CN105628602B - 高真空高速旋转摩擦试验机磁性传动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高真空高速旋转摩擦磨损试验机磁性传动装置，其包括外主动轴、内从动轴、内永磁体、内永磁体固定座、外永磁体、外永磁体固定座、转盘、轴承支架，石英隔离部件，加载杆；所述内永磁体固定座固定在内从动轴下部，内永磁体固定在内永磁体固定座的下部；外永磁体与所述内永磁体相对，并固定在所述外永磁体固定座上部，外永磁体固定座与外主动轴固定连接，内、外永磁体之间采用仿形的石英隔离部件隔开；所述石英隔离部件与轴承支架相配合，将内从动轴、内永磁体固定座、内永磁体封闭在一个密闭的真空空间内；所述外主动轴与内从动轴同轴设置；所述转盘与内从动轴上部密封固定连接；所述加载杆设于转盘上方，其上的摩擦式样与转盘接触。

Description

高真空高速旋转摩擦试验机磁性传动装置
技术领域
本发明涉及机电传动装置，即用于将机械能从一个驱动轴传递到另一个被驱动轴的机电装置，具体来说，是一种高真空高速旋转摩擦磨损试验机磁性传动装置。
背景技术
在模拟航空航天环境下的摩擦实验中，需要保证实验环境的高真空状态，同时需要联轴器进行动力传输，现有动密封方式无法同时满足高密封性和高转速传动要求。
目前针对高真空条件下的传动主要有磁流体密封传动和磁性联轴器传动。
申请号为201510388698.3，公布号为CN104948744A的中国专利文献公开了一种超高真空用磁流体密封传动装置，该装置结构复杂，且不能满足高真空环境下的高速转动。
申请号为201310230401.1，公布号为CN104242599A的中国专利文献公开了一种磁性联轴器，针对密封要求高的无接触传动，但由于内外转子间的隔离套是与真空室一体的金属材质，而永磁体在旋转过程中会涡流损失，转速提高效率会急剧下降，同时涡流会使金属隔离套温度不断升高，无法长时间工作。而且由于内外转子存在转速差，转速调节不方便，转速控制不准确；申请号为201410736232.3，公布号为CN104482212A的中国专利文献公开的一种高真空磁耦合动密封传动装置及应用方法也存在相同问题。
申请号为201520574824.X，授权公告号为CN204794644U的中国专利文献公开了一种凸极式高速永磁联轴器，该发明虽然实现磁性联轴器高速传动，但不能用于真空环境下的传动。
由此可见，现有技术中的高真空状态下的采用磁性联轴器的磁性传动装置，难以同时满足高密封性和高速传动的要求。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是：现有的高真空状态下的采用磁性联轴器的磁性传动装置，难以同时满足高密封性和高速传动的要求；同时，由于内外转子存在转速差，转速调节不方便，转速控制不准确。
本发明采取以下技术方案：
一种高真空高速旋转摩擦磨损试验机磁性传动装置，包括外主动轴1、内从动轴13、内永磁体15、内永磁体固定座14、外永磁体3、外永磁体固定座2、转盘10、轴承支架8，石英隔离部件4，加载杆12；所述内永磁体固定座14固定在内从动轴13下部，内永磁体15固定在内永磁体固定座14的下部；外永磁体3与所述内永磁体15相对，并固定在所述外永磁体固定座2上部，外永磁体固定座2与外主动轴1固定连接，内、外永磁体15、3之间采用仿形的石英隔离部件4隔开；所述石英隔离部件4与轴承支架8相配合，将内从动轴13、内永磁体固定座14、内永磁体15封闭在一个密闭的真空空间内；所述外主动轴1与内从动轴13同轴设置；所述转盘10与内从动轴13上部密封固定连接；所述加载杆12设于转盘10上方，其上的摩擦式样11与转盘10接触。
进一步的，所述内永磁体15下凸、所述外永磁体3对应地上凹，所述石英隔离部件4仿形下凸。
进一步的，所述石英隔离部件4上部采用密封垫圈6与真空腔底座7固定连接，下部也采用密封垫圈6与端盖5连接；所述真空腔底座7与轴承支架8的下部密封固定，端盖5与真空腔底座7密封固定；端盖5与真空腔底座7实现对石英隔离部件4的侧向密封封闭。
进一步的，所述轴承支架8内设有滚动轴承9，所述滚动轴承9对内从动轴13轴向定位。
进一步的，所述内永磁体15为偶数个永磁体组合而成的球冠状永凸形磁体。
本发明的有益效果在于：
1)保证高了真空密封要求。
2)内外永磁体之间采用石英隔离部件进行隔离，极大的降低永磁体在旋转过程中产生的涡流损失，即使在高速转动时，外主动轴与内从动轴之间无转速差，可实现高速传动。
3)内外永磁体之间采用石英隔离部件进行隔离，避免由于涡流而带来的金属隔离套升温的现象，可长时间工作。
4)凸形石英隔离部件提高其强度，同时以更低的厚度满足高真空压力强度要求，减小内外永磁体距离提高传动力矩。
5)凸形内永磁体为偶数个永磁体组合而成的球冠状永凸形磁体，增大内外永磁体感应面积，提高传动力矩，降低内从动轴转动惯量，提高内从动轴回转精度。
6)结构简单、易于维护、成本低廉。
附图说明
图1是本发明高真空高速旋转摩擦试验机磁性传动装置的剖视图。
图中，1.外主动轴，2.外永磁体固定座，3.外永磁体，4.石英隔离部件，5.端盖，6.垫圈，7.真空腔底座，8.轴承支架，9.滚动轴承，10.转盘，11.摩擦试样，12.加载杆，13.内从动轴，14.内永磁体固定座，15.内永磁体。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本实施例提供了一种高真空高速旋转摩擦磨损试验机的磁性传动装置，包括外主动轴1、内从动轴13和石英隔离部件4，还包括外永磁体固定座2、外永磁体3、端盖5、垫圈6、真空腔底座7、轴承支架8、滚动轴承9、转盘10、摩擦试样11、加载杆12、内永磁体固定座14和内永磁体15，所述凹形外永磁体3固定在外永磁体固定座2上，外永磁体固定座2固定在外主动轴1上，外主动轴1连接动力电机轴，凸形内永磁体15固定在内永磁体固定座14上，内永磁体固定座14固定在内从动轴13下端，转盘10固定在内从动轴13上端，内从动轴13由一组滚动轴承9定位，滚动轴承9固定在轴承支架8上，轴承支架8固接于真空腔底座7，石英隔离部件4固定于凸形内永磁体15和凹形外永磁体3之间，端盖5固定于真空腔底座7外侧，石英隔离部件4、真空腔底座7和端盖5间布置有环形垫圈6。所述石英隔离部件4为与凸形内永磁体15和凹形外永磁体3间隙。所述内永磁体固定座14直接固定于内从动轴13下端，转盘10直接固定于内从动轴13上端。所述凸形内永磁体15为偶数个永磁体组合而成的球冠状永凸形磁体，增大内外永磁体感应面积，提高传动力矩，降低内从动轴转动惯量，提高内从动轴回转精度。石英隔离部件4为与凸形内永磁体15和凹形外永磁体3间隙配合的球冠状，该设计提高石英隔离部件强度，减小内外永磁体间距离，提高传动扭矩，是高真空高速非接触旋转触动的关键部件。
将摩擦试样安装于加载杆上，完成加载后对真空腔内进行抽真空。启动连接外主动轴的电机，逐渐将转速增加至3000转/分钟，从动轴在主动轴的磁力扭矩带动下同步旋转。摩擦实验完成后，逐渐降低电机转速直至停止，恢复真空腔内压力并取出试样，进行表面分析。
以上对本发明的优选实施例进行了描述。本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (4)

1.一种高真空高速旋转摩擦磨损试验机磁性传动装置，其特征在于：
包括外主动轴(1)、内从动轴(13)、内永磁体(15)、内永磁体固定座(14)、外永磁体(3)、外永磁体固定座(2)、转盘(10)、轴承支架(8)，石英隔离部件(4)，加载杆(12)；
所述内永磁体固定座(14)固定在内从动轴(13)下部，内永磁体(15)固定在内永磁体固定座(14)的下部；外永磁体(3)与所述内永磁体(15)相对，并固定在所述外永磁体固定座(2)上部，
外永磁体固定座(2)与外主动轴(1)固定连接，内、外永磁体(15、3)之间采用仿形的石英隔离部件(4)隔开；
所述石英隔离部件(4)与轴承支架(8)相配合，将内从动轴(13)、内永磁体固定座(14)、内永磁体(15)封闭在一个密闭的真空空间内；
所述外主动轴(1)与内从动轴(13)同轴设置；
所述转盘(10)与内从动轴(13)上部密封固定连接；
所述加载杆(12)设于转盘(10)上方，其上的摩擦试样(11)与转盘(10)接触；
所述内永磁体(15)下凸、所述外永磁体(3)对应地上凹，所述石英隔离部件(4)仿形下凸。
2.如权利要求1所述的高真空高速旋转摩擦磨损试验机磁性传动装置，其特征在于：
所述石英隔离部件(4)上部采用密封垫圈(6)与真空腔底座(7)固定连接，下部也采用密封垫圈(6)与端盖(5)连接；
所述真空腔底座(7)与轴承支架(8)的下部密封固定，端盖(5)与真空腔底座(7)密封固定；
端盖(5)与真空腔底座(7)实现对石英隔离部件(4)的侧向密封封闭。
3.如权利要求1所述的高真空高速旋转摩擦磨损试验机磁性传动装置，其特征在于：所述轴承支架(8)内设有滚动轴承(9)，所述滚动轴承(9)对内从动轴(13)轴向定位。
4.如权利要求1所述的高真空高速旋转摩擦磨损试验机磁性传动装置，其特征在于：所述内永磁体(15)为偶数个永磁体组合而成的球冠状永凸形磁体。
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