液体静压轴承性能测试方法 第2部分：静态刚度 征求意见稿

T/CMESXXX—201X液体静压轴承性能测试方法第2部分：静态刚度本标准规定了液体静压轴承静态刚度的技术要求、测试装置、测试方法、数据处理方法。本标准适用于液体静压轴承静态轴向刚度的测试。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T13574金属切削机床静刚度检验通则GB/T17421.3-2009机床检验通则第3部分：热效应的评定（ISO230-31：2001，IDT）GB/T19660-2005工业自动化系统与集成机床数字控制坐标系和运动命名（ISO841：2001，IDT） ISO230-1：1996机床检验通则第1部分：在无负荷或精加工条件下机床的几何精度（Testcodeformachinetools-Part1：Geometricaccuracyofmachinesoperatingunderno-loadorfinishingconditions）ISO230-2：2006机床检验通则第2部分：数控轴线的定位精度和重复定位精度的确定（Testcodeformachinetools-Part2：Determinationofaccuracyandrepeatabilityofpositioningnumericallycontrolledaxes）3术语和定义GB/T13574及GB/T13574界定的以及下列术语和定义适用于本文件。3.1液体静压轴承hydrostaticbearing用以支承主轴（转子）并且能够在主轴和主轴箱体之间实现旋转运动的元件。3.2轴承静态刚度staticstiffnessofbearing轴承在静止状态下施加静载荷，在规定方向上抵抗定子和转子之间相对位置变化的能力。3.3轴向单边间隙axialclearanceofsingleside主轴转子与定子之间轴向总间隙的1/2。4一般要求4.1环境在试验室环境下，测试环境温度应控制在20℃±2℃,温度波动不超过1℃/h。4.2被测轴承2T/CMES1.1—201X被测轴承应符合下列规定：a）提供被测轴承供油压力、润滑介质参数和安装结合面。b）确保被测轴承通油、运转顺畅。c）被测轴承在测试之前应通油20min以上，并经过充分运转。4.3测试系统流体静压支承特性测试装置如图1所示。加载组件包括主加载组件与副加载组件，主加载组件各元器件串联后上端与梯形丝杆螺纹连接，副加载组件各元器件串联后上端与副加载支架通过螺栓连接，梯形丝杆属于减速升降机中的零件，由倒角锁紧螺母与压缩弹簧锁紧在龙门架横梁下表面，减速升降机由螺栓固定在龙门架横梁中部，主加载组件下端球头顶杆顶住静压支承部件，静压支承部件上表面固定有支撑板，支撑板两侧装有配重块和加速度传感器，静压支承部件放置于止推板上，磁吸表座贴于止推板边缘，磁吸表座末端装有电涡流位移传感器，电涡流位移传感器测头对准加速度传感器金属上表面，副加载支架由止推板边缘螺栓连接；主加载组件包括M20转M12螺纹转接头、主称重传感器、主压电促动器、M10转M5螺纹转接头、球头顶杆；副加载组件包括副加载头、副压电促动器、副称重传感器。该装置可用于测量和分析液体静压支承结构的支承特性，包括承载力和静刚度。1-副加载支架5-主称重传感器2-副加载头6-螺纹转接头3-副压电促动器7-压缩弹簧4-副称重传感器8-倒角锁紧螺母39-梯形丝杆13-电涡流位移传感器17-配重块21-龙门架横梁25-大理石平台10-主压电促动器14-加速度传感器18-支撑板22-龙门架纵梁26-刚性支架11-螺纹转接头15-球头顶杆19-止推板23-回油槽T/CMES1.1—201X12-磁吸表座16-静压支承部件20-减速升降机24-回油孔图1流体静压支承特性测试装置示意图5性能指标要求5.1加载装置加载装置应在校准有效期内，量程应与被测轴承承载能力匹配，最大示值误差不大于±1%。5.2位移指示器位移指示器量程应与被测轴承设计间隙匹配，最大示值误差不大于±2%，分辨力不大于0.1μm。5.3供油单元供油单元应满足被测轴承的油膜压力要求。。5.4其他相对位移的测量应在无预载下加载时进行。6测试方法6.1油膜力的测量（1）选定待测液体静压轴承结构参数和与其配套的液体动力设备参数，以及止推板表面微结构的结构参数、流体介质的物性参数。（2）在待测液体静压轴承和止推板之间插入所需流体膜厚尺寸的塞尺，将主压电促动器和副压电促动器的伸长量调节至预定值，使副加载头不与支撑板接触，同时调节减速升降机的丝杆，使其带动球头顶杆将待测液体静压轴承上的支撑板顶住，即球头顶杆的球头贴于液体静压轴承上表面球窝，且主称重传感器测得的压力值为0N，然后通过锁紧螺母将丝杆与龙门架横梁锁紧。（3）缓慢抽出塞尺，同时向待测液体静压轴承和止推板之间通入流体介质，使待测液体静压轴承悬浮在止推板上，此时主称重传感器测得的压力值即为待测液体静压轴承的油膜力F。6.2静刚度的测量测量静刚度：增加主压电促动器的伸长量，增加值为塞尺厚度的1/3～1/2，根据此时主称重传感器测得的压力值Fs和电涡流位移传感器测得的位移值ΔS计算得到待测液体静压轴承的静刚度ks=Fs/ΔS。7数据处理7.1静刚度ks=式中ks——液体静压轴承静刚度(N/μm)；n——测量次数;Fsi——主称重传感器第i次测得的压力值(N)；ΔSi——电涡流位移传感器第i次测得的位移值(μm)。7.2油膜厚度式中h0——液体静压轴承油膜厚度(μm)；n——测量次数;hi——第i次测得的液体静压轴承正常悬浮时塞尺厚度(μm)；ΔSi——电涡流位移传感器第i次测得的位移值(μm)。T/CMES1.1—201X8测试报告测试报告格式参见附录A，应包括以下信息：a)一般信息(时间、地点、人员和报告编号等)；b)测试依据；c)测试条件（环境温度、供油压力d)测试样品信息（编号、名称、型号、生产单位和委托单位等e)结果（轴向静态刚度及对应加载力）。5T/CMES1.1—201X（资料性附录）液体静压轴承静态刚度测试报告No:（报告编号）共页第页产品名称规格型号生产日期出厂编号生产单位委托单位样品编号样品数量样品接收样品接收状态测试条件供油压力/MPa环境温度/℃测试日期测试地点测试依据径向测试方法轴向位移测点位置：加载力位置：加载力/N静态刚度//N▪μm-1备注批准:检验：审核：T/CMES1.1—201X（资料性附录）表1轴向刚度测试数据记录表位置0°,加载次数j=1加载步i加载力Fi测点A位移dAij测点B位移dBij测点C位移dCij测点D位移dDi