CN104122085B - 支持动态加载的圆球滚动结合面的加载实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种支持动态加载的圆球滚动结合面的加载实验装置，滚珠丝杠与力矩电机相连，滚珠丝杠两端螺旋方向相反，并分别连接一个加载盘，两个加载盘上对应的加载杆分别与一个加载块连接，传动轴两端与弧形导轨配合连接，大带轮安装在传动轴中部；电机齿轮与电机轴连接，大齿轮与电机齿轮啮合连接；支撑块一端套在传动轴上，另一端安装小带轮，大带轮与小带轮之间用同步带连接。本发明具有动态加载和内圈、外圈传动的功能；通过控制力矩电机输出力矩的大小，可得到所需的动态加载力，且可加载不同直径的圆球滚动结合面内圈或外圈；传动机构可带动不同直径的被加载体转动，从而实现均匀加载。动态加载可以精确测试出圆球滚动结合面结构在工作时的动态性能。

Description

支持动态加载的圆球滚动结合面的加载实验装置

技术领域

本发明涉及一种加载实验装置，尤其是一种支持动态加载的圆球滚动接合面性能测试加载机构。

背景技术

圆球滚动结合面被广泛应用在轴承内外圈、导轨滚轮等承载机械结构中。随着科学技术的不断发展，机械化水平的不断提高，人们对机械结构的强度、刚度、疲劳寿命等性能有了更高的要求。

研究圆球滚动结合面结构存在两方面的工作：一是研制新结构及新材料，以满足工作特性及其载荷要求；二是深入地研究球接触面结构的性能，从而在设计中采取对应的措施，保证构件在最佳状态下工作。测试圆球滚动接触面的刚度、疲劳强度等性能在第二方面工作中有着举足轻重的作用。但是，在很多情况下，球接触面结构在工作过程中承受的载荷会不断变化，可能是规则变化，也可能是按某种曲线不规则变化，加大了球接触面性能参数精确测量的难度。对于机械结构性能的研究方面，开始从局部静态加载向动态模拟加载技术转变。比如机械结构动刚度的测定，疲劳强度的测定，都应该使加载力相近于工作时不断变化的承载力。

从国内外的发展情况看，大部分加载机构都是针对圆球滚动结合面结构构成的机构进行加载，进而分析机构的性能。专门对圆球滚动结合面结构进行加载的机构很少见，这就对研究圆球滚动结合面性能带来了阻碍。在进行实体性能测试中，结构简单，成本低廉，操作简便的支持动态加载的加载机构很少见。

动态加载可以精确测试出圆球滚动结合面结构在工作时的动态性能，如动刚度，疲劳强度等，为机械结构的设计、材料的选择提供了依据，为制造出更高性能的圆球滚动结合面结构提供了条件，为进一步提高机械系统的稳定性奠定了基础。

发明内容

本发明是要提供一种支持动态加载的圆球滚动结合面的加载实验装置，用于解决对圆球滚动结合面进行动态加载的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种支持动态加载的圆球滚动结合面的加载实验装置，包括动态加载机构，外圈传动机构，内圈传动机构，其特点是：动态加载机构包括力矩电机、联轴器、滚珠丝杠、加载盘、加载杆、加载块，力矩电机固定在机座上，滚珠丝杠后端通过联轴器与力矩电机相连，滚珠丝杠两端的螺旋方向相反，滚珠丝杠前端与顶尖接触连，滚珠丝杠两端分别螺旋连接一个加载盘，每个加载盘上活动连接若干加载杆，两个加载盘上对应的二根加载杆分别与一个加载块两端活动连接，加载块上设有带有磁性的球凹面；外圈传动机构主要包括普通电机、传动轴、支撑板、大带轮、大齿轮、电机齿轮，普通电机安装在机座上，两块支撑板分别与传动轴两端连接，传动轴两端与机座的弧形导轨配合连接，大带轮安装在传动轴中部；电机齿轮与普通电机的电机轴连接，大齿轮套接在传动轴外，并与电机齿轮啮合连接 ；内圈传动机构包括支撑块、小带轮、小齿轮，支撑块一端套在传动轴上，另一端安装小带轮，小齿轮安装在小带轮中部外；大带轮与小带轮之间用同步带连接。

滚珠丝杠后端通过一对角接触球轴承、隔套、轴承套、两个圆螺母、端盖安装在机座的定位连接孔内。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过力矩电机、滚珠丝杠、加载盘、加载杆、加载块的组合，实现对不同直径的环形圆球滚动结合面机构进行动态加载，加载径向压力最大达10KN，动态加载可以精确测试出圆球滚动结合面结构在工作时的动态性能，如动刚度，疲劳强度等，为机械结构的设计、材料的选择提供了依据，为制造出更高性能的圆球滚动结合面结构提供了条件，为进一步提高机械系统的稳定性奠定了基础。

2、本发明通过普通电机、传动轴、带轮、同步带、支撑块等构件的组合，构成了内、外圈传动机构。通过这一机构，可实现带动不同直径的被加载体转动，使被加载体均匀加载，有利于提高性能测试的准确性。

附图说明

图1是本发明的俯视图；

图2是图1的A-A剖视图；

图3是图2的B向视图；

图4是本发明的主视图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。

请参阅图1-4，一种支持动态加载的圆球滚动结合面的加载实验装置，主要由动态加载机构44，外圈传动机构46和内圈传动机构45组成。

动态加载机构44包括力矩电机4、联轴器33、滚珠丝杠19、加载盘20、加载杆21、加载块22等。力矩电机4通过电机支架2固定在机座1上，力矩电机4用螺栓3和螺母32与电机支架2固定连接，滚珠丝杠19后端通过联轴器33与力矩电机4相连，滚珠丝杠19两端的螺旋方向相反，滚珠丝杠19前端与顶尖27接触连，滚珠丝杠19两端分别螺旋连接一个加载盘20，每个加载盘20上活动连接若干加载杆21，两个加载盘20上对应的二根加载杆21分别与一个加载块22两端活动连接，加载块22上设有带有磁性的球凹面。滚珠丝杠19后端通过一对角接触球轴承39、隔套40、轴承套30、两个圆螺母37、端盖38安装在机座1的定位连接孔内，可实现锁紧，调隙。

加载部分：滚珠丝杠19两端的螺旋方向相反，当力矩电机4转动时，带动两个加载盘20同时向中心靠拢或同时向前后两边扩张，在靠拢或扩张的同时，带动加载杆21摆动，对称的加载杆21产生合力推动加载块22向外扩张或向内压缩，加载块22的球凹面带有磁性，吸住球体，在外面套上被加载件，即实现了对圆球滚动结合内或外面的加载。其中加载力的大小可由力矩电机4的力矩大小，再经过受力分析等计算得出，不同的力矩可以得到不同的加载力，从而给动态加载提供了可能。在放置被加载体时，先将顶尖27缩回，转动力矩电机4，根据被加载体的直径大小调整好加载块22的位置，根据加载要求选择不同数目的加载杆21进行加载，当放置稳定后，将顶尖27推出，顶住滚珠丝杠杆19的中心，即可开始进行加载。

外圈传动机构主要包括普通电机11、传动轴6、支撑板10、大带轮13、大齿轮18、电机齿轮16，普通电机11安装在机座1上，两块支撑板10分别与传动轴6两端连接，传动轴6两端与机座1的弧形导轨25配合连接，大带轮13安装在传动轴6中部；电机齿轮16与普通电机11的电机轴连接，大齿轮18套接在传动轴6外，并与电机齿轮16啮合连接。

普通电机11安装在机座1上，用螺钉8固定，电机齿轮16与普通电机11的电机轴配合，用平键15传递扭矩，用弹性挡圈17锁紧电机齿轮16。支撑块27与传动轴6配合，并到达轴肩位置，大带轮13从传动轴6右端套入，安装轴用弹性挡圈12。支撑块27上方有方槽，方便传动轴6的安装。再将两块支撑板10从轴两端套入，分别用弹性挡圈9轴向定位。再拧上六角头螺钉8，用于支撑板10的转动定位，确定传动轴6在弧形导轨25的位置。将圆柱滚子轴承23从传动轴6右端套入，内圈顶到带轮孔肩后，用弹性挡圈26锁定位置。

外圈加载部分：支撑板10可绕电机轴心线在导轨区域内转动，转动的位置不同，大齿轮18与滚珠丝杠19轴心的距离不同，但每个位置大齿轮18与电机轴心线距离相同，可以使大齿轮18与电机齿轮16保持啮合。根据被加载体齿轮套直径的大小，转动支撑板10，位置确定后，普通电机11带动大齿轮18绕传动轴6旋转，大齿轮18带动被加载体齿轮套旋转，被加载体实现旋转。

内圈传动机构45包括支撑块27、小带轮29、小齿轮28等。支撑块27一端套在传动轴6上，另一端安装小带轮29，小齿轮28安装在小带轮29中部外；大带轮13与小带轮29之间用同步带24连接。小齿轮28与小带轮29外圈配合连接，用弹性挡圈定位，将深沟球轴承嵌入小带轮内，到达孔肩位置后，用弹性挡圈锁定轴承外圈，再将小带轮装入支撑块27的轴上，用弹性挡圈定位，最后拧紧六角头螺栓确定旋转位置。

内圈加载部分：支撑杆可绕外圈传动轴6旋转，通过紧定螺钉固定位置，根据被加载体齿轮套的直径大小，可转动支撑杆，调节小齿轮28的位置，使小齿轮28与齿轮套啮合，旋紧紧定螺钉，位置确定。普通电机11带动大齿轮18和大带轮13一起绕外圈传动轴6转动，同步带24带动小齿轮28和小带轮29一起绕内圈传动轴6转动，实现被加载体的转动。使用同步带可以避免因皮带松动而打滑。

本发明通过动态加载机构，内、外圈传动机构的组合，设计一种创新机构，加载力可以按照某种设定的曲线进行变化，方便球接触面的刚度、疲劳强度、寿命等性能参数的精准测试，为开发设计高性能球接触面结构提供依据。

Claims (2)

1.一种支持动态加载的圆球滚动结合面的加载实验装置，包括动态加载机构（44），外圈传动机构（46），内圈传动机构（45），其特征在于：所述动态加载机构（44）包括力矩电机（4）、联轴器（33）、滚珠丝杠（19）、加载盘（20）、加载杆（21）、加载块（22），力矩电机（4）固定在机座（1）上，滚珠丝杠（19）后端通过联轴器（33）与力矩电机（4）相连，滚珠丝杠（19）两端的螺旋方向相反，滚珠丝杠（19）前端与顶尖（27）接触连接，滚珠丝杠（19）两端分别螺旋连接一个加载盘（20），每个加载盘（20）上活动连接若干加载杆（21），两个加载盘（20）上对应的二根加载杆（21）分别与一个加载块（22）两端活动连接，加载块（22）上设有带有磁性的球凹面；外圈传动机构（46）主要包括普通电机（11）、传动轴（6）、支撑板（10）、大带轮（13）、大齿轮（18）、电机齿轮（16），普通电机（11）安装在机座上，两块支撑板（10）分别与传动轴（6）两端连接，传动轴（6）两端与机座（1）的弧形导轨（25）配合连接，大带轮（13）安装在传动轴（6）中部；电机齿轮（16）与普通电机（11）的电机轴连接，大齿轮（18）套接在传动轴（6）外，并与电机齿轮（16）啮合连接 ；内圈传动机构（45）包括支撑块（47）、小带轮（29）、小齿轮（28），支撑块（27）一端套在传动轴（6）上，另一端安装小带轮（29），小齿轮（28）安装在小带轮（29）中部外；大带轮（13）与小带轮（29）之间用同步带（24）连接。

2.根据权利要求1所述的支持动态加载的圆球滚动结合面的加载实验装置，其特征在于：滚珠丝杠（19）后端通过一对角接触球轴承（39）、隔套（40）、轴承套（30）、两个圆螺母（37）、端盖（38）安装在机座（1）的定位连接孔内。