精密滚珠丝杠伺服加载实验系统的设计(4)
1964年，我国自行研制出第一套滚珠丝杠副，经过漫长的努力和摸索，以行业标准JB3162-1982《滚珠丝杠副》的诞生，代表了我国滚珠丝杠副的发展越过了原始起步阶段。1991年，在JB3162-1982《滚珠丝杠副》的基础上，行业内骨干企业通过与机床厂家、科研院所的通力合作终于完成较为详细的颁布标准JB3162-1991《滚珠丝杠副》的修订。1998年，行业内制定了相应的滚珠丝杠副国家标准GB／T17587-1998《滚珠丝杠副》该标准等效于IS03408：1991“滚珠丝杠副国际标准”，这标志着我国国产滚珠丝杠副的制造标准已经与国际标准完全接轨[8-9]。
1.3 滚珠丝杠副国内外研究现状
1.4 本文主要研究内容
滚珠丝杠副这一新型线性传动元件，现仍处在研究和发展阶段。在滚珠丝杠副产品设计、制造工艺和测试技术等各个方面，我国与国际先进水平还有不小的差距，还有许多技术问题有待进一步解决[1，8，17]。要提高滚珠丝杠副性能，就需要在滚珠丝杠副的设计、制造及检测技术上不断的创新。
本课题以精密滚珠丝杠副作为研究对象，结合前人在滚珠丝杠测试领域所做的研究工作和成果以及遇到的实际问题，对滚珠丝杠测试技术进行了分析与研究。本文的主要研究内容主要分为以下部分:
(1) 在充分了解滚珠丝杠工作原理的基础上，分析滚珠丝杠的结构特点。通过查阅学术文献和技术资料，充分研究关于滚珠丝杠副测试领域相关工作的研究进展及技术方法；
(2) 滚珠丝杠伺服加载系统试验的设计，包括试验平台等主要零部件的结构设计以及整个试验装置的设计；综合测试系统的的电气设备选型，包括交流伺服电机和各种传感器，以及电气系统的原理方案制定；
(3) 对各测试分系统的功能进行分析研究，以完成对滚珠丝杠副速度、加速度、温升变形、噪声、承载能力、精度等性能参数的测试任务；
2 精密滚珠丝杠伺服加载实验系统方案设计
2.1 测试系统的技术要求及检测需求
该试验系统具体要达到以下指标：
1）加载系统最大功率：3kw;
2) 最大直线加载力：100kN;
3) 输出直线速度:20-100r/min;
4) 加载频率：0-100HZ。
测试目标主要是实现在可调负载情况下，对精密滚珠丝杠定位精度，工作载荷，速度，加速度，噪声，温升等性能参数的测量。
在高速运行的情况下，滚珠丝杠副最明显的表现是摩擦导致丝杠和螺母体的温升效应。在机械行业标准JB／T10890．1．2008《高速滚珠丝杠性能试验规范》(简称《性能试验规范》)中，把丝杠的温度指标列入规定的考察项目。温度升高直接导致丝杠的伸长变形，间接影响滚珠丝杠副的定位精度和重复定位精度。因此，滚珠丝杠温度参数是滚珠丝杠副高速性能评定的重要依据，在综合测试系统中设置温度测试环节很有必要。
在《性能试验规范》中，除定位精度和温升，噪声是滚珠丝杠副高速运行时的又一项性能评价指标。滚珠丝杠副高速转动时滚珠在滚道高速运转并频繁进出滚珠循环返回装置，噪声主要来至于螺母内的钢球在循环时与滚道的滚动和滑动摩擦及彼此之间的相互碰撞。因此，测量噪声的主要目的是提高产品的质量并优化滚珠丝杠副的螺母内管道及滚珠反向装置的结构，满足高速静音滚珠丝杠副的技术要求。
由于滚珠丝杠的流畅性和平稳性是摩擦特性的主要体现，滚珠丝杠副温升，噪声、定位精度以及空回转角等性能参数在不同程度上都受到摩擦力矩的影响。因此，摩擦力矩是滚珠丝杠副又一项重要的性能指标，十分有必要对滚珠丝杠副的摩擦力矩进行测量和研究。