CN103292999B - 偏置双摆动从动件双斜盘端面凸轮关节轴承高速试验机 - Google Patents
偏置双摆动从动件双斜盘端面凸轮关节轴承高速试验机 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种高偏置双摆动从动件双斜盘端面凸轮关节轴承高速试验机。所述高速旋转轴上固联两个斜盘端面凸轮Ⅰ、Ⅱ，高频摆动轴Ⅰ的一端与试验关节轴承Ⅰ的内圈固联，试验关节轴承Ⅰ的外圈与一个加载液压缸Ⅰ固联，高频摆动轴Ⅰ的另一端固联一个L形支架Ⅰ，C叉形摆动轴Ⅰ通过滑动轴承Ⅰ、Ⅱ安装在L形叉架Ⅰ的轴承孔内，在C叉形摆动轴Ⅰ最下端的每个短横轴上分别安装滚动轴承Ⅰ、Ⅱ，滚动轴承Ⅰ、Ⅱ分别与斜盘端面凸轮Ⅰ的端面相切。该发明的高速旋转轴和两个斜盘端面凸轮为动平衡结构，斜盘端面凸轮和与之接触的滚动轴承为滚动摩擦，摩擦力小、磨损轻、噪音低。本发明的摆动频率可达70～80Hz，可满足高频摆动航空关节轴承疲劳试验的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种偏置双摆动从动件双斜盘端面凸轮关节轴承高速试验机。
背景技术
关节轴承是一种特殊结构的滑动轴承，主要是由一个带外球面的内圈和一个带内球面的外圈组成。关节轴承因具有转动灵活、免维护、结构紧凑、易于装拆、承载能力大、寿命长等诸多优点，被广泛应用于航空飞行器摆动构件连接。
航空飞行器在飞行过程中，任何组成构件的失效都会造成灾难性后果。因此对航空飞行器组成构件服役寿命的确定是一项非常严肃而重要的工作。为了准确的确定航空飞行器组成构件的服役寿命，通常做法是对航空飞行器组成构件进行模拟真实工况条件下的疲劳试验，再把通过试验求得的疲劳寿命除以一个安全系数即为航空飞行器组成构件的服役寿命。
关节轴承作为航空飞行器的重要组成构件之一，也必须进行模拟真实工况条件下的疲劳试验。有些航空飞行器上的关节轴承摆动频率很高(30～70Hz)，而我国目前使用的关节轴承疲劳试验机多采用曲柄滑块机构，因该机构难以实现运动构件的动平衡，故其最高摆动频率一般不超过20Hz，无法满足高频摆动航空关节轴承疲劳试验的要求，严重制约了国产高频摆动航空关节轴承的发展。
发明内容
为了克服现有的采用曲柄滑块机构的关节轴承疲劳试验机存在的上述不足，本发明提供一种偏置双摆动从动件双斜盘端面凸轮关节轴承高速试验机。该发明的高速旋转轴和两个斜盘端面凸轮为动平衡结构，因此，具有摩擦力小、磨损轻和噪音低等特点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种偏置双摆动从动件双斜盘端面凸轮关节轴承高速试验机，包括试验关节轴承Ⅰ、Ⅱ、卡套Ⅰ、Ⅱ、滚动轴承Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、滑动轴承Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、联轴器和电机。所述高速试验机的高速旋转轴支承在两个滚动轴承Ⅴ、Ⅵ上，其一端通过联轴器与电机相连，高速旋转轴上固联两个斜盘端面凸轮Ⅰ、Ⅱ，所述两个斜盘端面凸轮Ⅰ、Ⅱ相对于过每个斜盘端面凸轮中间平面和高速旋转轴轴线两交点连线的中点并垂直于高速旋转轴轴线的平面对称；高频摆动轴Ⅰ支承在滚动轴承Ⅶ、Ⅷ上，高频摆动轴Ⅱ支承在滚动轴承Ⅸ、Ⅹ上，高频摆动轴Ⅰ与试验关节轴承Ⅰ、加载液压缸Ⅰ、L形支架Ⅰ和C叉形摆动轴Ⅰ的连接方式与高频摆动轴Ⅱ与试验关节轴承Ⅱ、加载液压缸Ⅱ、L形支架Ⅱ和C叉形摆动轴Ⅱ的连接方式相同，其中，高频摆动轴Ⅰ的一端与试验关节轴承Ⅰ的内圈固联，试验关节轴承Ⅰ的外圈与一个加载液压缸Ⅰ固联，高频摆动轴Ⅰ的另一端固联L形支架Ⅰ，C叉形摆动轴Ⅰ上部的圆柱体通过滑动轴承安装在L形叉架Ⅰ的轴承孔内，并通过卡套Ⅰ使其轴向固定，在C叉形摆动轴Ⅰ最下端有两个短横轴，一个短横轴上安装滚动轴承Ⅰ，另一个短横轴上安装滚动轴承Ⅱ，滚动轴承Ⅰ、Ⅱ分别与斜盘端面凸轮Ⅰ的端面相切。
所述斜盘端面凸轮Ⅰ、Ⅱ中间平面的法线与高速旋转轴轴线间夹角为0°～20°。
所述两个L形叉架Ⅰ、Ⅱ的结构相同，其中，L形叉架Ⅰ上有两个同轴线的轴承安装孔，该轴承安装孔轴线与高频摆动轴Ⅰ轴线共面且彼此垂直，轴承安装孔内安装滑动轴承Ⅰ、Ⅱ。
所述两个C叉形摆动轴Ⅰ、Ⅱ的结构相同，其中，C叉形摆动轴Ⅰ的上部是一段圆柱体，在圆柱体下端是一个轴线与圆柱体轴线呈一定角度的斜轴，斜轴下端是一根横轴，横轴两端分别有一根竖轴，每根竖轴的轴线均平行于上部圆柱体的轴线，在每根竖轴的最下端是一段与竖轴垂直的短横轴，该两个短横轴轴线彼此平行并与高速旋转轴Ⅰ轴线位于同一水平面内。
本发明的有益效果是：该发明的高速旋转轴和两个斜盘端面凸轮为动平衡结构，即在高速旋转轴和两个斜盘端面凸轮转动过程中，离心惯性力和离心惯性力矩在高速旋转轴本身得到平衡，高速旋转轴的支承轴承不受离心惯性力和离心惯性力矩作用。斜盘端面凸轮和与之接触的滚动轴承为滚动摩擦，摩擦力小、磨损轻。由于斜盘端面凸轮和与之接触的滚动轴承始终处于相切状态，故两者间的冲击小、噪音低。本发明的摆动频率可达70～80Hz，可满足高频摆动航空关节轴承疲劳试验的要求。
附图说明
图1为偏置双摆动从动件双斜盘端面凸轮关节轴承高速试验机的工作状态俯视剖面示意图；
图2为图1的A-A剖视示意图；
图3为图1的B-B剖视示意图；
图4为C叉形摆动轴零件三维示意图；
图5为L形叉架零件三维示意图。
在上述附图中，1.滚动轴承Ⅰ，2.C叉形摆动轴Ⅰ，3.滚动轴承Ⅱ，4.滚动轴承Ⅲ，5.C叉形摆动轴Ⅱ，6.滚动轴承Ⅳ，7.滚动轴承Ⅴ，8.联轴器，9.电机(或液压马达)，10.高速旋转轴，11.斜盘端面凸轮Ⅰ，12.斜盘端面凸轮Ⅱ，13.滚动轴承Ⅵ，14.关节轴承Ⅰ，15.加载液压缸Ⅰ，16.滚动轴承Ⅻ，17.高频摆动轴Ⅰ，18.滚动轴承Ⅷ，19.L形支架Ⅰ，20.卡套Ⅰ，21.滑动轴承Ⅰ，22.滑动轴承Ⅱ，23.滑动轴承Ⅲ，24.滑动轴承Ⅳ，25.卡套Ⅱ，26.L形支架Ⅱ，27.滚动轴承Ⅸ，28.高频摆动轴Ⅱ，29.滚动轴承Ⅹ，30.加载液压缸Ⅱ，31.关节轴承Ⅱ。
具体实施方式
实施例
在图1～图3所示的一种偏置双摆动从动件双斜盘端面凸轮关节轴承高速试验机工作状态的示意图，支承在两个滚动轴承Ⅴ、Ⅵ(7、13)上的高速旋转轴10的一端通过联轴器8与电机9相连(或液压马达)，在高速旋转轴10上固联着两个斜盘端面凸轮Ⅰ、Ⅱ(11、12)，两个斜盘端面凸轮Ⅰ、Ⅱ(11、12)相对于过每个斜盘端面凸轮中间平面和高速旋转轴10轴线两交点连线的中点并垂直于高速旋转轴10轴线的平面对称，每个斜盘端面凸轮Ⅰ、Ⅱ(11、12)中间平面的法线与高速旋转轴10轴线间夹角为15°。高频摆动轴Ⅰ17支承在滚动轴承Ⅶ、Ⅷ(16、18)上，高频摆动轴Ⅱ28支承在滚动轴承Ⅸ、Ⅹ(27、29)上，高频摆动轴Ⅰ17的一端与一个试验关节轴承Ⅰ14的内圈固联；高频摆动轴Ⅱ28的一端与一个试验关节轴承Ⅱ31的内圈固联，试验关节轴承Ⅰ14的外圈与一个加载液压缸Ⅰ15固联，试验关节轴承Ⅱ31的外圈与一个加载液压缸Ⅱ30固联，高频摆动轴Ⅰ17的另一端固联一个L形支架Ⅰ19，高频摆动轴Ⅱ28的另一端固联一个L形支架Ⅱ26，L形叉架Ⅰ19上有两个同轴线的轴承安装孔，该轴承安装孔轴线与高频摆动轴Ⅰ17轴线共面且彼此垂直，L形叉架Ⅱ26上有两个同轴线的轴承安装孔，该轴承安装孔轴线与高频摆动轴Ⅱ28轴线共面且彼此垂直，L形叉架Ⅰ19上的两个同轴线的轴承安装孔内安装滑动轴承Ⅰ、Ⅱ(21、22)，L形叉架Ⅱ26上的两个同轴线的轴承安装孔内安装滑动轴承Ⅲ、Ⅳ(23、24)。两个C叉形摆动轴Ⅰ、Ⅱ(2、5)的形状为：上部是一段圆柱体，在圆柱体下端是一个轴线与圆柱体轴线呈一定角度的斜轴，斜轴下端是一根横轴，横轴两端分别有一根竖轴，每根竖轴的轴线均平行于上部圆柱体的轴线，在每根竖轴的最下端是一段与竖轴垂直的短横轴，该两个短横轴轴线彼此平行并与高速旋转轴轴线位于同一水平面内。C叉形摆动轴Ⅰ2上部的圆柱体分别通过两个滑动轴承Ⅰ、Ⅱ(21、22)支承在L形叉架Ⅰ19的轴承安装孔上，并通过卡套Ⅰ20使其轴向固定，即C叉形摆动轴Ⅰ2可相对于L形叉架Ⅰ19旋转，但不能轴向移动；C叉形摆动轴Ⅱ5上部的圆柱体分别通过两个滑动轴承Ⅲ、Ⅳ(23、24)支承在L形叉架Ⅱ26的轴承安装孔上，并通过卡套Ⅱ25使其轴向固定，即C叉形摆动轴Ⅱ5可相对于L形叉架Ⅱ26旋转，但不能轴向移动；在C叉形摆动轴Ⅰ2最下端的两个短横轴上分别安装滚动轴承Ⅰ、Ⅱ(1、3)，滚动轴承Ⅰ、Ⅱ(1、3)分别与斜盘端面凸轮Ⅱ12的端面相切，在C叉形摆动轴Ⅱ5最下端的两个短横轴上分别安装滚动轴承Ⅲ、Ⅳ(4、6)，滚动轴承Ⅲ、Ⅳ(4、6)分别与斜盘端面凸轮Ⅰ11的端面相切。
本发明的工作过程如下：电机9通过联轴器8带动高速旋转轴10和两个斜盘端面凸轮Ⅰ、Ⅱ(11、12)转动，在斜盘端面凸轮转动一周的过程中，通过两个C叉形摆动轴Ⅰ、Ⅱ(2、5)带动两个高频摆动轴Ⅰ、Ⅱ(17、28)绕自身轴线往复回转摆动一次，固联在两根高频摆动轴Ⅰ、Ⅱ(17、28)端部的两个试验关节轴承Ⅰ、Ⅱ(14、31)的内圈也将随之往复回转摆动一次，与两个加载液压缸Ⅰ、Ⅱ(15、30)固联的两个试验关节轴承Ⅰ、Ⅱ(14、31)的外圈由于受到加载液压缸的限制而固定不动，这样就实现了试验关节轴承的内圈相对于外圈的往复高频摆动，两个加载液压缸Ⅰ、Ⅱ(15、30)给两个试验关节轴承Ⅰ、Ⅱ(14、31)的外圈施加拉力或压力，所施加的拉力或压力的大小由液压系统控制。在此过程中两个C叉形摆动轴Ⅰ、Ⅱ(2、5)在绕高频摆动轴Ⅰ、Ⅱ(17、28)轴线往复摆动的同时还绕自身上部圆柱体轴线摆动往复回转摆动，因此，安装在C叉形摆动轴Ⅰ、Ⅱ(2、5)最下端短横轴上的滚动轴承ⅠⅡⅢⅣ(1、3、4、6)的外圆始终与斜盘端面凸轮Ⅰ、Ⅱ(11、12)的端面相切。
Claims (4)
1.一种偏置双摆动从动件双斜盘端面凸轮关节轴承高速试验机，包括试验关节轴承Ⅰ、试验关节轴承Ⅱ、卡套Ⅰ、卡套Ⅱ、滚动轴承Ⅰ、滚动轴承Ⅱ、滚动轴承Ⅲ、滚动轴承Ⅳ、滚动轴承Ⅴ、滚动轴承Ⅵ、滚动轴承Ⅶ、滚动轴承Ⅷ、滚动轴承Ⅸ、滚动轴承Ⅹ、滑动轴承Ⅰ、滑动轴承Ⅱ、滑动轴承Ⅲ、滑动轴承Ⅳ、联轴器和电机，其特征是：高速旋转轴支承在两个滚动轴承Ⅴ、Ⅵ上，其一端通过联轴器与电机相连，高速旋转轴上固联两个斜盘端面凸轮Ⅰ、Ⅱ，所述两个斜盘端面凸轮Ⅰ、Ⅱ相对于过每个斜盘端面凸轮中间平面和高速旋转轴轴线两交点连线的中点并垂直于高速旋转轴轴线的平面对称；高频摆动轴Ⅰ支承在滚动轴承Ⅶ、Ⅷ上，高频摆动轴Ⅱ支承在滚动轴承Ⅸ、Ⅹ上，高频摆动轴Ⅰ与试验关节轴承Ⅰ、加载液压缸Ⅰ、L形支架Ⅰ和C叉形摆动轴Ⅰ的连接方式与高频摆动轴Ⅱ与试验关节轴承Ⅱ、加载液压缸Ⅱ、L形支架Ⅱ和C叉形摆动轴Ⅱ的连接方式相同，其中，高频摆动轴Ⅰ的一端与试验关节轴承Ⅰ的内圈固联，试验关节轴承Ⅰ的外圈与一个加载液压缸Ⅰ固联，高频摆动轴Ⅰ的另一端固联L形支架Ⅰ，C叉形摆动轴Ⅰ上部的圆柱体通过滑动轴承安装在L形支架Ⅰ的轴承孔内，并通过卡套Ⅰ使其轴向固定，在C叉形摆动轴Ⅰ最下端的两个短横轴分别安装滚动轴承Ⅰ、Ⅱ，滚动轴承Ⅰ、Ⅱ分别与斜盘端面凸轮Ⅱ的端面相切，在C叉形摆动轴Ⅱ最下端的两个短横轴分别安装滚动轴承Ⅲ、Ⅳ，滚动轴承Ⅲ、Ⅳ分别与斜盘端面凸轮Ⅰ的端面相切。
2.根据权利要求1所述的偏置双摆动从动件双斜盘端面凸轮关节轴承高速试验机，其特征是：所述斜盘端面凸轮Ⅰ、Ⅱ中间平面的法线与高速旋转轴轴线间夹角为00～200。
3.根据权利要求1所述的偏置双摆动从动件双斜盘端面凸轮关节轴承高速试验机，其特征是：所述两个L形支架Ⅰ、Ⅱ的结构相同，其中，L形支架Ⅰ上有两个同轴线的轴承安装孔，该轴承安装孔轴线与高频摆动轴Ⅰ轴线共面且彼此垂直，轴承安装孔内安装滑动轴承Ⅰ、Ⅱ。
4.根据权利要求1所述的偏置双摆动从动件双斜盘端面凸轮关节轴承高速试验机，其特征是：所述两个C叉形摆动轴Ⅰ、Ⅱ的结构相同，其中，C叉形摆动轴Ⅰ的上部是一段圆柱体，在圆柱体下端是一个轴线与圆柱体轴线呈一定角度的斜轴，斜轴下端是一根横轴，横轴两端分别有一根竖轴，每根竖轴的轴线均平行于上部圆柱体的轴线，在每根竖轴的最下端是一段与竖轴垂直的短横轴，该两个短横轴轴线彼此平行并与高速旋转轴Ⅰ轴线位于同一水平面内。
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