MATLAB滚动直线导轨副综合性能测量系统设计(3)

加速度反映的是滑块在导轨运动过程中加速运动,减速运动,匀速运动三个过程。稳定的加速度变话,决定着滑块的运行是否平稳,如果加速度存在不稳定


加速度反映的是滑块在导轨运动过程中加速运动,减速运动,匀速运动三个过程。稳定的加速度变话,决定着滑块的运行是否平稳,如果加速度存在不稳定的状况,可能会导致导轨与滑块受到冲击,从而减少导轨的使用寿命。

如果讲运动精度是滑块在导轨上运动时与其期望轨迹的偏移程度,那振动则是形容滑块在偏移理想轨迹过程中的加速度,由于振动属于高频信号,因此振动参数由偏移加速度和振动频率共同组成,由于振动会对导轨和滑块都产生冲击,因此也会影响其寿命。

性能是指 运行过程中,滑块与导轨之间产生的摩擦力作用。首先摩擦力会引起导轨和滑块的温度上升,从而引发轻微形变影响直线导轨的精度性能,此外,摩擦会造成滑轨内滚珠的磨损升值造成疲劳破坏,从而降低导轨使用寿命。

噪声性能指的是导轨运行过程中所产生的噪声大小,由于现代生产不急要实现高精度,高速度,也要实现环保节能的要求,因此降低噪声污染就显得格外重要。此外,噪声过大从一定程度上也表明直线导轨和滑块之间存在着较大的撞击,说明其也存在运动精度低,振动大的情况。

温升表明的是直线导轨副运动过程中,其温度升高的情况。同时,温升过大的原因包括摩擦力和振动,过大的温升会造成零件的膨胀从而降低配合精度,甚至会引起热变形,大大降低导轨的使用寿命。

由此可见,滚动直线导轨副六项综合性能影响着导轨的生产质量和使用寿命,且彼此间存在联系,下面将对已有的滚动直线导轨副综合性能试验台展开介绍。

2.2 试验台结构简介

通过对已有实验台的观察与研究,总结出综合试验台具有驱动装置,测量装置,床身组件,安全装置四个主要结构[2]。床身结构如图2.2所示。

2.2.1 驱动装置

综合试验台要实现滑块在导轨上的运动,是通过 来实现的,与此同时,还要保证对其运动位置的准确控制,因此需要对应的 的驱动装置来实现该项功能。驱动装置的结构如图2.3所示。

2.2.2 测量装置

此外,为了完成对于运动精度,加速度,振动,摩擦力,温升以及噪声的测量,则需要测量装置来实现该系列功能,也是本文主要展开介绍的部分。测量装置如图2.4所示。

2.2.3 床身组件

此外,具有低膨胀系数且具有高精度高刚度的床身组件,可以保证试验台测量数据的准确,本实验台所采用的花岗岩床身,其本身的高阻尼系数则可以大大减少外界电磁干扰。床身组件如图2.5所示。

         

图2.5 床身组件

2.2.4 安全装置

前文有提到试验台中滑块速度可以达到300m/min,属于高速运行的装置,因此也需要安全装置来避免由于操作失误或者设备故障造成的人身和经济损失。本实验台拥有软件和硬件两套防护系统,其中软件是通过限定电机的位置极限和行程来实现防护,而硬件则是同过限位开关来防止软件防护失效,同时运用缓冲装置吸收惯性动能,防止对操作人员和设备产生破坏。硬件防护系统如图2.6所示。

2.6 硬件防护系统结构布置图

2.3 试验台测控原理简介

滚动直线导轨福综合实验台包括测试系统和控制系统两套系统,其中测试系统实现六项性能的原始测量,信号调理,A/D变换与数据采集,以及数据实时监测和处理,并能生成结果报表[8]。 则是用来实现对于直线导轨的 的运动控制,实现 在导轨上的加速,匀速,减速运动,并通过位移传感器监测 位置,传送给控制系统以实现 的精准运动控制。