一种动力可回收的电反馈式主轴寿命测试方法与流程

1.本发明涉及机床寿命测试技术领域，具体为一种动力可回收的电反馈式主轴寿命测试方法。


背景技术：

2.主轴是指从发动机或电动机接受动力并将该力传给其他机件的轴，常应用于机床中，主轴由于需要长时间运转，在运行过程中会产生发热、磨损，长时间会导致寿命降低。
3.目前对于主轴的寿命尚没有精确的计算方法，虽然已有对主轴进行显微镜观察关键部位磨损情况的人工估计法，但此方法人为主观因素占比较大，且无法在主轴运行过程中进行检测，观察结果与实际应用环境有较大误差，研究表明，主轴磨损较为严重时，其运行时发热较严重，会产生大量的热能，但是目前对主轴磨损的认知仅停留在理论阶段，没有相关测试方法能将该特性运用其中，申请号为201810052675.9的专利公开了一种基于对拖加载的电主轴可靠性测试台，其采用多个主轴对拖，并通过变频器采用直流母线反馈电流达到能源再利用的目的，虽然具有节约能源的作用，但对拖时会产生动力损耗，且没有将电主轴运行时产生的热能利用起来，因此，设计动力可回收和综合考虑的一种动力可回收的电反馈式主轴寿命测试方法是很有必要的。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种动力可回收的电反馈式主轴寿命测试方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种动力可回收的电反馈式主轴寿命测试方法，该方法整体采用了主轴寿命测试系统，所述主轴寿命测试系统包括主轴放置模块、寿命估测模块、电反馈模块，所述主轴放置模块的输出端与寿命估测模块的输入端电连接，所述寿命估测模块的输出端与电反馈模块的输入端电连接，所述主轴放置模块用于将带检测的主轴整体放置其中，所述寿命估测模块用于估测主轴的寿命情况，所述电反馈模块用于进行反馈式放电，所述主轴放置模块包括伺服电机驱动模块、转速调节模块、热传导模块、功率调节模块，所述伺服电机驱动模块的输出端与转速调节模块的输入端电连接，所述转速调节模块的输出端、热传导模块的输出端与功率调节模块的输入端电连接，所述伺服电机驱动模块用于驱动待测主轴的运行，所述转速调节模块用于调节伺服电机的转速，所述热传导模块用于将运行过程中产生的热量传导出来，所述功率调节模块用于调节主轴整体功率。
6.根据上述技术方案，所述寿命估测模块包括温度显示模块、转速显示模块、健康度计算模块，所述温度显示模块的输出端与转速显示模块的输入端电连接，所述转速显示模块的输出端与健康度计算模块的输入端电连接，所述温度显示模块用于显示当前主轴的温度，所述转速显示模块用于显示主轴在伺服电机作用下的转速大小，所述健康度计算模块用于计算当前在测主轴的寿命健康度。
7.根据上述技术方案，所述电反馈模块包括相变储热模块、高敏汽轮模块、用电终端模块，所述相变储热模块的热量输出端与高敏汽轮模块的输入端电连接，所述高敏汽轮模块的输出端与用电终端模块的输入端电连接，所述相变储热模块用于利用相变材料将主轴测试过程中产生的热能储存起来，所述高敏汽轮模块用于将接收到的热能转化成动能推动高敏汽轮进行发电，所述用电终端模块用于将各种用电终端接入。
8.根据上述技术方案，所述一种动力可回收的电反馈式寿主轴命测试方法包括以下步骤：
9.步骤s1：连接系统中的各个模块；
10.步骤s2：将待测主轴安装进主轴放置模块中，等待检测；
11.步骤s3：打开各个检测子模块的开关，开始对待测主轴进行检测，并记录相关数据；
12.步骤s4：根据相关数据对当前主轴的寿命进行估测；
13.步骤s5：利用电反馈模块，将主轴在测试过程中产生的额外动力进行电反馈式利用，区别于目前常用的电主轴对拖方法，对电主轴运行期间产生的热能进行回收利用，减少电路复杂性，提高利用率。
14.根据上述技术方案，所述步骤s3进一步包括以下步骤：
15.步骤s31：打开伺服电机驱动模块的开关，并设定初始转速r0；设定初始转速防止转速过快导致温度急剧升高，造成主轴损伤的同时影响检测结果；
16.步骤s32：待测主轴在伺服电机的驱动下开始运行，转速与伺服电机保持同步；
17.步骤s33：根据设定的转速增长间隔t对伺服电机的转速进行调节，并记录添加次数n；设定转速增长间隔，循序渐进提高转速，使检测的数据离散化，更容易得出准确结论；
18.步骤s34：热传导模块实时检测主轴的温度c并将热量传导出来；
19.步骤s35：调节主轴的运行功率到合适范围内运行。
20.根据上述技术方案，所述步骤s4进一步包括以下步骤：
21.步骤s41：温度显示模块显示当前主轴的温度，并根据历史主轴温度变化绘制温度变化曲线，待温度变化趋于平缓后发送信号到转速调节模块停止增加转速间隔；不同寿命的主轴在运行时，相同转速下产生的热量不尽相同，主轴的温度也不同，主轴到达极限转速后，温度不会再增加，趋于平缓变化；
22.步骤s42：转速显示模块根据转速增长间隔的添加次数n计算当前主轴在运行温度变化趋于平缓后的转速r；伺服电机的转速需要通过电脑或工控机测定，设定初始转速和增加间隔转速便于将主轴的转速提升过程离散化，更能精确地展现主轴在运行过程中的温度变化；
23.步骤s43：获取该型号的主轴的出厂温转比q的数值；主轴厂家生产主轴后，出厂之前使用主轴寿命测试对其进行检测，并记录其出厂数据；
24.步骤s44：根据所得数据计算当前主轴的健康度。
25.根据上述技术方案，所述步骤s42中，当前主轴在运行温度变化趋于平缓后的转速r的计算公式为：
26.r＝r0 nt
27.其中，r0为伺服电机的初始转速，单位为rpm，n为主轴运行后增加的转速间隔次
数，t为设定好的转速间隔，单位为rpm，当前主轴的转速为温度变化趋于缓慢后的最高转速。
28.根据上述技术方案，所述步骤s43中，当前主轴的健康度的计算公式为：
[0029][0030]
其中，r为当前主轴在运行温度变化趋于平缓后的转速，单位为rpm，c为当前主轴的运行温度极值，单位为摄氏度，q为当前主轴的温转比出厂值，单位为rpm/℃，y的值越大，表示当前主轴越健康，由于生产过程中的误差原因，y的值不为零。
[0031]
根据上述技术方案，所述步骤s5进一步包括以下步骤：
[0032]
步骤s51：主轴在测试过程中产生的热量经热传导模块传到相变储热模块进行热量储存，利用相变材料相变时单位质量或体积的潜热蓄热量非常大的特点，把热量储存起来加以利用；
[0033]
步骤s52：相变材料进行储热后，产生工质蒸汽推动高敏汽轮进行发电；高敏汽轮的电机转轴带有热敏电阻，遇热会减小阻值，同时蒸汽推动汽轮转动，产生电量；
[0034]
步骤s53：用电终端利用高敏汽轮发出的电进行工作。工厂内的大型机器所用电压、幅度与常规用电不同，需在用电枢纽接入不同规格参数的变压器，而对于照明电路来说，仅使用主轴测试过程中产生的电就可驱动灯泡，减少电路的复杂性，且节省用电。
[0035]
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明，
[0036]
(1)通过设置有转速调节模块，对伺服电机进行多间隔转速调节，便于将主轴的温度变化过程离散化，使结果准确度更高；
[0037]
(2)通过设置有热传导模块，将主轴测试过程中产生的热量进行传导，减少热能的浪费；
[0038]
(3)通过设置有健康度计算模块，根据所得数据计算主轴的健康度，防止因主轴磨损严重产生工业事故；
[0039]
(4)通过设置有相变储热模块，利用相变材料将主轴测试过程中产生的热能储存起来，减少资源浪费；
[0040]
(5)通过设置有高敏汽轮模块，利用温敏电阻的特性产生电量，减少工厂内电路的复杂程度。
附图说明
[0041]
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0042]
图1是本发明的系统模块组成示意图。
具体实施方式
[0043]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0044]
请参阅图1，本发明提供技术方案：一种动力可回收的电反馈式主轴寿命测试方法，该方法整体采用了主轴寿命测试系统，主轴寿命测试系统包括主轴放置模块、寿命估测模块、电反馈模块，主轴放置模块的输出端与寿命估测模块的输入端电连接，寿命估测模块的输出端与电反馈模块的输入端电连接，主轴放置模块用于将带检测的主轴整体放置其中，寿命估测模块用于估测主轴的寿命情况，电反馈模块用于进行反馈式放电，主轴放置模块包括伺服电机驱动模块、转速调节模块、热传导模块、功率调节模块，伺服电机驱动模块的输出端与转速调节模块的输入端电连接，转速调节模块的输出端、热传导模块的输出端与功率调节模块的输入端电连接，伺服电机驱动模块用于驱动待测主轴的运行，转速调节模块用于调节伺服电机的转速，热传导模块用于将运行过程中产生的热量传导出来，功率调节模块用于调节主轴整体功率。
[0045]
寿命估测模块包括温度显示模块、转速显示模块、健康度计算模块，温度显示模块的输出端与转速显示模块的输入端电连接，转速显示模块的输出端与健康度计算模块的输入端电连接，温度显示模块用于显示当前主轴的温度，转速显示模块用于显示主轴在伺服电机作用下的转速大小，健康度计算模块用于计算当前在测主轴的寿命健康度。
[0046]
电反馈模块包括相变储热模块、高敏汽轮模块、用电终端模块，相变储热模块的热量输出端与高敏汽轮模块的输入端电连接，高敏汽轮模块的输出端与用电终端模块的输入端电连接，相变储热模块用于利用相变材料将主轴测试过程中产生的热能储存起来，高敏汽轮模块用于将接收到的热能转化成动能推动高敏汽轮进行发电，用电终端模块用于将各种用电终端接入。
[0047]
一种动力可回收的电反馈式寿主轴命测试方法包括以下步骤：
[0048]
步骤s1：连接系统中的各个模块；
[0049]
步骤s2：将待测主轴安装进主轴放置模块中，等待检测；
[0050]
步骤s3：打开各个检测子模块的开关，开始对待测主轴进行检测，并记录相关数据；
[0051]
步骤s4：根据相关数据对当前主轴的寿命进行估测；
[0052]
步骤s5：利用电反馈模块，将主轴在测试过程中产生的额外动力进行电反馈式利用。
[0053]
步骤s3进一步包括以下步骤：
[0054]
步骤s31：打开伺服电机驱动模块的开关，并设定初始转速r0；设定初始转速防止转速过快导致温度急剧升高，造成主轴损伤的同时影响检测结果；
[0055]
步骤s32：待测主轴在伺服电机的驱动下开始运行，转速与伺服电机保持同步；
[0056]
步骤s33：根据设定的转速增长间隔t对伺服电机的转速进行调节，并记录添加次数n；设定转速增长间隔，循序渐进提高转速，使检测的数据离散化，更容易得出准确结论；
[0057]
步骤s34：热传导模块实时检测主轴的温度c并将热量传导出来；
[0058]
步骤s35：调节主轴的运行功率到合适范围内运行。
[0059]
步骤s4进一步包括以下步骤：
[0060]
步骤s41：温度显示模块显示当前主轴的温度，并根据历史主轴温度变化绘制温度变化曲线，待温度变化趋于平缓后发送信号到转速调节模块停止增加转速间隔；不同寿命的主轴在运行时，相同转速下产生的热量不尽相同，主轴的温度也不同，主轴到达极限转速
后，温度不会再增加，趋于平缓变化；
[0061]
步骤s42：转速显示模块根据转速增长间隔的添加次数n计算当前主轴在运行温度变化趋于平缓后的转速r；伺服电机的转速需要通过电脑或工控机测定，设定初始转速和增加间隔转速便于将主轴的转速提升过程离散化，更能精确地展现主轴在运行过程中的温度变化；
[0062]
步骤s43：获取该型号的主轴的出厂温转比q的数值；主轴厂家生产主轴后，出厂之前使用主轴寿命测试对其进行检测，并记录其出厂数据；
[0063]
步骤s44：根据所得数据计算当前主轴的健康度。
[0064]
步骤s42中，当前主轴在运行温度变化趋于平缓后的转速r的计算公式为：
[0065]
r＝r0 nt
[0066]
其中，r0为伺服电机的初始转速，单位为rpm，n为主轴运行后增加的转速间隔次数，t为设定好的转速间隔，单位为rpm，当前主轴的转速为温度变化趋于缓慢后的最高转速。
[0067]
步骤s43中，当前主轴的健康度的计算公式为：
[0068][0069]
其中，r为当前主轴在运行温度变化趋于平缓后的转速，单位为rpm，c为当前主轴的运行温度极值，单位为摄氏度，q为当前主轴的温转比出厂值，单位为rpm/℃，y的值越大，表示当前主轴越健康，由于生产过程中的误差原因，y的值不为零。
[0070]
步骤s5进一步包括以下步骤：
[0071]
步骤s51：主轴在测试过程中产生的热量经热传导模块传到相变储热模块进行热量储存，利用相变材料相变时单位质量或体积的潜热蓄热量非常大的特点，把热量储存起来加以利用；
[0072]
步骤s52：相变材料进行储热后，产生工质蒸汽推动高敏汽轮进行发电；高敏汽轮的电机转轴带有热敏电阻，遇热会减小阻值，同时蒸汽推动汽轮转动，产生电量；
[0073]
步骤s53：用电终端利用高敏汽轮发出的电进行工作。工厂内的大型机器所用电压、幅度与常规用电不同，需在用电枢纽接入不同规格参数的变压器，而对于照明电路来说，仅使用主轴测试过程中产生的电就可驱动灯泡，减少电路的复杂性，且节省用电。
[0074]
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0075]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。