用于电主轴轴承的高速动态模拟试验方法

暂无

用于电主轴轴承的高速动态模拟试验方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于轴承试验技术领域，主要涉及到一种用于电主轴轴承的高速动态模拟试验方法。\n背景技术\n[0002] 电主轴是承载高速切削技术的主体，是高精度、高效率、高档次数控机床的核心功能部件。电主轴在进行高速切削工作时要承受速度的快速升降、切削力的频繁变化等恶劣工况，电主轴的工作环境在客观上要求其支承轴承具有高速性能好、动负荷承载能力高、润滑性能好和发热量小的作用。\n[0003] 目前，电主轴中大多数采用角接触球轴承作为支承轴承，因此角接触球轴承的旋转精度、承载能力、润滑状态、散热条件等直接影响着电主轴的高速动态工作特性，从而影响其切削加工精度及质量。\n[0004] 高速电主轴一般采用B7系列内圈带斜坡的高速精密角接触球轴承作为支承轴承。B7系列高速精密角接触球轴承一般比外圈带斜坡的通用7系列角接触球轴承具有更高的旋转精度以及极限转速能力。\n[0005] B7系列内圈带斜坡的高速精密角接触球轴承在电主轴上要配对使用，配对使用的角接触球轴承分为背对背(DB)安装方式和面对面(DF)安装方式。所谓背对背(DB)安装方式是指两配对的角接触球轴承其内圈带斜坡的宽端面相互对应安装，其载荷线呈X型，也称X型配对；所谓面对面(DF)安装方式是指两配对的角接触球轴承其内圈带斜坡的窄端面相互对应安装，其载荷线呈O型，也称O型配对。\n[0006] 对于高速电主轴轴承的试验研究，大多是在电主轴出厂前进行整机试验，以测试电主轴在额定状态下的温升、振动等性能指标，间接的反映配对使用的角接触球轴承高速运转情况。而这种整机试验大多也是在空载条件下进行的，因此难以真实的模拟电主轴实际工作时的载荷、转速变化情况对角接触球轴承产生的影响。\n[0007] 为了分析掌握并不断提高角接触球轴承的设计水平和产品质量，需要专门用于电主轴轴承的高速动态模拟试验装置和试验方法来开展对角接触球轴承的试验研究，为角接触球轴承的设计和理论分析提供真实有效的数据参考。\n[0008] 而针对角接触球轴承的高速动态模拟试验装置和试验方法在国内目前尚属空白，相关文献也未见报道。\n[0009] 随着我国机床行业以及高速切削技术的快速发展，对角接触球轴承也提出了更高的要求，因此迫切需要用于电主轴轴承的高速动态模拟试验方法进行深入研究。\n发明内容\n[0010] 为模拟电主轴轴承在电主轴上工作条件以及电主轴高速切削时的运行状态，本发明提供了一种用于电主轴轴承的高速动态模拟试验方法，该高速动态模拟试验方法可试验内径在8～30mm范围内的电主轴轴承，最高转速可达60000r/min，径向最大载荷10kN，轴向最大载荷5kN，具有油脂、油雾、油气、喷油四种润滑方式，同时具有循环水冷却功能。\n[0011] 为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：\n[0012] 首先需要说明的是：本申请电主轴轴承中所指的“轴承”具体到本发明是指配对安装的第一试验轴承和第二试验轴承，如无特指，把第一试验轴承和第二试验轴承简称为试验轴承，试验轴承属于同一种型号的B7系列内圈带斜坡的高速精密角接触球轴承，或试验轴承属于同一种型号的通用7系列外圈带斜坡的高速精密角接触球轴承。此外，配合高速动态模拟试验方法所使用的第一陪试轴承和第二陪试轴承也属于同一种产品型号的B7系列内圈带斜坡的高速精密角接触球轴承，或属于同一种产品型号的通用7系列外圈带斜坡的高速精密角接触球轴承，如无特指，把第一陪试轴承和第二陪试轴承也简称为陪试轴承。\n[0013] 所述的用于电主轴轴承的高速动态模拟试验方法包含试验装置、总装和试验过程三个内容；\n[0014] I、试验装置\n[0015] 试验装置由机架、主体底座、轴向加载油缸、试验头组件、主体压盖、径向加载油缸、联轴器、防护罩、电主轴、润滑油管、轴向加载油管、振动传感器、径向加载油管和温度传感器构成，其中主体底座通过螺栓固定在机架的左端，电主轴通过螺栓固定在机架的右端；\n[0016] 所述主体底座包含有左喷油咀、第一喷油杆、第二喷油杆和右喷油咀；\n[0017] 所述试验头组件包含有左衬套、轴向加载套、轴端压盖、试验主轴、左水管接头、隔套、径向加载套、压环、弹簧、右衬套、右水管接头和法兰端盖；\n[0018] 电主轴通过联轴器与试验头组件中的试验主轴联接；\n[0019] II、总装\n[0020] 总装包含试验头组件的组装和试验装置的总装\n[0021] ①试验头组件的组装\n[0022] 从试验主轴的左端至右端依次装配有轴端压盖→第一试验轴承→隔套→第一陪试轴承→压环→弹簧→压环→第二陪试轴承→隔套→第二试验轴承→法兰端盖→联轴器，轴端压盖通过螺栓固定在试验主轴左端，并在第一陪试轴承和第二陪试轴承的外圈装上径向加载套，在径向加载套的外端接上进水接口和出水接口；\n[0023] 将左衬套套在第一试验轴承的外圈并在左衬套内装入轴向加载套，轴向加载套的凹槽倒角边顶在第一试验轴承的外圈，注意将轴向加载套外径端面的小油孔调整到正对左衬套的径向油孔，在左衬套的上、下端联接两个左水管接头，两个左水管接头中一个为进水接头而另一个为出水接头；\n[0024] 将右衬套套在第二试验轴承的外圈，通过螺栓将法兰端盖固定在右衬套上，法兰端盖的内套端面顶在第二试验轴承的外圈，此时法兰端盖内套外径端面的任一小油孔正对右衬套的径向油孔，在右衬套的上、下端联接两个右水管接头，两个右水管接头中一个为进水接头而另一个为出水接头；\n[0025] 当陪试轴承和试验轴承均为B7系列内圈带斜坡的高速精密角接触球轴承，此时第一陪试轴承和第二陪试轴承要面对面(DF)安装，而第一试验轴承和第二试验轴承必须背对背(DB)安装；\n[0026] 当陪试轴承和试验轴承均为通用7系列外圈带斜坡的高速精密角接触球轴承时，第一陪试轴承和第二陪试轴承要背对背(DB)安装，而第一试验轴承和第二试验轴承必须面对面(DF)安装；\n[0027] ②试验装置的总装\n[0028] 主体底座和电主轴通过螺栓固定在机架上，从主体底座的左端至右端依次预先装配好左喷油咀、第一喷油杆、第二喷油杆和右喷油咀并与润滑油管连通，将试验头组件整体放在主体底座上，注意左衬套和右衬套的径向油孔要分别对准左喷油咀和右喷油咀，径向加载套的燕尾槽向上且其所联接的进水接口和出水接口埋伏在主体底座的凹槽底部，电主轴和右衬套的上端之间加盖防护罩；\n[0029] 镶嵌有活塞套的主体压盖装在左衬套和右衬套的上端凹槽内，主体压盖通过螺钉固定在主体底座上，再将带有吊耳的径向加载油缸通过螺栓固定在主体压盖上，径向加载油缸的活塞穿过活塞套顶在径向加载套的燕尾槽上，并将径向加载油管通过备帽与径向加载油缸联接；\n[0030] 在主体压盖的一侧安装四支温度传感器，四支温度传感器的测点分别对准第一试验轴承、第一陪试轴承、第二陪试轴承和第二试验轴承的外圈，用来监测第一试验轴承、第一陪试轴承、第二陪试轴承和第二试验轴承在高速运转时的温升状态；\n[0031] 在主体压盖的另一侧安装两支振动传感器，两支振动传感器的测点分别对准第一试验轴承和第二试验轴承的外圈，用来监测第一试验轴承和第二试验轴承在高速运转时的振动状态；\n[0032] 将轴向加载油缸通过螺栓固定在左衬套的端部，轴向加载油缸的活塞顶在轴向加载套的凹槽端面，而轴向加载套的凹槽倒角边则顶在第一试验轴承的外圈，并将轴向加载油管通过备帽与轴向加载油缸联接；\n[0033] III、试验过程\n[0034] 将左衬套上安装的两个左水管接头、右衬套上安装的两个右水管接头、径向加载套外端安装的进水接口和出水接口分别与冷却循环水站的进水管或出水管接通，再根据第一试验轴承和第二试验轴承的模拟试验要求，或选择油脂润滑，或选择油雾润滑，或选择油气润滑、或选择喷油润滑方式，若选择油脂润滑方式，只需在第一试验轴承和第二试验轴承以及第一陪试轴承和第二陪试轴承内注入油脂即可，此时润滑油管不对左喷油咀、第一喷油杆、第二喷油杆和右喷油咀供油；若选择油雾润滑或是选择油气润滑或是选择喷油润滑方式，则润滑油管对左喷油咀、第一喷油杆、第二喷油杆和右喷油咀同时提供油雾或是油气或是喷油，以模拟电主轴轴承在高速运转时所遇到的油雾或是油气或是喷油环境；\n[0035] 先启动冷却循环水站的进水管并通过左水管接头的进水接头、右水管接头的进水接头和径向加载套的进水接口向左衬套、右衬套和径向加载套的内置水槽中通入冷却水，根据模拟电主轴轴承在高速运转时所遇到的油脂或是油雾或是油气或是喷油环境，或向第一试验轴承和第二试验轴承以及第一陪试轴承和第二陪试轴承内注入油脂，或通过润滑油管、左喷油咀、第一喷油杆、第二喷油杆和右喷油咀向第一试验轴承、第一陪试轴承、第二陪试轴承和第二试验轴承的内圈滚道喷入油雾或是油气或是喷油；\n[0036] 启动液压加载系统并通过轴向加载油管和径向加载油管向轴向加载油缸和径向加载油缸提供压力油，轴向加载油缸的最大载荷不超过5kN，径向加载油缸的最大载荷不超过10kN，并启动电主轴变频驱动系统以及计算机控制系统，在计算机控制系统中打开试验监控程序主界面，根据事先设定好的转速和载荷谱试验程序对第一试验轴承和第二试验轴承进行高速动态模拟试验；整个高速动态模拟试验过程中，试验监控程序主界面实时显示电主轴的转速、轴向载荷、径向载荷、油雾或油气或喷油的压力、冷却水温度、试验轴承和陪试轴承的外圈温度、试验轴承的振动状态、电主轴的功耗电流、试验时间参数，并将上述参数保存在计算机的数据库中；高速动态模拟试验过程中如出现异常情况，由计算机监控程序发出报警提示并停机；试验结束后停机拆出试验轴承，并将上述参数不同时段的数据和图像进行计算机数据处理，最终作出试验轴承在高速动态模拟试验下的试验结论[0037] 上述试验过程中的轴向加载油缸、径向加载油缸、润滑系统、油雾发生器、油气供给装置、温度传感器、振动传感器、电主轴的运转、冷却水的进水接口和出水接口以及左水管接头和右水管接头的流量控制均由计算机和电控柜统一连锁控制。\n[0038] 所述的用于电主轴轴承的高速动态模拟试验方法，主体底座呈凹槽状，主体底座内两侧径向分别设有四条润滑油路，凹槽两端设置的两条润滑油路内固定有第一喷油杆和第二喷油杆，凹槽两外端设置的两条润滑油路内固定有左喷油咀和右喷油咀，左喷油咀、第一喷油杆、第二喷油杆和右喷油咀同时与润滑油管连通，润滑油管与试验装置外配置的润滑系统联接，在主体底座凹槽底部也就是第一喷油杆和第二喷油杆之间的凹槽内设置有并排配置的进水接口和出水接口；主体底座凹槽两端设置的两条润滑油路的上方侧端分别配钻有方向相对的两个φ1.5mm的小油孔，第一喷油杆喷出的压力油通过所述小油孔喷向第一陪试轴承的内圈滚道，第二喷油杆喷出的压力油通过所述小油孔喷向第二陪试轴承的内圈滚道。\n[0039] 所述的用于电主轴轴承的高速动态模拟试验方法，第一陪试轴承和第二陪试轴承的外圈上配置有带有水槽的径向加载套，径向加载套的上部呈燕尾槽状，径向加载套的内部设置有环形连通水槽，所述环形连通水槽外联接有并排配置的进水接口和出水接口，所述进水接口和出水接口能够放在主体底座的凹槽内，所述进水接口和出水接口与所述燕尾槽呈对称状。\n[0040] 所述的用于电主轴轴承的高速动态模拟试验方法，左衬套和右衬套的内部均设置有环形水槽，左衬套和右衬套的上、下端分别联接左水管接头和右水管接头，左水管接头与左衬套的环形水槽连通，左水管接头与右衬套的环形水槽连通。\n[0041] 所述的用于电主轴轴承的高速动态模拟试验方法，第一试验轴承由左衬套的内孔支承，在左衬套的内孔还配置有轴向加载套，轴向加载套呈直立凹槽状，轴向加载套的凹槽倒角边顶在第一试验轴承的外圈，轴向加载油缸通过螺栓固定在左衬套的端部，轴向加载油缸的活塞顶在轴向加载套的凹槽端面，轴向加载油缸与轴向加载油管联接；轴向加载套的凹槽边具有45°内倒角，与该45°内倒角面上一周配钻有数个φ1.5mm的小油孔，所述小油孔从45°内倒角面直通到轴向加载套的外径端面，轴向加载套外径端面的小油孔通过调整可以正对左衬套的径向油孔，所述径向油孔呈阶梯状，左喷油咀伸入到所述阶梯状径向油孔内。\n[0042] 所述的用于电主轴轴承的高速动态模拟试验方法，第二试验轴承由右衬套的内孔支承，在右衬套的左端通过螺栓还固定有法兰端盖，法兰端盖的内套外径与右衬套的内孔内径匹配，法兰端盖的内套内径与试验主轴的台阶端外径匹配，法兰端盖的内套端面具有\n45°内倒角并顶在第二试验轴承的外圈，法兰端盖的内套45°内倒角面上一周配钻有数个φ1.5mm的小油孔，所述小油孔从45°内倒角面直通到法兰端盖的内套外径端面，通过法兰端盖螺栓联接孔的设计总能使其内套外径端面的任一小油孔正对右衬套的径向油孔，所述径向油孔呈阶梯状，右喷油咀伸入到所述阶梯状径向油孔内。\n[0043] 所述的用于电主轴轴承的高速动态模拟试验方法，左衬套和右衬套的上端凹槽内配置有主体压盖，主体压盖通过螺栓固定在主体底座上，在主体压盖的上部正中镶嵌有活塞套，带有吊耳的径向加载油缸通过螺栓固定在主体压盖的上部，径向加载油缸的活塞穿过活塞套顶在径向加载套上；主体压盖一侧斜插的四支温度传感器轴线与水平中心线成\n30°，主体压盖另一侧斜插的两支振动传感器轴线与水平中心线成30°。\n[0044] 由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：\n[0045] 1、本发明能较为真实的模拟电主轴轴承的实际使用工况，试验过程由计算机实时监测并记录试验转速、轴向载荷、径向载荷、油雾油气等的供气压力、冷却水温度、轴承外圈温度、轴承振动、功耗电流、轴承试验时间参数，为评价电主轴轴承的性能、寿命和可靠性提供科学试验依据。\n[0046] 2、本发明试验轴系为简支梁结构，易于实现高转速。\n[0047] 3、采用高频电主轴作为驱动装置，最高转速可达60000r/min，加大了试验轴承的转速范围，采用变频调速控制，可以实现电主轴的无级调速同时具有快速升降速功能。\n[0048] 4、采用液压加载方式向试验轴承施加径向、轴向载荷来分别模拟电主轴高速加工时的径向切削分力和轴向切削分力，加载响应迅速。\n[0049] 5、多功能油路设计可实现油脂、油雾、油气、喷油四种润滑方式的对比试验。\n[0050] 6、采用循环水冷却，真实模拟电主轴轴承的散热条件。\n[0051] 7、本发明的试验方法由计算机自动监控并记录试验的各项参数，试验过程出现异常可报警停机。\n[0052] 8、本发明的试验装置可根据试验轴承的内径范围更换不同类型的试验头组件，试验头组件对各种型号电主轴轴承的高速动态模拟试验具有广泛的通用性。\n附图说明\n[0053] 图1是本发明试验装置的结构意图；\n[0054] 图2是图1的左视图；\n[0055] 图3是试验头组件的结构示意图；\n[0056] 上述图中：1-机架；2-主体底座；2.1-左喷油咀；2.2-第一喷油杆；2.3-第二喷油杆；2.4-右喷油咀；3-轴向加载油缸；4-试验头组件；4.1-左衬套；4.2-轴向加载套；\n4.3-轴端压盖；4.4-试验主轴；4.5-左水管接头；4.6-第一试验轴承；4.7-隔套；4.8-第一陪试轴承；4.9-径向加载套；4.10-压环；4.11-弹簧；4.12-第二陪试轴承；4.13-第二试验轴承；4.14-右衬套；4.15-右水管接头；4.16-法兰端盖；5-主体压盖；6-径向加载油缸；7-联轴器；8-防护罩；9-电主轴；10-润滑油管；11-轴向加载油管；12-振动传感器；\n13-径向加载油管；14-温度传感器；15-螺钉。\n具体实施方式\n[0057] 本发明用于电主轴轴承的高速动态模拟试验方法包含试验装置、总装和试验过程三个内容。\n[0058] 结合图3，本申请标题所指的“轴承”具体到本发明是指配对安装的第一试验轴承\n4.6和第二试验轴承4.13，如无特指，把第一试验轴承4.6和第二试验轴承4.13简称为试验轴承，试验轴承属于同一种型号的B7系列内圈带斜坡的高速精密角接触球轴承，或试验轴承属于同一种型号的通用7系列外圈带斜坡的高速精密角接触球轴承。此外，配合高速动态模拟试验方法所使用的第一陪试轴承4.8和第二陪试轴承4.12也属于同一种产品型号的B7系列内圈带斜坡的高速精密角接触球轴承，或属于同一种产品型号的通用7系列外圈带斜坡的高速精密角接触球轴承，如无特指，把第一陪试轴承4.8和第二陪试轴承4.12也简称为陪试轴承。\n[0059] 关于试验装置：\n[0060] 结合图1和2，本发明的试验装置由机架1、主体底座2、轴向加载油缸3、试验头组件4、主体压盖5、径向加载油缸6、联轴器7、防护罩8、电主轴9、润滑油管10、轴向加载油管11、振动传感器12、径向加载油管13和温度传感器14构成。主体底座2通过螺栓固定在机架1的左端，电主轴9通过螺栓固定在机架1的右端。\n[0061] 结合图1和图3，主体底座2包含有左喷油咀2.1、第一喷油杆2.2、第二喷油杆2.3和右喷油咀2.4。\n[0062] 主体底座2呈凹槽状，主体底座2内两侧径向(相对试验主轴轴线而言)分别设有四条润滑油路，凹槽两端设置的两条润滑油路内固定有第一喷油杆2.2和第二喷油杆2.3，凹槽两外端设置的两条润滑油路内固定有左喷油咀2.1和右喷油咀2.4，左喷油咀2.1、第一喷油杆2.2、第二喷油杆2.3和右喷油咀2.4同时与润滑油管10连通，在主体底座2凹槽底部也就是第一喷油杆2.2和第二喷油杆2.3之间的凹槽内设置有并排配置的进水接口和出水接口。\n[0063] 在主体底座2凹槽两端设置的两条润滑油路的上方侧端分别配钻有方向相对的两个φ1.5mm的小油孔，第一喷油杆2.2喷出的压力油通过所述小油孔喷向第一陪试轴承\n4.8的内圈滚道，第二喷油杆2.3喷出的压力油通过所述小油孔喷向第二陪试轴承4.12的内圈滚道，润滑油管10与试验装置外配置的润滑系统联接，或与油雾发生器联接，或与油气供给装置联接，为陪试轴承提供喷油，或是提供喷油雾，或是提供喷油气。\n[0064] 主体压盖5一侧斜插配置的四支温度传感器14轴线与水平中心线成30°，主体压盖5另一侧斜插配置的两支振动传感器12轴线与水平中心线成30°。\n[0065] 结合图3，试验头组件4是本发明试验装置的核心部件，包含有左衬套4.1、轴向加载套4.2、轴端压盖4.3、试验主轴4.4、左水管接头4.5、隔套4.7、径向加载套4.9、压环\n4.10、弹簧4.11、右衬套4.14、右水管接头4.15和法兰端盖4.16。\n[0066] 电主轴9通过联轴器7与试验头组件4中的试验主轴4.4联接。电主轴9本身具有高速运转特性，能够实现试验轴承的高速模拟试验。\n[0067] 关于总装：\n[0068] 总装包含试验头组件4的组装和试验装置的总装，其中试验头组件4的组装请结合图3阐述如下：\n[0069] 从试验主轴4.4的左端至右端依次装配有轴端压盖4.3→第一试验轴承4.6→隔套4.7→第一陪试轴承4.8→压环4.10→弹簧4.11→压环4.10→第二陪试轴承4.12→隔套4.7→第二试验轴承4.13→法兰端盖4.16→联轴器7，轴端压盖4.3通过螺栓固定在试验主轴4.4左端，并在第一陪试轴承4.8和第二陪试轴承4.12的外圈装上径向加载套\n4.9，在径向加载套4.9的外端接上进水接口和出水接口。\n[0070] 试验主轴4.4的中段面对面(DF)安装有第一陪试轴承4.8和第二陪试轴承4.12，第一陪试轴承4.8和第二陪试轴承4.12的外圈之间通过压环4.10联接有环形等间隔匀布的弹簧4.11，压环4.10设计成对开分体件，在分体的压环4.10之间联接有环形等间隔匀布的弹簧4.11，匀布的弹簧4.11数目可根据第一陪试轴承4.8和第二陪试轴承4.12的型号大小来确定，但至少为两个弹簧4.11。弹簧4.11通过压环4.10对第一陪试轴承4.8和第二陪试轴承4.12的外圈进行定压预紧，而压环4.10的内径与试验主轴4.4的外径匹配且压环4.10的外径与第一陪试轴承4.8或是第二陪试轴承4.12的内圈外径匹配，配对安装的第一陪试轴承4.8和第二陪试轴承4.12属于同一种产品型号的B7系列内圈带斜坡的高速精密角接触球轴承。将第一试验轴承4.6和第二试验轴承4.13背对背(DB)安装在试验主轴4.6的左、右两端，第一试验轴承4.6的内圈和第一陪试轴承4.8的内圈之间距由隔套4.7确定，第二陪试轴承4.12的内圈和第二试验轴承4.13的内圈之间距也由隔套4.7确定(该隔套在图3中已显示但未标号，两隔套具有相同的结构尺寸)，轴端压盖4.3通过螺栓固定在试验主轴4.4的左端部并将第一试验轴承4.6的内圈固定，这样通过轴端压盖\n4.3将第一试验轴承4.6→隔套4.7→第一陪试轴承4.8→压环4.10→弹簧4.11→压环\n4.10→第二陪试轴承4.12→隔套4.7将第二试验轴承4.13压紧在试验主轴4.6右端的台阶上，此时弹簧4.11产生的压力对第一陪试轴承4.8和第二陪试轴承4.12的外圈进行定压预紧，配对安装的第一试验轴承4.6和第二试验轴承4.13属于同一种型号的B7系列内圈带斜坡的高速精密角接触球轴承，但配对安装的第一陪试轴承4.8和第二陪试轴承4.12或与配对安装的第一试验轴承4.6和第二试验轴承4.13的型号相同，或是配对安装的第一陪试轴承4.8和第二陪试轴承4.12与配对安装的第一试验轴承4.6和第二试验轴承4.13的型号不相同。\n[0071] 电主轴9和右衬套4.14的上端之间加盖防护罩8，以防止试验主轴4.6高速旋转时伤人。\n[0072] 将左衬套4.1套在第一试验轴承4.6的外圈并在左衬套4.1内装入轴向加载套\n4.2，轴向加载套4.2的凹槽倒角边顶在第一试验轴承4.6的外圈，注意将轴向加载套4.2外径端面的小油孔调整到正对左衬套4.1的径向油孔，在左衬套4.1的上、下端联接两个左水管接头4.5，两个左水管接头4.5中一个为进水接头而另一个为出水接头。\n[0073] 将右衬套4.14套在第二试验轴承4.13的外圈，通过螺栓将法兰端盖4.16固定在右衬套4.14上，法兰端盖4.16的内套端面顶在第二试验轴承4.13的外圈，此时法兰端盖\n4.16内套外径端面的任一小油孔正对右衬套4.14的径向油孔，在右衬套4.14的上、下端联接两个右水管接头4.15，两个右水管接头4.15中一个为进水接头而另一个为出水接头。\n[0074] 在左衬套4.1和右衬套4.14的内部均设置有环形水槽，左衬套4.1和右衬套4.14的上、下端分别联接左水管接头4.5和右水管接头4.15，左水管接头4.5与左衬套4.1的环形水槽连通，右水管接头4.15与右衬套4.14的环形水槽连通，在左衬套4.1和右衬套4.14的环形水槽内可通入冷却水，通入的冷却水可以模拟试验轴承在电主轴内的冷却条件或散热条件。\n[0075] 在第一陪试轴承4.8和第二陪试轴承4.12的外圈上配置有带有水槽的径向加载套4.9，径向加载套4.9的上部呈燕尾槽状，径向加载套4.9的内部设置有环形连通水槽，所述环形连通水槽外联接有并排配置的进水接口和出水接口，所述进水接口和出水接口能够放在主体底座2的凹槽内，所述进水接口和出水接口与所述燕尾槽呈对称状，通入的冷却水可以起到降低陪试轴承的温升，延长陪试轴承的使用寿命。\n[0076] 左衬套4.1和右衬套4.14的上端凹槽内配置有主体压盖5，主体压盖5通过螺栓固定在主体底座2上，在主体压盖5的上部正中镶嵌有活塞套，带有吊耳的径向加载油缸\n6通过螺栓固定在主体压盖5的上部，径向加载油缸6的活塞穿过活塞套顶在径向加载套\n4.11上。本发明的径向加载油缸6也作成了分体式，径向加载油缸6的行程较短且是一个单作用加载油缸，液压站提供的压力油通过径向加载油管13输往径向加载油缸6，径向加载油缸6的活塞推动径向加载套4.9向下位移，径向加载套4.9分别作用在第一陪试轴承\n4.8和第二陪试轴承4.12的外圈，第一陪试轴承4.8和第二陪试轴承4.12再通过试验主轴\n4.6两端的隔套4.7将径向力传递到第一试验轴承4.6和第二试验轴承4.13的内圈上，以模拟第一试验轴承4.6和第二试验轴承4.13在电主轴高速运转时的径向分力，这个径向分力或称为电主轴的径向切削力。试验结束卸载时，拆下带有吊耳的径向加载油缸6就能使活塞退位。\n[0077] 再次重申：图1和图3的陪试轴承和试验轴承均为B7系列内圈带斜坡的高速精密角接触球轴承，此时第一陪试轴承4.8和第二陪试轴承4.12要面对面(DF)安装，而第一试验轴承4.6和第二试验轴承4.13必须背对背(DB)安装，这样第一试验轴承4.6相对第一陪试轴承4.8是背对背(DB)安装，而第二陪试轴承4.12相对第二试验轴承4.13也是背对背(DB)安装。\n[0078] 当陪试轴承和试验轴承均为通用7系列外圈带斜坡的高速精密角接触球轴承时，第一陪试轴承4.8和第二陪试轴承4.12要背对背(DB)安装，而第一试验轴承4.6和第二试验轴承4.13必须面对面(DF)安装，这样第一试验轴承4.6相对第一陪试轴承4.8是面对面(DF)安装，而第二陪试轴承4.12相对第二试验轴承4.13也是面对面(DF)安装。\n[0079] 因为当轴向加载油缸工作时，轴向力从两边向中间挤压，对于B7系列内圈带斜坡的高速精密角接触球轴承而言，若陪试轴承背对背(DB)安装而试验轴承面对面(DF)安装，则轴向加载套将导致试验轴承外圈脱开沟底，造成试验轴承不能正常工作；对于通用7系列外圈带斜坡的高速精密角接触球轴承而言，若陪试轴承面对面(DF)安装而试验轴承安装，则轴向加载套也将导致试验轴承外圈脱开沟底，造成试验轴承不能正常工作。这对本领域技术人员是一个常识性问题，在同一次试验中，B7系列角接触球轴承和通用7系列角接触球轴承不能混装。\n[0080] 上述试验装置中所述的第一试验轴承4.6和第二试验轴承4.13属于同一种产品型号，对于其它型号的试验轴承可参阅试验装置的结构作出局部改变即可，如改变试验主轴的外径、隔套的内径及宽度、右衬套的内径和左衬套的内径等，因此本发明的试验装置具有较大的通用性。\n[0081] 试验装置的总装请结合图1-2阐述如下：\n[0082] 主体底座2和电主轴9通过螺栓固定在机架1上，从主体底座2的左端至右端依次预先装配好左喷油咀2.1、第一喷油杆2.2、第二喷油杆2.3和右喷油咀2.4并与润滑油管10连通，将试验头组件4整体放在主体底座2上，注意左衬套4.1和右衬套4.14的径向油孔要分别对准左喷油咀2.1和右喷油咀2.4，径向加载套4.11的燕尾槽向上且其所联接的进水接口和出水接口埋伏在主体底座2的凹槽底部，电主轴9和右衬套4.14的上端之间加盖防护罩8。\n[0083] 镶嵌有活塞套的主体压盖5装在左衬套4.1和右衬套4.14的上端凹槽内，主体压盖5通过螺钉15固定在主体底座2上，再将带有吊耳的径向加载油缸6通过螺栓固定在主体压盖5上，径向加载油缸6的活塞穿过活塞套顶在径向加载套4.11的燕尾槽上，并将径向加载油管13通过备帽与径向加载油缸6联接。\n[0084] 在主体压盖5的一侧安装四支温度传感器14，四支温度传感器14的测点分别对准第一试验轴承4.6、第一陪试轴承4.8、第二陪试轴承4.12和第二试验轴承4.13的外圈，用来监测第一试验轴承4.6、第一陪试轴承4.8、第二陪试轴承4.12和第二试验轴承4.13在高速运转时的温升状态。\n[0085] 在主体压盖5的另一侧安装两支振动传感器12，两支振动传感器12的测点分别对准第一试验轴承4.6和第二试验轴承4.13的外圈，用来监测第一试验轴承4.6和第二试验轴承4.13在高速运转时的振动状态。\n[0086] 将轴向加载油缸3通过螺栓固定在左衬套4.1的端部，轴向加载油缸3的活塞顶在轴向加载套4.2的凹槽端面，而轴向加载套4.2的凹槽倒角边则顶在第一试验轴承4.6的外圈，并将轴向加载油管11通过备帽与轴向加载油缸3联接。\n[0087] 第一试验轴承4.6由左衬套4.1的内孔支承，在左衬套4.1的内孔还配置有轴向加载套4.2，轴向加载套4.2与左衬套4.1的内孔采用间隙配合，轴向加载套4.2呈直立凹槽状，轴向加载套4.2的凹槽倒角边顶在第一试验轴承4.6的外圈，轴向加载油缸3通过螺栓固定在左衬套4.1的端部，轴向加载油缸3的活塞顶在轴向加载套4.2的凹槽端面，轴向加载油缸3与轴向加载油管11联接。本发明的轴向加载油缸3作成了分体式，轴向加载油缸3的行程较短且是一个单作用加载油缸，液压站提供的压力油通过轴向加载油管11输往轴向加载油缸3，轴向加载油缸3的活塞推动轴向加载套4.2向右位移，轴向加载套4.2作用在第一试验轴承4.6的外圈，第一试验轴承4.6再通过隔套4.7→第一陪试轴承4.8→压环4.10和弹簧4.11→第二陪试轴承4.12→隔套4.7将轴向力传递到第二试验轴承4.13，以模拟试验轴承在电主轴高速运转时的轴向分力，这个轴向分力或称为电主轴的轴向切削力。试验结束卸载时，拆下轴向加载油缸3的法兰端就能使活塞退位。轴向加载套4.2的凹槽边具有45°内倒角，与该45°内倒角面上一周配钻有数个φ1.5mm的小油孔，所述小油孔从45°内倒角面直通到轴向加载套4.2的外径端面，轴向加载套4.2外径端面的小油孔通过调整可以正对左衬套4.1的径向油孔，所述径向油孔呈阶梯状，左喷油咀2.1伸入到所述阶梯状径向油孔内，实际上在安装左衬套4.1的过程中左喷油咀2.1还具有定位作用，通过左喷油咀2.1可以向第一试验轴承4.6的内圈滚道喷入润滑油，或是喷入油雾，或是喷入油气，以模拟第一试验轴承4.6在电主轴内的动态环境。\n[0088] 第二试验轴承4.13由右衬套4.14的内孔支承，在右衬套4.14的左端通过螺栓还固定有法兰端盖4.16，法兰端盖4.16的内套外径与右衬套4.14的内孔内径匹配，法兰端盖\n4.16的内套内径与试验主轴4.6的台阶端外径匹配，法兰端盖4.16的内套端面具有45°内倒角并顶在第二试验轴承4.13的外圈，法兰端盖4.16的内套45°内倒角面上一周配钻有数个φ1.5mm的小油孔，所述小油孔从45°内倒角面直通到法兰端盖4.16的内套外径端面，通过法兰端盖4.16螺栓联接孔的设计总能使其内套外径端面的任一小油孔正对右衬套4.14的径向油孔，所述径向油孔呈阶梯状，右喷油咀2.4伸入到所述阶梯状径向油孔内，实际上在安装右衬套4.14的过程中右喷油咀2.4同样具有定位作用，通过右喷油咀2.4可以向第二试验轴承4.13的内圈滚道喷入润滑油，或是喷入油雾，或是喷入提油气，以模拟第二试验轴承4.13在电主轴内的动态环境。\n[0089] 关于试验过程：\n[0090] 将左衬套4.1上安装的两个左水管接头4.5、右衬套4.14上安装的两个右水管接头4.15、径向加载套4.9外端安装的进水接口和出水接口分别与冷却循环水站的进水管或出水管接通，再根据第一试验轴承4.6和第二试验轴承4.13的模拟试验要求，或选择油脂润滑，或选择油雾润滑，或选择油气润滑、或选择喷油润滑方式，若选择油脂润滑方式，只需在第一试验轴承4.6和第二试验轴承4.13以及第一陪试轴承4.8和第二陪试轴承4.12内注入油脂即可，此时润滑油管10不对左喷油咀21、第一喷油杆2.2、第二喷油杆2.3和右喷油咀2.4供油；若选择油雾润滑或是选择油气润滑或是选择喷油润滑方式，则润滑油管10对左喷油咀2.1、第一喷油杆2.2、第二喷油杆2.3和右喷油咀2.4同时提供油雾或是油气或是喷油，以模拟电主轴轴承在高速运转时所遇到的油雾或是油气或是喷油环境；\n[0091] 先启动冷却循环水站的进水管并通过左水管接头4.5的进水接头、右水管接头\n4.15的进水接头和径向加载套4.9的进水接口向左衬套4.1、右衬套4.14和径向加载套\n4.9的内置水槽中通入冷却水，根据模拟电主轴轴承在高速运转时所遇到的油脂或是油雾或是油气或是喷油环境，或向第一试验轴承4.6和第二试验轴承4.13以及第一陪试轴承\n4.8和第二陪试轴承4.12内注入油脂，或通过润滑油管10、左喷油咀2.1、第一喷油杆2.2、第二喷油杆2.3和右喷油咀2.4向第一试验轴承4.6、第一陪试轴承4.8、第二陪试轴承\n4.12和第二试验轴承4.13的内圈滚道喷入油雾或是油气或是喷油；\n[0092] 启动液压加载系统并通过轴向加载油管11和径向加载油管13向轴向加载油缸\n3和径向加载油缸6提供压力油，轴向加载油缸3的最大载荷不超过5kN，径向加载油缸6的最大载荷不超过10kN，并启动电主轴9变频驱动系统以及计算机控制系统，在计算机控制系统中打开试验监控程序主界面，根据事先设定好的转速和载荷谱试验程序对第一试验轴承4.6和第二试验轴承4.13进行高速动态模拟试验；整个高速动态模拟试验过程中，试验监控程序主界面实时显示电主轴9的转速、轴向载荷、径向载荷、油雾或油气或喷油的压力、冷却水温度、试验轴承和陪试轴承的外圈温度、试验轴承的振动状态、电主轴的功耗电流、试验时间参数，并将上述参数保存在计算机的数据库中；高速动态模拟试验过程中如出现异常情况，由计算机监控程序发出报警提示并停机；试验结束后停机拆出试验轴承，并将上述参数不同时段的数据和图像进行计算机数据处理，最终作出试验轴承在高速动态模拟试验下的试验结论\n[0093] 上述试验过程中的轴向加载油缸3、径向加载油缸6、润滑系统、油雾发生器、油气供给装置、温度传感器14、振动传感器12、电主轴9的运转、冷却水的进水接口和出水接口以及左水管接头4.5和右水管接头4.15的流量控制均由计算机和电控柜统一连锁控制。\n[0094] 高速动态模拟试验的电主轴，其转速能在3000-60000r/min范围内实现无级调速，通过变频器控制可以快速实现电主轴的速度变化。轴向加载油缸3和径向加载油缸6实现自动加载，高速动态模拟试验状态自动监控记录。\n[0095] 本发明同时具备变速、变载、多方式润滑、水冷功能，这在国内尚未有先例，填补了国内该技术的空白，将大大提高电主轴使用范围，满足了行业对此项试验技术的需求，具有很高的社会价值和很广阔市场经济前景。