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工程设计学报
工程设计学报  2025, Vol. 32 Issue (4): 562-568    DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2025.05.102
机械零部件与装备设计     
考虑轴电流损伤的伺服电机轴承加速寿命试验装置设计
王嘉1,2(),陈清强1,3,张子贤1,2,赵一卓1,2,张露予1,2()
1.河北工业大学 智能配用电装备与系统全国重点实验室，天津 300401
2.河北工业大学 电气工程学院，天津 300401
3.河北工业大学 机械工程学院，天津 300401
Design of servo motor bearing accelerated life test device considering shaft current damage
Jia WANG1,2(),Qingqiang CHEN1,3,Zixian ZHANG1,2,Yizhuo ZHAO1,2,Luyu ZHANG1,2()
1.State Key Laboratory of Intelligent Power Distribution Equipment and System, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China
2.School of Electrical Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China
3.School of Mechanical Engineering, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China
 全文: PDF(3192 KB)   HTML
摘要：

针对当前轴承加速寿命试验装置难以准确还原伺服电机轴承在服役工况下受轴电流损伤、摩擦磨损等因素影响的问题，设计了一种考虑轴电流损伤的伺服电机轴承加速寿命试验装置。该试验装置可以模拟伺服电机轴承在轴电流损伤、摩擦磨损等因素影响下的性能退化过程，同时实时采集并分析相关监测数据，实现对伺服电机轴承性能退化过程的可视化表征。利用该试验装置开展轴电流对轴承的损伤分析试验和基于服役工况的轴承加速寿命试验。结果表明，所设计的试验装置具备准确模拟伺服电机轴承服役工况的功能，可为该类轴承的可靠性研究提供设备支撑与试验条件。
关键词： 加速寿命试验装置;  轴电流损伤;  轴承;  性能退化    
Abstract:

Aiming at the problem that the current bearing accelerated life test device is difficult to accurately restore the influence of factors such as shaft current damage, friction and wear on servo motor bearings under service conditions, a servo motor bearing accelerated life test device considering shaft current damage is designed. This test device could simulate the performance degradation process of servo motor bearings under the influence of factors such as shaft current damage, friction and wear, while collecting and analyzing relevant monitoring data in real time to realize visual characterization of the performance degradation process of servo motor bearings. The analysis test of bearing damage caused by shaft current and the bearing accelerated life test based on service conditions were carried out by using the test device. The results show that the designed test device has the function of accurately simulating the service conditions of servo motor bearings, which can provide equipment support and test conditions for the reliability research of such bearings.
Key words: accelerated life test device    shaft current damage    bearing    performance degradation
收稿日期: 2025-01-08 出版日期: 2025-09-01
CLC:  TH 39  
基金资助: 河北省高等教育教学改革研究与实践项目(2023GJJG035)
通讯作者: 张露予     E-mail: jwangno1@163.com;lyzhang2011@hebut.edu.cn
作者简介: 王　嘉（1988—），女，研究员，博士，从事机器人可靠性测试与评估研究，E-mail: jwangno1@163.com，https://orcid.org/0000-0002-5909-4895
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王嘉
陈清强
张子贤
赵一卓
张露予

引用本文:

王嘉,陈清强,张子贤,赵一卓,张露予. 考虑轴电流损伤的伺服电机轴承加速寿命试验装置设计[J]. 工程设计学报, 2025, 32(4): 562-568.

Jia WANG,Qingqiang CHEN,Zixian ZHANG,Yizhuo ZHAO,Luyu ZHANG. Design of servo motor bearing accelerated life test device considering shaft current damage[J]. Chinese Journal of Engineering Design, 2025, 32(4): 562-568.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn.1006-754X.2025.05.102    或    https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2025/V32/I4/562

图1  伺服电机轴承加速寿命试验装置
图2  轴承电流测试装置的结构组成1—高频电源；2—示波器；3—伺服电缸；4—电阻（5 Ω）；5—绝缘层加铝箔纸（电源正极）；6—碳刷（电源负极）；7—绝缘联轴器；8—绝缘盘；9—轴承；10—绝缘螺栓；11—驱动电机；12—转矩转速传感器。
图3  控制模块运行原理
参数数值
内圈直径/mm35
外圈直径/mm62
轴承中径/mm48.5
滚珠直径/mm8
基本额定动载荷/kN16.5
基本额定静载荷/kN10.5
接触角/(°)0
滚珠数量/个11
表1  NSK6007ZZ滚动轴承参数
图4  共模电压产生原理
图5  EDM轴电流传递路径
图6  轴承内圈滚道轴电流损伤
图7  不同转速下的轴电压数据
图8  轴承性能退化过程的可视化表征结果
图9  试验用轴承
图10  轴承的原始振动信号时域图
图11  轴承的原始振动信号频域图
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doi: 10.3785/j.issn.1006-754X.2025.05.102
[15] 本文链接：
王嘉, 陈清强, 张子贤, 等. 考虑轴电流损伤的伺服电机轴承加速寿命试验装置设计[J]. 工程设计学报, 2025, 32(4): 562-568. doi:10.3785/j.issn.1006-754X.2025.05.102
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