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等机床的性能检测。关键词

2、：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：Ｉｎｔｈｅｃａｓｅｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｒｏｔａｔ

3、ｉｎｇｓｐｉｎｄｌｅ，ａｍｕｌｔｉ⁃ＤＯＦｈｙｄｒａｕｌｉｃｌｏａｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔａｔｉｏｎｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｔｈｅｓｐｉｎｄｌｅｒｏｔａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓｔｉｆｆｎｅｓｓｕｎｄｅｒｌｏａｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ａｐｐｌｙｉｎｇｔｈｅｔｈｅｏｒｙｔｈａｔｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｙｌｉｎｄｅｒｈａｄａｌａｒｇｅｔｈｒｕｓｔ．Ｓｉｎｃｅｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔａｔｉｏｎｈａｄｍｕｌｔｉ⁃ＤＯＦ，ｉｔｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｄｔｏｍｕｌｔｉ⁃ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｌｏａｄ，ｉｔｓｈｙｄｒａｕ

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

5、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

6、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

7、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?

8、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