專利名稱：軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸等效載荷的修正方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于軸承試驗(yàn)裝備技術(shù)領(lǐng)域，主要涉及一種軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸等效載荷的修正方法。

背景技術(shù)：
圖1是一種通用軸承試驗(yàn)機(jī)，該試驗(yàn)機(jī)的徑向薄膜油缸8大多采用液壓加載方式，液壓油隔著密封的徑向橡皮薄膜10通過徑向加載活塞9對(duì)試驗(yàn)軸承12施加徑向載荷，徑向載荷的大小等于徑向薄膜油缸8內(nèi)液壓油的壓強(qiáng)乘以徑向加載活塞9的面積，該徑向載荷是一種等效載荷。
軸承試驗(yàn)機(jī)加載時(shí)由計(jì)算機(jī)控制液壓系統(tǒng)中的比例減壓閥輸出一定壓強(qiáng)的液壓油，油壓的實(shí)際大小P實(shí)由壓強(qiáng)傳感器實(shí)時(shí)采集到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并與理論壓強(qiáng)值進(jìn)行比較，再由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)比例減壓閥的實(shí)際輸出P實(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)形成加載系統(tǒng)的閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)機(jī)徑向載荷的自動(dòng)加載。
由于徑向薄膜油缸8采用橡皮薄膜10密封，為了防止在油壓作用下活塞的邊緣剪切徑向橡皮薄膜10，經(jīng)常將徑向加載活塞9的邊緣設(shè)計(jì)成R0.5～R1的圓角，具體結(jié)構(gòu)參見圖2，使得實(shí)際加載活塞的面積小于理論設(shè)計(jì)面積。
由于徑向橡皮薄膜10會(huì)在油壓作用時(shí)產(chǎn)生一定的彈性變形，這又給加載增加了額外的彈性阻力。薄膜式油缸活塞面積的邊緣損失和密封橡皮薄膜的彈性變形，使得軸承試驗(yàn)機(jī)徑向?qū)嶋H加載載荷的大小不等于試驗(yàn)時(shí)計(jì)算機(jī)的理論設(shè)定值，尤其在低端載荷和高端載荷處產(chǎn)生的相對(duì)誤差更大，最大穩(wěn)態(tài)誤差會(huì)超過滿量程的5％FS，加載的誤差直接影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，使得試驗(yàn)結(jié)果難以真實(shí)準(zhǔn)確的反映出被測(cè)軸承的性能指標(biāo)。
為了提高軸承試驗(yàn)機(jī)徑向加載時(shí)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)態(tài)精度并為軸承試驗(yàn)提供更為準(zhǔn)確可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，需要專門的測(cè)試裝置和修正方法來(lái)進(jìn)行這方面的試驗(yàn)研究，而該技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)尚屬空白，相關(guān)文獻(xiàn)也未見到報(bào)道。
開展軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸等效載荷修正的研究，可進(jìn)一步提高我國(guó)軸承試驗(yàn)行業(yè)的試驗(yàn)技術(shù)水平。


發(fā)明內(nèi)容
為克服上述軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸加載時(shí)產(chǎn)生較大的誤差缺陷，本發(fā)明提供一種軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸等效載荷的修正方法，該修正方法可提高軸承試驗(yàn)機(jī)徑向加載時(shí)的準(zhǔn)確性，使徑向薄膜油缸在加載時(shí)的滿量程穩(wěn)態(tài)誤差≤±1％FS，為軸承試驗(yàn)提供更為準(zhǔn)確穩(wěn)定的徑向加載載荷。
為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案 所述的軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸等效載荷的修正方法，實(shí)現(xiàn)該修正方法的前提是設(shè)計(jì)一套徑向載荷輔助測(cè)試裝置，將徑向載荷測(cè)試裝置中的測(cè)試座固定在軸承試驗(yàn)機(jī)的底座上，在測(cè)試座與測(cè)試定位塊中間設(shè)置有滿量程穩(wěn)態(tài)誤差0.2％FS的測(cè)試壓力傳感器，測(cè)試定位塊的上端帶有V形槽，該V形槽與軸承試驗(yàn)機(jī)的徑向加載活塞端頭的球形面中心對(duì)稱接觸，測(cè)試座、測(cè)試壓力傳感器和測(cè)試定位塊構(gòu)成的徑向載荷測(cè)試裝置與軸承試驗(yàn)機(jī)的徑向加載套的固定位置和安裝高度相同，安裝好壓蓋后即可實(shí)施軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸等效載荷的修正測(cè)試；修正測(cè)試時(shí)由計(jì)算機(jī)控制軸承試驗(yàn)機(jī)的比例減壓閥并通過徑向薄膜油缸對(duì)徑向載荷測(cè)試裝置施加一組徑向載荷F0、F1、F2、F3…Fi、Fmax，其中F0為徑向薄膜油缸輸出的最小徑向載荷，F(xiàn)max為徑向薄膜油缸輸出的最大徑向載荷，F(xiàn)1、F2、F3…Fi分別為F0至Fmax區(qū)間的N等分分散徑向載荷，平均徑向載荷由Fp＝(Fmax-F0)/N得出，其中N取值有兩種 當(dāng)最大徑向載荷Fmax≤10kN時(shí)N取值為40； 當(dāng)最大徑向載荷Fmax＞10kN時(shí)N取值為100； 由此推出F1＝F0+Fp，F(xiàn)2＝F0+2Fp，F(xiàn)3＝F0+3Fp…Fi＝F0+iFp，F(xiàn)max＝F0+NFp，所述的i＝N-1且為自然數(shù)； 修正測(cè)試時(shí)從測(cè)試壓力傳感器測(cè)得與F0、F1、F2、F3…Fi、Fmax一一對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)徑向載荷分別是F0′、F1′、F2′、F3′…Fi′、Fmax′，由此得出徑向薄膜油缸的修正系數(shù)K0＝F0′/F0，K1＝F1′/F1，K2＝F2′/F2，K3＝F3′/F3…Ki＝Fi′/Fi，Kmax＝Fmax′/Fmax，把徑向薄膜油缸的修正系數(shù)K0、K1、K2、K3…Ki、Kmax存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中；在上述修正測(cè)試過程中，K0對(duì)應(yīng)載荷區(qū)間

由于軸承試驗(yàn)機(jī)所采用的比例減壓閥的輸出特性是線性的，該線性度≤0.5％，重復(fù)精度≤0.1％，所以在載荷區(qū)間

所取的任意徑向載荷F得出的對(duì)應(yīng)修正系數(shù)KF與K0的相對(duì)誤差

因此當(dāng)F滿足F0

時(shí)確定K0作為

的修正系數(shù)；同理K1對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間

當(dāng)F滿足

時(shí)確定K1作為

的修正系數(shù)；依此類推K2對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間

當(dāng)F滿足


時(shí)確定K2作為

的修正系數(shù)；Ki對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間

當(dāng)F滿足

時(shí)確定Ki作為


的修正系數(shù)；Kmax對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間

當(dāng)F滿足


時(shí)確定Kmax作為

的修正系數(shù)； 為防止修正測(cè)試時(shí)軸承試驗(yàn)機(jī)和徑向載荷測(cè)試裝置可能產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，因此對(duì)上述修正測(cè)試過程進(jìn)行一次復(fù)檢測(cè)試以比較修正系數(shù)的準(zhǔn)確性，施加的一組徑向載荷F0、F1、F2、F3…Fi、Fmax條件不變，復(fù)檢測(cè)試時(shí)由測(cè)試壓力傳感器測(cè)得與F0、F1、F2、F3…Fi、Fmax一一對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)徑向載荷分別是F0″、F1″、F2″、F3″…Fi″、Fmax″，得出復(fù)檢測(cè)試時(shí)徑向薄膜油缸的修正系數(shù)K0′、K1′、K2′、K3′…Ki′、Kmax′，由






計(jì)算出相對(duì)誤差，若相對(duì)誤差K比0、K比1、K比2、K比3…K比i、K比max≤0.5％則統(tǒng)一按K0、K1、K2、K3…Ki…Kmax進(jìn)行取值，若相對(duì)誤差K比0、K比1、K比2、K比3…K比i、K比max＞0.5％則統(tǒng)一按(K0+K0′)/2、(K1+K1′)/2、(K2+K2′)/2、(K3+K3′)/2…(Ki+Ki′)/2、(Kmax+Kmax′)/2進(jìn)行取值并建立修正系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)； 上述修正測(cè)試完畢后，再次由計(jì)算機(jī)控制軸承試驗(yàn)機(jī)的比例減壓閥并通過徑向薄膜油缸向徑向載荷測(cè)試裝置施加一組軸承試驗(yàn)時(shí)的常用整數(shù)試驗(yàn)載荷值F試0、F試1、F試2、F試3…F試i、F試max，其中F試0＝F0、F試1＝F0+100N、F試2＝F0+200N、F試3＝F0+300N…F試i＝F0+i×00N、F試max＝Fmax，此時(shí)計(jì)算機(jī)將根據(jù)輸入載荷的大小判斷其所在的載荷區(qū)間并在修正系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)提取所在區(qū)間的修正系數(shù)K0、K1、K2、K3…Ki…Kmax或(K0+K0′)/2、(K1+K1′)/2、(K2+K2′)/2、(K3+K3′)/2…(Ki+Ki′)/2、(Kmax+Kmax′)/2，計(jì)算機(jī)計(jì)算出比例減壓閥在F試0、F試1、F試2、F試3…F試i、F試max時(shí)依據(jù)理論輸出壓強(qiáng)P理＝F試/S理得出的P理0、P理1、P理2、P理3…P理i、P理max，再根據(jù)所述修正系數(shù)并依據(jù)P實(shí)＝P理/K計(jì)算出實(shí)際輸出壓強(qiáng)P實(shí)0、P實(shí)1、P實(shí)2、P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)max，計(jì)算機(jī)把P實(shí)0、P實(shí)1、P實(shí)2、P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)max指令發(fā)給比例減壓閥，比例減壓閥再實(shí)際輸出壓強(qiáng)P實(shí)0、P實(shí)1、P實(shí)2、P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)max的壓力油，這些不同實(shí)際輸出壓強(qiáng)的壓力油分別作用在實(shí)際活塞面積S實(shí)上產(chǎn)生實(shí)際載荷F實(shí)0、F實(shí)1、F實(shí)2、F實(shí)3…F實(shí)i、F實(shí)max，然后依據(jù)(F實(shí)i-F試i)/F試i×100％分別計(jì)算出所在的載荷區(qū)間的滿量程相對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差Δ0％FS、Δ1％FS、Δ2％FS、Δ3％FS…Δi％FS、Δmax％FS，據(jù)此給出試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸的加載精度，其中F實(shí)0、F實(shí)1、F實(shí)2、F實(shí)3…F實(shí)i、F實(shí)max作為軸承試驗(yàn)時(shí)F試0、F試1、F試2、F試3…F試i、F試max的實(shí)際徑向載荷參考值； 軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸借助徑向載荷測(cè)試裝置通過計(jì)算機(jī)修正后，在實(shí)際加載時(shí)對(duì)于試驗(yàn)人員設(shè)定的任意一個(gè)試驗(yàn)載荷F試，計(jì)算機(jī)軟件程序?qū)⒏鶕?jù)上述修正方法首先進(jìn)行載荷區(qū)間判斷，提取載荷區(qū)間對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)K，計(jì)算F試時(shí)的理論壓強(qiáng)P理，再由修正系數(shù)K修正理論壓強(qiáng)P理得到實(shí)際輸出壓強(qiáng)P實(shí)，最后計(jì)算機(jī)控制比例減壓閥向徑向薄膜油缸密封腔體內(nèi)輸出P實(shí)大小的壓力油，整個(gè)計(jì)算和控制過程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，徑向薄膜油缸密封腔體內(nèi)實(shí)際壓強(qiáng)值為P實(shí)的壓力油隔著密封橡皮膜作用在實(shí)際活塞面積S實(shí)產(chǎn)生的實(shí)際載荷F實(shí)即是與設(shè)定的試驗(yàn)載荷F試滿量程相對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差≤±1％FS的實(shí)際徑向載荷，該載荷通過徑向加載活塞施加在試驗(yàn)軸承上，此時(shí)在試驗(yàn)軸承上便得到了與試驗(yàn)人員設(shè)定的試驗(yàn)載荷F試相一致的實(shí)際載荷F實(shí)。
實(shí)現(xiàn)所述的軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸等效載荷的修正方法的徑向載荷測(cè)試裝置由測(cè)試座、測(cè)試壓力傳感器和測(cè)試定位塊構(gòu)成，其中測(cè)試定位塊的V形槽與軸承試驗(yàn)機(jī)中徑向加載套的V形槽角度一致，測(cè)試壓力傳感器上端垂直聯(lián)接測(cè)試定位塊，其下端垂直聯(lián)接測(cè)試座，整個(gè)徑向載荷測(cè)試裝置通過測(cè)試座與軸承試驗(yàn)機(jī)的底座聯(lián)接。
由于采用如上所述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下優(yōu)越性 1、徑向載荷測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安裝方便、測(cè)試準(zhǔn)確、重復(fù)性好。
2、通過計(jì)算機(jī)對(duì)液壓系統(tǒng)中的比例減壓閥輸出壓強(qiáng)的修正，減小了理論載荷值與實(shí)際載荷值的相對(duì)誤差。
3、本發(fā)明可適用于各種薄膜加載油缸等效載荷的修正及標(biāo)校，通用性好。



圖1是軸承試驗(yàn)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是I向放大徑向薄膜油缸加載時(shí)油膜的邊界變形示意圖； 圖3是本發(fā)明的徑向載荷測(cè)試裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
上述圖中1-底座；2-軸向薄膜油缸；3-軸向橡皮薄膜；4-軸向加載活塞；5-軸向加載套；6-左支承襯套；7-試驗(yàn)機(jī)壓蓋；8-徑向薄膜油缸；9-徑向加載活塞；10-徑向橡皮薄膜；11-徑向加載套；12-試驗(yàn)軸承；13-右支承襯套；14-測(cè)試定位塊；15-測(cè)試壓力傳感器；16-測(cè)試座。

具體實(shí)施例方式 結(jié)合圖3，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸等效載荷的修正方法的徑向載荷測(cè)試裝置由測(cè)試定位塊14、測(cè)試壓力傳感器15、測(cè)試座16構(gòu)成，其中測(cè)試定位塊14的V形槽與軸承試驗(yàn)機(jī)中徑向加載套11的V形槽角度一致，測(cè)試壓力傳感器15上端垂直聯(lián)接測(cè)試定位塊14，其下端垂直聯(lián)接測(cè)試座16，測(cè)試壓力傳感器15采用“S”梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變式壓力傳感器，測(cè)試精度為滿量程穩(wěn)態(tài)誤差0.2％FS，整個(gè)徑向載荷測(cè)試裝置通過測(cè)試座16與軸承試驗(yàn)機(jī)的底座1聯(lián)接，測(cè)試定位塊14的V形槽與軸承試驗(yàn)機(jī)的徑向加載活塞端頭的球形面中心對(duì)稱接觸，徑向載荷測(cè)試裝置的固定位置和安裝高度與試驗(yàn)機(jī)中徑向加載套實(shí)際固定位置和安裝高度相同，較為真實(shí)的模擬軸承試驗(yàn)機(jī)的實(shí)際加載情況，試驗(yàn)機(jī)的底座和中間安裝有徑向薄膜油缸的壓蓋壓緊在一起固定住調(diào)整好的徑向載荷測(cè)試裝置。
在上述徑向載荷測(cè)試裝置的配置下軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸等效載荷的修正方法如下 將徑向載荷測(cè)試裝置中的測(cè)試座固定在軸承試驗(yàn)機(jī)的底座上，在測(cè)試座與測(cè)試定位塊中間設(shè)置有“S”梁結(jié)構(gòu)應(yīng)變式滿量程穩(wěn)態(tài)誤差0.2％FS的測(cè)試壓力傳感器，測(cè)試定位塊的上端帶有V形槽，該V形槽與軸承試驗(yàn)機(jī)的徑向加載活塞端頭的球形面中心對(duì)稱接觸，測(cè)試座、測(cè)試壓力傳感器和測(cè)試定位塊構(gòu)成的徑向載荷測(cè)試裝置與軸承試驗(yàn)機(jī)的徑向加載套的固定位置和安裝高度相同，安裝好壓蓋后即可實(shí)施軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸等效載荷的修正測(cè)試；修正測(cè)試時(shí)由計(jì)算機(jī)控制軸承試驗(yàn)機(jī)的比例減壓閥并通過徑向薄膜油缸對(duì)徑向載荷測(cè)試裝置施加一組徑向載荷F0、F1、F2、F3…Fi、Fmax，其中F0為徑向薄膜油缸輸出的最小徑向載荷，F(xiàn)max為徑向薄膜油缸輸出的最大徑向載荷，F(xiàn)1、F2、F3…Fi分別為F0至Fmax區(qū)間的N等分分散徑向載荷，平均徑向載荷由Fp＝(Fmax-F0)/N得出，其中N取值有兩種 當(dāng)最大徑向載荷Fmax≤10kN時(shí)N取值為40； 當(dāng)最大徑向載荷Fmax＞10kN時(shí)N取值為100； 由此推出F1＝F0+Fp，F(xiàn)2＝F0+2Fp，F(xiàn)3＝F0+3Fp…Fi＝F0+iFp，F(xiàn)max＝F0+NFp，所述的i＝N-1且為自然數(shù)。
修正測(cè)試時(shí)從徑向壓力傳感器測(cè)得與F0、F1、F2、F3…Fi、Fmax一一對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)徑向載荷分別是F0′、F1′、F2′、F3′…Fi′、Fmax′，由此得出徑向薄膜油缸的修正系數(shù)K0＝F0′/F0，K1＝F1′/F1，K2＝F2′/F2，K3＝F3′/F3…Ki＝Fi′/Fi，Kmax＝Fmax′/Fmax，把徑向薄膜油缸的修正系數(shù)K0、K1、K2、K3…Ki、Kmax存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中；在上述修正測(cè)試過程中，K0對(duì)應(yīng)載荷區(qū)間

(注數(shù)學(xué)中常用的半開半閉區(qū)間表示方法，表示包含F(xiàn)0不包含

從F0到

內(nèi)的區(qū)間域)，由于軸承試驗(yàn)機(jī)所采用的進(jìn)口ATOS-RZGO型比例減壓閥的輸出線性較好，該線性度≤0.5％FS，重復(fù)精度≤0.1％FS，所以在載荷區(qū)間

所取的任意徑向載荷F得出的對(duì)應(yīng)修正系數(shù)KF與K0的相對(duì)誤差

因此當(dāng)F滿足

時(shí)確定K0作為

的修正系數(shù)；同理K1對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間

當(dāng)F滿足


時(shí)確定K1作為

的修正系數(shù)；依此類推K2對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間

當(dāng)F滿足

時(shí)確定K2作為

的修正系數(shù)；Ki對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間

當(dāng)F滿足


時(shí)確定Ki作為

的修正系數(shù)；Kmax對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間

當(dāng)F滿足

時(shí)確定Kmax作為

的修正系數(shù)。
為防止修正測(cè)試時(shí)軸承試驗(yàn)機(jī)和徑向載荷測(cè)試裝置可能產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，因此對(duì)上述修正測(cè)試過程進(jìn)行一次復(fù)檢測(cè)試以比較修正系數(shù)的準(zhǔn)確性，施加的一組徑向載荷F0、F1、F2、F3…Fi、Fmax條件不變，復(fù)檢測(cè)試時(shí)由測(cè)試壓力傳感器測(cè)得與F0、F1、F2、F3…Fi、Fmax一一對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)徑向載荷分別是F0″、F1″、F2″、F3″…Fi″、Fmax″，得出復(fù)檢測(cè)試時(shí)徑向薄膜油缸的修正系數(shù)K0′、K1′、K2′、K3′…Ki′、Kmax′，將






計(jì)算出相對(duì)誤差，若相對(duì)誤差K比0、K比1、K比2、K比3…K比i、K比max≤0.5％則統(tǒng)一按K0、K1、K2、K3…Ki…Kmax進(jìn)行取值，若相對(duì)誤差K比0、K比1、K比2、K比3…K比i、K比max＞0.5％則統(tǒng)一按(K0+K0′)/2、(K1+K1′)/2、(K2+K2′)/2、(K3+K3′)/2…(Ki+Ki′)/2、(Kmax+Kmax′)/2進(jìn)行取值并建立修正系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。
上述修正測(cè)試完畢后，再次由計(jì)算機(jī)控制軸承試驗(yàn)機(jī)的比例減壓閥并通過徑向薄膜油缸向徑向載荷測(cè)試裝置施加一組軸承試驗(yàn)時(shí)的常用整數(shù)試驗(yàn)載荷值F試0、F試1、F試2、F試3…F試i、F試max，其中F試0＝F0、F試1＝F0+100N、F試2＝F0+200N、F試3＝F0+300N…F試i＝F0+i×100N、F試max＝Fmax，此時(shí)計(jì)算機(jī)將根據(jù)輸入載荷的大小判斷其所在的載荷區(qū)間并在修正系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)提取所在區(qū)間的修正系數(shù)K0、K1、K2、K3…Ki…Kmax或(K0+K0′)/2、(K1+K1′)/2、(K2+K2′)/2、(K3+K3′)/2…(Ki+Ki′)/2、(Kmax+Kmax′)/2，計(jì)算機(jī)計(jì)算出比例減壓閥在F試0、F試1、F試2、F試3…F試i、F試max時(shí)依據(jù)理論輸出壓強(qiáng)P理＝F試/S理得出的P理0、P理1、P理2、P理3…P理i、P理max，再根據(jù)所述修正系數(shù)并依據(jù)P實(shí)＝P理/K計(jì)算出實(shí)際輸出壓強(qiáng)P實(shí)0、P實(shí)1、P實(shí)2、P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)max，計(jì)算機(jī)把P實(shí)0、P實(shí)1、P實(shí)2、P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)max指令發(fā)給比例減壓閥，比例減壓閥再實(shí)際輸出壓強(qiáng)P實(shí)0、P實(shí)1、P實(shí)2、P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)max的壓力油，這些不同實(shí)際輸出壓強(qiáng)的壓力油分別作用在實(shí)際活塞面積S實(shí)上產(chǎn)生實(shí)際載荷F實(shí)0、F實(shí)1、F實(shí)2、F實(shí)3…F實(shí)i、F實(shí)max，然后依據(jù)(F實(shí)i-F試i)/F試i×100％分別計(jì)算出所在的載荷區(qū)間的滿量程相對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差Δ0％FS、Δ1％FS、Δ2％FS、Δ3％FS…Δi％FS、Δmax％FS，據(jù)此給出試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸的加載精度，其中F實(shí)0、F實(shí)1、F實(shí)2、F實(shí)3…F實(shí)i、F實(shí)max作為軸承試驗(yàn)時(shí)F試0、F試1、F試2、F試3…F試i、F試max的實(shí)際徑向載荷參考值。
軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸借助徑向載荷測(cè)試裝置通過計(jì)算機(jī)修正后，在實(shí)際加載時(shí)對(duì)于試驗(yàn)人員設(shè)定的任意一個(gè)試驗(yàn)載荷F試，計(jì)算機(jī)軟件程序?qū)⒏鶕?jù)上述修正方法首先進(jìn)行載荷區(qū)間判斷，提取載荷區(qū)間對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)K，計(jì)算F試時(shí)的理論壓強(qiáng)P理，再由修正系數(shù)K修正理論壓強(qiáng)P理得到實(shí)際輸出壓強(qiáng)P實(shí)，最后計(jì)算機(jī)控制比例減壓閥向徑向薄膜油缸密封腔體內(nèi)輸出P實(shí)大小的壓力油，整個(gè)計(jì)算和控制過程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，徑向薄膜油缸密封腔體內(nèi)實(shí)際壓強(qiáng)值為P實(shí)的壓力油隔著密封橡皮膜作用在實(shí)際活塞面積S實(shí)產(chǎn)生的實(shí)際載荷F實(shí)即是與設(shè)定的試驗(yàn)載荷F試滿量程相對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差≤±1％FS的實(shí)際徑向載荷，該載荷通過徑向加載活塞施加在試驗(yàn)軸承上，此時(shí)在試驗(yàn)軸承上便得到了與試驗(yàn)人員設(shè)定的試驗(yàn)載荷F試相一致的實(shí)際載荷F實(shí)。
本發(fā)明采用簡(jiǎn)單可靠的測(cè)試裝置，通過對(duì)系統(tǒng)輸出信號(hào)的修正提高了軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸加載的準(zhǔn)確性。應(yīng)用計(jì)算機(jī)反饋技術(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行閉環(huán)控制，提高了軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸的加載穩(wěn)定性，使徑向加載系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)誤差≤±1％FS。本發(fā)明填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)的空白，滿足了行業(yè)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的需求，為軸承試驗(yàn)提供更為準(zhǔn)確的試驗(yàn)加載能力和可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可進(jìn)一步提高我國(guó)軸承試驗(yàn)行業(yè)的試驗(yàn)技術(shù)水平。
權(quán)利要求
1.一種軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸等效載荷的修正方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)該修正方法的前提是設(shè)計(jì)一套徑向載荷輔助測(cè)試裝置，將徑向載荷測(cè)試裝置中的測(cè)試座固定在軸承試驗(yàn)機(jī)的底座上，在測(cè)試座與測(cè)試定位塊中間設(shè)置有滿量程穩(wěn)態(tài)誤差0.2％FS的測(cè)試壓力傳感器，測(cè)試定位塊的上端帶有V形槽，該V形槽與軸承試驗(yàn)機(jī)的徑向加載活塞端頭的球形面中心對(duì)稱接觸，測(cè)試座、測(cè)試壓力傳感器和測(cè)試定位塊構(gòu)成的徑向載荷測(cè)試裝置與軸承試驗(yàn)機(jī)的徑向加載套的固定位置和安裝高度相同，安裝好壓蓋后即可實(shí)施軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸等效載荷的修正測(cè)試；修正測(cè)試時(shí)由計(jì)算機(jī)控制軸承試驗(yàn)機(jī)的比例減壓閥并通過徑向薄膜油缸對(duì)徑向載荷測(cè)試裝置施加一組徑向載荷F0、F1、F2、F3…Fi、Fmax，其中F0為徑向薄膜油缸輸出的最小徑向載荷，F(xiàn)max為徑向薄膜油缸輸出的最大徑向載荷，F(xiàn)1、F2、F3…Fi分別為F0至Fmax區(qū)間的N等分分散徑向載荷，平均徑向載荷由Fp＝(Fmax-F0)/N得出，其中N取值有兩種
當(dāng)最大徑向載荷Fmax≤10kN時(shí)N取值為40；
當(dāng)最大徑向載荷Fmax＞10kN時(shí)N取值為100；
由此推出F1＝F0+Fp，F(xiàn)2＝F0+2Fp，F(xiàn)3＝F0+3Fp…Fi＝F0+iFp，F(xiàn)max＝F0+NFp，所述的i＝N-1且為自然數(shù)；
修正測(cè)試時(shí)從測(cè)試壓力傳感器測(cè)得與F0、F1、F2、F3…Fi、Fmax一一對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)徑向載荷分別是F0′、F1′、F2′、F3′…Fi′、Fmax′，由此得出徑向薄膜油缸的修正系數(shù)K0＝F0′/F0，K1＝F1′/F1，K2＝F2′/F2，K3＝F3′/F3…Ki＝Fi′/Fi，Kmax＝Fmax′/Fmax，把徑向薄膜油缸的修正系數(shù)K0、K1、K2、K3…Ki、Kmax存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)庫(kù)中；在上述修正測(cè)試過程中，K0對(duì)應(yīng)載荷區(qū)間
由于軸承試驗(yàn)機(jī)所采用的比例減壓閥的輸出特性是線性的，該線性度≤0.5％，重復(fù)精度≤0.1％，所以在載荷區(qū)間
所取的任意徑向載荷F得出的對(duì)應(yīng)修正系數(shù)KF與K0的相對(duì)誤差
因此當(dāng)F滿足
時(shí)確定K0作為
的修正系數(shù)；同理K1對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間
當(dāng)F滿足
時(shí)確定K1作為
的修正系數(shù)；依此類推K2對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間
當(dāng)F滿足
時(shí)確定K2作為
的修正系數(shù)；Ki對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間
當(dāng)F滿足
時(shí)確定Ki作為
的修正系數(shù)；Kmax對(duì)應(yīng)的載荷區(qū)間
當(dāng)F滿足
時(shí)確定Kmax作為
的修正系數(shù)；
為防止修正測(cè)試時(shí)軸承試驗(yàn)機(jī)和徑向載荷測(cè)試裝置可能產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差，因此對(duì)上述修正測(cè)試過程進(jìn)行一次復(fù)檢測(cè)試以比較修正系數(shù)的準(zhǔn)確性，施加的一組徑向載荷F0、F1、F2、F3…Fi、Fmax條件不變，復(fù)檢測(cè)試時(shí)由測(cè)試壓力傳感器測(cè)得與F0、F1、F2、F3…Fi、Fmax一一對(duì)應(yīng)的實(shí)測(cè)徑向載荷分別是F0′′、F1′′、F2′′、F3′′…Fi′′、Fmax′′，得出復(fù)檢測(cè)試時(shí)徑向薄膜油缸的修正系數(shù)K0′、K1′、K2′、K3′…Ki′、Kmax′，由
計(jì)算出相對(duì)誤差，若相對(duì)誤差K比0、K比1、K比2、K比3…K比i、K比max≤0.5％則統(tǒng)一按K0、K1、K2、K3…Ki…Kmax進(jìn)行取值，若相對(duì)誤差K比0、K比1、K比2、K比3…K比i、K比max＞0.5％則統(tǒng)一按(K0+K0′)/2、(K1+K1′)/2、(K2+K2′)/2、(K3+K3′)/2…(Ki+Ki′)/2、(Kmax+Kmax′)/2進(jìn)行取值并建立修正系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)；
上述修正測(cè)試完畢后，再次由計(jì)算機(jī)控制軸承試驗(yàn)機(jī)的比例減壓閥并通過徑向薄膜油缸向徑向載荷測(cè)試裝置施加一組軸承試驗(yàn)時(shí)的常用整數(shù)試驗(yàn)載荷值F試0、F試1、F試2、F試3…F試i、F試max，其中F試0＝F0、F試1＝F0+100N、F試2＝F0+200N、F試3＝F0+300N…F試i＝F0+i×100N、F試max＝Fmax，此時(shí)計(jì)算機(jī)將根據(jù)輸入載荷的大小判斷其所在的載荷區(qū)間并在修正系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)提取所在區(qū)間的修正系數(shù)K0、K1、K2、K3…Ki…Kmax或(K0+K0′)/2、(K1+K1′)/2、(K2+K2′)/2、(K3+K3′)/2…(Ki+Ki′)/2、(Kmax+Kmax′)/2，計(jì)算機(jī)計(jì)算出比例減壓閥在F試0、F試1、F試2、F試3…F試i、F試max時(shí)依據(jù)理論輸出壓強(qiáng)P理＝F試/S理得出的P理0、P理1、P理2、P理3…P理i、P理max，再根據(jù)所述修正系數(shù)并依據(jù)P實(shí)＝P理/K計(jì)算出實(shí)際輸出壓強(qiáng)P實(shí)0、P實(shí)1、P實(shí)2、P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)max，計(jì)算機(jī)把P實(shí)0、P實(shí)1、P實(shí)2、P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)max指令發(fā)給比例減壓閥，比例減壓閥再實(shí)際輸出壓強(qiáng)P實(shí)0、P實(shí)1、P實(shí)2、P實(shí)3…P實(shí)i、P實(shí)max的壓力油，這些不同實(shí)際輸出壓強(qiáng)的壓力油分別作用在實(shí)際活塞面積S實(shí)上產(chǎn)生實(shí)際載荷F實(shí)0、F實(shí)1、F實(shí)2、F實(shí)3…F實(shí)i、F實(shí)max，然后依據(jù)(F實(shí)i-F試i)/F試i×100％分別計(jì)算出所在的載荷區(qū)間的滿量程相對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差Δ0％FS、Δ1％FS、Δ2％FS、Δ3％FS…Δi％FS、Δmax％FS，據(jù)此給出試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸的加載精度，其中F實(shí)0、F實(shí)1、F實(shí)2、F實(shí)3…F實(shí)i、F實(shí)max作為軸承試驗(yàn)時(shí)F試0、F試1、F試2、F試3…F試i、F試max的實(shí)際徑向載荷參考值；
軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸借助徑向載荷測(cè)試裝置通過計(jì)算機(jī)修正后，在實(shí)際加載時(shí)對(duì)于試驗(yàn)人員設(shè)定的任意一個(gè)試驗(yàn)載荷F試，計(jì)算機(jī)軟件程序?qū)⒏鶕?jù)上述修正方法首先進(jìn)行載荷區(qū)間判斷，提取載荷區(qū)間對(duì)應(yīng)的修正系數(shù)K，計(jì)算F試時(shí)的理論壓強(qiáng)P理，再由修正系數(shù)K修正理論壓強(qiáng)P理得到實(shí)際輸出壓強(qiáng)P實(shí)，最后計(jì)算機(jī)控制比例減壓閥向徑向薄膜油缸密封腔體內(nèi)輸出P實(shí)大小的壓力油，整個(gè)計(jì)算和控制過程由計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成，徑向薄膜油缸密封腔體內(nèi)實(shí)際壓強(qiáng)值為P實(shí)的壓力油隔著密封橡皮膜作用在實(shí)際活塞面積S實(shí)產(chǎn)生的實(shí)際載荷F實(shí)即是與設(shè)定的試驗(yàn)載荷F試滿量程相對(duì)穩(wěn)態(tài)誤差≤±1％FS的實(shí)際徑向載荷，該載荷通過徑向加載活塞施加在試驗(yàn)軸承上，此時(shí)在試驗(yàn)軸承上便得到了與試驗(yàn)人員設(shè)定的試驗(yàn)載荷F試相一致的實(shí)際載荷F實(shí)。
2.實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求1所述的軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸等效載荷的修正方法的徑向載荷測(cè)試裝置，其特征在于該徑向載荷測(cè)試裝置由測(cè)試座(16)、測(cè)試壓力傳感器(15)和測(cè)試定位塊(14)構(gòu)成，其中測(cè)試定位塊(14)的V形槽與軸承試驗(yàn)機(jī)中徑向加載套(11)的V形槽角度一致，測(cè)試壓力傳感器(15)上端垂直聯(lián)接測(cè)試定位塊(14)，其下端垂直聯(lián)接測(cè)試座(16)，整個(gè)徑向載荷測(cè)試裝置通過測(cè)試座(16)與軸承試驗(yàn)機(jī)的底座(1)聯(lián)接。
全文摘要
一種軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸等效載荷的修正方法是設(shè)計(jì)一套徑向載荷輔助測(cè)試裝置，將測(cè)試座(16)固定在軸承試驗(yàn)機(jī)的底座(1)上，在測(cè)試座與測(cè)試定位塊(14)中間設(shè)置有0.2％FS的測(cè)試壓力傳感器(15)，測(cè)試定位塊的上端帶有V形槽，該V形槽與軸承試驗(yàn)機(jī)的徑向加載活塞端頭的球形面中心對(duì)稱接觸，測(cè)試座、測(cè)試壓力傳感器和測(cè)試定位塊構(gòu)成的徑向載荷測(cè)試裝置與軸承試驗(yàn)機(jī)的徑向加載套的固定位置和安裝高度相同，安裝好壓蓋后即可實(shí)施軸承試驗(yàn)機(jī)徑向薄膜油缸等效載荷的修正測(cè)試。該修正方法可提高軸承試驗(yàn)機(jī)徑向加載時(shí)的準(zhǔn)確性，使徑向薄膜油缸在加載時(shí)的滿量程穩(wěn)態(tài)誤差≤±1％FS，為軸承試驗(yàn)提供更為準(zhǔn)確穩(wěn)定的徑向加載載荷。
文檔編號(hào)G01M13/00GK101726412SQ200910227588
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者王健, 王芳, 劉蘇亞, 賈虹, 張同賀 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司