CN103543013A - 一种静压轴径向加载机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于静压测试平台的轴径向加载机构，该机构主要由基座、位移输出机构、压力输出机构和载荷测量机构组成，所述位移输出机构包括带有T型槽的偏心轮电机平台、固定在电机平台且可沿T型槽调节位置的伺服电机、安装在伺服电机输出轴的减速器、固定在减速器输出端的偏心轮，所述压力输出机构包括安装在滑槽中可自由滑动的滑动活块Ⅰ和滑动活块Ⅱ、夹在两个滑动活块之间的两个弹簧、所述载荷测量机构包括安装在载荷测量机构滑槽上的轴承固定套的下半部和上半部、固定在轴承固定套下半部的压力传感器。通过本发明，能够有效的模拟静压轴承系统承受的各种径向载荷，并支持实时数据同步，是静压测试平台的重要组成部分。

Description

一种静压轴径向加载机构
技术领域
本发明属于测试平台相关部件技术领域，更具体的，涉及一种静压轴径向加载机构。
背景技术
随着社会对大型设备的高速高精要求越来越高，传统的滚动轴承已经逐步被转速更高、摩擦更小、寿命更长的滑动轴承所取代。而在大型重载情况下，静压或动静压轴承以其启动性能好，回转精度高等优点在滑动轴承中所占的应用比例越来越高。所以在大型高精设备的研发中，静压轴承的研究是一个举足轻重的方面。
发明内容
本发明作为静压测试平台的一部分，意在针对上述现状，结合我国精密重型加工机床和超精密制造装备等方面的重大工程应用需求，瞄准国际研究前沿，充分应用现代机械设计理论、连续介质力学、流体动力学、材料科学、现代检测技术、现代控制理论等方面的前沿理论和技术成果，以高端制造装备中急需的液体运动支承为研究对象，围绕流体静压支承系统的基础理论和关键技术问题展开多学科交叉基础研究。
本发明提供了一种静压轴径向加载机构，该机构主要由基座、位移输出机构、压力输出机构和载荷测量机构组成，其中位移输出机构、压力输出机构、载荷测量机构呈串联分布在基座上，所述位移输出机构包括带有T型槽的偏心轮电机平台、固定在电机平台且可沿T型槽调节位置的伺服电机、安装在伺服电机输出轴的减速器、固定在减速器输出端的偏心轮，所述压力输出机构包括安装在滑槽中可自由滑动的滑动活块Ⅰ和滑动活块Ⅱ、夹在两个滑动活块之间的两个弹簧、所述载荷测量机构包括安装在载荷测量机构滑槽上的轴承固定套的下半部和上半部、固定在轴承固定套下半部的压力传感器，所述静压轴径向加载机构通过伺服电机控制偏心轮的转角进而控制弹簧的压缩量，从而调节滑动活块Ⅱ对静压轴的加载力的大小。
优选地，所述基座为所述位移输出机构、压力输出机构、载荷测量机构提供不等高度的平面，以保证三个部分输出与出入的连贯性。
优选地，所述电机座通过四对螺钉螺母固定在电机安装平台的T型槽上。通过松紧四个螺钉螺母就可以沿T型槽方向调整电机座的位置，直接起到调整整个加载机构的输出载荷的作用。
优选地，所述减速器直接由四个螺钉固定在电机座侧向的法兰盘上，电机与减速器固定连接，偏心轮装在减速器的输出轴上。通过键槽传递扭矩，并由螺钉做轴向固定，在需要时便于更换偏心轮，以改变周期输出载荷的变化规律。
优选地，所述活动动滑块Ⅰ、活动滑块Ⅱ和垫片以及两个弹簧组成一个整体的滑动部件。这个滑动部件在滑道中可以沿加载方向自由滑动。
优选地，所述载荷测量机构还包括一个可以让所述轴承固定套的下半部小范围滑动的滑轨，所述滑轨由下滑块和左右滑块组成，三个滑块均由螺钉固定在基座上，其加工表面组成一个U型滑轨。
本发明提供了一种简单高效的静压轴径向加载设备，可以提供稳定载荷和周期波动载荷，同时实时输出载荷数据，为静压试验台测试范围大、实时性好的重要保障。
附图说明
图1为本发明静压轴径向加载机构的整体结构示意图；
图2为本发明静压轴径向加载机构中位移输出机构的结构示意图；
图3为本发明静压轴径向加载机构中压力输出机构的结构示意图；
图4为本发明静压轴径向加载机构中载荷测量机构的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明提供了一种静压轴径向加载机构，该加载机构包括基座1、位移输出机构2、压力输出机构3及载荷测量机构4。位移输出机构2、压力输出机构3及载荷测量机构4均安装在基座1上，三者依次串联分布。
优选地，所述位移输出机构2、压力输出机构3及载荷测量机构4均由螺母固定在基座1的平面上，基座1给三个部分提供了不等高度的平面，保证了三个部分输出与出入的连贯性。另一方面，基座1的高度保证整个加载机构的载荷径向作用在承载轴的轴心上，避免产生侧向分力。
该机构能够实现对旋转轴的径向力加载，能够加载周期和幅值均可调的波动载荷，也可以加载设定的恒定载荷，并能够实时输出加载里的大小，是一个实时可控的轴承测试平台的重要组成部分。
如图2所示，所述位移输出机构2主要包括带T型槽的电机安装平台21、电机座22、伺服电机23、减速器24以及偏心轮25。
位移输出机构2中电机安装平台21由螺钉直接固定在基座1上，电机座22通过四对螺钉螺母固定在电机安装平台21的T型槽上，通过松紧四个螺钉螺母就可以沿T型槽方向调整电机座22的位置，直接起到调整整个加载机构的输出载荷的作用。减速器24直接由四个螺钉固定在电机座22侧向的法兰盘上，电机23与减速器24固定连接，偏心轮25装在减速器24的输出轴上，通过键槽传递扭矩，并由螺钉做轴向固定，在需要时便于更换偏心轮25，以改变周期输出载荷的变化规律。
该位移输出机构2通过电机驱动的偏心轮25推动压力输出机构3上的垫片35来输出位移，通过调换偏心轮25，移动电机座22的位置可以实现不同类型的周期变化位移。
如图3所示，所述压力输出机构3主要包括L型支撑架31、滑块下滑轨32、滑块上滑轨33、活动滑块Ⅰ34、安装在活动滑块Ⅰ上的垫片35、弹簧组36和活动滑块Ⅱ37。
压力输出机构3中，首先由固定在基座1上的滑块下滑轨32与通过L型支撑架31支撑的滑块上滑轨33组成一个滑道，其中的连接于固定均由螺钉实现。然后由垫片35、活动滑块Ⅰ34、两个弹簧36以及活动滑块Ⅱ37组成一个整体的滑动部件，这个滑动部件在滑道中可以沿加载方向自由滑动。垫片35由两个螺钉固定在活动滑块Ⅰ34上，能够有效减少加工表面，同时便于更换磨损件，提高整个结构的寿命。在滑动部件中，活动滑块Ⅰ34上有两个沿加载方向的杆与活动滑块Ⅱ37上的两个孔间隙配合，并在两个杆上均套有弹簧36，这样限制了弹簧36的两端分别紧贴活动滑块Ⅰ34与活动滑块Ⅱ37，实现了两个滑块之间的距离与压力的转换，同时可以避免弹簧失稳。
该压力输出机构3的输入为位移输出机构2作用在垫片35上的位移，通过所安装的弹簧36的特性，可以将位移量按照既定的规律转换为输出压力，作用在载荷测量机构4的压力传感器43上。
如图4所示，所述载荷测量机构4主要包括下滑块41、左右滑块42、压力传感器43、下轴套44、上轴套45及滚动轴承46。
载荷测量机构4主要由一个小范围的滑轨和在滑轨上的轴承固定套组成。其中滑轨由下滑块41和左右滑块42组成，三个滑块均由螺钉固定在基座1上，其加工表面组成一个U型滑轨。轴承固定套由上半部分35和下半部分34组成，它们的剖分方式为斜45度剖分，两者的配合表面为两个不等高的水平平面，由两组共四个螺钉固定，靠近压力传感器43处的配合表面偏上布置，另一个配合表面偏上布置，这样就避免了加载力方向通过轴承固定套两部分的结合面，方便压力传感器43的安装。另外在整体安装时，安装在轴上的轴承可以从几乎水平的角度安装进轴承固定套，方便了整个机构与静压试验台的组装。
该部分一方面通过局部约束承载轴，能够准确将压力加载到高速运转的轴上，避免了因轴的转动或其他原因导致载荷不通过轴心的问题，另一方面采用实时测量的压力传感器43直接测量加载力，采集到的数据实时性、准确性高。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种静压轴径向加载机构，其特征在于，该机构由基座（1）、位移输出机构（2）、压力输出机构（3）和载荷测量机构（4）组成，其中位移输出机构（2）、压力输出机构（3）、载荷测量机构（4）呈串联分布在基座（1）上，所述位移输出机构（2）包括带有T型槽的偏心轮电机平台（21）、固定在电机平台（21）且可沿T型槽调节位置的伺服电机（23）、安装在伺服电机(23)输出轴的减速器（24）、固定在减速器(24)输出端的偏心轮（25），所述压力输出机构（3）包括安装在滑槽中可自由滑动的滑动活块Ⅰ（34）和滑动活块Ⅱ（37）、夹在两个滑动活块之间的两个弹簧（36）、所述载荷测量机构（4）包括安装在载荷测量机构滑槽上的轴承固定套的下半部（44）和上半部（45）、固定在轴承固定套下半部(44)的压力传感器（43），所述静压轴径向加载机构通过伺服电机(23)控制偏心轮(25)的转角进而控制弹簧(36)的压缩量，从而调节滑动活块Ⅱ（37）对静压轴的加载力的大小。
2.如权利要求1所述的静压轴径向加载机构，其特征在于，所述基座（1）为所述位移输出机构（2）、压力输出机构（3）、载荷测量机构（4）提供不等高度的平面，以保证三个部分输出与出入的连贯性。
3.如权利要求1所述的静压轴径向加载机构，其特征在于，所述电机座（22）通过四对螺钉螺母固定在电机安装平台（21）的T型槽上。
4.如权利要求1所述的静压轴径向加载机构，其特征在于，所述减速器（24）直接由四个螺钉固定在电机座侧向的法兰盘上，电机（23）与减速器（24）固定连接，偏心轮（25）装在减速器的输出轴上。
5.如权利要求1所述的静压轴径向加载机构，其特征在于，所述活动动滑块Ⅰ（34）、活动滑块Ⅱ（37）和垫片（35）以及两个弹簧（36）组成一个整体的滑动部件。
6.如权利要求1至5任一项所述的静压轴径向加载机构，其特征在于，所述载荷测量机构（4）还包括一个可以让所述轴承固定套的下半部（44）小范围滑动的滑轨，所述滑轨由下滑块（41）和左右滑块（42）组成，三个滑块均由螺钉固定在基座（1）上，其加工表面组成一个U型滑轨。
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