一、振动与噪声测量装置

核心组件

机架与主轴系统：用于固定被测滚珠丝杠，主轴由驱动装置带动旋转，底端夹具体可固定丝杠轴或螺母。

轴向加载系统：通过加压板施加弹性载荷，模拟实际工况，位移传感器监测加载距离。

振动与噪声检测系统：

振动传感器：采用压电式传感器，采集加速度信号（需固定在工作滑台Y/Z方向）。

声音传感器：使用B计权声级计（如红声HS5633A），频率范围20~10000Hz，测量范围40~120dB，匹配滚珠丝杠的中等强度噪声特性。

信号传递及处理系统：通过信号调理仪滤波、放大信号，经数据采集卡传递至工控机分析。

传感器安装要求

噪声测量：传声器需靠近螺母位置，或通过传声器阵列波束成形技术（如汤文成等2016年研究）提高信噪比。

振动测量：传感器固定于工作滑台，确保与丝杠轴向垂直方向（Y/Z向）的振动信号采集。

二、测量方法与流程

环境控制

温度：20±1℃，湿度：50±5%，避免电磁干扰，周围1米内无遮挡物。

热平衡判定：螺母温度每小时变化＜3℃时视为稳定（依据JB10890.1-2008标准）。

振动测量步骤

参数设置：以0.5g初始加速度、60m/min速度驱动工作台加减速。

同步采集：启动测量程序与伺服电机同步，以光栅信号为触发标志。

重复实验：每根丝杠至少测量3次，取均值作为最终结果。

数据分析：通过振动信号（加速度、频率）评估滚珠进出返向器的流畅度及传动性能。

噪声测量步骤

负载与转速：在额定负载和转速下测量噪声声压级。

计权选择：B计权声级模拟中等强度噪声（55~85dB），符合人耳对滚珠丝杠噪声的感知。

信号处理：采用数字滤波去除高频干扰，聚焦有效噪声频段。

三、数据分析与处理技术

振动信号分析

时域分析：提取振幅、频率等特征参数，评估振动强度。

频域分析：通过FFT变换识别特征频率，判断滚珠碰撞、导轨摩擦等振源。

噪声信号分析

声压级计算：公式Lp​=20lg(p/p0​)，其中基准声压p0​=2×10−5Pa。

噪声源定位：结合传声器阵列波束成形技术，定位螺母或反向器区域的噪声源。

性能评定指标

振动：轴向振动幅值、频率稳定性。

噪声：声压级峰值、噪声频谱分布。

四、关键影响因素与改进方向

设计优化

循环路径：采用高刚性回流器或外循环结构（如PMI端塞型、外循环系列），减少滚珠碰撞。

预紧力控制：通过预紧力调整改善接触刚度，降低振动和噪声（康献民等2010年研究）。

加工工艺

表面质量：提高螺纹滚道面光洁度，减少摩擦噪声。

装配精度：确保螺母与丝杠的配合间隙合理，避免松弛或过度预紧。

使用条件

转速控制：噪声与转速对数成正比，需在性能与噪声间权衡。

润滑维护：定期更换润滑剂，减少滚珠与滚道间的摩擦。

五、官方方法与技术支持

官方选型手册

PMI提供滚珠丝杠选型手册（如《台湾银泰PMI滚珠丝杆选型手册》），明确不同系列的噪声特性（如高导程系列、端塞高负荷系列），但具体测量方法需结合实验标准。

实验标准参考

国家标准：如《高速精密滚珠丝杠副性能试验规范》（JB10890.1-2008），规定温升、振动等测试方法。

学术论文：姜洪奎（2007）、张佐营（2008）等研究提供了实验装置与理论分析方法。

六、总结

针对台湾银泰PMI精密滚珠丝杠的振动与噪声测量，需结合专用装置（声级计、振动传感器）、严格的环境控制（恒温恒湿）和系统的数据分析方法。通过优化循环设计、预紧力调整及加工工艺，可显著降低振动与噪声。建议参考官方选型手册及实验标准，结合具体工况制定测量方案。