CN103203313B - 轴向推力旋转滚子激振式机械振动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了轴向推力旋转滚子激振式机械振动装置，该装置的滚子转动盘上方设有上振动台；上振动台为圆盘状，中心为圆形凸台，周边设有卡槽；上振动台底面从圆形凸台到周边设有放射状均匀分布曲面凹槽；滚子转动盘中心的圆台上设有带花键槽，与主轴通过花键连接，滚子转动盘的上表面从中心圆台到周边设有放射状均匀分布曲面凹槽；一个或者多个激振圆柱或圆锥滚子活动设置在滚子转动盘和上振动台形成的半圆柱或半圆锥形凹槽中，在滚子转动盘上钻有高压油孔。本发明利用上振动台底部的凹凸曲面形状，使其在滚子的驱动下做上下往复运动，输出的振动波形和幅值可由上振动台的底部凹槽曲面形状控制，输出波形良好稳定。

Description

轴向推力旋转滚子激振式机械振动装置

技术领域

本发明涉及一种机械振动台，特别是一种轴向推力旋转滚子激振式机械振动装置。它可广泛应用于汽车零部件、电子元器件、组件、医药、食品、家具、礼品、陶瓷、包装等行业实验室及生产线上对样品进行相关振动试验。

背景技术

振动台是一种利用电动、电液压、压电或其他原理获得机械振动的装置，是现代工程技术领域中不可缺少的重要实验设备之一。它广泛应用于汽车零部件、电子元器件、组件、医药、食品、家具、礼品、陶瓷、包装等行业实验室及生产线上对样品进行相关振动试验。如环境接收试验，品质鉴定试验，可靠性鉴定试验，耐久试验，振动模拟分析，材料特性试验，疲劳试验，振动防止改善等。模拟产品在制造、组装、运输及使用过程中所遭受的振动环境，以评定其结构的耐振性、可靠性和完好性。振动台作为振动试验的标准设备，其性能好坏、技术水平的高低直接影响到各个工业领域技术的进步和发展，同时也是衡量一个国家的工业技术发展水平的重要标志，在国民经济发展中占有相当重要的地位。由于振动台关系到航空航天等高科技领域的发展，所以高频响、大吨位的振动台在许多国家实施禁运政策。因此，对振动台的研究是非常重要的基础研究，世界各国都很重视振动试验系统和振动测试技术的研究开发工作。

按照工作原理的不同，目前市场上普遍使用的振动台主要分为机械式、电液式、电动式。随着振动台向大负载、高频率、高性能、大幅值等方向的发展，市场上现有振动台在满足其特定工作状况下，各自取长补短，在综合性能上发挥了最大作用，但普遍还存在以下问题。传统机械式振动台造价比较低，寿命长，使用和维修方便，但它工作噪声大、波形不理想、振动频率低、负载较小、振幅不易调节，整体控制性能差。电液式振动台则能产生很大的激振力和位移，比能产生相同推力的电动式振动台价格便宜，但其局限性在于高频性能较差，上限工作频率低，小型失真较大。而电动式的频率范围宽，波形较好，适合产生随机波，但受其振动机理限制，其振动幅度和负载能力都比较小。

发明内容

本发明的目的在于克服现有机械式振动台的技术缺点，提供一种能够产生较高额定频率以及额定负载，同时整体控制性能也较好的机械式振动装置。

本发明目的通过如下技术方案实现：

一种轴向推力旋转滚子激振式机械振动装置，包括动力传输组件、激振组件和主体支架三部分；主体支架包括限位套筒、主支架和支撑底座；动力传输组件包括皮带轮和主轴；激振组件包括上振动台、激振圆柱或圆锥滚子和滚子转动盘；从上到下主轴分别与滚子转动盘、主支架、皮带轮和支撑底座连接，滚子转动盘上方设有上振动台；滚子转动盘由推力轴承支撑，推力轴承设置在主支架上；上振动台为圆盘状，中心为圆形凸台，周边设有卡槽；上振动台底面从圆形凸台到周边设有放射状均匀分布曲面凹槽；滚子转动盘中心的圆台上设有带花键槽，与主轴通过花键连接，滚子转动盘的上表面从中心圆台到周边设有放射状均匀分布曲面凹槽；一个或者多个激振圆柱或圆锥滚子活动设置在滚子转动盘和上振动台形成的半圆柱或半圆锥形凹槽中，在滚子转动盘上钻有高压油孔；皮带轮与主轴连接；所述主轴与主支架和支撑底座之间分别设有第一角接触球轴承和第二角接触球轴承；上振动台、激振圆柱或圆锥滚子和滚子转动盘设置在限位套筒内，限位套筒与主支架固连；上振动台周边分布的卡槽与限位套筒的内凸缘连接。

为进一步实现本发明目的，所述的滚子转动盘中优选每个凹槽设有高压油孔。

所述的推力轴承包括推力轴承上支撑盖、推力轴承圆锥滚子和推力轴承底座，推力轴承设置在保持架内。

所述的皮带轮与主轴优选采用花键连接。

所述的皮带轮到第一角接触球轴承之间的主轴的外周设有套筒。

所述的上振动台上方优选开有螺栓孔。

相对于现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明机械装置是由圆柱或圆锥滚子绕主支架中心轴旋转，利用上振动台底部的凹凸曲面形状，使其在滚子的驱动下做上下往复运动；输出的振动波形和幅值可由上振动台的底部凹槽曲面形状控制，输出波形良好稳定；

2、激振滚子的数量n决定了振动台的单位振动频率，即滚子数目越多，其振动频率越高，为电机转动频率的n倍；

3、为满足较高的振动频率，随着滚子数量的增加，支撑面积进一步扩大，该振动台的负载能力也相应增加，具有大负载能力；

4、滚子转动盘底部钻有高压油孔，工作中输出高压油使圆柱或圆锥滚子浮动，减少转动接触过程带来的摩擦，同时可为上振动台底面提供润滑，有效的降低了噪音，并采用端面推力轴承卸去轴向载荷，避免了主轴角接触轴承处的应力集中，提高振动台效率和寿命；

5、与主轴连接的动力传输部位均采用花键连接，有效提高了动力传输能力，满足大吨位的设计要求。

6、装置结构简单紧凑，零部件加工难度低，装配简单易于实现。

附图说明

图1是轴向推力旋转滚子激振式机械振动装置的沿中心纵向剖切的结构示意图。

图2是轴向推力旋转滚子激振式机械振动装置的绕中心周向剖切的结构示意图。

图3是轴向推力旋转滚子激振式机械振动装置的上振动台结构示意图。

图中示出：上振动台1、限位套筒2、激振圆柱或圆锥滚子3、滚子转动盘4、推力轴承上支撑盖5、保持架6、推力轴承圆锥滚子7、推力轴承底座8、第一角接触球轴承9、主支架10、套筒11、皮带轮12、主轴13、第二角接触球轴承14、支撑底座15。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的作进一步详细的说明，但是本发明的实施方式不限如此。

如图1‐3所示，一种轴向推力旋转滚子激振式机械振动装置，包括动力传输组件、激振组件和主体支架三部分；主体支架包括限位套筒2、主支架10和支撑底座15；动力传输组件包括皮带轮12和主轴13；激振组件包括上振动台1、激振圆柱或圆锥滚子3和滚子转动盘4；从上到下主轴13分别与滚子转动盘4、主支架10、皮带轮12和支撑底座15连接，滚子转动盘4上方设有上振动台1；滚子转动盘4由推力轴承支撑，推力轴承设置在主支架10上；上振动台1为圆盘状，中心为圆形凸台，周边设有卡槽；上振动台1底面从圆形凸台到周边设有放射状均匀分布曲面凹槽，凹槽优选为半圆柱或半圆锥形凹槽；滚子转动盘4中心的圆台上设有带花键槽，与主轴13用花键连接，滚子转动盘4的上表面从中心圆台到周边设有放射状均匀分布曲面凹槽，凹槽优选为半圆柱或半圆锥形凹槽，1个或者多个激振圆柱或圆锥滚子3活动设置在滚子转动盘4和上振动台1形成的半圆柱或半圆锥形凹槽中，可自由滚动，在滚子转动盘4上钻有高压油孔，优选在每个凹槽中设有高压油孔；工作中输出高压油使圆柱或圆锥滚子3浮动，在滚子转动盘4激励作用下，激励圆柱或圆锥滚子3在上振动台1底部作圆周运动，使与其啮合的上振动台1产生垂直方向上的振动响应。

主轴13与主支架10和支撑底座15之间分别设有第一角接触球轴承9和第二角接触球轴承14；皮带轮12与主轴13由花键连接，皮带轮12到第一角接触球轴承9之间的主轴13外周设有套筒11，通过套筒11对皮带轮12进行轴向定位；上振动台1、激振圆柱或圆锥滚子3和滚子转动盘4设置在限位套筒2内，限位套筒2与主支架10固连；推力轴承包括推力轴承上支撑盖5、推力轴承圆锥滚子7和推力轴承底座8，推力轴承设置在保持架6内；上振动台1周边分布的卡槽与限位套2筒的内凸缘连接。滚子转动盘4和皮带轮12与主轴13之间分别采用花键连接。

限位套筒2通过螺栓固连到主支架10上，并与上振动台1通过卡槽连接，对振动过程中产生的切向力进行平衡。在运转过程中滚子转动盘所承受的轴向载荷，经过圆锥滚子轴承卸载到主支架10上，主轴13、皮带轮12、套筒11等各零部件重量由支撑底座15支撑，支撑底座15和主支架10按尺寸精度要求分别固定到地面上。

上振动台1作为振动源，其上方开有螺栓孔，可与振动夹具进行螺栓连接，方便夹具及其他连接设备的模块化设计。电机将动力传输到主轴13上，主轴13通过花键与滚子转动盘4的配合，通过激振圆柱或圆锥滚子3的接触支撑，将回转扭矩分解成上振动台1的垂直振动激励作用力和切向分力。

本发明轴向推力旋转滚子激振式机械振动装置可广泛应用于汽车零部件、电子元器件、组件、医药、食品、家具、礼品、陶瓷、包装等行业实验室及生产线上对样品进行相关振动试验。应用时，先通高压油让设备进行自润滑，并让设备在空载运行一定时间使设备各零部件彻底润滑。使用电动机经动力传动机构从径向传递动力至主转动轴和滚子转动盘。在电动机带动下，滚子转动盘4带动激振圆柱或圆锥滚子3转动，转动盘上的圆柱或圆锥滚子在高压油作用下浮动且能自由旋转，在滚子转动盘的旋转激励作用下，圆柱或圆锥滚子在上振动台底部的凹槽之间逐一滚动，从而驱动上振动台在垂直方向上上下运动，实现振动台的振动激励功能。当各激振圆柱或圆锥滚子3到达上振动台1底部环形分布凹槽的曲面的最高点时，上振动台1达到其振动幅值的正的极值点；当各激振圆柱或圆锥滚子3到达上振动台1底部环形分布凹槽的曲面的最低点时，上振动台1达到其振动幅值的负的极值点，由此振动台经历一次完整的振动行为。若滚子转动盘4持续转动，各激振圆柱或圆锥滚子3则不间断地在上振动台1底部的带凹槽曲面上交替滚过，进而产生一系列的振动波。

本发明的轴向推力旋转滚子激振式机械振动台的振动频率不完全由驱动轮的旋转频率决定，圆柱或圆锥滚子的数量对振动频率也有重要的影响。在相同的驱动旋转转速下，滚子的数量越多，其振动频率越高，同时其承载能力也越高。在一定程度解决了传统机械振动台的振动频率无法达到较高水平的问题。

Claims (6)

1.轴向推力旋转滚子激振式机械振动装置，其特征在于：包括动力传输组件、激振组件和主体支架三部分；主体支架包括限位套筒、主支架和支撑底座；动力传输组件包括皮带轮和主轴；激振组件包括上振动台、激振圆柱或圆锥滚子和滚子转动盘；从上到下主轴分别与滚子转动盘、主支架、皮带轮和支撑底座连接，滚子转动盘上方设有上振动台；滚子转动盘由推力轴承支撑，推力轴承设置在主支架上；上振动台为圆盘状，中心为圆形凸台，周边设有卡槽；上振动台底面从圆形凸台到周边设有放射状均匀分布曲面凹槽；滚子转动盘中心的圆台上设有带花键槽，与主轴通过花键连接，滚子转动盘的上表面从中心圆台到周边设有放射状均匀分布曲面凹槽；一个或者多个激振圆柱或圆锥滚子活动设置在滚子转动盘和上振动台形成的半圆柱或半圆锥形凹槽中，在滚子转动盘上钻有高压油孔；皮带轮与主轴连接；所述主轴与主支架和支撑底座之间分别设有第一角接触球轴承和第二角接触球轴承；上振动台、激振圆柱或圆锥滚子和滚子转动盘设置在限位套筒内，限位套筒与主支架固连；上振动台周边分布的卡槽与限位套筒的内凸缘连接。

2.根据权利要求1所述的轴向推力旋转滚子激振式机械振动装置，其特征在于：所述的滚子转动盘中在每个凹槽设有高压油孔。

3.根据权利要求1所述的轴向推力旋转滚子激振式机械振动装置，其特征在于：所述的推力轴承包括推力轴承上支撑盖、推力轴承圆锥滚子和推力轴承底座，推力轴承设置在保持架内。

4.根据权利要求1所述的轴向推力旋转滚子激振式机械振动装置，其特征在于：所述的皮带轮与主轴采用花键连接。

5.根据权利要求1所述的轴向推力旋转滚子激振式机械振动装置，其特征在于：所述的皮带轮到第一角接触球轴承之间的主轴的外周设有套筒。

6.根据权利要求1所述的轴向推力旋转滚子激振式机械振动装置，其特征在于：所述的上振动台上方开有螺栓孔。