嵌入式高速电主轴轴承试验机

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1、嵌入式高速电主轴轴承试验机简介一、研究意义1、电主轴的意义2、纳米润滑技术3、课题背景轴承试验是评估轴承性能和寿命较为有效可靠的方法，是轴承从设计到装机使用之间的一个重要环节。普通的滚动轴承试验台不能很好满足电主轴陶瓷球轴承的要求及模拟其实际工况或极限工况。目前，电主轴轴承的试验大多是随电主轴在空载条件下一同进行整机试验，这种方法却不足以反映电主轴实际工作时的载荷、转速变化情况对轴承产生的影响。因此，迫切需要研制专门的电主轴轴承试验装置来对电主轴轴承的性能润滑性能进行研究。本课题的研究内容根据电主轴轴承实际工况和运转特点，研制一台功能多样、集机械、电子和计算机于一体的高速电主轴轴承试

2、验台，以实现电主轴轴承的润滑情况、散热条件以及高速加工时的径向切削分力和轴向切削分力，并在该试验台上进行电主轴轴承的性能试验研究。本文的主要研究内容如下：1.分析电主轴陶瓷球轴承的实际工况和运行状态，制定试验台的设计要求及功能要求，进行试验台的总体方案设计；2.进行试验台的结构设计。主要包括试验台总体结构设计、轴系设计、驱动系统设计及加载系统设计；3.进行试验台的测控系统设计。首先根据设计要求和功能要求进行测控系统的硬件设计，然后利用BorlandC++Builder5.0进行软件设计；4.在该试验台上进行轴承的性能试验研究。选择B7005C/P4电主轴轴承作为研究对象，对比研究脂润

3、滑陶瓷球轴承与钢制球轴承、油雾润滑陶瓷球轴承的高速性能。5.试验台安全防护设计与造型设计。试验机简介目前，轴承试验的种类大致有寿命试验、模拟试验、性能试验、轴承零部件试验、材料试验、设计验证试验、强化试验等。寿命试验即确定轴承疲劳寿命的试验。模拟试验：在轴承试验机上按照轴承的实际安装工况、实际运行状态，即轴承的转速、轴向载荷、径向载荷以及环境温度、润滑状态等按实际工况给定进行运转，达到预定寿命或到轴承失效。常见的有轮毂轴承模拟试验、汽车离合器分离轴承模拟试验、汽车水泵轴联轴承模拟试验。性能试验：即考核轴承的某种特殊性能，如极限转速试验、大载荷试验、润滑性能试验、防尘试验、脂漏试验、温

4、升试验、高温试验、低温试验、喷水试验、轴承打滑试验等。零部件试验主要对钢球、滚子、密封圈试验。强化试验是寿命试验的一种，即给定试验轴承载荷较大，达额定载荷的0.5倍，用来缩短试验时间。设计验证试验是根据轴承实验的数据，如温升、振动、噪音、提出设计改进意见。与上述试验所对应的轴承试验机有寿命试验机、模拟试验机、性能试验机、零部件试验机等。虽然这些试验机的功能不同，但他们的主体结构、测试技术、加载技术、控制技术、驱动技术却基本相同。试验机的设计要求根据电主轴轴承的实际工况和运转特点，本文制定高速电主轴陶瓷球轴承试验台的设计要求如下：1.试验台转速范围为3000～60000r/min，测量

5、精度≤±0.5％F.S，且无级可调；2.试验轴承的内径为Φ25mm、外径为Φ47mm、宽度为12mm，润滑方式为油雾润滑或脂润滑，且被循环水冷却；3.根据试验轴承内径范围Φ10～Φ30mm，可更换不同类型的试验轴系组件；4.径向载荷和轴向载荷范围为0～2000N，测量精度≤±0.5％F.S，且连续可调；5.温度测量范围为0～300℃，测量精度≤2％；6.振动测量范围为0～50g，测量精度≤2％；7.试验测控方式为手动控制和计算机自动控制；8.试件应拆装简单，操作方便。试验机的功能要求设计的试验台是为了模拟陶瓷球轴承在电主轴中的润滑情况、散热条件以及高速加工时的径向切削分力和轴向切削分

6、力，以便对陶瓷球轴承进行试验研究，为其设计改进及应用提供试验依据。在调研现有滚动轴承试验台的性能和功能基础上，结合滚动轴承技术、测试与控制技术、信号处理技术、计算机技术等，本文制定试验台的功能要求如下：1.能够模拟轴承在电主轴中散热条件及高速加工时所受的切削力；2.能够对试验相关参数进行设定，如试验转速、载荷谱、报警参数、运行时间及存储时间等；3.实现实时监测试验参数，如轴承转速、载荷、温度、振动等，并对试验参数进行实时显示、处理和存储。同时实现转速、载荷、温度及振动以曲线或图表的形式输出；4.实现实时监控各部件的运行，以确保安全和设备运行正常。若试验过程中出现异常可自动报警停机；5

7、.能够对试验轴承进行高速性能、耐久性和寿命等试验。试验机总体设计方案分析电主轴陶瓷球轴承的运行状态以及极限工况的基础上，根据试验台的设计要求及功能要求，确定了电主轴陶瓷球轴承试验台总体方案。高速电主轴陶瓷球轴承试验台由试验台主体、驱动系统、加载系统、冷却系统、润滑系统及测控系统等组成。试验台工作原理见图。试验机实物试验机实物试验机实物1.底座2.轴向加载组件3.轴系4.轴系压盖5.径向加载组件6.试验轴承7.联轴器8.电主轴9.润滑油管10.轴向加载液压油