一種機(jī)床主軸扭矩加載試驗(yàn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種機(jī)床主軸扭矩加載試驗(yàn)系統(tǒng)，用于測(cè)試機(jī)床重載工況下的可靠性和負(fù)載性能，由支承部分、測(cè)量部分、加載部分和傳遞部分組成。支承部分包括箱體，傳感器支架和傳感器調(diào)整墊片。測(cè)量部分包括一個(gè)扭矩傳感器及其附件。加載部分包括一個(gè)磁粉制動(dòng)器及其附件。傳遞部分包括連接頭、變速箱和梅花型聯(lián)軸器。通過連接頭將變速箱與機(jī)床連接，變速箱安裝在加載儀箱體上，再通過兩個(gè)梅花型聯(lián)軸器分別將變速箱-扭矩傳感器和扭矩傳感器-磁粉制動(dòng)器連接起來。在機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，利用磁粉制動(dòng)器產(chǎn)生制動(dòng)扭矩對(duì)機(jī)床主軸進(jìn)行扭矩加載，并由扭矩傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。
【專利說明】一種機(jī)床主軸扭矩加載試驗(yàn)系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)床主軸扭矩加載測(cè)試系統(tǒng)。屬于機(jī)床性能測(cè)試領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在機(jī)床主軸扭矩動(dòng)態(tài)加載試驗(yàn)中，扭矩加載裝置的扭矩加載方式及其加載精度影響著機(jī)床性能評(píng)估的可靠性性，對(duì)于測(cè)量結(jié)果是否能直接反映機(jī)床的實(shí)際受載狀況起著至關(guān)重要的作用。在扭矩加載試驗(yàn)中，要求扭矩的加載過程要設(shè)定要求，對(duì)于重型機(jī)床，能提供足夠大的加載扭矩。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明旨在提供一種機(jī)床主軸扭矩加載試驗(yàn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用磁粉制動(dòng)器模擬實(shí)際工況中的負(fù)載,對(duì)所述機(jī)床主軸施加扭矩載荷,通過扭矩傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)負(fù)載扭矩值并反饋，實(shí)現(xiàn)對(duì)主軸扭矩的加載和精確控制。
[0004]本發(fā)明機(jī)床主軸扭矩加載試驗(yàn)系統(tǒng)是通過下列結(jié)構(gòu)完成的，該系統(tǒng)主要由箱體(I)、梅花型聯(lián)軸器(2)、扭矩傳感器(3)、磁粉制動(dòng)器(4)、變速箱(5)和連接頭(6)組成。所述扭矩傳感器(3 )通過兩個(gè)梅花型聯(lián)軸器分別與磁粉制動(dòng)器(4 )和變速箱(5 )連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)磁粉制動(dòng)器(4)產(chǎn)生的制動(dòng)扭矩，通過相應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換后用作控制磁粉制動(dòng)器(4)制動(dòng)扭矩的反饋信號(hào)。
[0005]所述的磁粉制動(dòng)器(4)用于模擬負(fù)載，對(duì)主軸產(chǎn)生制動(dòng)扭矩，能夠提供最大為100Nm的扭矩負(fù)載。
[0006]所述的變速箱(5 )主要由第一錐齒輪(5-1)、深溝球軸承(5-2 )、齒輪軸(5_3 )、變速箱體(5 - 4 )、第二錐齒輪(5 - 5 )、角接觸球軸承(5 - 6 )和鎖緊螺母(5 - 7 )組成，其中第一錐齒輪(5-1)和第二錐齒輪(5-5)組成一對(duì)相互嚙合且速比為1:1的齒輪組,第一錐齒輪(5-1)用一對(duì)背-背布置的角接觸球軸承(5-7 )支承，第二錐齒輪(5-5 )與齒輪軸(5-3 )組合后通過一個(gè)深溝球軸承(5-2)和一對(duì)背-背布置的角接觸球軸承(5-7)支承。
[0007]本發(fā)明由支承部分、測(cè)量部分、加載部分和傳遞部分組成。支承部分包括箱體，傳感器支架和傳感器調(diào)整墊片。測(cè)量部分包括一個(gè)扭矩傳感器及其附件。加載部分包括一個(gè)磁粉制動(dòng)器及其附件。傳遞部分包括連接頭、變速箱和梅花型聯(lián)軸器。通過連接頭將變速箱與機(jī)床連接，變速箱安裝在加載儀箱體上，再通過兩個(gè)梅花型聯(lián)軸器分別將變速箱-扭矩傳感器和扭矩傳感器-磁粉制動(dòng)器連接起來。在機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，利用磁粉制動(dòng)器產(chǎn)生制動(dòng)扭矩對(duì)機(jī)床主軸進(jìn)行扭矩加載,并由扭矩傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。
[0008]本發(fā)明通過將扭矩傳感器布置于磁粉制動(dòng)器和變速箱之間，用聯(lián)軸器連接，從而可實(shí)現(xiàn)選擇較大額定輸出的磁粉制動(dòng)器，通過扭矩傳感器監(jiān)測(cè)和反饋精確控制其輸出扭矩，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)床進(jìn)行重型扭矩加載的目的，且通過調(diào)整變速箱的安裝方式，即可以實(shí)現(xiàn)對(duì)臥式機(jī)床或者立式機(jī)床的加載試驗(yàn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0009]下面詳述本發(fā)明的實(shí)施例，所述實(shí)施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號(hào)表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0010]圖1是為本發(fā)明機(jī)床主軸扭矩加載試驗(yàn)系統(tǒng)在立式狀態(tài)下的立體圖。
[0011]圖2為圖1所示機(jī)床主軸扭矩加載試驗(yàn)系統(tǒng)在臥式狀態(tài)下結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3圖2所示的變速箱部件剖示圖。
[0013]圖4是本發(fā)明機(jī)床主軸扭矩加載試驗(yàn)系統(tǒng)的軸測(cè)圖。
[0014]圖5是圖4所示實(shí)施例的俯視圖。
[0015]圖6是本發(fā)明機(jī)床主軸扭矩加載試驗(yàn)系統(tǒng)中變速箱部件的剖視圖。
[0016]圖7是本發(fā)明機(jī)床主軸扭矩加載試驗(yàn)系統(tǒng)的主視圖。
[0017]圖中各標(biāo)記說明:箱體1、梅花型聯(lián)軸器2、扭矩傳感器3、磁粉制動(dòng)器4、變速箱5、第一錐齒輪5-1、深溝球軸承5-2、齒輪軸5-3、變速箱體5-4、第二錐齒輪5_5、角接觸球軸承5-6和鎖緊螺母5-7、連接頭6。
[0018]主軸扭矩加載儀100、箱體110、吊掛鉤111、箱體頂蓋112、擋板113、一字型螺釘114、內(nèi)六角螺釘115、變速箱調(diào)整墊片116、梅花型聯(lián)軸器120、扭矩傳感器130、扭矩傳感器支架131、傳感器調(diào)整墊片132、普通平鍵133、磁粉制動(dòng)器140、磁粉制動(dòng)器吊掛鉤141、變速箱體1500、第一錐齒輪1501、軸承端蓋1502、軸承套1503、軸承座1504、軸承座調(diào)整墊片1505、深溝球軸承1506、直角接頭1507、軸承內(nèi)端蓋1508、軸承外端蓋1509、隔套1510、齒輪軸1511、第二錐齒輪1512、軸承套調(diào)整墊片1513、角接觸球軸承1514、鎖緊螺母1515、變速箱蓋板1516、密封線1517、連接頭160。
【具體實(shí)施方式】
[0019]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語(yǔ)“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位和位置關(guān)系為基于附圖所示的方位和位置關(guān)系，僅是為了描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置和元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0020]此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。
[0021]在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以是通過中間媒介間接相連，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)的具體含義。
[0022]該發(fā)明系統(tǒng)主要由箱體、梅花型聯(lián)軸器、扭矩傳感器、磁粉制動(dòng)器、變速箱和連接頭組成。
[0023]所述磁粉制動(dòng)器主要由內(nèi)轉(zhuǎn)子、外轉(zhuǎn)子、激磁線圈及磁粉組成。在通電情況下形成磁粉鏈來產(chǎn)生制動(dòng)扭矩。
[0024]所述扭矩傳感器通過兩對(duì)對(duì)稱布置的平鍵分別與兩個(gè)聯(lián)軸器連接，傳感器由一個(gè)傳感器支架支承，傳感器支架進(jìn)一步包括一個(gè)調(diào)整墊片，用于安裝時(shí)調(diào)整傳感器與磁粉制動(dòng)器及變速箱之間的同軸度。
[0025]所述聯(lián)軸器為定制梅花型聯(lián)軸器，其內(nèi)徑可根據(jù)實(shí)際所連接軸徑進(jìn)行定制。
[0026]所述變速箱包括變速箱箱體、以1:1嚙合的兩個(gè)錐齒輪、齒輪軸、背-背形式安裝的角接觸球軸承、深溝球軸承、和鎖緊螺母。其中負(fù)載輸入端采用帶軸錐齒輪并用角接觸球軸承進(jìn)行懸臂支承，負(fù)載輸出端采用齒輪與齒輪軸裝配并通過對(duì)稱布置的一對(duì)平鍵傳遞扭矩，采用兩端固定支承方式，一端用一對(duì)角接觸球軸承支承，另一端用一個(gè)深溝球軸承支承。軸承內(nèi)外圈視情況采用軸肩、軸承端蓋或鎖緊螺母固定。
[0027]所述連接頭一端與齒輪軸連接，通過對(duì)稱布置的一對(duì)平鍵傳遞扭矩，另一端通過一個(gè)鍵槽與機(jī)床上特制的刀柄連接，在軸向可以很方便的實(shí)現(xiàn)機(jī)床與扭矩加載儀的連接或分離。
[0028]下面參照?qǐng)D1-圖5描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的主軸扭矩加載儀100。
[0029]如圖1-圖5所示，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的主軸扭矩加載儀100包括箱體110、梅花型聯(lián)軸器120、扭矩傳感器130、磁粉制動(dòng)器140、變速箱150、連接頭160。
[0030]箱體110作為扭矩加載儀的支撐件，進(jìn)一步包括吊掛鉤111、箱體頂蓋112、擋板113、一字型螺釘114、內(nèi)六角螺釘115。具體地，箱體蓋板112和擋板113在其他零/部件安裝完成后進(jìn)行安裝，主要起防護(hù)作用；在進(jìn)行主軸扭矩加載試驗(yàn)時(shí)，吊掛鉤111用于將主軸扭矩加載儀100吊掛至相應(yīng)安裝位置。
[0031]變速箱150安裝于箱體110上，變速箱150與箱體110之間進(jìn)一步包含變速箱調(diào)整墊片116。在本發(fā)明實(shí)施例中，變速箱150內(nèi)錐齒輪輪系的傳動(dòng)比為1:1，用于改變制動(dòng)扭矩方向。變速箱150可進(jìn)一步包含第一錐齒輪1501、軸承端蓋1502、軸承套1503、軸承座1504、軸承座調(diào)整墊片1505、深溝球軸承1506、直角接頭1507、軸承內(nèi)端蓋1508、軸承外端蓋1509、隔套1510、齒輪軸1511、第二齒輪1512、軸承套調(diào)整墊片1513、角接觸球軸承1514、鎖緊螺母1515、變速箱蓋板1516、密封線1517。
[0032]如圖3所示，第一錐齒輪1501通過一對(duì)背-背布置的角接觸球軸承1514支承，安裝于軸承套1503內(nèi)，其中兩個(gè)角接觸球軸承1514分別通過第一錐齒輪1501軸肩、鎖緊螺母1515和軸承套1503臺(tái)階、軸承端蓋1502來約束其內(nèi)外圈軸向位移。由于軸承采用脂潤(rùn)滑，齒輪采用油潤(rùn)滑，所以在第一錐齒輪1501軸部設(shè)有一薄型凸臺(tái)起擋油板作用，以防止?jié)櫥瓦M(jìn)入軸承內(nèi)部污染軸承潤(rùn)滑脂，此結(jié)構(gòu)及原理在第二錐齒輪1512的齒輪軸1511上同樣被用到。在第一錐齒輪1501的支承組件中，軸承套1503安裝于軸承座1504內(nèi)，由此，第一錐齒輪1501、軸承端蓋1502、軸承套1503、軸承座1504以及深溝球軸承1514、鎖緊螺母1515組成第一錐齒輪部件，安裝于變速箱箱體1500上，其中，第一錐齒部件與變速箱箱體1500之間可進(jìn)一步包含軸承座調(diào)整墊片1505，用于調(diào)整第一錐齒輪1501與第二錐齒輪1512之間的嚙合。第二錐齒輪1512安裝于齒輪軸1511上，通過兩個(gè)對(duì)稱布置的普通平鍵133來限制其周向運(yùn)動(dòng)，通過齒輪軸1511的軸肩和隔套1510限制其軸向運(yùn)動(dòng)。齒輪軸1511的前端用一對(duì)角接觸球軸承1514支承，結(jié)構(gòu)與第一錐齒輪1501支承完全一致。其中，軸承套1503與變速箱箱體1500之間可進(jìn)一步包含軸承套調(diào)整墊片1513，用于調(diào)整第二錐齒輪與第一錐齒輪之間的嚙合。齒輪軸1511后端用一個(gè)深溝球軸承1506支承,并通過軸承內(nèi)端蓋1508與隔套1510約束其軸向位移，軸承外圈可以在軸向游動(dòng)，軸承外端蓋1509安裝于變速箱箱體1500上。
[0033]在本發(fā)明中，各軸承采用脂潤(rùn)滑方式，錐齒輪嚙合處采用油潤(rùn)滑方式，潤(rùn)滑油的供油油管與排油油管連接到安裝于圖示相應(yīng)位置的直角接頭1507上。
[0034]變速箱箱體1500上部開有一個(gè)窗口，用于安裝齒輪時(shí)觀察及調(diào)整兩錐齒輪之間的嚙合，在安裝完變速箱的其他部件后，再安裝變速箱蓋板1516。變速箱蓋板1516與變速箱箱體1500之間進(jìn)一步包含密封線1517。
[0035]變速箱150安裝于箱體110上，與扭矩傳感器130通過梅花型聯(lián)軸器120連接，一個(gè)聯(lián)軸器進(jìn)一步包含四個(gè)對(duì)稱布置普通平鍵133，用于第一錐齒輪1501與扭矩傳感器130之間傳遞扭矩。如圖3所示，扭矩傳感器130通過扭矩傳感器支架131和調(diào)整墊片132安裝于支架上，裝配時(shí)通過減小調(diào)整墊片132的余量來調(diào)整扭矩傳感器軸心高度，以滿足與第一錐齒輪1501的同軸度要求。磁粉制動(dòng)器140直接安裝于支架右側(cè)，通過內(nèi)六角螺釘115連接，磁粉制動(dòng)器140與扭矩傳感器130之間通過一梅花型聯(lián)軸器120連接，原理同變速箱150與扭矩傳感器130之間的連接。磁粉制動(dòng)器140進(jìn)一步包括磁粉制動(dòng)器吊掛鉤141，裝配主軸扭矩加載儀100時(shí)用于吊起磁粉制動(dòng)器140以進(jìn)行安裝。
[0036]在本發(fā)明中，左側(cè)、右側(cè)是依據(jù)示意圖方位，即遠(yuǎn)離磁粉制動(dòng)器140端為左側(cè)，靠近磁粉制動(dòng)器140端為右側(cè)。第一錐齒輪1501為制動(dòng)載荷輸入端錐齒輪，即與磁粉制動(dòng)器140連接的錐齒輪。第二錐齒輪為制動(dòng)載荷輸出端齒輪，即與連接頭160連接的齒輪。
[0037]在本發(fā)明中，前端、后端依據(jù)主軸扭矩加載儀100安裝方位而定，靠近與機(jī)床主軸連接方向即靠近刀柄連接頭160方向?yàn)榍岸?遠(yuǎn)離該方向?yàn)楹蠖恕?br>
[0038]在本發(fā)明實(shí)施例中，刀柄連接頭160用于連接主軸扭矩加載儀100與被測(cè)機(jī)床主軸刀柄。
[0039]本發(fā)明實(shí)施例除圖1-圖4所示及如上所述對(duì)臥式機(jī)床進(jìn)行扭矩加載試驗(yàn)外，通過將變速箱150逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90° (圖5所示)后，同樣可實(shí)現(xiàn)對(duì)立式機(jī)床的扭矩加載試驗(yàn)。
[0040]在本發(fā)明中，除擋板113與變速箱蓋板1517的安裝為一字型螺釘114外，其他零/部件的安裝均采用內(nèi)六角螺釘115。
[0041]本發(fā)明系統(tǒng)可以對(duì)低速重載的機(jī)床進(jìn)行最高達(dá)100Nm的主軸扭矩加載試驗(yàn)，扭矩傳感器3能夠?qū)虞d扭矩進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)并反饋。
[0042]如圖2所示狀態(tài)下可對(duì)臥式機(jī)床進(jìn)行加載試驗(yàn)外，如圖3所示將變速箱5逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90°后可亦對(duì)立式機(jī)床進(jìn)行加載試驗(yàn)。
[0043]在本說明書的描述中，參考術(shù)語(yǔ)“一個(gè)實(shí)施例”、“一些實(shí)施例”、“具體示例”、或”一些示例“等的描述意旨結(jié)合該實(shí)施例或示例描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特點(diǎn)包含于本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例或示例中。在本說明中，對(duì)上述術(shù)語(yǔ)的示意性表述不一定指的是相同的實(shí)施例或示例。而且，描述的實(shí)施例或示例的特征、結(jié)構(gòu)、材料或特點(diǎn)可以在任何一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例或示例中以合適的方式結(jié)合。
[0044]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明的原理和宗旨的情況下可對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變形，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)床主軸扭矩加載試驗(yàn)系統(tǒng),其特征在于,該系統(tǒng)主要由箱體(I)、梅花型聯(lián)軸器(2)、扭矩傳感器(3)、磁粉制動(dòng)器(4)、變速箱(5)和連接頭(6)組成； 所述扭矩傳感器(3 )通過兩個(gè)梅花型聯(lián)軸器分別與磁粉制動(dòng)器(4 )和變速箱(5 )連接，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)磁粉制動(dòng)器(4)產(chǎn)生的制動(dòng)扭矩，通過相應(yīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換后用作控制磁粉制動(dòng)器(4)制動(dòng)扭矩的反饋信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床主軸扭矩加載試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述的磁粉制動(dòng)器(4)用于模擬負(fù)載,對(duì)主軸產(chǎn)生制動(dòng)扭矩,能夠提供最大為100Nm的扭矩負(fù)載。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)床主軸扭矩加載試驗(yàn)系統(tǒng)，其特征在于，所述的變速箱(5)主要由第一錐齒輪(5-1)、深溝球軸承(5-2)、齒輪軸(5-3)、變速箱體(5-4)、第二錐齒輪(5-5),角接觸球軸承(5-6)和鎖緊螺母(5-7)組成，其中第一錐齒輪(5-1)和第二錐齒輪(5-5)組成一對(duì)相互嚙合且速比為1:1的齒輪組，第一錐齒輪(5-1)用一對(duì)背-背布置的角接觸球軸承(5-7)支承，第二錐齒輪(5-5)與齒輪軸(5-3)組合后通過一個(gè)深溝球軸承(5-2)和一對(duì)背-背布置的角接觸球軸承(5-7)支承。
【文檔編號(hào)】B23Q17/00GK104289976SQ201410467861
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年9月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月15日
【發(fā)明者】余正斌, 袁勝萬(wàn), 崔崗衛(wèi), 寸花英, 李江艷, 張明旭, 余光懷, 李朝萬(wàn), 王用, 肖寧, 鞏朋, 陶駿 申請(qǐng)人:沈機(jī)集團(tuán)昆明機(jī)床股份有限公司