CN102889368B - 一种可传递拉压力的扭转传动装置 - Google Patents

一种可传递拉压力的扭转传动装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可传递拉压力的扭转传动装置，在壳体内装有蜗轮蜗杆传动机构，蜗轮装在输出轴上，输出轴跨置在壳体中，蜗杆通过圆锥滚子轴承与输出轴呈垂直方向跨置在壳体上，并由步进电机驱动，带动蜗轮旋转，实现输出轴的扭转力矩输出；壳体右侧上的法兰盘结构与可产生拉压载荷的结构联接，并且将拉压载荷通过壳体、输出轴上的推力球轴承传递到输出轴，实现拉压力与扭转力矩的同轴输出；步进电机通过电控系统控制转角，保证输出轴的输出转矩与输出拉压力配合加载。本发明在原有拉压疲劳试验机安装，可以实现拉压、扭转、比例拉扭复合和非比例拉扭复合疲劳试验，有效利用了原拉压试验设备，极大地节约了试验成本。

Description

一种可传递拉压力的扭转传动装置
技术领域
    本发明属于一种机械传动装置，尤其是一种可传递拉压力的扭转传动装置。
背景技术
目前，大多数材料需要进行疲劳试验，即采用疲劳试验机来检测材料的物理性能，主要采用拉伸、压缩、扭转等方法进行测试。目前在用户手中有大量的拉压疲劳试验机，随着结构疲劳分析技术的发展，越来越多的材料或结构需要采用多轴疲劳试验来进行疲劳寿命分析与预测。而现有疲劳试验机功能单一，不能满足需要，用户需要购买多轴疲劳试验机进行试验，这就会造成原有设备的废弃，试验成本大幅提高。   
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种可传递拉压力的扭转传动装置，在针对原有拉压疲劳试验机进行拉压力输出轴限制旋转措施的基础上，安装本传动装置后可以实现拉压、扭转、比例拉扭复合和非比例拉扭复合疲劳试验，有效利用了原拉压试验设备，极大地节约了试验成本。
本发明总的设计思想是：设计一个装置，可以传递原拉压疲劳试验机产生的拉压力，同时再对工件夹持头附加一个扭转力矩，并使拉压力和扭转力矩从同一个输出轴输出，用于驱动试验工件。其中拉压力的大小由原拉压疲劳试验机控制，扭转力矩的大小由步进电机提供，并由步进电机控制系统控制。
本发明提供的技术方案是：一种可传递拉压力的扭转传动装置，包括壳体，其特征在于：所述壳体右侧为法兰盘结构，通过螺栓与可产生拉压载荷的外部结构连接；所述壳体内部安装有蜗轮蜗杆传动机构，输出轴水平安装于壳体中，蜗轮固定卡套于输出轴上，蜗杆通过两端安装的圆锥滚子轴承与输出轴呈垂直方向支撑安装在壳体中，圆锥滚子轴承的外侧通过螺栓连接有圆锥滚子轴承端盖，蜗杆的一端伸出壳体外，该端处的圆锥滚子轴承端盖通过螺栓连接有电机支架，另一端处的圆锥滚子轴承端盖与壳体之间安装有调整垫片；输出轴上位于蜗轮两侧以蜗轮为中心对称的左右位置，依次设置有一个推力球轴承和一个滚珠轴承，滚珠轴承的外侧通过螺栓连接有滚珠轴承端盖；所述壳体左侧通过螺栓连接有壳体端盖，壳体端盖与壳体连接时压紧输出轴左侧的推力球轴承。
所述输出轴的左侧与滚珠轴承端盖之间安装有油封。
所述蜗杆伸出壳体一端处的圆锥滚子轴承端盖与蜗杆之间安装有油封。
所述壳体右侧为拉压力的输入端，所述蜗杆伸出壳体的一端为扭转力矩的输入端，与固定在电机支架上的电机连接，拉压力与扭转力矩由输出轴同轴输出。
所述电机为步进电机，通过电控系统控制扭转角度。
所述蜗轮蜗杆传动机构采用大传动比的蜗轮蜗杆传动副。
本发明的有益效果是：拉压力和扭转力矩由两路分别输入，拉压力通过拉压疲劳试验机输入，扭转力矩由电机输入，容易实现分别控制和配合；力和力矩通过同一个输出轴输出，对原设备改造少，仅仅通过将本发明的总成安装在原拉压疲劳试验机上即可完成多种新型疲劳试验；同时本发明采用蜗轮蜗杆传动副机构，可以实现驱动力矩的大比例放大和输出轴、输出转角的精确控制，并且可以选用功率较小的步进电机驱动。
附图说明
图1为本发明本实施例的整体结构示意图。
图2为图1中的A-A剖视图。
图中：1、壳体，2、蜗轮，3、输出轴，4、螺栓孔，5、推力球轴承，6、滚珠轴承，7、滚珠轴承端盖，8、蜗杆， 9、油封，10、壳体端盖，11、螺栓，12、调整垫片，13、圆锥滚子轴承，14、电机，15、电机支架，16、圆锥滚子轴承端盖。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
如图1和图2所示，本发明提供的一种可传递拉压力的扭转传动装置，包括壳体1，所述壳体右侧为法兰盘结构，通过螺栓孔4与拉压疲劳试验机的工件夹持头或其它可产生拉压载荷的外部结构连接；壳体内部装有蜗轮蜗杆传动机构，输出轴3水平安装于壳体中，蜗轮2固定卡套于输出轴上，蜗杆8通过两端安装的圆锥滚子轴承13与输出轴呈垂直方向支撑安装在壳体中，圆锥滚子轴承外安装有圆锥滚子轴承端盖16，圆锥滚子轴承端盖通过螺栓11固定在壳体上；输出轴上位于蜗轮两侧以蜗轮为中心对称的左右位置，依次设置有一个推力球轴承5和一个滚珠轴承6，推力球轴承用于承受输出轴的轴向拉、压载荷，滚珠轴承用于保证输出轴的转动灵活并减小径向摆动量，滚珠轴承外侧安装有滚珠轴承端盖7，通过螺栓11紧固，其中输出轴的左侧与滚珠轴承端盖之间安装有油封9；蜗杆的一端伸出壳体外，该端处的圆锥滚子轴承端盖与电机支架15通过螺栓紧固在壳体上用于固定电机14，电机与蜗杆伸出的一端连接，蜗杆由电机驱动，带动蜗轮旋转，该端处的圆锥滚子轴承端盖与蜗杆之间安装有油封，另一端处的圆锥滚子轴承端盖与壳体之间安装有调整垫片12，用于调整圆锥滚子轴承的预紧度以及输出轴的轴向移动间隙；电机为可精确控制的步进电机，通过外部的电控系统控制扭转角度，保证输出轴的输出扭矩与输出拉压力配合对外部进行加载；壳体左侧通过螺栓连接有壳体端盖10，壳体端盖与壳体连接时压紧输出轴左侧的推力球轴承。
本发明中的壳体右侧为拉压力的输入端，与拉压疲劳试验机的工件夹持头或其它可产生拉压载荷的结构连接，并将拉压力由壳体和推力球轴承从输出轴的左端输出；蜗杆伸出壳体的一端为扭转力矩的输入端，与步进电机连接，电机驱动蜗杆，并带动蜗轮旋转，扭转力矩通过输出轴的左端输出。
试验时，将原拉压疲劳试验机的拉压轴进行防旋转处理，工件夹持头部位改为法兰盘结构，与本发明中壳体右端的法兰盘结构通过螺栓进行紧固连接，拉压力由壳体通过推力球轴承传递给输出轴；步进电机由电子控制系统控制，驱动蜗杆蜗轮传动副转动，蜗轮固定卡套于输出轴上，驱动输出轴输出扭转力矩；在输出轴的左端安装工件夹持头，驱动工件拉压和扭转。保持电机不转，使拉压疲劳试验机工作，可以实现对工件的单纯拉压；保持拉压疲劳试验机不工作，电机驱动输出轴正反向旋转，可以实现对工件的单纯扭转；保持拉压疲劳试验机工作，电机驱动输出轴正反向旋转，通过拉压力和扭转力同步相位角的控制，可以实现对工件的比例或非比例拉扭复合疲劳试验。本发明装置也可以用于其它需要输出扭转力矩或拉压、扭转复合力的机构中。
以上所述仅为本发明的一个具体实施例，但本发明的结构特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (1)

1.一种可传递拉压力的扭转传动装置，包括壳体，其特征在于：所述壳体右侧为法兰盘结构，通过螺栓与可产生拉压载荷的外部结构连接；所述壳体内部安装有蜗轮蜗杆传动机构，输出轴水平安装于壳体中，蜗轮固定卡套于输出轴上，蜗杆通过两端安装的圆锥滚子轴承与输出轴呈垂直方向支撑安装在壳体中，圆锥滚子轴承的外侧通过螺栓连接有圆锥滚子轴承端盖，蜗杆的一端伸出壳体外，该端处的圆锥滚子轴承端盖通过螺栓连接有电机支架，另一端处的圆锥滚子轴承端盖与壳体之间安装有调整垫片；输出轴上位于蜗轮两侧以蜗轮为中心对称的左右位置，依次设置有一个推力球轴承和一个滚珠轴承，滚珠轴承的外侧通过螺栓连接有滚珠轴承端盖；所述壳体左侧通过螺栓连接有壳体端盖，壳体端盖与壳体连接时压紧输出轴左侧的推力球轴承。
2.根据权利要求1所述的一种可传递拉压力的扭转传动装置，其特征在于：所述输出轴的左侧与滚珠轴承端盖之间安装有油封。
3. 根据权利要求1所述的一种可传递拉压力的扭转传动装置，其特征在于：所述蜗杆伸出壳体一端处的圆锥滚子轴承端盖与蜗杆之间安装有油封。
4.根据权利要求1所述的一种可传递拉压力的扭转传动装置，其特征在于：所述壳体右侧为拉压力的输入端，所述蜗杆伸出壳体的一端为扭转力矩的输入端，与固定在电机支架上的电机连接，拉压力与扭转力矩由输出轴同轴输出。
5.根据权利要求4所述的一种可传递拉压力的扭转传动装置，其特征在于：所述电机为步进电机，通过电控系统控制扭转角度。
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