[发明专利]滚珠与滚道结合面特性的测试装置

说明书

技术领域

本发明属于机械设计制造技术领域，具体涉及一种滚珠与滚道结合面特性的测试装置。

背景技术

滚动直线导轨副是在导轨块与导轨条（支承导轨）之间放置滚动体（滚珠或滚柱），从而实现导轨块与导轨条之间极低（滚动）摩擦传动，因此滚动直线导轨副广泛应用于数控机床、机器人等数控装备中，是数控装备中运动部件实现低摩擦进给的主要功能部件。导轨块与导轨条之间部分称为滚动直线导轨副结合部。滚动直线导轨副结合部刚度直接影响着机床整机结构静、动态性能。影响滚动直线导轨副结合部刚度的因素较多，其中滚动体（滚珠或滚柱）与滚道（导轨块滚道、导轨条滚道）之间所形成的滚动体与滚道结合面特性影响最大。为了建立滚动直线导轨副结合部刚度特性模型，从理论上揭示滚动直线导轨副特性的变化规律，需要研究滚动体与滚道之间所形成的结合面特性。通常情况下是基于赫兹接触理论建立滚珠与滚道之间的接触模型，需要做许多简化处理和等效假设，使得理论解析与实际结果存在较大差距。因此，对一个滚动体与滚道之间所形成结合面特性单独进行实验研究，不仅可以为导轨结合部特性解析提供依据，而且对考核一个滚动体与滚道之间所形成结合面接触特性模型的正确性具有重要意义。

当滚动体为滚柱时，其滚道是平面，两者为线接触，比较容易做实验；而当滚动体为滚珠时，其滚道为圆柱面，而且滚道的半径一般要大于滚珠的半径，滚珠与滚道的理论接触是一个点，无论怎样加载荷，都无法保证滚珠与滚道之间稳定接触，因此，滚珠与滚道组成的结合面的接触特性测试较为困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种滚珠与滚道结合面特性的测试装置，解决现有技术存在的滚珠与滚道组成的结合面的接触特性测试困难的问题。

本发明的技术方案是，滚珠与滚道结合面特性的测试装置，包括在上、下试件,上、下试件上各设置有少半圆柱形滚道相互垂直放置，两个少半圆柱形滚道之间放置滚珠，上试件与位移传感器、力传感器连接。

本发明的特点还在于：

上、下试件为圆柱型且同轴设置，两个少半圆柱形滚道分别设置在上试件和下试件的中间位置。

上试件上方设有加载套筒，加载套筒内同轴设有加载螺杆和导向杆，加载螺杆与导向杆之间设有推力轴承，力传感器设置在导向杆与上试件之间；加载螺杆、推力轴承、导向杆和力传感器内孔设有激振杆，激振杆与上试件连接。

下试件设置在底座上，底座设置在桥式箱体上，且通过桥式箱体下端定位孔定位，底座与桥式箱体下端定位孔同轴；上试件与桥式箱体上端定位孔同轴；加载套筒同轴固定在桥式箱体的上端定位孔中。

下试件通过底座上的盲孔定位，下试件与底座、桥式箱体下端定位孔同轴。

桥式箱体的上、下两端有同轴定位孔，通过桥式箱体下端定位孔使下试件与下端定位孔同轴，通过桥式箱体上端定位孔使上试件与上端定位孔同轴，上试件与下试件同轴。

加载螺杆与加载套筒内螺纹配合。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用两个少半圆柱形滚道相互垂直对滚珠活动进行约束，上、下试件均为圆柱型且同轴设置，可保证滚珠与上、下试件同轴，从而使得加载力通过球心，并确保测试过程在稳定状态下进行。

2、本发明滚珠与滚道结合面特性的测试装置，不仅可以测试出滚珠与滚道组成结合面的静态载荷与变形之间的变化规律，从而获得其静刚度特性，而且可以测试出不同预载荷条件下在不同激振频率、激振幅值下的结合面动刚度、阻尼变化规律。

3、本发明解决了滚珠在测试过程中难以定位的问题，从而可以获取滚珠与滚道之间结合面特性数据。不仅为导轨结合部特性解析提供依据，而且对考核滚珠与滚道之间所形成结合面特性模型的正确性具有重要意义。

附图说明

图1为本发明滚珠与滚道结合面特性的测试装置的下试件结构示意图；

图2为本发明滚珠与滚道结合面特性的测试装置的上试件结构示意图；

图3是本发明滚珠与滚道结合面特性的测试装置结构示意图；

图中，1.桥式箱体，2.底座，3.下试件，4.位移传感器，5.滚珠，6.上试件，7.力传感器，8.导向杆，9.推力轴承，10.加载套筒，11.激振杆，12.加载螺杆，A.下试件上的滚道，B.上试件上的滚道。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。