一種用于旋轉軸系的力加載裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于旋轉軸系的力加載裝置，包括支承單元、徑向力加載單元和軸向力加載單元三個部分。支承單元，通過軸承座單元與加載軸相連；徑向力加載單元，通過徑向加載絲桿與徑向加載板的配合，可實現(xiàn)徑向力的加載與卸載，徑向力傳感器用于測量徑向加載力；軸向力加載單元，通過軸向加載絲桿、軸向加載板與杠桿機構的配合，可實現(xiàn)軸向力的加載與卸載，軸向力傳感器用于測量軸向力。該裝置結構簡單、安裝空間小、載荷范圍可調、加載精度高，是一種經(jīng)濟高效的旋轉軸系力加載解決方案。
【專利說明】一種用于旋轉軸系的力加載裝置
[0001]
技術領域
[0002]本發(fā)明屬于旋轉軸系技術領域，具體是一種用于旋轉軸系的力加載裝置。
【背景技術】
[0003]旋轉軸系是機械傳動系統(tǒng)中最為重要的一環(huán)，軸系受力對軸系乃至整個系統(tǒng)運轉平穩(wěn)性、工作壽命等軸系性能存在著較大的影響，關于該方面問題的討論廣泛存在于航空傳動、車輛傳動等場合。由于軸系存在著高速旋轉，對旋轉軸系的加載存在著一定的困難，特別是在安裝空間有限的情況下，對旋轉軸系力的加載存在著諸多要求。
【發(fā)明內容】
[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種用于旋轉軸系的力加載裝置，包括支承單元、徑向力加載單元和軸向力加載單元;所述支承單元包括底座、V型塊、垂直運動保持機構、導柱、軸向運動保持機構、軸承套單元，所述導柱立在底座上，所述V型塊具有平面底部及突起的V塊部分，所述垂直運動保持機構安裝在V型塊上，所述導柱穿過垂直運動保持機構，所述軸向運動保持機構安裝于V型塊V型面中；所述軸承套單元安放于軸向運動保持機構上;所述徑向力加載單元包括徑向加載絲桿、徑向加載板、加載球、徑向支撐板、徑向力傳感器及頂接頭，所述徑向加載板安裝在底座上，所述徑向加載絲桿穿過徑向加載板，所述加載球放于徑向支撐板下表面的第一凹槽中，并用徑向加載絲桿將加載球頂緊，所述徑向力傳感器及頂接頭安裝于徑向支撐板上表面，徑向力傳感器及頂接頭頂緊V型塊;所述軸向力加載單元包括軸向頂針、加載叉、軸向加載板、支點轉動機構、軸向加載絲桿、軸向力傳感器、軸向支承柱，所述軸向頂針一端與加載叉連接，所述軸向頂針另一端頂在軸承套單元側面，所述加載叉安裝于軸向支承柱上部，所述加載叉與軸向支承柱過支點轉動機構連接，所述軸向力傳感器與加載叉前端的第六孔連接，所述軸向加載絲桿通過軸向加載板與軸向力傳感器連接。
[0005]進一步的，所述徑向加載絲桿采用梯形螺紋絲桿，或者更換為液壓伺服進給機構。
[0006]進一步的，所述徑向力傳感器及頂接頭包括:徑向力傳感器和頂接頭。
[0007]進一步的，所述垂直運動保持機構采用直線軸承與導柱組合而成，或者，采用導套與導柱組合而成。
[0008]進一步的，所述軸向運動保持機構采用平面軸承，并將所述平面軸承安裝于V型塊中；或者，所述軸向運動保持機構采用導軌機構，并將所述導軌機構安裝于V型塊中。
[0009]進一步的，所述軸承套單元包括加載軸、軸承套左端蓋、軸承套、角接觸球軸承、圓螺母、軸承套右端蓋，所述角接觸球軸承安裝于加載軸上、軸承套內，用圓螺母鎖緊，軸承套左端蓋、軸承套右端蓋安裝于軸承套兩端。
[0010]進一步的，所述支點轉動機構包括軸承、第一襯套、軸向軸承端蓋、第二襯套、平墊片、圓螺母，所述加載叉與軸向支承柱中間通過兩個軸承安裝連接，兩個軸承中間用第一襯套和第二襯套頂緊，軸承外圈用軸向軸承端蓋壓緊，內圈通過第二襯套及平墊片用圓螺母壓緊。
[0011]進一步的，所述軸向加載絲桿采用梯形螺紋絲桿，或者更換為液壓伺服進給機構。
[0012]本發(fā)明的用于旋轉軸系的力加載裝置，在應用時，可根據(jù)軸系位置，調整導柱、軸向加載板、軸向支承柱的高度;傳感器可根據(jù)實際裝配空間大小選用紐扣型力傳感器、輪輻式力傳感器。由于加載絲桿采用梯形螺紋，傳動精度高，可以根據(jù)所需加載力的大小、精度，選用合適的絲桿螺紋參數(shù)。由于軸向加載裝置位移與旋轉軸系平行的位置，且軸向、徑向加載機構簡便，故整個裝置所需的安裝空間小，特別是在軸向安裝空間有限的場合，有著獨有的優(yōu)勢。支點機構采用軸承結構，其摩擦阻力小、結構簡單，對軸向力加載影響可以忽略不計。該裝置結構簡單、安裝空間小、載荷范圍可調、加載精度高，是一種經(jīng)濟高效的旋轉軸系力加載解決方案。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的用于旋轉軸系的力加載裝置一個實施例的軸測圖；
圖2是圖1的用于旋轉軸系的力加載裝置的側視圖；
圖3是圖1的用于旋轉軸系的力加載裝置的俯視圖；
圖4是V型塊上部示意圖；
圖5是圖4的V型塊的主視圖；
圖6是圖5的V型塊的B-B面剖視圖；
圖7是圖4的V型塊的俯視圖；
圖8是軸承套單元剖面圖；
圖9是支點轉動機構剖面圖；
圖10是徑向支撐板主視圖；
圖11是圖10的徑向支撐板的A-A面剖視圖；
圖12是加載叉不意圖；
圖13是是徑向加載板示意圖；
圖14是底座不意圖。
[0014]各零部件編號如下:
1-底座，2-徑向加載絲桿，3-徑向加載板，4-加載球，5-徑向支撐板，6-徑向力傳感器及頂接頭，61-徑向力傳感器，62-徑向頂接頭，7-V型塊，8-垂直運動保持機構，9-導柱，10-軸向運動保持機構，11-軸承套單元，12-軸向頂針，13-加載叉，14-軸向加載板，15-支點轉動機構，16-軸向加載絲桿，17-軸向力傳感器，18-軸向支承柱，111-加載軸，112-軸承套左端蓋，113-軸承套，114-角接觸球軸承，115-圓螺母，116-軸承套右端蓋，151-軸承，152-第一襯套，153-上端蓋，154-第二襯套，155-平墊片，156-圓螺母。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖，對本發(fā)明提出的一種用于旋轉軸系的力加載裝置及其工作方法進行詳細說明。在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“左側”、“右側”、“上部”、“下部”、“底部”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，“第一”、“第二”等并不表示零部件的重要程度，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0016]如圖1至4所示，本發(fā)明的一種用于旋轉軸系的力加載裝置，包括支承單元、徑向加載單元、軸向加載單元。支承單元包括底座1、V型塊7、垂直運動保持機構8、導柱9、軸向運動保持機構10、軸承套單元11。四根導柱9下部與底座I的第一、二、三、四臺階孔101、102、103、104連接。四根導柱9穿過垂直運動保持機構8。
[0017]安放于V型塊7上方的軸承套單元11，加載軸111通過兩個角接觸球軸承114與軸承套相連，根據(jù)需要，兩個角接觸球軸承114根據(jù)需要可以采用面對面安裝，也可以采用背對背安裝，并用圓螺母進行鎖緊。軸承套113安放于軸向運動保持機構I上，軸向運動機構可以采用平面軸承，也可以采用導軌機構，V型塊7中有第二凹槽71用于安裝軸向運動保持機構10，軸向運動機構10的摩擦阻力很小，相對于所需加載的力可以忽略不計。V型塊7中具有四個孔，分別為第一、二、三、四孔72、73、74、75，用于安裝徑向運動保持機構8，徑向運動保持機構8可以采用直線軸承，也可以采用導套，由于其摩擦阻力很小，相對于所需加載的力可以忽略不計。徑向加載單元的徑向加載絲桿2和加載板3也可以等效替換成液壓伺服機構進給機構。如圖2所示，旋動徑向加載絲桿2頂住加載球4，加載球4上部頂住徑向支撐板5的第一凹槽51。當徑向加載絲桿2旋轉加載或卸載時，頂部通過加載球4實現(xiàn)對徑向支撐板5上面部件的加載，通過加載球4避免了徑向加載絲桿2直接與徑向支撐板5的直接接觸干摩擦。徑向頂接頭62頂住V型塊7，但兩者不進行剛性連接，避免過度剛性連接加載。軸向加載單元為一杠桿機構，杠桿一端為軸向加載機構，包括軸向加載板14、軸向加載絲桿16、軸向力傳感器17，軸向加載絲桿16上有梯形螺紋，軸向加載板14軸向加載絲桿16可以用液壓伺服進給機構等效替代;杠桿另一端為作動機構，包括軸向頂針12，兩個軸向頂針12上有螺紋，安裝于加載叉13末端的螺紋孔131中，通過旋動軸向頂針12可以調節(jié)其軸向位置，調節(jié)完畢后用螺母鎖緊，同時使用兩個軸向頂針12可以避免加載不當造成的傾覆力矩；當旋動軸向加載絲桿16，通過杠桿機構進行加載時，兩個軸向頂針12頂住軸承套單元11。軸向力傳感器17與加載叉13前端的孔連接132連接。軸向加載單元的支點轉動機構如圖9所示，采用軸承轉動，在加載叉13和軸向支承柱18上部安裝軸承151，并用襯套152、襯套154、上端蓋153、小圓螺母156將軸承152壓緊。
[0018]該裝置實驗時分為軸向加載和徑向加載。軸向加載時，通過旋動軸向加載絲桿16進行軸向力的加載，軸向加載絲桿16推動加載叉13轉動，與加載叉13連接的軸向頂針12轉動并推動軸承套113，軸承套113將力傳到兩個角接觸球軸承114上，最后通過角接觸球軸承114傳到加載軸111上;根據(jù)杠桿兩端距離的換算關系，計算出傳遞到加載軸111上力的大小，通過軸向力傳感器的輸出信號，在計算機上顯示其大小，可知對軸系軸向力加載的大小。在實際應用時，可以根據(jù)所需要加載力的大小、控制精度來設計杠桿兩端距離，調整絲桿加載力與頂針作動力的比例。當采用絲桿作為軸向加載機構時，可以根據(jù)需要設計軸向加載絲桿16的直徑與梯形螺紋螺距，控制軸向加載絲桿16轉動一圈進動的距離，從而達到精確控制所需加載軸向力的大小。
[0019]實驗前，需要測出V型塊7及安裝于V型塊7上部組件的重量;徑向加載時，通過旋動徑向加載絲桿2進行徑向力的加載，同時觀察徑向力傳感器61的輸出信號數(shù)值，加載數(shù)值抵消V型塊7及安裝于其上的部組件的自重，然后再旋動徑向加載絲桿2，徑向加載絲桿2通過加載球4推動徑向支撐板5和固定在徑向支撐板5上的徑向力傳感器及頂接頭6，徑向頂接頭61將力傳到V型塊7和固定在V型塊7中的平面運動保持機構10上，平面運動保持機構10推動軸承套113，通過兩個角接觸球軸承114，軸承套113將力最終傳遞到加載軸111上;觀察顯示在計算機上的徑向力傳感器的輸出信號數(shù)值，可知對軸系徑向力加載的大小。當采用絲桿作為徑向向加載機構時，可以根據(jù)需要設計徑向加載絲桿2的直徑與梯形螺紋螺距，控制徑向加載絲桿2轉動一圈進動的距離，從而達到精確控制所需加載徑向力的大小。
[0020]本發(fā)明在應用時，可根據(jù)軸系位置，調整導柱、軸向加載板、軸向支承柱的高度;傳感器可根據(jù)實際裝配空間大小選用紐扣型力傳感器、輪輻式力傳感器。由于加載絲桿采用梯形螺紋，傳動精度高，可以根據(jù)所需加載力的大小、精度，選用合適的絲桿螺紋參數(shù)。由于軸向加載裝置位移與旋轉軸系平行的位置，且軸向、徑向加載機構簡便，故整個裝置所需的安裝空間小，特別是在軸向安裝空間有限的場合，有著獨有的優(yōu)勢。支點機構采用軸承結構，其摩擦阻力小、結構簡單，對軸向力加載影響可以忽略不計。
[0021]基于對本發(fā)明優(yōu)選實施方式的描述，應該清楚，由所附的權利要求書所限定的本發(fā)明并不僅僅局限于上面說明書中所闡述的特定細節(jié)，未脫離本發(fā)明宗旨或范圍的對本發(fā)明的許多顯而易見的改變同樣可能達到本發(fā)明的目的。
【主權項】
1.一種用于旋轉軸系的力加載裝置，其特征在于，包括支承單元、徑向力加載單元和軸向力加載單元;所述支承單元包括底座(I)、v型塊(7)、垂直運動保持機構(8)、導柱(9)、軸向運動保持機構(10)、軸承套單元(11)，所述導柱(9)立在底座(I)上，所述V型塊(7)具有平面底部及突起的V塊部分，所述垂直運動保持機構(8)安裝在V型塊(7)上，所述導柱(9)穿過垂直運動保持機構(8)，所述軸向運動保持機構(10)安裝于V型塊(7)V型面中；所述軸承套單元(I I)安放于軸向運動保持機構(10)上;所述徑向力加載單元包括徑向加載絲桿(2)、徑向加載板(3)、加載球(4)、徑向支撐板(5)、徑向力傳感器及頂接頭(6)，所述徑向加載板(3)安裝在底座(I)上，所述徑向加載絲桿(2)穿過徑向加載板(3)，所述加載球(4)放于徑向支撐板(5)下表面的第一凹槽中，并用徑向加載絲桿(2)將加載球(4)頂緊，所述徑向力傳感器及頂接頭(6)安裝于徑向支撐板(5)上表面，徑向力傳感器及頂接頭(6)頂緊V型塊(7);所述軸向力加載單元包括軸向頂針(12)、加載叉(13)、軸向加載板(14)、支點轉動機構(15)、軸向加載絲桿(16)、軸向力傳感器(17)、軸向支承柱(18)，所述軸向頂針(12)—端與加載叉(13)連接，所述軸向頂針(12)另一端頂在軸承套單元(11)側面，所述加載叉(13)安裝于軸向支承柱(18)上部，所述加載叉(13)與軸向支承柱(18)過支點轉動機構(15)連接，所述軸向力傳感器(17)與加載叉(13)前端的孔連接，所述軸向加載絲桿(16)通過軸向加載板(14)與軸向力傳感器(17)連接。2.根據(jù)權利要求1所述的用于旋轉軸系的力加載裝置，其特征在于，所述徑向加載絲桿(2)采用梯形螺紋絲桿，或者更換為液壓伺服進給機構。3.根據(jù)權利要求1所述的用于旋轉軸系的力加載裝置，其特征在于，所述徑向力傳感器及頂接頭(6)包括:徑向力傳感器(61)和頂接頭(62)。4.根據(jù)權利要求1所述的用于旋轉軸系的力加載裝置，其特征在于，所述垂直運動保持機構(8)采用直線軸承與導柱組合而成，或者，采用導套與導柱組合而成。5.根據(jù)權利要求1所述的用于旋轉軸系的力加載裝置，其特征在于，所述軸向運動保持機構(10)采用平面軸承，并將所述平面軸承安裝于V型塊(7)中；或者，所述軸向運動保持機構(10)采用導軌機構，并將所述導軌機構安裝于V型塊中。6.根據(jù)權利要求1所述的用于旋轉軸系的力加載裝置，其特征在于，所述軸承套單元(I I)包括加載軸(I 11)、軸承套左端蓋(112)、軸承套(I 13)、角接觸球軸承(I 14)、圓螺母(115)、軸承套右端蓋(116)，所述角接觸球軸承(114)安裝于加載軸(111)上、軸承套(113)內，用圓螺母(115)鎖緊，軸承套左端蓋(112)、軸承套右端蓋(116)安裝于軸承套兩端。7.根據(jù)權利要求1所述的用于旋轉軸系的力加載裝置，其特征在于，所述支點轉動機構(15)包括軸承(151)、第一襯套(152)、軸向軸承端蓋(153)、第二襯套(154)、平墊片(155)、圓螺母(156)，所述加載叉(13)與軸向支承柱(18)中間通過兩個軸承(151)安裝連接，兩個軸承(151)中間用第一襯套(152)和第二襯套(154)頂緊，軸承(151)外圈用軸向軸承端蓋(153)壓緊，內圈通過第二襯套(154)及平墊片(155)用圓螺母(156)壓緊。8.根據(jù)權利要求1所述的用于旋轉軸系的力加載裝置，其特征在于，所述軸向加載絲桿(16)采用梯形螺紋絲桿，或者更換為液壓伺服進給機構。
【文檔編號】G01M13/02GK105865779SQ201610328182
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月18日
【發(fā)明人】李苗苗, 朱如鵬, 解培, 李發(fā)家, 彭勃
【申請人】南京航空航天大學