滚珠丝杠副寿命试验台测控系统设计硬件(3)

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1.3. 滚珠丝杠副国内外研究现状

1.4. 课题主要研究内容

论文针对目前滚珠丝杠寿命试验台，根据标准型号的丝杠，就其测控系统中的硬件系统进行了整体设计，从整体的结构分析，到单个型号的选定，都进行了探讨，为预测滚珠丝杠副疲劳寿命提供了硬件测控基础，对形成系统的滚珠丝杠副寿命测试有积极促进作用。论文主要包括以下几个部分：

1) 疲劳寿命试验测量原理与分类

根据疲劳寿命的定义，分析疲劳寿命的测量原理，为测控系统的构建提供理论依据。同时介绍了疲劳寿命的分类，依据加载力的差异，可以分为全寿命实验和加速寿命实验。

2）寿命试验台与测控系统硬件结构总体介绍

作为寿命试验台，需要适合多种类型丝杠进行测试，由此介绍了寿命试验台的性能指标如载荷、扭矩等。同时也介绍了测控系统硬件的结构总体介绍，使得从总体上对测控系统进行把握。

3) 控制模块设计

控制模块由运动控制模块和加载控制模块组成。其中运动模块中对多种电机有缺点进行比较，最终选定配有驱动器的伺服电机作为驱动电机。加载模块中比较了液压和电涡流制动器两种不同的加载方式。

4) 测试模块设计

根据疲劳寿命试验原理，将噪声，振动、温度、拉压力等指标作为衡量寿命的节点，对不同传感器进行分析与选型。

5) 硬件结构搭建及上位机选型

将选好的部件进行结构上的搭建，给出了最终的测控系统硬件结构图，同时选用了研华工控机作为试验台的工业计算机，同时为其配备了数据采集卡和固高运动控制。

2. 寿命试验台与测控系统硬件结构总体介绍

2.1. 疲劳寿命试验测量原理

滚珠丝杠副的疲劳寿命有如下定义：相同的工作环境下，在平均转速和额定动载荷下运转的同一型号的同一批滚珠丝杠副其中90％到100万次回转情况下不发生材料疲劳剥落或者点蚀等现象之前，丝杠运行的转数。

按照以上定义，我们以得到进行疲劳寿命检测的试验条件、加载境要求、结点判断标准以及测量参数。试验条件为：在相同的工况下，对一批同一型号的丝杆进行加载，为确保试验结果的可信度，同时提升参数的准确性，测定的指标需要运用统计分析的方法进行检验。试验过程中应保证加载力为额定动载荷。

结点判断标准是样品表是否出现疲劳剥落或者点蚀现象，这指明了试验过程的观察对象。,源^自#优尔?文,论.文'网[www.youerw.com设定疲劳点蚀面积大于0．5mm2，深度大于0．05mm。由于疲劳剥落或者点蚀检测很难在运行过程中直接观测，所以提出了通过实时监测温升、噪声和振动信号的来辨别，当检测信号出现异常时，需要进行在线检测判断是否出现点蚀现象。测量参数包括丝杠副的运行时间(转数)，以及各项传感器的动态参数。如图2.1所示，丝杠螺母受到轴向载荷F的作用，试验过程中，通过传感器测量结果判定丝杠副运行状况，同时记录总转数L