滚动直线导轨静载荷测试台结构设计(3)
根据以上两个理论，国内孙健利教授等人利用滚动直线导轨与轴承、滚珠丝杠副工作原理的相似性，提出了滚动直线导轨额定静载荷、额定动载荷、额定寿命的定义及相应的计算方法。
1.3.1 滚动直线导轨静刚度研究概况
静刚度是滚动直线导轨一项重要的使用性能[5]。针对某一特定型号、尺寸和结构的滚动直线导轨在承受一定外载荷作用时，承载区内各钢球的受力情况以及接触区的变形情况，进而分析导轨在一定载荷下滑块在各个方向上的位移和转角，进而分析导轨的静刚度[6]。对于导轨的受力分析[7]也是计算导轨额定动、静载荷、摩擦力、结构优化设计以及动态性能分析的基础。
滚动直线导轨静刚度研究主要以两种理论为基础。其一为赫兹理论，该理论比较简单而且实用；其二为有限元方法，该方法使用起来比较繁复，但是计算结果一般比较精确。国外，日本的学者对导轨的静刚度进行了深入的研究和试验，并在传统的刚性模型的基础上建立了计算滚动直线导轨的柔性模型，并将计算结果与试验结果进行了对比分析[8]。
国内对于滚动直线导轨的静刚度也做了相关研究和试验，其中孙健利教授提出了一些计算公式。广东高新凯特精密机械股份有限公司设计出了一种滚动直线导轨静刚度试验机并申请专利，专利号为CN 102279100 A,加载方式横梁加载[9] ,伺服电机驱动，带传动。与此同时，华中科技大学也设计了一种静刚度试验机，其加载方式为液压加载，但最大加载载荷仅为30KN[10]，因此测试对象的范围较狭窄。
1.3.2 本课题的背景和主要工作
尽管国内外对滚动直线导轨的性能分析与测试方法进行了探索与研究，具备了一定的基础，但静载荷的测试方法还有待健全、完善与提高，因此进行滚动直线导轨静载荷测试台结构设计具有重要的理论意义和实用价值。
在测试台结构设计中，主要围绕以下几个方面工作：
(1)根据ISO14728国际标准对静载荷的定义和滚动直线导轨的性能特点，确定简便的测试方法；
(2)针对目前国内外现有的静刚度试验机的结构特点，进行测试台总体结构设计并优化，采用丝杠加载方式；
(3)采用伺服驱动技术驱动丝杠，保证载荷合理有效的加载到被测导轨上；
(4)为了保证测试结果的可靠性，选用高精度位移传感器和力传感器；
(5)对所设计的测试台进行强度与刚度校核。
在课题完成过程中，对静载荷测试台的结构进行了多次优化，在保证精度的情况下确保整个结构的紧凑和美观。建立并完善其三文模型图和二文装配图，尽可能选用标准件，便于生产加工，不仅适用于实验，尽可能将其推广到市场中。
2 静载荷测试方法
2.1 额定静载荷
ISO 14728-2的绪论中指出：额定静载荷可定义为：滚动体与滚道最大接触应力处的永久变形量等于滚动体直径的万分之一时的静载荷[11]。这是基于塑性变形为依据的定义，还有一种基于最大接触应力为依据的定义。
不同国家的试验表明，对滚动直线导轨施加载荷的方向不同，滚道与承受最大载荷的滚动体接触中心处引起的静载荷也不同，影响因素也相对复杂了许多。
因此，ISO 14728-2第5.1.2节指出：滚动直线导轨在垂直加载位置时，额定静载荷计算公式为：
(2.1)
：额定静载荷
：与导轨部件的几何形状、需用应力有关的系数