JB/T 13817-2020 滚动直线导轨副 静刚度测试规范

ICS25.060.10
J51  JB
中华人民共和国机械行业标准
JB/T13817-2020
滚动直线导轨副静刚度测试规范
Linear rolling guide-Specification of static rigidity testing
2020-04-16发布2021-01-01实施
中华人民共和国工业和信息化部发布

1范围
本标准规定了滚动直线导轨副垂直静刚度、横向静刚度、俯仰静刚度、偏摆静刚度及倾斜静刚度测试的安装要求、加载方式、数据采集与处理、卸载方式和计算方法。
本标准适用于规格为15~65的滚动直线导轨副（以下简称导轨副）。
2术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
2.1
滚动直线导轨副静刚度linear rolling guide static rigidity
滚动直线导轨副在静载荷作用下抵抗变形的能力。
2.2
滚动直线导轨副坐标系linear rolling guide coordinate system
以滚动直线导轨副滚道对称轴线与滑块两端面之间对称面的交点为坐标系原点，分别以通过坐标系原点且垂直于滑块侧面、顶面和端面的直线作为坐标系的x轴、Y轴、Z轴（见图1）。

2.3
垂直载荷vertical load
Fv
作用在滑块顶面上的载荷，包括拉载荷和压载荷，载荷作用线沿导轨副坐标系的Y轴（见图1）。
2.4
横向载荷horizontal load
Fu
作用在滑块侧面上的载荷，为压载荷，载荷作用线沿导轨副坐标系的X轴（见图1）。

2.5
俯仰转矩pitching torque
MA
在外部载荷作用下，滑块绕导轨副坐标系X轴旋转产生的转矩（见图1）。
2.6
偏摆转矩yawing torque
MB'
在外部载荷作用下，滑块绕导轨副坐标系Y轴旋转产生的转矩（见图1）。
2.7
倾斜转矩rolling torque
Mc
在外部载荷作用下，滑块绕导轨副坐标系Z轴旋转产生的转矩（见图1）。
2.8
垂直静刚度vertical static rigidity
Rv
导轨副在外部垂直载荷作用下抵抗变形的能力，它表示产生垂直位移变形量为1时所需的垂直载荷。
2.9
横向静刚度horizontal static rigidity
Ru
导轨副在外部横向载荷作用下抵抗变形的能力，它表示产生横向位移变形量为1时所需的横向载荷。
2.10
俯仰静刚度pitching static rigidity
RA
导轨副在外部俯仰转矩作用下抵抗变形的能力，它表示产生俯仰角位移变形量为1rad时所需的俯仰转矩。
2.11
偏摆静刚度yawing static rigidity
RB
导轨副在外部偏摆转矩作用下抵抗变形的能力，它表示产生偏摆角位移变形量为1rad时所需的偏摆转矩。
2.12
倾斜静刚度rolling static rigidity
Rc
导轨副在外部倾斜转矩作用下抵抗变形的能力，它表示产生倾斜角位移变形量为1rad时所需的倾斜转矩。
3测量条件
3.1一般要求
3.1.1环境温度要求：室温
3.1.2导轨长度比滑块总长应至少大200mm。

3.1.3在受到同样载荷作用下夹具的变形量相对于导轨副的变形量可忽略不计。
3.2测试起始载荷
3.2.1静刚度测试时，需先对导轨副施加起始载荷，以消除各部件之间的间隙。
3.2.2垂直静刚度和横向静刚度测试时，起始载荷为导轨副额定动载荷的1%。
3.2.3俯仰、偏摆、倾斜静刚度测试时，起始转矩载荷为导轨副对应额定静转矩的1%。
3.3最大测试载荷
3.3.1最大测试载荷不能过大，确保在导轨副弹性变形范围之内进行静刚度测试。
3.3.2垂直静刚度和横向静刚度测试时，对于滚珠导轨副，最大测试载荷为导轨副预加载荷的3倍：对于滚柱导轨副，最大测试载荷为导轨副预加载荷的2倍。
3.3.3俯仰、偏摆、倾斜静刚度测试时，最大测试转矩载荷为导轨副对应额定静转矩的30%。
3.4传感器要求
3.4.1位移传感器
测量范围≥1mm,线性误差在士0.5%F.S范围内。
3.4.2力传感器
3.4.2.1垂直载荷、横向载荷测量范围：大于或等于最大测试载荷的3倍，线性误差在±0.05%F.S范围内。
3.4.2.2转矩载荷测量范围：根据配套夹具的作用力臂，力传感器的测量范围大于或等于最大测试转矩载荷所对应作用力的3倍，线性误差在±0.05%F.S范围内。
3.5配套夹具
根据所需测量的静刚度（垂直、横向、俯仰、偏摆、倾斜）要求及导轨副型号尺寸等选用配套夹具。配套夹具厚度应至少为导轨副高度的1.5倍。导轨、滑块夹具安装面（测量面）的表面粗糙度Ra≤0.8um,夹具面的平面度误差≤3um。
4垂直静刚度测试方法
4.1安装要求
安装导轨夹具、导轨副和滑块夹具应保证滑块顶面中心正对加载方向，载荷作用线通过滑块顶面中心并垂直于导轨安装面。导轨和滑块各安装孔使用12.9级螺钉按表1力矩拧紧。

4.2测量点的分布
如图2所示，在滑块四个角的方向上对称分布四个位移测量点(S1~S4),以测量滑块上表面与导轨下表面的相对位移量。传感器安装在滑块夹具或导轨夹具上，相应地，传感器的测量点应位于导轨夹具或滑块夹具的测量面上，测量点的位置应靠近滑块四个角在测量面上的投影。4.3加载方式可采用连续或步进加载方式。加载速度应匀速，约为每秒加载最大测试载荷的2%。
a)对于连续加载方式，测试时先加载到起始载荷，再以一定的速度连续加载到最大测试载荷；
b)对于步进加载方式，测试时先加载到起始载荷，再以最大测试载荷的5%为间隔进行加载，每到间隔节点保持恒力5s以上，直至最大测试载荷。
4.4卸载方式
加载至最大测试载荷后停止加载并开始按加载方式的逆过程进行卸载，直到卸载至零为止。卸载过程中也以4.3的方式按相反顺序采集数据，绘制卸载过程的静刚度曲线。若卸载过程的静刚度曲线与加载过程的静刚度曲线能在起始载荷处闭合，则表明测试过程中导轨副的变形量在其弹性变形范围之内，满足测试要求。
4.5数据采集与处理
在施加载荷从起始载荷到最大测试载荷的加栽过程中同步采集各传感器（包括力和位移）的测量值，对于连续加载方式，采样频率应高于10Hz,对于步进加载方式，在各节点恒压阶段同步采集力传感器和位移传感器测量值，根据各传感器在各数据采集点的测量值相对于在起始载荷点测量值的变动量，计算不同载荷下的静刚度值，绘制静刚度曲线，进行拉载荷测试时，如果导轨被拉离安装夹具，应对导轨的位移进行修正。

投稿会员：rrrrrrr