平設(shè)置的長(zhǎng)方形凹槽，放置線圈的長(zhǎng)方形凹槽的底部或者說(shuō)右端面上設(shè)置有放置鐵芯中垂直桿的水平設(shè)置的扁長(zhǎng)方形凹槽，扁長(zhǎng)方形凹槽和放置線圈的長(zhǎng)方形凹槽的水平對(duì)稱面共面。鋁座上還設(shè)置有和扁長(zhǎng)方形凹槽水平對(duì)稱面垂直的安裝擋塊的矩形通孔，矩形通孔的位置使插入矩形通孔的擋塊的右端面和鐵芯中垂直桿的左側(cè)相切。在鋁座前后端面的右側(cè)設(shè)置有結(jié)構(gòu)相同的前耳環(huán)與后耳環(huán)，前耳環(huán)與后耳環(huán)上水平設(shè)置有安裝螺栓的通孔；所述的鐵芯為由三段直線桿組成的U形結(jié)構(gòu)件，即由兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿和一段與兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿相垂直的垂直桿組成。鐵芯的材料選用 1J22軟磁合金，鐵芯中兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿的工作端的端面設(shè)置成弧形面，弧形面的曲率半徑和軸向力加載機(jī)構(gòu)的導(dǎo)磁裝置中的圓環(huán)筒體的外圓柱面的曲率半徑相等；所述的軸向力加載機(jī)構(gòu)包括1號(hào)電磁激振器和導(dǎo)磁裝置，其中1號(hào)電磁激振器屬于標(biāo)準(zhǔn)件。 所述的導(dǎo)磁裝置由用于徑向力加載的圓環(huán)筒體和用于軸向力加載的圓環(huán)盤組成。圓環(huán)盤與圓環(huán)筒體一端的端面成固定連接，圓環(huán)筒體和圓環(huán)盤的回轉(zhuǎn)軸線共線，導(dǎo)磁裝置采用的材質(zhì)為燒結(jié)鐵氧化性磁鐵；所述的扭矩加載機(jī)構(gòu)包括交流電力測(cè)功機(jī)、彈性聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器、逆變器與法蘭盤。交流電力測(cè)功機(jī)的輸出端通過(guò)法蘭盤與轉(zhuǎn)速扭矩傳感器的一端連接，轉(zhuǎn)速扭矩傳感器的另一端和彈性聯(lián)軸器的右端連接。所述的支撐部分包括主軸基座、 軸向力加載支座、徑向力加載支座、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器支座和交流電力測(cè)功機(jī)基座。所述的主軸基座包括主軸底座、調(diào)整墊片和抱夾機(jī)構(gòu)。調(diào)整墊片和抱夾機(jī)構(gòu)依次疊置在主軸底座的上端面上并采用螺栓固定。主軸基座、軸向力加載支座、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器支座和交流電力測(cè)功機(jī)基座通過(guò)螺栓由左至右依次安裝在地平鐵上，徑向力加載支座安裝在軸向力加載支座正后方的地平鐵上；所述的徑向力加載支座由上安裝頂板、下安裝底板與組合支撐筋板組成。上安裝頂板、下安裝底板與處于中間位置的組合支撐筋板采用焊接或鑄造方式將三者連接成一體。下安裝底板上即組合支撐筋板的左右側(cè)設(shè)置有長(zhǎng)條形通孔，下安裝底板的一端設(shè)置有U型槽，上安裝頂板由頂板和側(cè)壁板組成，頂板和側(cè)壁板互相垂直，側(cè)壁板位于頂板的一端，側(cè)壁板頂端面的中間位置設(shè)置有頂端U型槽；所述的軸向力加載支座由上安裝板、下安裝板與支撐筋板組組成。上安裝板、下安裝板與處于中間位置的支撐筋板組采用焊接或鑄造方式將三者連接成一體。下安裝板上前后對(duì)稱地設(shè)置有U型槽，上安裝板由平板和左垂直壁組成，左垂直壁位于平板的左端，左垂直壁與平板互相垂直，左垂直壁的左端面與平板的上端面之間固定鏈接有呈直角三角形的加強(qiáng)筋板，左垂直壁的前后兩端設(shè)置有通孔；所述的扭矩加載機(jī)構(gòu)中的彈性聯(lián)軸器的左端與陶瓷測(cè)試棒的右端連接，陶瓷測(cè)試棒的左端與安裝在抱夾機(jī)構(gòu)上的被測(cè)的機(jī)床主軸的右端固定連接，交流電力測(cè)功機(jī)輸出軸的回轉(zhuǎn)軸線、彈性聯(lián)軸器的回轉(zhuǎn)軸線、陶瓷測(cè)試棒的回轉(zhuǎn)軸線與被測(cè)的機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線共線。導(dǎo)磁裝置套裝在陶瓷測(cè)試棒上為固定連接，1號(hào)電磁激振器設(shè)置在導(dǎo)磁裝置的正下方并處于導(dǎo)磁裝置中的圓環(huán)盤左側(cè)的軸向力加載支座的上安裝板上，并通過(guò)螺栓和上安裝板中的左垂直壁固定連接。1號(hào)電磁激振器的對(duì)稱面和導(dǎo)磁裝置的回轉(zhuǎn)軸線為空間垂直交叉， 1號(hào)電磁激振器的激振端面與導(dǎo)磁裝置中圓環(huán)盤的左端面之間應(yīng)有大于零小于0. 5mm的間隙。所述的徑向力加載機(jī)構(gòu)即2號(hào)電磁激振器中的電磁鐵通過(guò)鋁座固定在徑向力加載支座中的上安裝頂板的和側(cè)壁板相對(duì)的一端的頂板上，2號(hào)電磁激振器中的S型拉壓力傳感器的另一端通過(guò)連接螺栓固定在徑向力加載支座中的上安裝頂板的側(cè)壁板上，2號(hào)電磁激振器位于導(dǎo)磁裝置中的圓環(huán)盤的左側(cè)，2號(hào)電磁激振器中的鐵芯的兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿的回轉(zhuǎn)軸線和導(dǎo)磁裝置的回轉(zhuǎn)軸線垂直相交處于同一水平面內(nèi)，鐵芯(18)中兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿的工作端的弧形端面與導(dǎo)磁裝置中的圓環(huán)筒體的外圓柱面之間具有大于零小于0. 5mm的間隙。與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的有益效果是1.本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置采用電磁激振器對(duì)機(jī)床主軸進(jìn)行徑向力和軸向力動(dòng)態(tài)加載，同時(shí)利用交流電力測(cè)功機(jī)對(duì)被測(cè)的機(jī)床主軸進(jìn)行扭矩加載，來(lái)模擬機(jī)床主軸在真實(shí)切削過(guò)程中的所受的切削力。2.本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置的軸向力、徑向力為磁力加載，都能實(shí)現(xiàn)連續(xù)動(dòng)態(tài)加載，并且能實(shí)現(xiàn)較高的頻率，可以模擬各種不同加工方式的切削力。用陶瓷材料做加載測(cè)試棒，避免了電磁對(duì)被測(cè)的機(jī)床主軸 (電主軸)性能的影響。3.本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置的徑向力加載部分即自行設(shè)計(jì)的電磁激振器加載面做成曲面，保證有效的磁隙，實(shí)現(xiàn)了對(duì)圓柱體的磁力加載。4.本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置使被測(cè)的機(jī)床主軸工作時(shí)受混合動(dòng)態(tài)力，對(duì)被測(cè)的機(jī)床主軸做可靠性試驗(yàn)，所獲取的試驗(yàn)數(shù)據(jù)更真實(shí)可信。5.本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置的軸向力和徑向力為非接觸式加載，避免了被測(cè)的機(jī)床主軸在高速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下直接加載時(shí)因機(jī)械接觸所產(chǎn)生的摩擦生熱與機(jī)械磨損對(duì)整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的影響。6.本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置中的電磁激振器帶有拉壓力傳感器，能實(shí)時(shí)檢測(cè)電磁吸力的大小，反饋到控制器形成閉環(huán)控制；交流電力測(cè)功機(jī)帶有轉(zhuǎn)速扭矩傳感器，對(duì)所加載的扭矩也能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)反饋，使得本裝置具有較高的加載精度。7.本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置中采用的交流電力測(cè)功機(jī)最高吸收功率為22KW，最高轉(zhuǎn)速為18000rpm。對(duì)大功率高轉(zhuǎn)速的機(jī)床主軸做加載試驗(yàn)更具有實(shí)際意義。8.本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置中采用的陶瓷測(cè)試棒用于連接機(jī)床主軸和加載裝置，陶瓷測(cè)試棒不導(dǎo)磁，能有效的避免加載裝置的勵(lì)磁繞組與電主軸內(nèi)部的勵(lì)磁繞組之間的磁場(chǎng)干擾。9.本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置針對(duì)不同型號(hào)的機(jī)床主軸，只需設(shè)計(jì)更換抱夾機(jī)構(gòu)就可以對(duì)其做加載試驗(yàn)，體現(xiàn)了本試驗(yàn)裝置的靈活性和通用性。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)組成的軸測(cè)投影圖；圖2為本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置中徑向力加載機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的軸測(cè)投影圖；圖3為本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置中2號(hào)電磁激振器的剖視圖；圖4為本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置中軸向力加載機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的軸測(cè)投影圖；圖5為本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置中軸向力加載機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理框圖；圖6為本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)原理框圖；圖7為已經(jīng)存在的利用電磁對(duì)電主軸進(jìn)行非接觸加載的加載結(jié)構(gòu)及原理圖；圖中1.機(jī)床主軸，2.抱夾機(jī)構(gòu)，3. 2號(hào)電磁激振器，4.導(dǎo)磁裝置，5.陶瓷測(cè)試棒，6.彈性聯(lián)軸器，7.安全罩，8.轉(zhuǎn)速扭矩傳感器，9.法蘭盤，10.交流電力測(cè)功機(jī)，11.地平鐵，12.交流電力測(cè)功機(jī)基座，13.轉(zhuǎn)速扭矩傳感器支座，14. 1號(hào)電磁激振器，15.軸向力加載支座，16.調(diào)整墊片，17.主軸底座，18.鐵芯，19.鋁座蓋，20.十字槽盤頭螺釘，21.鋁座，22.擋塊，23.螺栓，24. S型拉壓力傳感器，25.連接塊，26.徑向力加載支座，27. U型槽， 28.長(zhǎng)條形通孔，29.線圈
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的描述參閱圖1，本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置包括支撐部分、加載部分和自動(dòng)控制系統(tǒng)。
7[0034]一 .支撐部分所述的支撐部分包括主軸基座、軸向力加載支座15、徑向力加載支座沈、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器支座13和交流電力測(cè)功機(jī)基座12。1.所述的主軸基座包括主軸底座17、調(diào)整墊片16和抱夾機(jī)構(gòu)2，調(diào)整墊片16和抱夾機(jī)構(gòu)2依次疊置在主軸底座17的上端面上并采用螺栓固定。主軸底座17由頂安裝平板、底安裝平板與中間組合支撐筋板組成。頂安裝平板、底安裝平板與處于中間位置的中間組合支撐筋板既可采用焊接方式連接成一體，也可采用鑄造方式將三者直接加工而成，當(dāng)然，還可采用其它方式進(jìn)行加工。 底安裝平板上即中間組合支撐筋板的前后側(cè)均布有安裝螺栓用的U型槽，通過(guò)底安裝平板上的U型槽可將主軸底座17固定在地平鐵11上，并可調(diào)整主軸底座17在地平鐵11上前后和左右兩個(gè)方向的位置。頂安裝平板的前后側(cè)均布有安裝抱夾機(jī)構(gòu)2的抱夾機(jī)構(gòu)通孔。 中間組合支撐筋板是由一塊縱向中間筋板和四塊對(duì)稱布置的橫筋板組成。調(diào)整墊片16是專門設(shè)計(jì)的一組厚度不同的板類結(jié)構(gòu)件，通過(guò)更換不同厚度的處于主軸底座17和抱夾機(jī)構(gòu)2之間的調(diào)整墊片16，即可以調(diào)整被測(cè)的機(jī)床主軸1豎直方向的位置。這樣主軸基座就可以調(diào)整被測(cè)的機(jī)床主軸1前后、左右與垂直三個(gè)方向的位置，保證了被測(cè)的機(jī)床主軸1與交流電力測(cè)功機(jī)10的同軸度。所述的抱夾機(jī)構(gòu)2形狀為長(zhǎng)方體結(jié)構(gòu)件，開(kāi)有內(nèi)孔，大小與機(jī)床主軸1外徑相同， 抱夾機(jī)構(gòu)2左右兩端面開(kāi)有螺紋孔，位置與機(jī)床主軸1自帶法蘭盤上的通孔相對(duì)應(yīng)，通過(guò)螺栓將機(jī)械主軸1固定在抱夾機(jī)構(gòu)2上。抱夾機(jī)構(gòu)2的下底板前后側(cè)均布有安裝用的通孔。2.所述的軸向力加載支座15由上安裝板、下安裝板與支撐筋板組組成。上安裝板、下安裝板與處于中間位置的支撐筋板既可采用焊接方式連接成一體， 也可采用鑄造方式將三者直接加工而成，當(dāng)然，還可采用其它方式加工而成。下安裝板上前后對(duì)稱地設(shè)置有安裝螺栓用的U型槽，通過(guò)下安裝板上的U型槽可將軸向力加載支座15 固定在地平鐵11上，并可調(diào)整軸向力加載支座15在地平鐵11上前后和左右兩個(gè)方向的位置。上安裝板由平板和左垂直壁組成，左垂直壁位于平板的左端，左垂直壁與平板互相垂直，左垂直壁的左端面與平板的上端面之間固定鏈接有呈直角三角形的加強(qiáng)筋板，左垂直壁的前后兩側(cè)設(shè)置有安裝螺栓用的通孔。支撐筋板組是由一塊縱向中間筋板和四塊對(duì)稱布置的橫筋板組成。3.所述的徑向力加載支座沈由上安裝頂板、下安裝底板與組合支撐筋板組成。上安裝頂板、下安裝底板與處于中間位置的組合支撐筋板既可采用焊接方式連接成一體，也可采用鑄造方式將三者直接加工而成，當(dāng)然，還可采用其它方式進(jìn)行加工。下安裝底板上即組合支撐筋板的左右側(cè)設(shè)置有安裝螺栓用的長(zhǎng)條形通孔觀，下安裝底板的一端設(shè)置有安裝螺栓用的U型槽27。通過(guò)下安裝底板上的U型槽27與長(zhǎng)條形通孔觀可將徑向力加載支座26固定在地平鐵11上，并可調(diào)整徑向力加載支座沈在地平鐵11上前后和左右兩個(gè)方向的位置。上安裝頂板由頂板和側(cè)壁板組成，頂板和側(cè)壁板互相垂直，側(cè)壁板位于頂板的一端，側(cè)壁板頂端面的中間位置設(shè)置有安裝螺栓用的頂端U型槽。組合支撐筋板是由一塊縱向中間筋板和四塊對(duì)稱布置的橫筋板組成。由于軸向力和徑向力都是通過(guò)電磁力施加，在豎直方向上的位置精度要求不高， 因此把軸向力加載支座15和徑向力加載支座沈設(shè)計(jì)為固定高度。[0045]4.所述的轉(zhuǎn)速扭矩傳感器支座13由上安裝平板、下安裝平板與中間支撐筋板組組成。上安裝平板、下安裝平板與處于中間位置的中間支撐筋板組既可采用焊接方式連接成一體，也可采用鑄造方式將三者直接加工而成，當(dāng)然，還可采用其它方式進(jìn)行加工。下安裝平板上即中間支撐筋板組的前后側(cè)均布有安裝螺栓用的U型槽，通過(guò)下安裝平板上的U 型槽可將轉(zhuǎn)速扭矩傳感器支座13固定在地平鐵11上，并可調(diào)整轉(zhuǎn)速扭矩傳感器支座13在地平鐵11上前后和左右兩個(gè)方向的位置。上安裝平板的一端均布有安裝轉(zhuǎn)速扭矩傳感器8 的傳感器通孔，在傳感器通孔相鄰一側(cè)設(shè)置有安裝安全罩7的安全罩通孔。中間支撐筋板組是由一塊縱向中間筋板和四塊對(duì)稱布置的橫筋板組成。轉(zhuǎn)速扭矩傳感器支座13也是和交流電力測(cè)功機(jī)10相配套的零件，由于交流電力測(cè)功機(jī)10的體積和質(zhì)量都很大，不方便調(diào)整，故把交流電力測(cè)功機(jī)10先固定在地平鐵11 上，然后使被測(cè)的機(jī)床主軸1、1號(hào)電磁激振器14和2號(hào)電磁激振器3都以交流電力測(cè)功機(jī) 10的位置和高度為基準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)主軸底座17、軸向力加載支座15、徑向力加載支座沈與轉(zhuǎn)速扭矩傳感器支座13。二 .加載部分所述的加載部分包括扭矩加載機(jī)構(gòu)、軸向力加載機(jī)構(gòu)、徑向力加載機(jī)構(gòu)和代替刀柄連接到被測(cè)的機(jī)床主軸1上的陶瓷測(cè)試棒5，所述陶瓷測(cè)試棒5上設(shè)置有軸肩。其中軸向力加載機(jī)構(gòu)與徑向力加載機(jī)構(gòu)對(duì)被測(cè)的機(jī)床主軸1所施加的軸向力和徑向力為非接觸式加載。1.參閱圖1，所述的扭矩加載機(jī)構(gòu)包括交流電力測(cè)功機(jī)10、彈性聯(lián)軸器6、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器8、逆變器、安全罩7與法蘭盤9。交流電力測(cè)功機(jī)10(實(shí)施例中采用的型號(hào)為DLG22)安裝在交流電力測(cè)功機(jī)基座 12上，交流電力測(cè)功機(jī)基座12安裝在地平鐵11上，交流電力測(cè)功機(jī)10的回轉(zhuǎn)軸線處于地平鐵11的縱向?qū)ΨQ面內(nèi)，并和地平鐵11的上端面平行。交流電力測(cè)功機(jī)10的輸出端通過(guò)法蘭盤9與轉(zhuǎn)速扭矩傳感器8 (轉(zhuǎn)速扭矩傳感器8屬于交流電力測(cè)功機(jī)10配置的一部分， 是標(biāo)準(zhǔn)件)的一端連接，轉(zhuǎn)速扭矩傳感器8的另一端和彈性聯(lián)軸器6的一(右)端連接，彈性聯(lián)軸器6的另一(左)端與陶瓷測(cè)試棒5的一(右)端連接，陶瓷測(cè)試棒5的另一(左) 端與被測(cè)的機(jī)床主軸1的右端固定連接，交流電力測(cè)功機(jī)10輸出軸的回轉(zhuǎn)軸線、彈性聯(lián)軸器6的回轉(zhuǎn)軸線、陶瓷測(cè)試棒5的回轉(zhuǎn)軸線與被測(cè)的機(jī)床主軸1的回轉(zhuǎn)軸線共線。安全罩 7從前、后與上三個(gè)方向罩在彈性聯(lián)軸器6與陶瓷測(cè)試棒5的右端，并通過(guò)螺栓將安全罩7 的底端固定在轉(zhuǎn)速扭矩傳感器支座13中的上安裝平板的上端面上，確切地說(shuō)，安全罩7通過(guò)螺栓固定在轉(zhuǎn)速扭矩傳感器8左側(cè)的轉(zhuǎn)速扭矩傳感器支座13中的上安裝平板的上端面上。交流電力測(cè)功機(jī)10通過(guò)逆變器與電網(wǎng)連接，逆變器可將交流電力測(cè)功機(jī)10產(chǎn)生的電能反饋回電網(wǎng)。2.參閱圖1與圖5，所述的軸向力加載機(jī)構(gòu)包括1號(hào)電磁激振器14和導(dǎo)磁裝置4。所述的導(dǎo)磁裝置4采用的材質(zhì)為燒結(jié)鐵氧化性磁鐵，在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生電渦流，就不會(huì)產(chǎn)生切向的洛倫茲力，也不會(huì)發(fā)熱。導(dǎo)磁裝置4由一根圓環(huán)筒體和一個(gè)圓環(huán)盤組成，圓環(huán)筒體用于徑向力加載，圓環(huán)盤用于軸向力加載，圓環(huán)盤與圓環(huán)筒體一端的端面成固定連接，圓環(huán)筒體和一個(gè)圓環(huán)盤的回轉(zhuǎn)軸線共線。導(dǎo)磁裝置4由生產(chǎn)廠家專門訂做，并做好動(dòng)平衡要求。[0053]所述的1號(hào)電磁激振器14是購(gòu)買的標(biāo)準(zhǔn)件，實(shí)施例中采用的型號(hào)為DJ-20。1號(hào)電磁激振器14包括激勵(lì)線圈、1號(hào)激振鐵芯和測(cè)力線圈，所述激勵(lì)線圈包括直流偏磁繞組和交流勵(lì)磁繞組。直流偏磁繞組產(chǎn)生一個(gè)預(yù)置偏磁力；交流勵(lì)磁繞組產(chǎn)生交變激振力，并可以通過(guò)編寫的相應(yīng)程序，實(shí)現(xiàn)對(duì)被測(cè)的機(jī)床主軸1軸向力的動(dòng)態(tài)連續(xù)加載。當(dāng) 1號(hào)激振鐵芯中產(chǎn)生交變磁通時(shí)，測(cè)力線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，把該電勢(shì)進(jìn)行積分，得到積分電壓，而力與積分電壓成正比。經(jīng)過(guò)適當(dāng)標(biāo)定，找出力與積分電壓的比例關(guān)系，就能把積分電壓值轉(zhuǎn)換成力的量值。1號(hào)電磁激振器14通以交、直流電流，當(dāng)直流電流達(dá)額定工作電流時(shí)，利用電容測(cè)微儀調(diào)整軸向力加載支座15使1號(hào)電磁激振器14的激振端面與導(dǎo)磁裝置 4中圓環(huán)盤的左端面之間應(yīng)有大于零小于0. 5mm(有效磁隙)的間隙時(shí)，1號(hào)電磁激振器14 就開(kāi)始對(duì)導(dǎo)磁裝置4進(jìn)行激振。當(dāng)改變功放的輸出電流時(shí)，可以從DJ型測(cè)力表上讀得相應(yīng)激振力的大小。導(dǎo)磁裝置4的相對(duì)位移振動(dòng)量可通過(guò)電容傳感器在電容測(cè)微儀上讀出，或送記錄儀中與信號(hào)發(fā)生器聯(lián)動(dòng)作出頻響特性曲線的記錄。3.參閱圖2與圖3，所述的徑向力加載機(jī)構(gòu)即2號(hào)電磁激振器3，2號(hào)電磁激振器 3包括電磁鐵、螺栓23、S型拉壓力傳感器M與連接塊25。所述電磁鐵包括鐵芯18、線圈 29、鋁座21、2個(gè)結(jié)構(gòu)相同的鋁座蓋19和擋塊22。所述的電磁鐵的鐵芯18為U形結(jié)構(gòu)件，即鐵芯18由三段直線桿組成，兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿和一段與兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿相垂直的垂直桿連成一體。鐵芯 18的材料選用的是1J22軟磁合金，1J22軟磁合金具有高飽和的磁感應(yīng)強(qiáng)度、高居里點(diǎn)和高磁致伸縮系數(shù)。U形結(jié)構(gòu)的鐵芯18中兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿的工作端的端面設(shè)置成弧形面，弧形面的曲率半徑和導(dǎo)磁裝置4中的圓環(huán)筒體的外圓柱面的曲率半徑相等。所述的鋁座21為一個(gè)長(zhǎng)方箱體結(jié)構(gòu)件，鋁座21的左端設(shè)置一個(gè)放置線圈四的水平設(shè)置的長(zhǎng)方形凹槽(橫截面為矩形的坑)，放置線圈四的長(zhǎng)方形凹槽(橫截面為矩形的坑)的底部(右端面上)設(shè)置有放置鐵芯18中垂直桿的水平設(shè)置的扁長(zhǎng)方形凹槽，確切地說(shuō)，扁長(zhǎng)方形凹槽是和鐵芯18右端(包括垂直桿的一端)配裝在一起，扁長(zhǎng)方形凹槽和放置線圈四的長(zhǎng)方形凹槽的水平對(duì)稱面共面。鋁座21上還設(shè)置有和扁長(zhǎng)方形凹槽水平對(duì)稱面垂直的安裝擋塊22的矩形通孔，矩形通孔的位置是使插入矩形通孔的擋塊22的右端面和U形的鐵芯18中垂直桿的左側(cè)相切。在鋁座21前、后端面的右側(cè)設(shè)置有結(jié)構(gòu)相同的對(duì)稱的前耳環(huán)與后耳環(huán)，前耳環(huán)與后耳環(huán)上水平設(shè)置有安裝螺栓的通孔。兩塊結(jié)構(gòu)相同的鋁座蓋19中的每一塊鋁座蓋19上開(kāi)有兩個(gè)半圓槽(半圓槽的曲率與鐵芯18曲率相等)和兩個(gè)用于安裝螺釘?shù)穆葆斖祝瑑蓧K結(jié)構(gòu)相同的鋁座蓋19從上下方固定在鋁座21的左端面上，兩塊結(jié)構(gòu)相同的鋁座蓋19上的兩個(gè)半圓槽合在一起成兩個(gè)圓通孔，使鐵芯18上的兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿從兩個(gè)圓通孔伸出。所述的連接塊25為條形結(jié)構(gòu)件，兩端為圓弧狀，其上均布有三個(gè)螺栓通孔，中間一個(gè)，兩邊相對(duì)稱的有兩個(gè)。所述的S型拉壓力傳感器M實(shí)施例中采用的型號(hào)為CPR24，S型拉壓力傳感器M 的兩端設(shè)置有螺紋孔。線圈四纏繞(相當(dāng)于兩個(gè)結(jié)構(gòu)相同的串聯(lián)的線圈分別套裝)在鐵芯18中兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿上，將纏繞有線圈四的鐵芯18裝入鋁座21內(nèi)，即線圈四置于長(zhǎng)方形凹槽內(nèi)，同時(shí)鐵芯18中的垂直桿部分置于扁長(zhǎng)方形凹槽內(nèi)。橫截面為T字形的擋塊22插入鋁座21上面的矩形通孔內(nèi)，使擋塊22的右端面和U形的鐵芯18右端的左側(cè)相切。鋁座蓋19采用十字槽盤頭螺釘20固定在鋁座21中長(zhǎng)方形凹槽的左端面上，鐵芯18中的兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿的左端從鋁座蓋19上的兩個(gè)通孔中伸出。鋁座21和鋁座蓋19 能防止磁力線對(duì)檢測(cè)設(shè)備和被測(cè)的機(jī)床主軸1的干擾。S型拉壓力傳感器M，它通過(guò)單輸入通道儀表(型號(hào)為CXSE增強(qiáng)型)與PC機(jī)相連，通過(guò)編寫的程序，實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制磁力大小。 電磁鐵設(shè)計(jì)完成后，對(duì)電磁鐵進(jìn)行標(biāo)定，建立電流和力的關(guān)系，最終通過(guò)交流電控制電磁吸力實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)連續(xù)加載。橫截面為矩形的長(zhǎng)條形的中間位置加工有圓通孔的連接塊25(的兩端)通過(guò)螺栓固定在鋁座21前、后端面的右側(cè)設(shè)置的結(jié)構(gòu)相同的前耳環(huán)與后耳環(huán)上。螺栓 23的一端連接于連接塊25中間位置的圓通孔上，另一端連接于S型拉壓力傳感器M的一端。三.自動(dòng)控制系統(tǒng)所述自動(dòng)控制系統(tǒng)包括控制柜、上位工控機(jī)、信號(hào)放大器、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器，以及使用VB語(yǔ)言編寫的控制程序。參閱圖1，主軸基座、軸向力加載支座15、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器支座13和交流電力測(cè)功機(jī)基座12通過(guò)螺栓由左至右依次安裝在地平鐵11上，徑向力加載支座沈安裝在軸向力加載支座15正后方的地平鐵11上。交流電力測(cè)功機(jī)10安裝在交流電力測(cè)功機(jī)基座12上，交流電力測(cè)功機(jī)10的回轉(zhuǎn)軸線處于地平鐵11的縱向?qū)ΨQ面內(nèi)，并和地平鐵11的上端面平行。交流電力測(cè)功機(jī)10的輸出端通過(guò)法蘭盤9與轉(zhuǎn)速扭矩傳感器8的右端連接，轉(zhuǎn)速扭矩傳感器8的下端通過(guò)螺栓安裝在轉(zhuǎn)速扭矩傳感器支座13中的上安裝平板一端均布的傳感器通孔上，轉(zhuǎn)速扭矩傳感器8的左端和彈性聯(lián)軸器6的右端連接，彈性聯(lián)軸器6的左端與陶瓷測(cè)試棒5的右端連接， 陶瓷測(cè)試棒5的左端與安裝在抱夾機(jī)構(gòu)2上的被測(cè)的機(jī)床主軸1的右端固定連接，交流電力測(cè)功機(jī)10輸出軸的回轉(zhuǎn)軸線、彈性聯(lián)軸器6的回轉(zhuǎn)軸線、陶瓷測(cè)試棒5的回轉(zhuǎn)軸線與被測(cè)的機(jī)床主軸1的回轉(zhuǎn)軸線共線。安全罩7通過(guò)螺栓固定在轉(zhuǎn)速扭矩傳感器8左側(cè)的轉(zhuǎn)速扭矩傳感器支座13中的上安裝平板的上端面上。交流電力測(cè)功機(jī)10通過(guò)逆變器與電網(wǎng)連接，逆變器可將交流電力測(cè)功機(jī)10產(chǎn)生的電能反饋回電網(wǎng)。所述的軸向力加載機(jī)構(gòu)中的導(dǎo)磁裝置4通過(guò)脹緊套(圖中未標(biāo)出)套裝在陶瓷測(cè)試棒5上為固定連接。1號(hào)電磁激振器14設(shè)置在導(dǎo)磁裝置的4正下方并處于導(dǎo)磁裝置4中的圓環(huán)盤左側(cè)的軸向力加載支座15的上安裝板中的平板的上端面上，并通過(guò)螺栓和上安裝板中的左垂直壁固定連接。1號(hào)電磁激振器14的對(duì)稱面和導(dǎo)磁裝置4的回轉(zhuǎn)軸線為空間垂直交叉，1號(hào)電磁激振器14的激振端面與導(dǎo)磁裝置4中圓環(huán)盤的左端面之間應(yīng)有大于零小于 0. 5mm(0 < H < 0. 5mm)的間隙。所述的徑向力加載機(jī)構(gòu)即2號(hào)電磁激振器3中的電磁鐵通過(guò)鋁座21固定在徑向力加載支座26中的上安裝頂板的和側(cè)壁板相對(duì)的一端的頂板上，2號(hào)電磁激振器3中的S 型拉壓力傳感器M的另一端通過(guò)連接螺栓固定在徑向力加載支座沈中的上安裝頂板的側(cè)壁板上，即連接螺栓連接于側(cè)壁板中間位置的U型槽內(nèi)，S型拉壓力傳感器M通過(guò)單輸入通道儀表(型號(hào)為CXSE增強(qiáng)型)與PC機(jī)相連。通過(guò)調(diào)整徑向力加載支座沈的位置，使2號(hào)電磁激振器3位于導(dǎo)磁裝置4中的圓環(huán)盤的左側(cè)，2號(hào)電磁激振器3中的鐵芯18的兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿的回轉(zhuǎn)軸線和導(dǎo)磁裝置4的回轉(zhuǎn)軸線垂直相交處于同一水平面內(nèi)。并使鐵芯18中兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿的工作端的弧形端面與導(dǎo)磁裝置4中的圓環(huán)筒體的外圓柱面之間應(yīng)有大于零小于0. 5mm(0 < L < 0. 5mm)的間隙(有效磁隙)，以保證 2號(hào)電磁激振器3的有效電磁吸力距離。由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置的工作原理參閱圖5，圖中為本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置控制原理的流程框圖。2號(hào)電磁激振器3中的S型拉壓力傳感器M、1號(hào)電磁激振器14的測(cè)力線圈與轉(zhuǎn)速扭矩傳感器8對(duì)加載的徑向力、軸向力、扭矩以及轉(zhuǎn)速進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，檢測(cè)信號(hào)經(jīng)放大、模/數(shù)轉(zhuǎn)換傳輸至上位工控機(jī)并在使用VB語(yǔ)言編寫的控制界面中顯示。上位工控機(jī)將控制命令輸出至被測(cè)的機(jī)床主軸1、交流電力測(cè)功機(jī)10、2號(hào)電磁激振器3和1號(hào)電磁激振器14，對(duì)被測(cè)的機(jī)床主軸1可靠性試驗(yàn)的動(dòng)態(tài)加載裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)控制。所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置在使用時(shí)，通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)使被測(cè)的機(jī)床主軸1能夠?qū)崿F(xiàn)啟動(dòng)、停止、低速、高速、以及恒功率與恒扭矩旋轉(zhuǎn)等功能。對(duì)被測(cè)的機(jī)床主軸1進(jìn)行徑向力和軸向力加載時(shí)，可實(shí)時(shí)改變加載力的大小和頻率的高低，也可以根據(jù)設(shè)定好的載荷曲線、波形進(jìn)行加載。對(duì)電被測(cè)的機(jī)床主軸1進(jìn)行扭矩加載時(shí)，可實(shí)現(xiàn)恒功率和恒扭矩兩種加載方式，交流電力測(cè)功機(jī)10將產(chǎn)生的電能回饋電網(wǎng)，節(jié)省能源。本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置中的控制界面可輸出徑向加載力、軸向加載力和加載扭矩的曲線，還可輸出被測(cè)的機(jī)床主軸1 各種模擬工況下的載荷曲線。當(dāng)加載力、加載扭矩、主軸轉(zhuǎn)速等數(shù)值超過(guò)正常范圍時(shí)，控制系統(tǒng)報(bào)警并采取相應(yīng)安全措施。本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置可以對(duì)不用型號(hào)的被測(cè)的機(jī)床主軸1做加載試驗(yàn)，針對(duì)不同的被測(cè)的機(jī)床主軸1只需更換抱夾機(jī)2構(gòu)即可，體現(xiàn)了本裝置的靈活性和通用性。本實(shí)用新型所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置中的實(shí)施例是為了便于該技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解和應(yīng)用本實(shí)用新型。如果相關(guān)的技術(shù)人員在堅(jiān)持本實(shí)用新型基本技術(shù)方案的情況下做出不需要經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性勞動(dòng)的等效結(jié)構(gòu)變化或各種修改都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置，包括加載部分與支撐部分，所述的加載部分包括扭矩加載機(jī)構(gòu)、軸向力加載機(jī)構(gòu)、徑向力加載機(jī)構(gòu)和陶瓷測(cè)試棒(5)，其特征在于，所述的徑向力加載機(jī)構(gòu)即2號(hào)電磁激振器(3)，2號(hào)電磁激振器(3)包括電磁鐵、螺栓0:3)、S型拉壓力傳感器04)與連接塊(25)，所述的電磁鐵包括鐵芯(18)、 線圈( )、鋁座(21)、2個(gè)結(jié)構(gòu)相同的鋁座蓋(19)和擋塊(22)；纏繞有線圈09)的鐵芯(18)裝入鋁座內(nèi)，擋塊02)插入鋁座上的矩形通孔內(nèi)，使擋塊02)的右端面和鐵芯(18)右端的左側(cè)相切，2個(gè)結(jié)構(gòu)相同的鋁座蓋(19)采用螺釘固定在鋁座的左端面上，鐵芯(18)的左端從2個(gè)結(jié)構(gòu)相同的鋁座蓋(19)上的通孔中伸出；中間位置加工有圓通孔的連接塊0 的兩端通過(guò)連接螺栓固定在鋁座前后端面的右側(cè)設(shè)置的前耳環(huán)與后耳環(huán)上，螺栓的一端連接于連接塊0 中間位置的圓通孔上，另一端連接于S型拉壓力傳感器04)的一端。
2.按照權(quán)利要求1所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置， 其特征在于，所述的鋁座為一個(gè)長(zhǎng)方體形的結(jié)構(gòu)件，鋁座的左端設(shè)置一個(gè)放置線圈09)的橫截面為矩形的水平設(shè)置的長(zhǎng)方形凹槽，放置線圈09)的長(zhǎng)方形凹槽的底部或者說(shuō)右端面上設(shè)置有放置鐵芯(18)中垂直桿的水平設(shè)置的扁長(zhǎng)方形凹槽，扁長(zhǎng)方形凹槽和放置線圈09)的長(zhǎng)方形凹槽的水平對(duì)稱面共面，鋁座上還設(shè)置有和扁長(zhǎng)方形凹槽水平對(duì)稱面垂直的安裝擋塊0 的矩形通孔，矩形通孔的位置使插入矩形通孔的擋塊 (22)的右端面和鐵芯(18)中垂直桿的左側(cè)相切，在鋁座前后端面的右側(cè)設(shè)置有結(jié)構(gòu)相同的前耳環(huán)與后耳環(huán)，前耳環(huán)與后耳環(huán)上水平設(shè)置有安裝螺栓的通孔。
3.按照權(quán)利要求1所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置， 其特征在于，所述的鐵芯(18)為由三段直線桿組成的U形結(jié)構(gòu)件，即由兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿和一段與兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿相垂直的垂直桿組成，鐵芯(18)的材料選用1J22軟磁合金，鐵芯(18)中兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿的工作端的端面設(shè)置成弧形面，弧形面的曲率半徑和軸向力加載機(jī)構(gòu)的導(dǎo)磁裝置中的圓環(huán)筒體的外圓柱面的曲率半徑相等。
4.按照權(quán)利要求1所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置， 其特征在于，所述的軸向力加載機(jī)構(gòu)包括1號(hào)電磁激振器(14)和導(dǎo)磁裝置，其中1號(hào)電磁激振器(14)屬于標(biāo)準(zhǔn)件；所述的導(dǎo)磁裝置由用于徑向力加載的圓環(huán)筒體和用于軸向力加載的圓環(huán)盤組成， 圓環(huán)盤與圓環(huán)筒體一端的端面成固定連接，圓環(huán)筒體和圓環(huán)盤的回轉(zhuǎn)軸線共線，導(dǎo)磁裝置 (4)采用的材質(zhì)為燒結(jié)鐵氧化性磁鐵。
5.按照權(quán)利要求1或4所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述的扭矩加載機(jī)構(gòu)包括交流電力測(cè)功機(jī)(10)、彈性聯(lián)軸器(6)、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器(8)、逆變器與法蘭盤(9)；交流電力測(cè)功機(jī)(10)的輸出端通過(guò)法蘭盤(9)與轉(zhuǎn)速扭矩傳感器(8)的一端連接，轉(zhuǎn)速扭矩傳感器(8)的另一端和彈性聯(lián)軸器(6)的右端連接；所述的支撐部分包括主軸基座、軸向力加載支座(15)、徑向力加載支座(沈)、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器支座(1 和交流電力測(cè)功機(jī)基座(1 ；所述的主軸基座包括主軸底座(17)、調(diào)整墊片(16)和抱夾機(jī)構(gòu)O)，調(diào)整墊片(16)和抱夾機(jī)構(gòu)( 依次疊置在主軸底座(17)的上端面上并采用螺栓固定；主軸基座、軸向力加載支座(15)、轉(zhuǎn)速扭矩傳感器支座(1 和交流電力測(cè)功機(jī)基座 (12)通過(guò)螺栓由左至右依次安裝在地平鐵(11)上，徑向力加載支座06)安裝在軸向力加載支座(15)正后方的地平鐵(11)上。
6.按照權(quán)利要求5所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置， 其特征在于，所述的徑向力加載支座06)由上安裝頂板、下安裝底板與組合支撐筋板組成；上安裝頂板、下安裝底板與處于中間位置的組合支撐筋板采用焊接或鑄造方式將三者連接成一體，下安裝底板上即組合支撐筋板的左右側(cè)設(shè)置有長(zhǎng)條形通孔( )，下安裝底板的一端設(shè)置有U型槽(XT)，上安裝頂板由頂板和側(cè)壁板組成，頂板和側(cè)壁板互相垂直，側(cè)壁板位于頂板的一端，側(cè)壁板頂端面的中間位置設(shè)置有頂端U型槽。
7.按照權(quán)利要求5所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置， 其特征在于，所述的軸向力加載支座(15)由上安裝板、下安裝板與支撐筋板組組成；上安裝板、下安裝板與處于中間位置的支撐筋板組采用焊接或鑄造方式將三者連接成一體，下安裝板上前后對(duì)稱地設(shè)置有U型槽，上安裝板由平板和左垂直壁組成，左垂直壁位于平板的左端，左垂直壁與平板互相垂直，左垂直壁的左端面與平板的上端面之間固定鏈接有呈直角三角形的加強(qiáng)筋板，左垂直壁的前后兩端設(shè)置有通孔。
8.按照權(quán)利要求5所述的由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置， 其特征在于，所述的扭矩加載機(jī)構(gòu)中的彈性聯(lián)軸器(6)的左端與陶瓷測(cè)試棒(5)的右端連接，陶瓷測(cè)試棒(5)的左端與安裝在抱夾機(jī)構(gòu)( 上的被測(cè)的機(jī)床主軸(1)的右端固定連接，交流電力測(cè)功機(jī)(10)輸出軸的回轉(zhuǎn)軸線、彈性聯(lián)軸器(6)的回轉(zhuǎn)軸線、陶瓷測(cè)試棒(5) 的回轉(zhuǎn)軸線與被測(cè)的機(jī)床主軸(1)的回轉(zhuǎn)軸線共線；導(dǎo)磁裝置(4)套裝在陶瓷測(cè)試棒( 上為固定連接，1號(hào)電磁激振器(14)設(shè)置在導(dǎo)磁裝置的⑷正下方并處于導(dǎo)磁裝置⑷中的圓環(huán)盤左側(cè)的軸向力加載支座(15)的上安裝板上，并通過(guò)螺栓和上安裝板中的左垂直壁固定連接，1號(hào)電磁激振器(14)的對(duì)稱面和導(dǎo)磁裝置的回轉(zhuǎn)軸線為空間垂直交叉，1號(hào)電磁激振器(14)的激振端面與導(dǎo)磁裝置中圓環(huán)盤的左端面之間應(yīng)有大于零小于0. 5mm的間隙；所述的徑向力加載機(jī)構(gòu)即2號(hào)電磁激振器(3)中的電磁鐵通過(guò)鋁座固定在徑向力加載支座06)中的上安裝頂板的和側(cè)壁板相對(duì)的一端的頂板上，2號(hào)電磁激振器(3)中的S型拉壓力傳感器04)的另一端通過(guò)連接螺栓固定在徑向力加載支座06)中的上安裝頂板的側(cè)壁板上，2號(hào)電磁激振器(3)位于導(dǎo)磁裝置⑷中的圓環(huán)盤的左側(cè)，2號(hào)電磁激振器⑶中的鐵芯(18)的兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿的回轉(zhuǎn)軸線和導(dǎo)磁裝置⑷的回轉(zhuǎn)軸線垂直相交處于同一水平面內(nèi)，鐵芯(18)中兩個(gè)相互平行的等長(zhǎng)的直線桿的工作端的弧形端面與導(dǎo)磁裝置中的圓環(huán)筒體的外圓柱面之間具有大于零小于0.5mm的間隙。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了由電磁和測(cè)功機(jī)混合動(dòng)態(tài)加載的機(jī)床主軸可靠性試驗(yàn)裝置，包括加載部分與支撐部分，加載部分包括扭矩加載機(jī)構(gòu)、軸向力加載機(jī)構(gòu)、徑向力加載機(jī)構(gòu)和陶瓷測(cè)試棒。徑向力加載機(jī)構(gòu)包括電磁鐵、螺栓、S型拉壓力傳感器與連接塊。電磁鐵包括鐵芯、線圈、鋁座、鋁座蓋和擋塊。纏繞有線圈的鐵芯裝入鋁座內(nèi)，擋塊插入鋁座上的矩形通孔內(nèi)，鋁座蓋采用螺釘固定在鋁座的左端面上，鐵芯的左端從鋁座蓋上的通孔中伸出。連接塊的兩端通過(guò)連接螺栓和鋁座的前固定凸臺(tái)與后固定凸臺(tái)連接，螺栓的一端與連接塊的中間位置連接，另一端與S型拉壓力傳感器的一端連接。所述的軸向力加載機(jī)構(gòu)包括1號(hào)電磁激振器和導(dǎo)磁裝置，導(dǎo)磁裝置由圓環(huán)筒體和圓環(huán)盤組成。
文檔編號(hào)G01M13/00GK202255866SQ20112039340
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月17日
發(fā)明者何佳龍, 侯雨辰, 呼燁, 方杰, 朱巖, 楊兆軍, 王凱, 陳菲, 馬宇鵬 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)