分析液压加载试验台设计

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1、２０１６年１月机床与液压Ｊａｎ?２０１６第４４卷第２期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４４Ｎｏ?２ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１６?０２?０４２液压加载试验台设计浮燕，邓建，李想，蔡存金，赵旭森，马胜勇（空军勤务学院航空四站系，江苏徐州２２１０００）摘要：在主轴高速旋转的情况下，为了测量主轴负载条件下的回转精度及动刚度，利用液压缸推力大的原理，设计一种多自由度液压加载实验台。该试验台有多个自由度，能够实现在多个方向加载，利用液压泵和溢流阀方便调节力的大小。该实验台可广泛应用于车床

2、等机床的性能检测。关键词：主轴；性能测试；液压加载试验台；多自由度中图分类号：ＴＨ１３７文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１６）２－１３６－３ＤｅｓｉｇｎｏｆＨｙｄｒａｕｌｉｃＬｏａｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔａｔｉｏｎＦＵＹａｎ，ＤＥＮＧＪｉａｎ，ＬＩＸｉａｎｇ，ＣＡＩＣｕｎｊｉｎ，ＺＨＡＯＸｕｓｅｎ，ＭＡＳｈｅｎｇｙｏｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＦｏｕｒ⁃ｓｔａｔｉｏｎＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，ＡｉｒＦｏｒｃｅＬｏｇｉｓｔｉｃｓＣｏｌｌｅｇｅ，ＸｕｚｈｏｕＪｉａｎｇｓｕ２２１０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉ

3、ｎｔｈｅｃａｓｅｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒｏｔａｔｉｎｇｓｐｉｎｄｌｅ，ａｍｕｌｔｉ⁃ＤＯＦｈｙｄｒａｕｌｉｃｌｏａｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔａｔｉｏｎｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｓｐｉｎｄｌｅｒｏｔａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓｕｎｄｅｒｌｏａｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅｔｈｅｏｒｙｔｈａｔｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｙｌｉｎｄｅｒｈａｄａｌａｒｇｅｔｈｒｕｓｔ．Ｓｉｎｃｅｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔａｔｉｏｎｈａｄｍｕｌｔｉ⁃ＤＯＦ，ｉｔｃｏｕｌｄｂｅｕ

4、ｓｅｄｔｏｍｕｌｔｉ⁃ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｏａｄ，ｉｔｓｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｕｍｐａｎｄｒｅｌｉｅｆｖａｌｖｅａｌ⁃ｓｏｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｔｏｃｈａｎｇｅｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｆｏｒｃｅｅａｓｉｌｙ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔａｔｉｏｎｃａｎｂｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔｏｆｌａｔｈｅｓａｎｄｏｔｈｅｒｍａｃｈｉｎｅｔｏｏｌｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｐｉｎｄｌｅ；Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｔｅｓｔ；Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｌｏａｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔａｔｉｏｎ；Ｍｕｌｔｉ⁃ＤＯＦ主轴工作性能的好

5、坏是影响工件加工精度的关键，其中主轴回转精度及动刚度是衡量超精密机床主轴的关键技术指标，是影响机床加工误差的重要因［１－４］素。为了获取精确的主轴动刚度及负载条件下的回转精度，需要给高速旋转的主轴施加可靠的径向载荷，这一直是研究高速主轴动态性能的一个难点。目前，关于高速主轴径向加载方法的研究并不多，工程上仍广泛采用皮带式加载方法和挂重物式加载方法，［５］难以在主轴较高转速时使用。因此，设计一种机床主轴液压加载实验台，检测机床主轴系统是否达到加工精度要求，使机床更好地为企业服务，显得十分重要。１主轴液压加载试验台的工作原理机床液压加载

6、试验台由液压动力单元（包括柱图１主轴液压加载试验台原理图塞泵、单向阀、过滤器、溢流阀、压力表、换向２主轴液压加载试验台的结构设计阀）和加载单元组成。其中液压动力单元是利用液２?１液压动力单元压泵给加载液压缸提供动力源；三位四通换向阀通过液压动力单元原理图如图２所示。将加载单元油调整油路的通断方式实现不同的加载方式；溢流阀通缸预留口与试验台“泵压力输入口”用一根软管相过调节液压缸内的压力实现给主轴施加不同大小的接。启动电源后，电动机开始工作并通过前端输出轴力。此试验台拆卸方便，轻便灵活，其结构如图１给柱塞泵提供动力源，液压油从油箱进入

7、柱塞泵，经所示。加压后通过单向活门和过滤器，进入溢流阀和换向阀。收稿日期：２０１４－１１－２１作者简介：浮燕（１９７２—），女，硕士，讲师，研究方向为航空装备与技术。Ｅ－ｍａｉｌ：ｆｆｕｕｙｙａａｎｎ＠１２６?ｃｏｍ。第２期浮燕等：液压加载试验台设计·１３７·图２液压动力单元原理图两个溢流阀设置为叠加式加载阀，且溢流阀１的溢流压力大于手调溢流阀３的溢流压力。电磁换向阀电磁线圈ＹＸ１得电，液压油路接通方式如图２所示。加载油缸内的压力由手调溢流阀的溢流压力决定。此时可以测试主轴负载条件下的动刚度及回转精度。加载油缸的推力计算如下：加载油

8、缸的柱塞直径为２０ｍｍ，可调溢流阀工作压力设置为１ＭＰａ时，则加载油缸的推力：图３加载器结构图６２Ｆ＝ｐ·Ｓ＝ｐ·π·ｒ＝１×１０×π（０?０１／２）＝３１４Ｎ２?２?２加载器固定架电磁换向阀电磁线圈ＹＸ２得电，液压油路接通进行主轴回