CN109238897B - 一种用于压力舱中的金刚石串珠摩擦试验台 - Google Patents

一种用于压力舱中的金刚石串珠摩擦试验台 Download PDF

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Abstract

一种用于压力舱中的金刚石串珠摩擦试验台，属于机械工程技术领域。该装置主要由传动机构、试验台支撑机构、支撑传动机构、液压马达、机架、金刚石串珠平台和工作平台组成；用于研究压力舱中金刚石串珠速度、压力和环境因素对磨削性能的影响。该装置具有以下优势：外形为圆柱形，机构紧凑，适用于压力舱中；具有试验台支撑机构，可以实现试验台在压力舱中的固定，试验台支撑机构内有弹簧，可以避免工作过程中的振动对压力舱壁的破坏；通过转动试验台上方的扳手，即可通过支撑传动机构将动力传给上下支撑机构，方便实用；仅需要一个动力装置，通过传动机构，实现工作平台和金刚石串珠平台的相对反向转动，节省空间。

Description

一种用于压力舱中的金刚石串珠摩擦试验台
技术领域
本发明属于机械工程技术领域，具体涉及一种用于压力舱中的金刚石串珠摩擦试验台。
背景技术
金刚石绳锯机，凭借其串珠绳的柔性和金刚石的刚性，作业对象广，并且不受作业环境和切割物形状的限制，它被应用于海底构件的维修、拆除等特殊领域的工作中。金刚石绳锯机切削主要是镶嵌着金刚石磨粒的串珠磨削实现，因此研究金刚石串珠在一定环境下的速度和压力对摩擦效果的影响，对研究金刚石绳锯机磨削机理具有重要意义。传统的摩擦试验台用于普通环境中，并不能用在压力舱中。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于压力舱中的金刚石串珠摩擦试验台，该装置克服了现有技术存在的不足，且被用于研究切削环境、金刚石串珠速度和压力对磨削效果的影响。
本发明的目的是这样实现的：
一种用于压力舱中的金刚石串珠摩擦试验台，整个试验台外形为圆柱体，结构紧凑；包括传动机构(1)、试验台支撑机构(2)、支撑传动机构(3)、液压马达(17)、机架(19)、金刚石串珠平台(13)和工作平台(12)；所述的传动机构(1)通过传动轴承(104)、开口端盖(11)、端盖(20)和螺钉固定在上箱体(14)和下箱体(6)中；下箱体(6)下端通过耳环(7)和工作压力传感器(10)安装在液压缸(8)上；所述的试验台支撑机构(2)通过张紧底座(208)固定在机架上盖(18)和机架下盖(9)上，机架上盖(18)和机架下盖(9)分别均布3个试验台支撑机构(2)；所述的支撑传动机构(3)通过张紧传动轴承(311)固定在机架上盖(18)和机架下盖(9)中；所述的液压马达(17)固定在液压马达机座(16)上，通过联轴器(15)与上箱体主动轴(103)连接；所述的机架(19)上有导轨和支撑机构；所述的金刚石串珠平台(13)上通过螺钉固定有金刚石串珠(5)，金刚石串珠平台(13)安装在上箱体(14)主动轴(103)一端；所述的工作平台(12)上有螺纹孔，通过螺钉将工件(4)固定在工作平台(12)上，工作平台(12)安装在下箱体(6)输入轴(109)一端。
传动机构(1)主要由上箱体输出轴(101)、上箱体传动轴(102)、上箱体主动轴(103)、下箱体输出轴(110)和下箱体输入轴(111)组成；所述的上箱体输出轴(101)、上箱体传动轴(102)和上箱体主动轴(103)前端均安装小齿轮，小齿轮传动轴承相连接且套有轴套；所述的上箱体输出轴(101)末端安装渐开线外齿轴(113)；所述的下箱体输出轴(110)和下箱体输入轴(111)前端均安装大齿轮，下箱体输入轴(111)末端安装渐开线内齿轴(112)，渐开线外齿轴(113)和渐开线内齿轴(112)同轴心啮合。
试验台支撑机构(2)主要由丝杠(201)、推杆(203)、支撑头(204)、限位螺钉(205)、减振弹簧(206)和张紧底座(208)组成；推杆(203)上有一凸台，支撑头(204)轴向有孔，径向上安装3个限位螺钉(205)，通过限位螺钉(205)把减振弹簧(206)密封在推杆(203)和支撑头(204)中，限位螺钉(205)卡在推杆(203)凸台上，密封的减振弹簧(206)压缩一定体积。
支撑传动机构(3)主要由万向节(301)、传动锥齿轮(303)、扳手(305)，万向节传动轴(309)、上张紧传动轴(310)和下张紧传动轴(312)组成，上张紧传动轴(310)安装在机架上盖(18)的偏心位置，其末端通过凸台与下张紧传动轴(312)连接在一起；上张紧传动轴(310)通过一对传动锥齿轮(303)将动力传给近端的丝杠(201)；通过万向节(301)和万向节传动轴(309)，将动力传给另外两个远端试验台支撑机构的方头丝杠(215)；万向节(301)成对使用，通过万向节传动轴(309)连接；万向节(301)角度相同；下张紧传动轴(312)动力传动原理与上张紧传动轴(310)相同，通过转动安装在上张紧传动轴(310)上的扳手(305)，可以将张紧动力同步传给机架上盖(18)的试验台支撑机构(2)和机架下盖(9)的试验台支撑机构(2)，实现同步支撑。
工作过程为：工作平台上安装被摩擦工件，金刚石串珠平台上安装金刚石串珠；将金刚石串珠摩擦试验台放入压力舱，调整支撑传动机构，机架上盖和下盖的试验台支撑机构实现同步张紧，完成试验台在压力舱中的固定；密封压力舱，逐渐调整压力舱的压力；液压马达驱动主动轴实现金刚石串珠平台正向旋转；主动轴通过传动机构，将动力传给下箱体上的工作平台，实现工作平台相对金刚石串珠平台的反向旋转；液压缸推动下箱体在机架的导轨上运动，实现进给；通过流量传感器和压力传感器，调整所需数据，得到相应实验结果。
本发明有益效果在于：
(1)该装置外形为圆柱形，机构紧凑，适用于压力舱中；
(2)该装置具有试验台支撑机构，可以实现试验台在压力舱中的固定，试验台支撑机构内有弹簧，可以避免工作过程中的振动对压力舱壁的破坏；
(3)该装置通过转动试验台上方的扳手，即可通过支撑传动机构将动力传给上下支撑机构，方便实用；
(4)该装置仅需要一个动力装置，通过传动机构，实现工作平台和金刚石串珠平台的相对反向转动，节省空间。
附图说明
图1为本发明总体结构前视图；
图2为本发明传动机构爆炸图；
图3为本发明具有锥齿轮的试验台支撑机构爆炸图；
图4为本发明与万向节配合的试验台支撑机构爆炸图；
图5为本发明总体结构俯视图；
图6为本发明支撑传动机构爆炸图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做更进一步描述。
图中主要标号说明：
1.传动机构，2.试验台支撑机构，3.支撑传动机构，4.工件，5.金刚石串珠，6.下箱体，7.耳环，8.液压缸，9.机架下盖，10.压力传感器，11.开口端盖，12.工作平台，13.金刚石串珠平台，14.上箱体，15.联轴器，16.液压马达机座，17.液压马达，18.机架上盖，19.机架，20.端盖，101.上箱体输出轴，102.上箱体传动轴，103.上箱体主动轴，104.传动轴承，105.轴套，106.小齿轮，107.齿轮平键，108.圆螺母，109.大齿轮，110.下箱体输出轴，111.下箱体输入轴，112.渐开线外齿轴，113.渐开线内齿轴，201.丝杠，202.圆锥滚子轴承，203.推杆，204.支撑头，205.限位螺钉，206.减振弹簧，207.调整圆螺母，208.张紧底座，209.张紧锥齿轮，210.轴端挡圈，211.挡圈螺钉，212.张紧平键，213.张紧上盖，214.张紧固定螺钉，215方头丝杠，301.万向节，302.传动上盖，303.传动锥齿轮，304.传动圆螺母，305.扳手，306.传动螺钉，307.传动底座，308.锥齿轮传动轴，309.万向节传动轴，310.上张紧传动轴，311.张紧传动轴承，312.下张紧传动轴，313.张紧传动平键。
一种用于压力舱中的金刚石串珠摩擦试验台，其特征在于包括机架、驱动装置、金刚石串珠平台、工作平台和进给装置。机架上有导轨和支撑机构，支撑机构用以将试验台固定在压力舱中；驱动装置包括液压马达和传动机构，液压马达通过传动机构驱动工作平台与金刚石串珠平台相对反向转动，减少动力装置数量；金刚石串珠平台上安装金刚石串珠，用以摩擦工件，得到相应实验数据；工作平台上有螺纹孔，通过螺钉将工件固定在工作平台上；进给装置包括液压缸和下箱体，液压缸推动下箱体在机架导轨上运动，实现进给；由于工作空间所限，整个试验台外形为圆柱体，结构紧凑。
传动机构包括上箱体三根轴和下箱体两根轴，每根轴上都安装齿轮，通过五个齿轮实现上箱体主动轴与下箱体输出轴的相对反向转动；上箱体输出轴末端连接渐开线外齿轴，下箱体输入轴末端连接渐开线内齿轴，两轴同轴心啮合，实现下箱体运动过程中的动力传递。试验台支撑机构在机架上盖和下盖上分别安装三个，采用支撑头与推杆之间密封减振弹簧，支撑头通过丝杠推动，支撑在压力舱壁上，实现试验台的张紧固定；减振弹簧可以吸收试验台工作过程中的振动，避免试验台对压力舱的损坏。为避免干涉，支撑传动机构的传动轴穿过机架上盖的偏心位置，实现将动力同步传递到机架上盖和下盖的试验台支撑机构；传动轴上安装锥齿轮，分别通过锥齿轮和两对万向节，实现同一平面三个试验台支撑机构的同步支撑。将实验台放入压力舱后，通过转动试验台上端的扳手，实现上下支撑机构的同步支撑。
如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，主要由传动机构1、试验台支撑机构2、支撑传动机构3、机架19、金刚石串珠平台13和工作平台12组成。传动机构1通过传动轴承104、开口端盖11、端盖20和螺钉，固定在上箱体14和下箱体6中；下箱体6下端通过耳环7和工作压力传感器10安装在液压缸8上；试验台支撑机构2通过张紧底座208固定在机架上盖18和机架下盖9上，支撑传动机构3通过张紧传动轴承311固定在机架上盖18和机架下盖9中；液压马达17固定在液压马达机座16上，通过联轴器15与上箱体主动轴103连接；金刚石串珠5通过螺钉固定在金刚石串珠平台13上，工件4通过螺钉固定在工作平台12上；金刚石串珠平台13安装在上箱体主动轴103一端，工作平台12安装在下箱体输入轴109一端；下箱体6可以在机架19的导轨上滑动。本发明外形为圆柱形结构，适合在压力舱中工作。
传动机构1主要由上箱体输出轴101、上箱体传动轴102、上箱体主动轴103、下箱体输出轴110和下箱体输入轴111组成。上箱体的三根轴通过小齿轮106传递动力，下箱体的两根轴通过大齿轮109传递动力；上箱体输出轴101末端安装渐开线外齿轴113，下箱体输入轴111末端安装渐开线内齿轴112，渐开线外齿可在内齿中移动，实现下箱体6在移动过程中的动力传递；通过五个齿轮，实现上箱体主动轴103和下箱体输出轴110相对反向转动，从而减少动力装置的数量，缩小试验台的体积。
传动机构包括上箱体中三根轴，下箱体中两根轴，每根轴上都安装齿轮；上箱体主动轴一端连接液压马达，一端连接金刚石串珠平台，下箱体输出轴连接工作平台；通过上箱体与下箱体的五个齿轮，实现金刚石串珠平台与工作平台相对反向转动，在有限的空间内满足串珠切割的线速度要求；上箱体输出轴一端连接渐开线外齿轴，下箱体输入轴一端连接渐开线内齿轴，渐开线外齿轴与渐开线内齿轴构成伸缩轴，实现在下箱体进给过程中，动力的传递。
试验台支撑机构2主要由丝杠201、推杆203、支撑头204、限位螺钉205、减振弹簧206和张紧底座208组成。推杆203上有一凸台，支撑头204轴向有孔，径向上安装3个限位螺钉205，通过限位螺钉205把减振弹簧206密封在推杆203和支撑头204中，限位螺钉205卡在推杆203凸台上，密封的减振弹簧206需要压缩一定体积，使其有部分弹性。将试验台放入压力舱后，通过支撑传动机构3，将动力传给丝杠201，丝杠推动推杆203在张紧底座208的凹槽中移动，使支撑头204接触压力舱壁。机架上盖18和机架下盖9分别均布3个试验台支撑机构2，其相互配合，将试验台固定在压力舱中。减振弹簧206在支撑过程中被压缩，验台工作过程中减振弹簧206吸收振动，可以防止试验台振动对压力舱的破坏。
试验台支撑机构包括支撑头、推杆、丝杠、减振弹簧、支撑底座、限位螺钉；支撑头轴向开有孔，孔中安装弹簧，径向有螺纹孔，安装限位螺钉；推杆一端有凸台，限位螺钉与凸台配合，实现对弹簧的密封以及推杆与支撑头固定；推杆另一端开有梯形螺纹孔，与丝杠配合实现轴向进给，通过支撑传动机构获得动力；试验台支撑机构沿机架上盖和下盖径向等角度分别安装三个，其丝杠轴线分别在机架上盖和下盖的圆心处相交，实现试验台在压力舱的中间固定；支撑机构中密封的减振弹簧可以避免试验台振动对压力舱的破坏。
支撑传动机构3主要由万向节301、传动锥齿轮303、扳手305，万向节传动轴309、上张紧传动轴310和下张紧传动轴312组成。由于受空间的影响，上张紧传动轴310安装在机架上盖18的偏心位置，其末端通过凸台与下张紧传动轴312连接在一起。上张紧传动轴310通过一对传动锥齿轮303，将动力传给近端的丝杠201；通过万向节301和万向节传动轴309，将动力传给另外两个远端试验台支撑机构的方头丝杠215。万向节301成对使用，通过万向节传动轴309连接；万向节301角度相同，实现三个试验台支撑机构2的同步张紧。下张紧传动轴312动力传动原理与上张紧传动轴310相同，通过转动安装在上张紧传动轴310上的扳手305，可以将张紧动力同步传给机架上盖18的试验台支撑机构2和机架下盖9的试验台支撑机构2，实现同步支撑。
支撑传动机构包括上支撑传动轴、下支撑传动轴、万向节、扳手、锥齿轮；为避免干涉，在机架上盖偏心位置开一个通孔，安装上支撑传动轴，在机架下盖的对应位置开一座孔，安装下支撑传动轴；上支撑传动轴一端连接扳手，另一端有凸台结构，与下支撑传动轴凹槽配合，实现同步转动；上支撑传动轴上安装有锥齿轮，与近端的试验台支撑机构锥齿轮啮合，将动力传给试验台支撑机构，分别通过一对万向节和万向节传动轴，将动力传给另两个远端的试验台支撑机构，下支撑传动轴通过同样方式将动力传给机架下盖上的支撑机构；所有万向节的两个叉形接头夹角相同，实现试验台支撑机构的同步运动。将实验台放入压力舱后，通过转动试验台上端的扳手，实现上下支撑机构的同步支撑。

Claims (1)

1.一种用于压力舱中的金刚石串珠摩擦试验台，其特征在于：整个试验台外形为圆柱体，包括传动机构(1)、试验台支撑机构(2)、支撑传动机构(3)、液压马达(17)、机架(19)、金刚石串珠平台(13)和工作平台(12)；所述的传动机构(1)通过传动轴承(104)、开口端盖(11)、端盖(20)和螺钉固定在上箱体(14)和下箱体(6)中；下箱体(6)下端通过耳环(7)和工作压力传感器(10)安装在液压缸(8)上；所述的试验台支撑机构(2)通过张紧底座(208)固定在机架上盖(18)和机架下盖(9)上，机架上盖(18)和机架下盖(9)分别均布3个试验台支撑机构(2)；所述的支撑传动机构(3)通过张紧传动轴承(311)固定在机架上盖(18)和机架下盖(9)中；所述的液压马达(17)固定在液压马达机座(16)上，通过联轴器(15)与上箱体主动轴(103)连接；所述的机架(19)上有导轨和支撑机构；所述的金刚石串珠平台(13)上通过螺钉固定有金刚石串珠(5)，金刚石串珠平台(13)安装在上箱体(14)主动轴(103)一端；所述的工作平台(12)上有螺纹孔，通过螺钉将工件(4)固定在工作平台(12)上，工作平台(12)安装在下箱体(6)输入轴(109)一端；
所述的传动机构(1)主要由上箱体输出轴(101)、上箱体传动轴(102)、上箱体主动轴(103)、下箱体输出轴(110)和下箱体输入轴(111)组成；上箱体输出轴(101)、上箱体传动轴(102)和上箱体主动轴(103)前端均安装小齿轮，小齿轮传动轴承相连接且套有轴套；上箱体输出轴(101)末端安装渐开线外齿轴(113)；下箱体输出轴(110)和下箱体输入轴(111)前端均安装大齿轮，下箱体输入轴(111)末端安装渐开线内齿轴(112)，渐开线外齿轴(113)和渐开线内齿轴(112)同轴心啮合；
所述的试验台支撑机构(2)主要由丝杠(201)、推杆(203)、支撑头(204)、限位螺钉(205)、减振弹簧(206)和张紧底座(208)组成；推杆(203)上有一凸台，支撑头(204)轴向有孔，径向上安装3个限位螺钉(205)，通过限位螺钉(205)把减振弹簧(206)密封在推杆(203)和支撑头(204)中，限位螺钉(205)卡在推杆(203)凸台上，密封的减振弹簧(206)压缩一定体积；
所述的支撑传动机构(3)主要由万向节(301)、传动锥齿轮(303)、扳手(305)，万向节传动轴(309)、上张紧传动轴(310)和下张紧传动轴(312)组成，上张紧传动轴(310)安装在机架上盖(18)的偏心位置，上张紧传动轴(310)末端通过凸台与下张紧传动轴(312)连接在一起；上张紧传动轴(310)通过一对传动锥齿轮(303)将动力传给近端的丝杠(201)；上张紧传动轴(310)通过万向节(301)和万向节传动轴(309)将动力传给另外两个远端试验台支撑机构(2)的方头丝杠(215)；万向节(301)成对使用，通过万向节传动轴(309)连接；万向节(301)角度相同；扳手(305)安装在上张紧传动轴(310)上。
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