CN106950060B - 回转式流体机械啮合特性测试实验台 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种回转式流体机械啮合特性测试实验台，包括交错式T型槽底座(1)、垂直轴转子支架组件(2)、啮合盘(24)、啮合转子(3)、水平轴转子支架组件(4)、摇柄(5)和紧固组件(6)。其中垂直轴转子支架组件(2)和水平轴转子支架组件(4)通过紧固组件(6)连接在交错式T型槽底座(1)上；啮合转子(3)安装在水平轴转子支架组件(4)上，能够实现轴向微调；啮合盘(24)依靠上顶尖(23)和下顶尖(25)安装在垂直轴转子支架组件(2)上，可沿轴向微调。摇柄(5)驱动下，所述的啮合盘(24)与啮合转子(3)配合可实现空间啮合系统啮合过程模拟，两个啮合转子(3)的配合可实现平面啮合系统啮合过程模拟。

Description

回转式流体机械啮合特性测试实验台

技术领域

本发明属于实验测试系统领域，特别涉及一种用于回转式流体机械啮合特性测试的实验台。

背景技术

回转式流体机械是石油化工、制冷空调和空气压缩等工业领域不可或缺的重要设备。回转式流体机械的基本工作原理是依靠啮合副的回转运动形成周期性变化的工作腔容积来实现流体的增压和输送，具有结构简单、容积效率高和可靠性好等特点。根据其工作原理可见，影响回转式流体机械工作性能的关键是其核心工作部件啮合系统的啮合特性。而目前工业生产中所用回转式流体机械的种类繁多，工作原理各异，所采用的啮合副的结构和啮合特性也各不相同，且具有内部工作过程不可视的特点。因此提出一种新型的回转式流体机械啮合特性测试实验台，实现采用平面啮合系统和空间啮合系统的各种回转式流体机械的工作原理和啮合特性的测试，对于研究回转式流体机械的工作性能并进行啮合副型面的结构优化都具有重要的意义。

针对采用平面啮合系统和空间啮合系统的回转式流体机械，受其结构特点和工作原理的影响，目前常用测试其热力性能的方式来间接的研究其啮合特性。但是这种测试方法不能直观的展现啮合副的工作原理，对于其啮合特性的研究也停留在定性的研究层面，不能直接对其啮合过程中啮合间隙的变化规律以及啮合副型面的摩擦和磨损特性进行测试。上述方法所得到的测试结果并不能用于指导啮合副型面的优化。而目前针对测试实验系统的研究也做了很多工作，但现有文献(专利号：ZL201510007553.4、ZL201510028820.6、ZL201410627748.4、ZL201310524076.X)中提出的实验平台仅针对基础机械原理、机械传动及机械故障，适用于所有机械类学习者，未能涉及更深一步的回转式流体机械啮合原理；现有文献(专利号：ZL201210317303.7、ZL201510486553.7)中提到的测试平台用于测试轴类各项性能，并不能满足平面啮合系统和空间啮合系统的回转式流体机械啮合特性的测试，其通用性差且不适用于教学实验和科研实验的要求。

发明内容

本发明的目的是为了满足采用平面啮合系统和空间啮合系统的回转式流体机械啮合特性的直接测试，并填补回转式流体机械教学实验中的空白，促进过程流体机械课程的实验教学发展，特提供一种回转式流体机械啮合特性测试实验台，适用于平面啮合系统和空间啮合系统的流体机械啮合原理的验证及啮合特性的测试；采用交错式T型槽底座，配合紧固组件(紧固组件包含有调整片，采用方头螺栓)，能够满足对实验平台上支架的纵向、横向、垂直方向上位置的调整与固定，满足不同空间啮合类型支架的调整；另外采用轴向位置可调的水平轴转子支架和垂直轴转子支架，能够实现啮合副各元件的精确定位，从而增强了实验台的灵活性、通用性，为学生的创新设计提供自由发挥平台。

一种回转式流体机械啮合特性测试实验台，主要由交错式T型槽底座、垂直轴转子支架组件、啮合盘、啮合转子、水平轴转子支架组件、摇柄和紧固组件组成。其中垂直轴转子支架组件和水平轴转子支架组件通过紧固组件连接在交错式T型槽底座上；啮合转子和啮合盘分别安装在水平轴转子支架组件和垂直轴转子支架组件上，并能够实现轴向位置微调。在水平转子轴端安装手动的摇柄，转动摇柄驱动啮合转子转动，所述的啮合盘与啮合转子配合可实现轴线空间垂直的空间啮合系统啮合过程的模拟，两个啮合转子的配合可实现轴线相互平行的平面啮合系统啮合过程的模拟，进而实现采用平面啮合系统和空间啮合系统的不同类型回转式流体机械啮合特性的测试及工作原理的演示。

一种回转式流体机械啮合特性测试实验台，包括交错式T型槽底座，底座侧面上开有垂直交错的T型槽，T型槽内可放置方头螺栓，方头螺栓能在底座T型槽内沿槽移动，螺栓配合螺母可对底座上的支架实现紧固，支撑架与底座中间可放置调整片，用于调节多个支架的水平度。

一种回转式流体机械啮合特性测试实验台，设置水平轴转子支架组件，用于安置水平放置的啮合转子；啮合转子安置在两个水平轴转子支架组件中间，啮合转子轴放置在封盖与支座中间，一端的转子轴较长并开有键槽，通过键槽与手动摇柄连接；支座上的开孔通过紧固组件与交错式T型槽底座连接；水平轴转子支架组件的轴端加装轴向端盖，端盖上有用于精细调节啮合转子轴向位置的调整螺钉。

一种回转式流体机械啮合特性测试实验台，包括垂直轴转子支架组件，用于夹持竖直放置的啮合齿轮、啮合圆盘等；垂直轴转子支架组件包括支撑架、紧固螺母、顶尖、啮合盘，成对的紧固螺母调节并固定顶尖位置，两个顶尖夹持住啮合圆盘使之与啮合转子配合；支撑架底座上开有条形槽，条形槽通过紧固组件与交错式T型槽底座连接固定。

一种回转式流体机械啮合特性测试实验台为解决技术问题所采用的技术方案如下：交错式T型槽底座设计能较大程度上拓宽其上放置的支架组件的自由位置，底座上可安置多类别、多数量的支架组件以实现多转子啮合的实验研究，比如三螺杆泵(压缩机)等；水平轴转子支架组件用于安置水平放置的啮合转子，并通过调整螺钉实现对啮合转子轴向位置的精确调节；可拆卸的摇柄通过键槽与啮合转子轴配合，可以手动转动啮合转子，带动啮合副运动；垂直轴转子支架组件上成对的紧固螺母设计，结构简单可靠，竖直调整位移范围大，调节精准、紧固性好，满足不同类型、不同型号的啮合齿轮、啮合盘等的夹持定位需求；底部上开的条形槽，也最大限度上实现支撑架的不同角度需求的位置固定。最终通过交错式T型槽底座、水平轴转子支架、垂直轴转子支架、啮合转子、啮合盘以及紧固组件的配合，实现采用平面啮合系统和空间啮合系统的不同类型回转式流体机械啮合特性的测试。

本发明的有益效果是：本发明所提出的回转式流体机械啮合特性测试实验台适用性强、精准度高、自由度大，可实现平面啮合系统和空间啮合系统的啮合副的啮合原理的实验验证及啮合特性的实验测试，适用于回转式流体机械的啮合特性的实验研究及实验教学，能够直观的展示其工作原理、啮合过程，进而对其啮合特性进行测试，提高了学生对专业基础知识的理解，具有较强的应用价值，对于改进啮合系统的啮合特性，实现啮合副型面的优化，提高流体机械相关课程的实验教学水平和实验室建设，并培养学生的自主创新能力都具有重要的意义。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1为回转式流体机械啮合特性测试实验台示意图；

图2为竖直轴转子组件视图；

图3为水平轴转子组件及摇柄视图；

图4为水平轴转子组件封盖端视图；

图5为紧固组件视图。

图中标号：1—交错式T型槽底座；2—垂直轴转子支架组件；3—啮合转子；4—水平轴转子支架组件；5—摇柄；6—紧固组件；21—支撑架；22—紧固螺母；23—上顶尖；24—啮合盘；25—下顶尖；26—条形槽；31—键槽；41—封盖；42—支座；43—调整螺钉；44—轴向端盖；51—键形凸起。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明。

如图1所示为一种回转式流体机械啮合特性测试实验台，主要包括交错式T型槽底座(1)、垂直轴转子支架组件(2)、啮合转子(3)、啮合盘(24)、水平轴转子支架组件(4)、摇柄(5)和紧固组件(6)；垂直轴转子支架组件(2)和水平轴转子支架组件(4)通过紧固组件(6)连接在交错式T型槽底座(1)上，交错式T型槽底座(1)上开有垂直交错的T型槽，T型槽内可放置方头螺栓，紧固组件(6)包括的方头螺栓能够在交错式T型槽内自由滑动，以满足支架组件不同安装位置的需求，方头螺栓配合螺母可对底座上的支架组件实现紧固，支架组件与底座中间可放置调整片，用于调节多个支架的水平度；水平轴转子支架组件(4)用于安置水平放置的啮合转子(3)，啮合转子(3)安置在两个水平轴转子支架组件(4)中间，啮合转子轴放置在封盖与支座中间，一端的转子轴较长并开有键槽；支座上的开孔与通过紧固组件(6)与交错式T型槽底座(1)连接；水平轴转子支架组件(4)的轴端加装轴向端盖(44)，轴向端盖(44)上有用于精细调节啮合转子水平位置的调整螺钉(43)；垂直轴转子支架组件(2)包括支撑架(21)、紧固螺母(22)、上顶尖(23)、啮合盘(24)和下顶尖(25)，用于夹持竖直放置的啮合盘(24)。成对的紧固螺母(22)调节并固定上顶尖(23)和下顶尖(25)的位置，两个顶尖夹持住啮合盘(24)使之与啮合转子(3)配合，支撑架底座上开有条形槽，条形槽通过紧固组件(6)与交错式T型槽底座(1)连接固定；可拆卸的摇柄(5)套装在啮合转子长轴一端，通过键形凸起(51)与啮合转子轴键槽配合，转动摇柄(5)可以带动啮合副转动以实现啮合副工作原理和啮合特性的测试。

如图1所示为回转式流体机械啮合特性测试实验台的测试过程实施方式示意图，首先将所要测试的回转式流体机械啮合副的三维模型安装在本发明所提出的啮合特性测试实验台上，其中平面啮合系统的啮合转子(3)分别安装在水平轴转子支架(4)上，而啮合盘(24)则安装在垂直轴转子支架(2)上。粗调转子支架在交错式T型槽底座(1)上的位置，来满足啮合副啮合过程中对中心距和中性面的基本要求，粗调完成之后，通过紧固组件(6)将垂直轴转子支架(2)和水平轴转子支架(4)分别固定在交错式T型槽底座(1)上。最后通过调节转子轴支架轴向端盖(44)上的调节螺钉(43)和紧固螺母(22)，实现各转子轴向位置和装配关系的精确控制，从而实现良好的啮合。

啮合副精确定位之后，旋转啮合转子(3)轴端的摇柄(5)，啮合转子(3)带动从动转子旋转，完成回转式流体机械的工作过程的演示。在此过程中，选取直径为该啮合间隙的1.25-1.5倍的软铅丝，用油脂粘贴到啮合转子(3)未啮合的齿槽侧面上，采用压铅法对回转式流体机械啮合副的啮合特性进行测试。

上述结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，其中组件及零部件数量可根据实际使用情况调整，并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可作出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种回转式流体机械啮合特性测试实验台，包括交错式T型槽底座(1)、垂直轴转子支架组件(2)、啮合转子(3)、啮合盘(25)、水平轴转子支架组件(4)、摇柄(5)和紧固组件(6)，其特征是：垂直轴转子支架组件(2)和水平轴转子支架组件(4)通过紧固组件(6)连接在交错式T型槽底座(1)上；底座侧面上开有垂直交错的T型槽，T型槽内可放置方头螺栓，紧固组件(6)包括的方头螺栓能够在交错式T型槽内自由滑动，以满足支架组件不同安装位置的需求，方头螺栓配合螺母可对底座上的支架组件实现紧固，支架组件与底座中间可放置调整片，用于调节多个支架的水平度；水平轴转子支架组件(4)用于安置水平放置的啮合转子(3)，啮合转子(3)安置在两个水平支架组件中间，啮合转子轴放置在封盖(41)与支座(42)中间，一端的转子轴较长并开有键槽(31)；支座(42)上的开孔与通过紧固组件(6)与交错式T型槽底座(1)连接；水平轴转子支架组件(4)顶端包括轴向端盖(44)，轴向端盖(44)上有用于精细调节啮合转子水平位置的调整螺钉(43)；垂直轴转子支架组件(2)用于夹持竖直放置的啮合齿轮、啮合盘(24)等，垂直轴转子支架组件(2)包括支撑架(21)、紧固螺母(22)、上顶尖(23)、下顶尖(24)、啮合盘(25)，成对的紧固螺母(22)调节并固定顶尖位置，两个顶尖夹持住啮合盘(25)使之与啮合转子(3)配合，支撑架底座上开有条形槽(25)，条形槽通过紧固组件与交错式T型槽底座连接固定；可拆卸的摇柄(5)通过键槽与啮合转子轴配合，转动摇柄可以带动啮合副转动以实现动态展示。

2.根据权利要求1所述的回转式流体机械啮合特性测试实验台，其特征是：交错式T型槽底座(1)侧面上开有垂直交错的T型槽，T型槽内可放置方头螺栓，方头螺栓能在T型槽内自由滑动但不可转动；方头螺栓与螺母配合可在大范围内实现对支架组件的固定，方头螺栓与支架组件间添加垫片可用于调整多个组件间的水平度。

3.根据权利要求1所述的回转式流体机械啮合特性测试实验台，其特征是：垂直轴转子支架组件(2)包括支撑架(21)、紧固螺母(22)、上顶尖(23)、啮合盘(24)和下顶尖(25)；紧固螺母(22)通过螺纹连接在支撑架(21)的竖直杆上，成对的紧固螺母(22)分别夹持上顶尖(23)、下顶尖(25)，通过旋转紧固螺母(22)可以调整顶尖的轴向位置、旋转角度并予以固定；两个顶尖夹持住啮合盘(24)使之与啮合转子(3)实现配合；支撑架底座上开有条形槽(26)，条形槽(26)通过紧固组件(6)与交错式T型槽底座(1)连接固定。

4.根据权利要求1所述的回转式流体机械啮合特性测试实验台，其特征是：啮合转子(3)安置在两个水平轴转子支架组件(4)中间，啮合转子轴放置在封盖(41)与支座(42)中间，啮合转子一端的轴较长并开有键槽(31)，键槽用于和摇柄配合使用，另一端转子轴被轴向端盖(41)封闭，端盖上有用于精细调节啮合转子水平位置的调整螺钉(43)，支座上的开孔与通过紧固组件(6)与交错式T型槽底座(1)连接固定。

5.根据权利要求1所述的回转式流体机械啮合特性测试实验台，其特征是：可拆卸的摇柄(5)套装在啮合转子长轴一端，通过键形凸起(51)与啮合转子轴键槽(31)配合，转动摇柄可以带动啮合副转动以实现动态展示。