滚珠丝杠副轴向静刚度测试台驱动系统设计与计算(7)
HDC5032-7.5 32
HDF5530-5 55 30 7.1438 56.5 49.3 85000 238000
HDF5532-7.5 55 32 6.38 56 49.6 99500 313000
2.1.2 测试对象的分析
刚度特性研究首先要对滚珠丝杠副的轴向静刚度测试技术进行研究分析。滚珠丝杠副轴向静刚度测试涉及两道关键技术,即轴向力的施加和轴向变形的测试。本课题核心是轴向静刚度测试平台的驱动系统设计与计算，因此关键是轴向力的加载，从轴向静刚度原理分析可知，轴向加载主要取决于测试对象的额定静载荷。
分析上表的测试对象参数，可知，HDF5532-7.5 的额定静负载为313000N，因此驱动系统的最大轴向加载能力必须大于或者等于313000N。
为了测试安装方便，统一将测试丝杠的长度规定为0.5m。
2.2 测试平台工作原理
图2-1滚珠丝杠副轴向静刚度测试原理
图2-l所示为滚珠丝杠副轴向静刚度的一种检测原理，丝杠一些端固定，另一端浮动，限制螺母转动，并在螺母上施加轴向载荷。在轴向静压力Q的作用下，丝杠会轴向伸长，螺母自身由于径向变形和接触角影响会在轴线方向上也有弹性变形，滚珠与丝杠和螺母接触处产生赫兹接触变形。在上述因素的综合影响下，螺母会在静压力Q方向有一定的弹性变形。由轴向静刚度分析原理可知，该弹性伸变形在 的范围内，因此必须采用高精度的测长仪才能检测到该微小变形。电感测微仪满足了此项要求，其检测精度可达到 [3]。
图2-2 滚珠丝杠副轴向静刚度测试原理
图2-2 给出了滚珠丝杠副的另一种检测原理，该原理的构想主要是基于滚珠丝杠副传动的可逆性。固定螺母，限制丝杠转动，但丝杠另一端没有轴向约束，可在载荷作用下有微小的轴向位移。电感测微仪的探头与丝杠相连接，测量丝杠在轴向力Q作用下的的弹性变形。调整外加压力Q的值，由上位机同时采集轴向加载力和弹性变形数据，即可获得轴向静刚度变化曲线[8]。
目前国内已经有学者根据两种检测方案设计了滚珠丝杠副轴向静刚度测试系统。在进行测试方案的选取时，综合实验目的和现有资源的利用，尽量减少实验经费，同时吸收前人的设计经验，在对现有设备结构分析的基础上，根据第二种检测方案进行了实验设计。