CN108827803A - 电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机，其包括试验机、轴承座、主轴、主轴支承套、扭矩仪、摆动轴、摆动轴支座、导向套、挖掘机滑动轴套、球形套、加载减速器、加载减速电机以及控制单元，轴承座以及摆动轴支座固定在箱体上，主轴的第一端借助于主轴支承套固定在轴承座内部，摆动轴的第二端连接有曲柄摇杆机构，曲柄摇杆机构借助于摆动轴带动主轴往复摆动；轴承座底部固定有导向套，挖掘机滑动轴套安装在主轴中部；加载减速器固定在箱体侧壁上，加载减速器与加载伺服电机固定连接，加载减速器借助于加载减速器输出轴与导向套连接并带动加载丝杆旋转为挖掘机滑动轴套施加或去除载荷，其结构简单，精度高。

Description

电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机

技术领域

本发明涉及挖掘机试验领域，具体地涉及一种电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机。

背景技术

挖掘机是用铲斗从工作面铲装剥离物或矿产品并将其运至排卸地点卸载的自行式采掘机械，或者是依靠在动臂上装置的铲斗进行挖掘作业的施工机械。挖掘机最重要的三个参数：操作重量(质量)，发动机功率和铲斗斗容。其挖掘的物料主要是土壤、煤、泥沙以及经过预松后的土壤和岩石。可用于开挖水库、鱼塘、沟渠和清理渠道等作业，使用挖掘机可以有效提高工程效率和节省人力。从近几年工程机械的发展来看，挖掘机的发展相对较快，挖掘机已经成为工程建设中最主要的工程机械之一。

挖掘机由铲斗、铲斗柱、回转臂、支脚或支持轮和液压系统等组成。铲斗与铲斗柱铰接，铲斗柱铰接在回转臂的末端。各铰接处均采用滑动轴套构成转动副。挖掘机工作载荷大，滑动轴套承受的径向载荷最大达50吨以上。由于滑动轴套工作条件恶劣，且挖掘机通常远离维修厂作业，故滑动轴套的疲劳失效往往造成较严重的后果，因此挖掘机制造商都对滑动轴套的疲劳寿命十分关注。

挖掘机滑动轴套的疲劳寿命是通过疲劳试验确定的，现有的挖掘机滑动轴套疲劳寿命试验机多采用液压缸加载、摆动油缸驱动。这种疲劳试验机存在以下缺点：1)造价高；2)由于液压油易泄漏，污染实验室环境；3)加载精度低，疲劳寿命确定不准确。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机。该发明的加载误差小于满量程的0.1％，且造价低、无污染完全满足载挖掘机滑动轴套疲劳实验的需要。

具体地，本发明提供一种电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机，其包括试验机、轴承座、主轴、主轴支承套、扭矩仪、摆动轴、摆动轴支座、导向套、挖掘机滑动轴套、球形套、加载减速器、加载减速电机以及控制单元，

所述轴承座以及摆动轴支座固定在箱体上，所述挖掘机滑动轴套借助于所述球形套安装在主轴的中部，

所述主轴支承套包括第一主轴支承套以及第二主轴支承套，所述轴承座开设有一个平行于底面的贯穿中央孔，所述贯穿中央孔内安装所述第一主轴支承套以及第二主轴支承套，所述主轴的第一端借助于主轴支承套固定在所述轴承座内部，主轴与第一主轴支承套以及第二主轴支承套固联，所述主轴的第二端与扭矩仪的第一端固联，所述扭矩仪的第二端与摆动轴的第一端固联；

所述摆动轴固定在所述摆动轴支座上，所述摆动轴的第二端连接有曲柄摇杆机构，所述曲柄摇杆机构借助于摆动轴带动主轴往复摆动；

所述轴承座底部固定有所述导向套，导向套内孔中安装有加载螺母以及加载丝杠，所述加载丝杠与加载螺母相啮合，所述加载螺母上部固联有压力传感器，

所述加载减速器与加载伺服电机固定连接，所述加载减速器借助于加载减速器输出轴与所述导向套连接并带动加载丝杆旋转为挖掘机滑动轴套施加或去除载荷；

所述控制单元根据压力传感器的检测压力值驱动加载伺服电机旋转使加载螺母上下移动，保证压力传感器的检测压力值与目标压力值的差值小于设定阈值。

优选地，所述曲柄摇杆机构包括曲柄、连杆以及摇杆，所述摇杆固定在所述摆动轴的第二端，摇杆通过铰链与连杆相连，所述连杆通过铰链与曲柄相连，所述曲柄连接有驱动电机。

优选地，所述导向套外圆柱面上通过两个滚动轴承支承一个旋转套，旋转套中部固联一个大圆锥齿轮，旋转套下部固联一个连接盘，连接盘上表面与加载丝杠底部固联，所述大圆锥齿轮啮合有小圆锥齿轮，所述小圆锥齿轮固定在加载减速器的输出轴上。

优选地，所述加载螺母的上表面借助于加载推杆叠加安装有多个蝶形弹簧，所述叠合的多个蝶形弹簧的内孔套在加载推杆下部的导向短圆柱上，加载推杆上部的球面凹槽与球形套紧密贴合连接，球形套与挖掘机滑动轴套固联。

优选地，所述挖掘机滑动轴套主轴之间以及所述导向套与加载螺母之间为间隙配合。

优选地，所述轴承座中部设置有一个垂直于所述贯穿中央孔轴线的T型槽，所述T型槽在所述轴承座前后向和下部贯通，所述贯穿中央孔内安装有第一双列圆锥滚子轴承以及第二双列圆锥滚子轴承，第一双列圆锥滚子轴承以及第二双列圆锥滚子轴承的内环内孔分别固联一个主轴支承套。

优选地，所述加载丝杠与加载螺母的螺纹牙均为矩形，所述加载丝杠与加载螺母在径向可产生相对微小位移。

优选地，加载螺母与导向套之间有导向键，使加载螺母与导向套之间只能沿轴向相对运动。

优选地，所述曲柄摇杆机构所在平面与主轴的轴线垂直，所述曲柄旋转运动，所述摇杆往复摆动。

优选地，所述加载推杆上部的球面凹槽与球形套紧密贴合连接，所述球形套与挖掘机滑动轴套固联。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

①本发明的结构简单，精度高，加载误差小于满量程的0.1％，且造价低、无污染完全满足载挖掘机滑动轴套疲劳实验的需要。

②本发明的控制单元根据压力传感器的检测压力值驱动加载伺服电机旋转使加载螺母上下移动，保证压力传感器的检测压力值与目标压力值的差值小于设定阈值，从而使挖掘机滑动轴套的载荷控制在实验需要的范围内。

附图说明

图1是本发明的主剖视图；

图2是图1的B向视图；

图3是本发明的轴承座零件剖视图；

图4是图3的A-A剖视图。

其中，1为旋转套、2、12、26、28为滚动轴承、3为导向套、4为加载螺母、5为连接盘、6为加载丝杠、7为大圆锥齿轮、8为小圆锥齿轮、9为加载减速器输出轴、10为加载减速器、11为加载伺服电机、13为压力传感器、14为蝶形弹簧、15为加载推杆、16为轴承座、17为第一双列圆锥滚子轴承、18为主轴、19为挖掘机滑动轴套、20为球形套、21为第二主轴支承套、22为第二双列圆锥滚子轴承、23、25为弹性联轴器、24为扭矩仪、27为摆动轴、29为摆动轴支座、30为箱体、32为第一主轴支承套、33为导向键、34为摇杆、35、37、39为铰链、36为连杆、38为曲柄。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本发明的示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

具体地，本发明提供一种电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机，如图1至图4所示，箱体30固定在地面上，在箱体30上平台固定一个轴承座16，轴承座16有一个平行于底面左右向的贯穿中央孔，在该轴承座中部开设有一个垂直于贯穿中央孔轴线的T型槽，该T型槽在轴承座前后向和下部贯通，轴承座孔内安装第一双列圆锥滚子轴承17和第二双列圆锥滚子轴承22，第一双列圆锥滚子轴承17的内环内孔固联第一主轴支承套32，第二双列圆锥滚子轴承22的内环内孔固联第二主轴支承套21，主轴18与第二主轴支承套21和第一主轴支承套32分别固联，在主轴18的第二端部通过弹性联轴器23与扭矩仪24第一端固联，扭矩仪24的第二端与弹性联轴器25固联，弹性联轴器25与摆动轴27固联，摆动轴27通过两个滚动轴承26、28支承在摆动轴支座29的内孔中，摆动轴支座29固定在箱体30上平台上，摆动轴27的第二端部固联一个摇杆34，摇杆34通过铰链35与连杆36相连，连杆36通过铰链37与曲柄38相连。

导向套3固定在轴承座16的底部，导向套3内孔中安装加载螺母4以及加载丝杠6，其中加载丝杠6与加载螺母4相啮合，加载丝杠6与加载螺母4的螺纹牙均为矩形，两者之间在轴向有约束而径向无约束，即加载丝杠6与加载螺母4可在径向产生相对微小位移；加载螺母4在径向只受导向套3约束，以避免加载螺母运动过程中的卡阻现象。

导向套3与加载螺母4之间为间隙配合，即两者之间可相对轴向移动。导向套3与加载螺母4之间设置有导向键33，导向键33的配置使两者之间只能沿轴向相对运动，不能相对转动。

加载螺母4上部固联压力传感器13，叠合的多个蝶形弹簧14安装在加载螺母的上表面，叠合的多个蝶形弹簧14的内孔套在加载推杆15下部的导向短圆柱上，加载推杆15上部的球面凹槽与球形套20紧密贴合连接，球形套20与挖掘机滑动轴套19(即被试件)固联，挖掘机滑动轴套19安装在主轴18的中部。挖掘机滑动轴套19与主轴18之间为间隙配合，即两者之间可相对自由转动。

导向套3外圆柱面上通过两个滚动轴承2、12支承旋转套1，旋转套1中部固联大圆锥齿轮7，旋转套1下部固联连接盘5，连接盘5上表面与加载丝杠6底部固联，与大圆锥齿轮7啮合的小圆锥齿轮8固定在加载减速器10的输出轴9上，加载减速器10固定在箱体30侧壁上，加载减速器10与加载伺服电机11固联。

本发明的工作过程如下：曲柄38在驱动电机(图中未示出)的带动下作旋转运动，通过连杆36带动摇杆34作往复摆动，摇杆34的往复摆动通过摆动轴27、弹性联轴器25、扭矩仪24、弹性联轴器23带动主轴18往复摆动。摇杆34、连杆36、曲柄38、铰链35、37、39构成的曲柄摇杆机构所在平面与主轴的轴线垂直，曲柄38作旋转运动，摇杆34作往复摆动，进而通过摆动轴、弹性联轴器、扭矩仪等带动主轴作往复摆动，曲柄的旋转运动由驱动电机驱动。

加载伺服电机11作正向(或反向)旋转，通过加载减速器10、小圆锥齿轮8、大圆锥齿轮7、旋转套1、连接盘5带动加载丝杠6正向(或反向)旋转，以驱动加载螺母4向上(或向下)移动，加载螺母4向上(或向下)移动通过压力传感器13、叠合的多个蝶形弹簧14、加载推杆15、球形套20给挖掘机滑动轴套19(被试件)施加或去除载荷。

在为挖掘机滑动轴套19(被试件)施加或去除载荷的过程中采用闭环控制，控制单元根据压力传感器13的检测压力值驱动加载伺服电机旋转使加载螺母上下移动，保证压力传感器的检测压力值与目标压力值的差值小于设定阈值，从而使挖掘机滑动轴套的载荷控制在实验需要的范围内，满足试验需要。

最后应说明的是：以上所述的各实施例仅用于说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或全部技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机，其特征在于：其包括箱体、轴承座、主轴、主轴支承套、扭矩仪、摆动轴、摆动轴支座、导向套、挖掘机滑动轴套、球形套、加载减速器、加载减速电机以及控制单元，

所述轴承座以及摆动轴支座固定在箱体上，所述挖掘机滑动轴套借助于所述球形套安装在主轴的中部，

所述主轴支承套包括第一主轴支承套以及第二主轴支承套，所述轴承座开设有一个平行于底面的贯穿中央孔，所述贯穿中央孔内安装所述第一主轴支承套以及第二主轴支承套，所述主轴的第一端借助于主轴支承套固定在所述轴承座内部，主轴与第一主轴支承套以及第二主轴支承套固联，所述主轴的第二端与扭矩仪的第一端固联，所述扭矩仪的第二端与摆动轴的第一端固联，

所述摆动轴固定在所述摆动轴支座上，所述摆动轴的第二端连接有曲柄摇杆机构，所述曲柄摇杆机构借助于摆动轴带动主轴往复摆动，

所述轴承座底部固定有所述导向套，导向套内孔中安装有加载螺母以及加载丝杠，所述加载丝杠与加载螺母相啮合，所述加载螺母上部固联有压力传感器，

所述加载减速器与加载伺服电机固定连接，所述加载减速器借助于加载减速器输出轴与所述导向套连接并带动加载丝杆旋转为挖掘机滑动轴套施加或去除载荷，

所述控制单元根据压力传感器的检测压力值驱动加载伺服电机旋转使加载螺母上下移动，保证压力传感器的检测压力值与目标压力值的差值小于设定阈值。

2.根据权利要求1所述的电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机，其特征在于：所述曲柄摇杆机构包括曲柄、连杆以及摇杆，所述摇杆固定在所述摆动轴的第二端，摇杆通过铰链与连杆相连，所述连杆通过铰链与曲柄相连，所述曲柄连接有驱动电机。

3.根据权利要求1所述的电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机，其特征在于：所述导向套外圆柱面上通过两个滚动轴承支承一个旋转套，所述旋转套中部固联一个大圆锥齿轮，旋转套下部固联一个连接盘，所述连接盘上表面与加载丝杠底部固联，所述大圆锥齿轮啮合有小圆锥齿轮，所述小圆锥齿轮固定在加载减速器的输出轴上。

4.根据权利要求1所述的电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机，其特征在于：所述加载螺母的上表面借助于加载推杆叠加安装有多个蝶形弹簧，所述叠合的多个蝶形弹簧的内孔套在加载推杆下部的导向短圆柱上。

5.根据权利要求1所述的电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机，其特征在于：所述挖掘机滑动轴套主轴之间以及所述导向套与加载螺母之间为间隙配合。

6.根据权利要求5所述的电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机，其特征在于：所述轴承座中部设置有一个垂直于所述贯穿中央孔轴线的T型槽，所述T型槽在所述轴承座前后向和下部贯通，所述贯穿中央孔内安装有第一双列圆锥滚子轴承以及第二双列圆锥滚子轴承，第一双列圆锥滚子轴承以及第二双列圆锥滚子轴承的内环内孔分别固联一个主轴支承套。

7.根据权利要求6所述的电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机，其特征在于：所述加载丝杠与加载螺母的螺纹牙均为矩形，所述加载丝杠与加载螺母在径向可产生相对微小位移。

8.根据权利要求5所述的电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机，其特征在于：加载螺母与导向套之间有导向键，所述导向键的配置使加载螺母与导向套之间只能沿轴向相对运动。

9.根据权利要求2所述的电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机，其特征在于：所述曲柄摇杆机构所在平面与主轴的轴线垂直。

10.根据权利要求4所述的电动加载挖掘机滑动轴套疲劳试验机，其特征在于：所述加载推杆上部的球面凹槽与球形套紧密贴合连接，所述球形套与挖掘机滑动轴套固联。