一种RV减速器主轴承受力测试用的试验机

一种rv减速器主轴承受力测试用的试验机
技术领域
1.本发明属于轴承测量技术领域，具体涉及一种基于高速摄影机测量rv减速器工作状态下的主轴承受力的试验机。


背景技术：

2.rv减速器具有传动精度高、传动效率高、传动比大、刚度高、可靠性高、回差小和振动低等诸多优点，因此rv减速器成为现在工业机器人中驱动关节减速器首选。但由于其关键技术保密，相关资料不多，国产化进程缓慢。
3.而其中的主轴承工作时不仅受力大，而且受力复杂，易损坏，进而影响减速器的整体性能，时间久了会产生小块或小片的金属剥落，形成麻点和凹坑，使其在运转时噪声增大、振动加剧、温度升高、磨损加快，最后导致轴承失效；因此分析主轴承的受力情况对对提升rv减速器性能有直接关系。
4.在以往的主轴承受力分析方面，由于轴承位于减速器内部，很难用实验的方法检测轴承受力情况，因此大多采用理论计算的方法分析主轴承受力，而实际情况下，在rv减速器传动过程中，主轴承受力的很复杂的，因此找寻一种主轴承受力检测的方法就显得尤为重要。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供rv减速器主轴承受力测试用的试验机，利用高速摄像机对减速器主轴承端面进行连续的拍照测量，获取在运行过程中不同载荷下rv减速器主轴承的图像，为数学主轴承受力情况的计算提供图像依据。
6.为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种rv减速器主轴承受力测试用的试验机，包括力矩加载机构、离合器、主轴、心轴、rv减速器、驱动机构和图像采集装置；所述rv减速器的壳体一侧与所述主轴外的轴套固定连接，所述rv减速器的输入轴和所述驱动机构传动连接，所述rv减速器的壳体上朝向图像采集装置的端盖上设有露出rv减速器主轴承内圈的图像采集口，所述所述rv减速器的输出轴通过心轴和主轴传动连接，所述主轴和离合器的一端连接，所述力矩加载机构和离合器的另一端连接。
7.所述rv减速器的壳体上朝向图像采集装置的端面上设有油封，并在油封的内圆面设置环形的支撑法兰，支撑法兰的内径尺寸大于rv减速器主轴承内圈的外径，以形成所述的图像采集口。
8.所述驱动机构包括伺服电机和第一刚性联轴器。
9.所述力矩加载机构包括力矩电机、第二刚性联轴器和力矩传感器，第二刚性联轴器设置在力矩电机和力矩传感器之间。第一刚性联轴器和第二刚性联轴器可以保证试验机上各运动部件同步的同轴旋转。力矩电机和力矩传感器的配合可以模拟不同工况下的减速器主轴承的运动状态，便于试验不同工况下减速器主轴承的受力。
10.所述离合器为电磁离合器。
11.所述轴套支撑在试验机主机的台面上，主轴通过滚动轴承设置在轴套内。
12.所述主轴和心轴通过花键传动连接。
13.所述图像采集装置为设置在试验机主机一端的高速摄像机。
14.本发明所述的试验机在对rv减速器受力情况检测时，先通过高速摄像机获取减速器主轴承的轴承内圈在一定加载力下的运行图像，经分析计算得到主轴承受力情况，其具体过程是：先将选定的轴承内圈上的标靶点和空间中的固定的参考点组合，计算并扣除在加载过程中主轴承的整体刚性位移；然后运用6个自由度分析，获得标靶点在空间任意方向的横向位移和旋转的位移。另外，矢量场可以把标靶点在一段时间内的位移和变形轨迹显示出来，准确计算出其在x， y和 z方向上的位移值，再根据应变公式计算出主轴承内圈的应变，然后根据应力和应变的关系，计算得出对应的应力值。
15.本发明的有益效果是：本发明给出一种rv减速器主轴承受力测试用的试验机，通过高速摄像机在rv减速器加载过程中，对减速器主轴承表面进行连续的拍照测量，然后通过数学计算，得到轴承受力情况。
16.本发明的装置结构合理、操作简便、成本低、并且保证减速器主轴承表面应力测算的准确性。
附图说明
17.图1为本发明所述试验机的结构示意图；图2为本发明中减速器右壳体的正面视图；图3为本发明中减速器右壳体局部的侧面剖视图；图4为本发明中减速器主轴承内圈上的散点喷洒图；图中标记：1、力矩电机，2、第一刚性联轴器，3、力矩传感器，4、电磁离合器，5、主轴，6、轴套，7、心轴，8、减速器左壳体，9、rv减速器， 10、减速器右壳体，11、第二刚性联轴器，12、伺服电机，13、高速摄像机，14、试验机机体，15、油封，16、支撑法兰，17、主轴承，18、主轴承内圈。
具体实施方式
18.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
19.一种rv减速器主轴承受力测试用的试验机，包括试验机机体14和高速摄像机13，试验机机体14上依次设置力矩电机1、力矩传感器3、主轴5及轴套6、伺服电机12；力矩电机1的输出轴和力矩传感器3之间通过第一刚性联轴器2连接，力矩传感器3和所述的主轴5之间通过电磁离合器4连接，电磁离合器4在结合状态，可通过力矩电机1向主轴5施加不同的载荷，电磁离合器4在分离状态，主轴5和力矩电机1之间相互独立；所述的轴套6支撑在试验机机体14上，轴套6内部的两端安装有支撑主轴5的滚动轴承，主轴5上背离电磁离合器4的一端通过花键和心轴7传动连接，心轴7和rv减速器9的输出端连接，rv减速器9的减速器左壳体8通过螺栓和所述的轴套6端面固定连接，rv减速器9的输入端通过第二刚性联轴器11和伺服电机12的输出端连接；所述的高速摄像机13架设在试验机机体14的一侧，镜头朝向rv减速器9的输入端，用以记录被测rv减速器9的主轴承内圈18运行状态。
20.为了拍摄到rv减速器9内的主轴承内圈18，对减速器右壳体10的端面结构加以改进，以形成露出减速器内部主轴承内圈18的图像采集口。具体的为：在减速器右壳体10端面设置油封15，并在油封15的内圆面通过过盈配合的方式安装环形的支撑法兰16，支撑法兰16的内径尺寸大于rv减速器9内主轴承内圈18的外径，以形成所述的图像采集口。
21.为了可以捕捉到高速运行的主轴承内圈18，使得三维坐标准确明显，还可以在主轴承内圈18表面喷涂色彩形成鲜明对比的散斑，要求随机均匀，喷料不掉色，选择日本旗牌金属印油。
22.本发明进行轴承受力测算时的使用方法：将本发明所述的装置进行安装调试完毕，启动伺服电机12，通过第二刚性联轴器11带动减速器运行，此时电磁离合器4处于分离状态；待减速器正常运行后启动力矩电机1、电磁离合器4结合；再通过力矩传感器3检测减速器是否达到所要测试的运行状态；打开高速摄影机13，待减速器达到预定转速并平稳后，捕捉主轴承内圈18所喷洒的斑点，通过后期计算分析得出主轴承内圈18在运行状态下所受应力；试验结束后关掉伺服电机，随之整个试验机停止运行，关闭电源。
23.高速摄像机在对减速器的主轴承内圈18连续拍摄之前，需要在主轴承内圈18上选择一个显著的标靶点，在空间内的刚性物体上选择一个静止的参考点，例如可以在支撑法兰16上选定一个参考点，将标靶点和参考点组合，计算并扣除在加载过程中主轴承17的整体刚性位移。然后运用6个自由度分析，获得标靶点在空间任意方向的横向位移和旋转的位移。另外，矢量场可以把标靶点在一段时间内的位移和变形轨迹显示出来，准确计算出其在x， y和 z方向上的位移值，再根据应变公式和（、分别为主轴承内圈纵向、横向的应变；l、b分别为主轴承内圈变形后的纵向、横向的长度；l0、b0分别为主轴承内圈初始的纵向、横向的长度）计算出主轴承内圈的应变，然后根据计算出主轴承内圈的应力，其中为应力，e为弹性模量，为应变。
24.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，所属领域的普通技术人员应当理解，参照上述实施例可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换均在申请待批的权利要求保护范围之内。