[实用新型]丝杠效率测试台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种测试装置，具体地说是一种测试螺旋丝杠机械效率的装置。

背景技术

螺旋丝杠的传动主要靠螺杆和螺母完成，其原理是将旋转运动变为直线运动，同时将扭矩转换为拉力或推力。螺旋丝杠按用途分有：传力丝杠、传导丝杠和调整丝杠。

对于以传力为主的传力丝杠，其主要的动力性能指标是机械效率。机械效率高，说明螺旋副的摩擦磨损小、功耗低、能量利用率高、丝杠寿命长。

丝杠机械效率测试属于专用测试设备，国内外一直都没有定型的产品，也没有专门的厂家生产，由于使用类似设备的行业和用户较少，通常都是用户自制自用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，针对目前没有丝杠效率测试定型设备的问题，提供一种误差小，适用面广，经济实用，可手动也可自动测试的丝杠效率测试台。

本实用新型的技术方案是：由控制、驱动、测量、负载、保护及机座六大部分组成。

控制部分包括：电机磁力起动器、电机方向控制器。电机方向控制器和电机磁力起动器通过电缆连接。

驱动部分包括：驱动电机、无级变速器、十字滑块联轴器、三参数传感器、万向联轴器。其连接关系为：驱动电机→无级变速器→十字滑块联轴器→三参数传感器→万向联轴器。

测量部分包括：三参数传感器、三参数测量仪；两者之间通过测试电缆连接。

负载部分包括：线性滚珠导轨滑车、丝杠螺母适配器、油缸、油压调节阀、油箱、压力表、卸荷阀、油杯。其连接关系为：丝杠螺母适配器固定在线性滚珠导轨滑车上，滑车通过移动副与线性滚珠导轨连接，线性滚珠导轨固定在T形槽铸铁平台上，油缸的活塞杆通过球面轴承铰接在线性滚珠导轨滑车上，油缸固定在T形槽铸铁平台上，油压调节阀、油箱、压力表、卸荷阀、油杯通过液压油管连接并固定在T形槽铸铁平台上。

保护部分包括：安全销、行程限位开关。用于保护丝杠的安全销安装在万向联轴器前端，行程限位开关通过电缆与电机磁力起动器连接并固定在T形槽铸铁平台上。

机座部分：T形槽铸铁平台。

本实用新型的动力传递关系是：驱动电机→无级变速器→十字滑块联轴器→三参数传感器→万向联轴器→被测丝杠→丝杠螺母→丝杠螺母适配器→线性滚珠导轨滑车。

本实用新型的负载阻力传递关系是：油缸→线性滚珠导轨滑车。

动力和负载阻力在线性滚珠导轨滑车上达到平衡后，线性滚珠导轨滑车将匀速沿线性滚珠导轨移动。

本实用新型的工作原理是：

机械效率：一部机器或装置，设输入功为A1(或功率为P1，)输出功为A2(或功率为P2，)则其机械效率为η＝A2/A1＝P2/P1，任何一部机器或装置只要有能量的输入和输出，都可以用效率来评定其能量转换程度的高低。

丝杠效率：丝杠是一个简单的机械装置，其输入端为丝杠，输入的机械量为作用在丝杠上的扭矩T(Nm)及角速度ω(rad/s)。输出端为螺母，输出的机械量为螺母的轴向线性推力或拉力Q(N)及线性移动速度V(m/s)。按照机械效率定义，丝杠效率为：

η＝A2/A1＝P2/P1＝QV/(T ω)               (1)

按(1)式原理设计试验台需要测量出四个参数：T、ω、Q、V，试验台太复杂。

本实用新型的技术原理：取丝杠旋转一圈为单位时间Δt，当丝杠匀速旋转时，在单位时间Δt内，丝杠的输入功率为P1＝2πT/Δt，输出功率为P2＝QS/Δt，则丝杠效率为：

η＝P2/P1＝QS/(2πT)

上式中：S(m)为丝杠的导程，即丝杠每旋转一圈螺母沿丝杠移动的距离，如果丝杠的螺距(相邻螺旋线的轴向距离)为t(m)，螺旋线头数为N，则S＝Nt，引入了丝杠导程和螺距后丝杠效率为：

η＝P2/P1＝QS/(2πT)＝QNt/(2πT)＝KQ/T    (2)

上式中：系数K＝Nt/(2π)，K是一个只与丝杠结构参数有关的系数。

从(2)式可知：丝杠的效率只与丝杠本身的结构参数N和t以及输入扭矩T和输出轴向线性推力或拉力Q有关，而与其工作时的转速无关。但是丝杠机械效率是丝杠的动态性能参数，测试时必须在旋转状态下进行，通常取丝杠的工作转速为测试转速。

按(2)式原理设计试验台只需要测量出两个参数T和Q，试验台简单多了。

从上述分析可知，丝杠试效率验台只需满足以下要求即可：

①能加载轴向负载Q

②能输入扭矩T(在一定转n速下)

③能测量轴向负载Q，转速n，扭矩T三个参数