机电液一体化磨损试验机的研制

　　实意义。针对目前多数的滚动轴承磨损试验机功能单一、试验参数调整范围较小、控制精度低的情况，从机电一体化的角度出发，采用机电液一体化技术设计，以Labview为平台研制了滚动轴承磨损试验机并开发测控软件，实现了对滚动轴承磨损试验机的转速、压力的闭环智能精确控制和实时参数显示，为滚动轴承磨损试验的高效开展提供了基础。

　　1　引言

　　传统的轴承滚动磨损试验机大多采用开环控制，缺少对压力和转速等过程参数进行实时的检测，采用手动的杠杆加载方式，控制精度低，在试验过程中不能实现载荷值变化以及电机转向和转速的控制，无法模拟出复杂情况下的实际工况[1]，例如飞机襟翼轴承收放过程中受到的载荷和轴承滚动方向。此外，试验数据通过指针式的仪表显示，由人眼观测会造成比较大的误差[2]，也无法由计算机记录数据需由手工记录，费时费力。

　　随着现代的电子测量和控制技术、电液比例技术、虚拟仪器的迅速发展，摩擦磨损试验机面临着前所未有的发展机遇。为此，将上述新兴技术与传统的机械结构设计相结合，研制了一种机电液一体化的滚动轴承磨损试验机。该试验机选用变频电机为系统提供转速，液压比例系统提供压力，设计转速和压力可无级调节的加载系统。以插有数据采集卡的研华工控机为核心，选用适用的旋转编码器、压力传感器以及接口电路组建试验机测控系统的硬件。采用LABVIEW编写软件，对通过采集卡采集的数据进行实时的分析、显示保存。由于试验机是非线性的系统，存在时变性，利用LABVIEW的模糊模块在程序中编写出模糊PID控制器，实现对试验机参数中关键的转速和压力的模糊PID控制，以提高其精度和稳定度。

　　2　性能指标分析与参数换算

　　2.1　滚动轴承主要性能指标

　　在一定滑动线速度(V)下，轴承所能承载的压强(P)的极限值，或在一定的压强下，轴承所能承受的滑动线速度的极限值，此时的PV值称为极限PV值[3]。它反映了轴承工作中摩擦功率的损失，也是摩擦热的产生根源。对于在少油或者无油润滑的情况下工作的轴承，负载对性能的影响相当突出。

　　表1[4]列出了几种常见的轴瓦及轴承材料的载荷性能参数，可以看出，不同的材质差异对轴承载荷承受能力和使用性能存在巨大差别，适用的范围也大不相同。

　　在干摩擦的情况下，随着轴承线速度的增加，轴承摩擦功耗及摩擦表面热负荷增大，由此引起表面材质变化和轴承工作状况的劣化。所以，随着速度的增加，轴承的承载能力和极限PV值都明显地降低。因此，轴承的选用一定要分析具体工况下的载荷和速度条件，在低速的情况下可以以极限载荷作为依据，在高速情况下则要综合考虑速度和载荷两个因素。