[发明专利]一种基于不平衡力辨识高速主轴转子系统动刚度的装置

权利要求书

1.一种基于不平衡力辨识高速主轴转子系统动刚度的装置，包括主轴减震试验台(2)，其特征在于：主轴减震试验台(2)下方连接有簧式减震隔振装置(1)，主轴减震试验台(2)上方连接有主轴夹持装置(3)，主轴夹持装置(3)夹持的主轴转子(8)的伸出端通过过盈配合的方式套装有集中力模拟激励装置(7)，集中力模拟激励装置(7)的外侧沿X方向和Y方向设置有电涡流位移传感器(5)，电涡流位移传感器(5)的信号输出依次通过信号调理模块(6)、采集卡(9)和中控单元(10)连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于不平衡力辨识高速主轴转子系统动刚度的装置，其特征在于：所述的集中力模拟激励装置(7)包括配重装置(7-1)，配重装置(7-1)设有沿周向分布于X-Y平面上的配重孔(7-2)，配重孔(7-2)实现不同质量的配重，从而模拟不同大小的激励力来进行测试。

3.根据权利要求1所述的一种基于不平衡力辨识高速主轴转子系统动刚度的装置，其特征在于：所述的中控单元(10)包括主轴变频控制系统(10-1)、信号采集处理软件(10-2)以及主轴润滑冷却控制系统(10-3)，信号采集处理软件(10-2)的输入和采集卡(9)的信号输出连接，信号采集处理软件(10-2)的第一控制输出和主轴变频控制系统(10-1)的控制输入连接，信号采集处理软件(10-2)的第二控制输出和主轴润滑冷却控制系统(10-3)的控制输入连接。

4.一种基于不平衡力辨识高速主轴转子系统动刚度的装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将被测试主轴安装在主轴减震试验台(2)上，将集中力模拟激励装置(7)套装在主轴转子(8)伸出端上；

2)集中力模拟激励装置(7)的外侧安装互相垂直的两个电涡流位移传感器(5)，分别调整两个电涡流位移传感器(5)与集中力模拟激励装置(7)的距离至传感器测试范围内；

3)开启被测试主轴在设定转速下运转，对带有集中力模拟激励装置(7)的主轴转子(8)进行动平衡，平衡结束后，采集初始振动信号均值S₁作为误差分离数据源，然后停机选取一个配重孔(7-2)加上已知质量m的配重来对激励力进行模拟，由于质量已知m，力的半径已知r，转速已知ω，所以模拟的激励力能够计算出来，此时，开机采集同样转速下ω受到已知定量力激励的主轴振动信号均值S₂；

4)利用信号采集处理软件(10-2)对信号进行处理并完成动刚度计算；根据施加质量、施加质量的半径及转速计算得到施加于主轴转子(8)轴线的力为F＝mrω²，采用信号处理的方法从受已知定量力激励的主轴振动信号均值S₂当中分离出未加定量力激励的初始振动信号均值S₁，那么转速ω下的动刚度为：

$K=\frac{F}{S_2-S_1}=\frac{{\mathrm{mr\ω}}^2}{S_2-S_1}$

通过测试不同转速下的动刚度绘制出与转速相关的动刚度曲线。