CN108871646B - 一种具有双向自由度的支架 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有双向自由度的支架，包括底座、支架、支板和弹簧；底座和支板均采用实心板状结构，底座上设有用于调节支板高度并限制支板平动范围的支架；支板上安装待测物；弹簧安装在支架与支板之间，用于驱动支板沿待测物轴线平动和绕待测物轴线转动。本发明通过底座、支架、支板和弹簧的配合，实现了对待测物同时进行轴向移动和绕轴转动的检测，弥补了传统支架功能单一的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有双向自由度的支架，尤其适用于待测物的轴向平动和扭矩检测，属于机械转子支撑检测技术领域。
背景技术
近年来，在工业生产中，为了满足对设备的支撑固定、移动等功能，支架经常被用到。
在支撑功能方面，一般支架只需强度、硬度等要求合适，即可满足设备需要。
在移动功能方面，平移一般可以通过设置滚珠、滚针等方法满足设备需要，在转动方面，可以通过轴承满足要求。
现有技术中，传统的支架仅能满足待测物轴向移动或绕轴转动的单一检测功能需求，无法实现对待测物同时进行轴向移动和绕轴转动的检测，适用范围存在一定的局限性。
发明内容
本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，本发明提供了一种具有双向自由度的支架，通过底座、支架、支板和弹簧的配合，实现了对待测物同时进行轴向移动和绕轴转动的检测，弥补了传统支架功能单一的缺陷。
本发明的技术解决方案是：
一种具有双向自由度的支架，包括底座、支架、支板和弹簧；底座和支板均采用实心板状结构，底座上设有用于调节支板高度并限制支板平动范围的支架；支板上安装待测物；弹簧安装在支架与支板之间，用于驱动支板沿待测物轴线平动和绕待测物轴线转动。
在上述的一种具有双向自由度的支架中，所述底座为实心矩形板，底座固定安装在地面上并与支架螺纹连接，底座的材料采用结构钢。
在上述的一种具有双向自由度的支架中，所述底座的长度范围设为50～1000mm，底座的宽度范围设为40～800mm。
在上述的一种具有双向自由度的支架中，所述支架包括基架、托架和垫块；基架为矩形框架，托架为Y形梁，垫块为柱形胶圈；基架一端与底座螺纹连接，基架另一端与托架螺纹连接，基架侧面安装有用于支板限位的垫块。
在上述的一种具有双向自由度的支架中，所述基架两端分别设有用于螺接底座和托架的法兰。
在上述的一种具有双向自由度的支架中，所述托架底端设有用于螺接基架的法兰，托架两个顶角上均设有用于安装弹簧的圆孔。
在上述的一种具有双向自由度的支架中，所述支架的材料采用结构钢；支架的数量设为两个，两个支架分别位于支板两侧。
在上述的一种具有双向自由度的支架中，所述支板为实心工字板，支板四角处均设有用于安装弹簧的凸缘，支板上两个相互对称的凹口用于配装支架。
在上述的一种具有双向自由度的支架中，所述支板通过弹簧和支架悬浮在空中，支板与底座的间隔不小于20mm。
在上述的一种具有双向自由度的支架中，所述弹簧采用拉杆弹簧，弹簧一端与支架固定连接，弹簧另一端与支板固定连接；弹簧两端分别设有两组相互垂直的椭圆形缺口，其中一组缺口与待测物轴向垂直，另一组缺口与待测物径向垂直。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
【1】本发明通过巧妙设置支架的构型，实现了被测物轴向、径向两个方向的位移，解决了目前只能测量一个方向力的难题。
【2】本发明通过在弹簧两端分别设置两组相互垂直的椭圆形缺口，有效降低了弹簧变形所需的力，提高了力测量的精度。
【3】本发明整体结构紧凑，适用于多种工作环境，使用寿命相对较长，在复杂工况下依然能够良好运转，具有适用范围广的特点，具备良好的市场应用前景。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明的示意图
图2为支架的主剖视图
图3为弹簧的局部视图
其中：1底座；2支架；3支板；4弹簧；21基架；22托架；23垫块；
具体实施方式
为使本发明的方案更加明了，下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步描述：
如图1～3所示，一种具有双向自由度的支架，包括底座1、支架2、支板3和弹簧4；底座1和支板3均采用实心板状结构，底座1上设有用于调节支板3高度并限制支板3平动范围的支架2；支板3上安装待测物；弹簧4安装在支架2与支板3之间，用于驱动支板3沿待测物轴线平动和绕待测物轴线转动。
优选的，底座1为实心矩形板，底座1固定安装在地面上并与支架2螺纹连接，底座1的材料采用结构钢。
优选的，底座1的长度范围设为50～1000mm，底座1的宽度范围设为40～800mm。
优选的，支架2包括基架21、托架22和垫块23；基架21为矩形框架，托架22为Y形梁，垫块23为柱形胶圈；基架21一端与底座1螺纹连接，基架21另一端与托架22螺纹连接，基架21侧面安装有用于支板3限位的垫块23。
优选的，基架21两端分别设有用于螺接底座1和托架22的法兰。
优选的，托架22底端设有用于螺接基架21的法兰，托架22两个顶角上均设有用于安装弹簧4的圆孔。
优选的，支架2的材料采用结构钢；支架2的数量设为两个，两个支架2分别位于支板3两侧。
优选的，支板3为实心工字板，支板3四角处均设有用于安装弹簧4的凸缘，支板3上两个相互对称的凹口用于配装支架2。
优选的，支板3通过弹簧4和支架2悬浮在空中，支板3与底座1的间隔不小于20mm。
优选的，弹簧4采用拉杆弹簧，弹簧4一端与支架2固定连接，弹簧4另一端与支板3固定连接；弹簧4两端分别设有两组相互垂直的椭圆形缺口，其中一组缺口与待测物轴向垂直，另一组缺口与待测物径向垂直。
本发明的工作原理是：
假设待测物为水力测功器，在试验过程中，被试设备带动水力测功器转子转动并与内部的水形成摩擦，摩擦将被试设备的力矩传递到测功器壳体上，从而带动测功器壳体的绕轴转动，此时弹簧4随着测功器的转动在与轴线垂直的椭圆形缺口发生明显变形，以支持测功器的绕轴转动；测功器与被测设备利用刚性联轴器连接，当被测设备产生轴向力时，会通过联轴器将轴向力传递给测功器，测功器产生位移，带动支板3和弹簧4产生位移和形变，将轴向力传递到在轴向设置的拉压力传感器上，从而获取到被试设备的轴向力，弹簧4垂直于轴向的凹面产生的变形最大，经过两个凹面的变形，在与支架2连接的弹簧4端面已基本不发生变形，也即消耗的轴向力很小，基本可以忽略不计。
本发明说明书中未详细描述的内容为本领域技术人员公知技术。
Claims (9)
1.一种具有双向自由度的支架，其特征在于：包括底座(1)、支架(2)、支板(3)和弹簧(4)；底座(1)和支板(3)均采用实心板状结构，底座(1)上设有用于调节支板(3)高度并限制支板(3)平动范围的支架(2)；支板(3)上安装待测物；弹簧(4)安装在支架(2)与支板(3)之间，用于驱动支板(3)沿待测物轴线平动和绕待测物轴线转动；
所述弹簧(4)采用拉杆弹簧，弹簧(4)一端与支架(2)固定连接，弹簧(4)另一端与支板(3)固定连接；弹簧(4)两端分别设有两组相互垂直的椭圆形缺口，其中一组缺口与待测物轴向垂直，另一组缺口与待测物径向垂直；
若待测物为水力测功器，在试验过程中，被测设备带动水力测功器转子转动并与内部的水形成摩擦，摩擦将被测设备的力矩传递到水力测功器壳体上，从而带动水力测功器壳体的绕轴转动，此时弹簧(4)随着水力测功器的转动在与轴线垂直的椭圆形缺口发生变形，以支持水力测功器的绕轴转动；水力测功器与被测设备利用刚性联轴器连接，当被测设备产生轴向力时，通过联轴器将轴向力传递给水力测功器，水力测功器产生位移，带动支板(3)和弹簧(4)产生位移和形变，将轴向力传递到在轴向设置的拉压力传感器上，从而获取到被测设备的轴向力，弹簧(4)垂直于轴向的凹面产生的变形最大，经过两个凹面的变形，在与支架(2)连接的弹簧(4)端面基本不发生变形。
2.根据权利要求1所述的一种具有双向自由度的支架，其特征在于：所述底座(1)为实心矩形板，底座(1)固定安装在地面上并与支架(2)螺纹连接，底座(1)的材料采用结构钢。
3.根据权利要求2所述的一种具有双向自由度的支架，其特征在于：所述底座(1)的长度范围设为50～1000mm，底座(1)的宽度范围设为40～800mm。
4.根据权利要求1所述的一种具有双向自由度的支架，其特征在于：所述支架(2)包括基架(21)、托架(22)和垫块(23)；基架(21)为矩形框架，托架(22)为Y形梁，垫块(23)为柱形胶圈；基架(21)一端与底座(1)螺纹连接，基架(21)另一端与托架(22)螺纹连接，基架(21)侧面安装有用于支板(3)限位的垫块(23)。
5.根据权利要求4所述的一种具有双向自由度的支架，其特征在于：所述基架(21)两端分别设有用于螺接底座(1)和托架(22)的法兰。
6.根据权利要求4所述的一种具有双向自由度的支架，其特征在于：所述托架(22)底端设有用于螺接基架(21)的法兰，托架(22)两个顶角上均设有用于安装弹簧(4)的圆孔。
7.根据权利要求4所述的一种具有双向自由度的支架，其特征在于：所述支架(2)的材料采用结构钢；支架(2)的数量设为两个，两个支架(2)分别位于支板(3)两侧。
8.根据权利要求1所述的一种具有双向自由度的支架，其特征在于：所述支板(3)为实心工字板，支板(3)四角处均设有用于安装弹簧(4)的凸缘，支板(3)上两个相互对称的凹口用于配装支架(2)。
9.根据权利要求8所述的一种具有双向自由度的支架，其特征在于：所述支板(3)通过弹簧(4)和支架(2)悬浮在空中，支板(3)与底座(1)的间隔不小于20mm。
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