CN109774968A - 一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台，包括布置于底座上的驱动电机、传动轴模块、滑槽导向定位模块、可移动支撑模块、自定心圆盘转子模块；所述传动轴模块包括若干传动轴及联轴器，滑槽导向定位模块包括沿直线导轨滑动的滑块组件；所述可移动支撑模块包括通过支撑组件与滑块组件对应连接的自定心套筒，且自定心套筒通过锁紧组件实现与传动轴的锁紧固定；所述自定心圆盘转子模块包括通过锁紧组件实现与传动轴锁紧固定的配重圆盘。本发明具有结构简单、操作方便、试验可靠等特点，能有效保障各轴段之间具有较高的同轴度，并进行变支撑位置、变轴段长度、变轴段外径等试验研究，提供了一种实用高效的转子试验系统，大大加快研究进程。

Description

一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台

技术领域

本发明涉及一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台，属于转子动力学试验技术领域。

背景技术

直升机传动系统是一个多级数、带分支、含非平行轴的齿轮啮合复杂转子系统。其中，尾传动系统是直升机传动系统的重要子系统，作用是通过传递扭矩和转速将动力从发动机传递到尾桨，平衡旋翼产生的反扭力矩和实现直升机的航向操纵。如果尾传动系统的设计存在缺陷，尾传动轴在高速旋转中，会引起强烈的振动，使零件断裂损坏，导致尾桨操纵失效，严重威胁到飞行安全。直升机飞行过程中，传动系统除受到负荷大、转速高及发动机传来的动力载荷外，还要承受直升机飞行过程中的机动载荷以及工作环境中存在各种不同的激振力等因素，因此发生故障的概率大大增加。在传动系统设计时，需要掌握结构参数对系统固有振动特性的影响规律，从而调整参数，使传动系统在工作中避开共振，保证尾传动系统和直升机的稳定性与可靠性。

直升机尾传动系统的振动形式主要表现为弯曲振动和扭转振动，这两方面是机械系统动力学研究的重点内容。通过试验来研究尾传动系统振动特性是相当重要的辅助手段，它为直升机尾传动的设计提供了大量的试验数据。在试验研究中，采用实际直升机尾传轴进行试验的费用较高，而且具有很大的风险性，因此许多试验都是采用转子试验台来进行振动特性的研究。

现有的多跨转子试验台普遍存在跨距之间调整范围有限，轴长、轴径不可变，试验过程调整轴承位置或更换其他配件会存在对中不一致以及拆卸轴承费时费力等现象。中国专利(CN 108007692A)提出了一种用于涡轴发动机双转子试验台的可剖分式支撑结试验构，其有效避免了试验过程改变某一个轴承座参数时，连带拆除其它轴承座或联轴器而带来不对中的情况，但是对于只改变轴承座位置的情况，仍需拆卸轴承，若想改变轴段参数，特别是改变轴径，需改变试验台相关零部件的结构参数。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台，具有结构简单、操作方便、试验可靠等特点，能有效保障各轴段之间具有较高的同轴度，并进行变支撑位置、变轴段长度、变轴段外径等试验研究，是一种实用高效的转子试验系统。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台，包括布置于底座上的驱动电机、传动轴模块、滑槽导向定位模块、可移动支撑模块、自定心圆盘转子模块；

其中，所述传动轴模块包括若干传动轴及联轴器，且驱动电机与传动轴之间、传动轴与传动轴之间通过联轴器依次实现传动；所述滑槽导向定位模块包括平行布置于传动轴下方的直线导轨及直线导轨上的若干滑块组件；

所述可移动支撑模块包括支撑组件、自定心套筒和锁紧组件，且自定心套筒通过支撑组件与滑块组件对应连接，并通过滑块组件实现与直线导轨的滑动固定；所述自定心套筒套接于传动轴上，且两端通过锁紧组件实现与传动轴的锁紧固定；

所述自定心圆盘转子模块包括套接于传动轴上的配重圆盘，且配重圆盘的两端同样通过锁紧组件实现与传动轴的锁紧固定。

本发明中，所述轴段可根据不同的自定心套筒内径选用不同直径的轴段，轴段可以是实心轴也可以是空心轴。

进一步的，所述滑块组件包括滑块座及滑块座底部的若干下滚子，通过下滚子与直线导轨上滑槽的配合实现滑块座与直线导轨的滑动连接；所述滑块座上设置有加载丝杆，通过加载丝杆实现滑块座在直线导轨上的滑动锁紧。滑槽导向定位模块通过导轨可以避免各轴承座的安装偏斜，确保各轴段联接之后具有较高的同轴度。

进一步的，为了保证滑动精度，所述直线导轨上滑槽内壁两侧对称设置有圆弧凸起，且下滚子呈相适配的槽型滚轮结构。

进一步的，所述支撑组件包括轴承座、减振环、轴承、轴承盖，且轴承座安装于滑块组件上；所述轴承通过外侧减振环套接于轴承座内，并通过轴承盖实现限位固定；

所述自定心套筒贯穿轴承座、轴承盖并套接于轴承内，且自定心套筒端部依次布置有外螺纹段和锥面槽口结构；所述锥面槽口结构的外侧面呈圆锥曲面，且圆锥曲面上沿圆周均布有弹性槽口；

所述锁紧组件包括锁紧螺母和螺母型套筒，且螺母型套筒上开有弹性缩口；所述螺母型套筒包括内螺纹段和内锥面段，且内螺纹段与外螺纹段螺纹配合连接；所述内锥面段套接于锥面槽口结构上，并通过螺纹套接于内锥面段上的锁紧螺母实现锥面槽口结构与传动轴的锁紧固定。

通过旋转锁紧组件的锁紧螺母使螺母型套筒与自定心套筒配合，具体为：当两锥面刚接触时拧紧锁紧螺母，螺母型套筒锥面会挤压自定心套筒端口处锥面，产生径向的挤压力，将自定心套筒端部的爪面与传动轴抱紧，从而使自定心套筒与传动轴接触关系变成过盈配合。

进一步的，所述轴承内圈与自定心套筒外表面采用过盈配合。

进一步的，所述内锥面段的内锥面倾角大于锥面槽口结构的锥面倾角。

进一步的，所述配重圆盘的两端同样布置有外螺纹段和锥面槽口结构。

进一步的，所述多跨转子试验台还包括主动支撑模块，且若干传动轴上设置有阶梯轴段；所述主动支撑模块同样通过支撑组件与滑块组件对应连接，且主动支撑模块包括橡胶环和可控电机；所述橡胶环套接于支撑组件的轴承内，且橡胶环内圈与阶梯轴段相配合，并通过布置于轴承座上的可控电机驱动下滚子的转动实现滑块组件沿直线导轨的滑动调整，用来控制主动支撑模块是否起支撑作用。

进一步的，所述可控电机是舵机、直线马达或直线电机。

进一步的，所述阶梯轴段呈圆锥形，且橡胶环内圈呈与阶梯轴段相配合的圆锥面。

有益效果：本发明提供的一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台，相对于现有技术，具有以下优点：

(1)通过滑槽导向定位模块可实现支撑位置的任意移动与自动同心锁紧，并通过可移动支撑模块解决了支撑位置改变时轴承拆卸过程繁琐、安装预紧力不一致问题，其中自定心套筒和锁紧组件可以实现支撑位置改变无需拆卸轴承，支撑位置易改变，试验精度易保障；

(2)通过主动支撑模块可开展转子试验台的主动振动控制试验研究，且自定心圆盘转子模块能够很好的满足圆盘与传动轴同轴度要求，同时在装配配重圆盘时不会产生附加径向力，即避免了圆盘引起的附加振动；

(3)具有结构简单、操作方便、试验可靠等特点，可进行变支撑刚度、变轴段长度、变轴段外径、变轴段数量、变支撑数量等多种试验研究，是一种实用高效的转子试验系统，节约成本，大大加快研究进程。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图2是本发明实施例中直线导轨的剖视图；

图3是本发明实施例中滑块组件的结构示意图；

图4是本发明实施例中滑块组件的侧视图；

图5是本发明实施例中可移动支撑模块的剖面结构示意图；

图6是本发明实施例中自定心套筒和锁紧组件的连接示意图；

图7是本发明实施例中自定心套筒和锁紧组件的连接剖面图；

图8是本发明实施例中主动支撑模块的结构示意图；

图9本发明滑实施例中主动支撑模块的剖面结构示意图；

图10是本发明实施例中自定心圆盘转子模块的剖面结构示意图；

图11是本发明实施例中锁紧组件的结构示意图；

图中包括：1-底座，2-驱动电机，3-联轴器，4-可移动支撑模块，5-锁紧组件，6-传动轴，7-自定心圆盘转子模块，8-滑块组件，9-主动支撑模块，10-直线导轨，

41-轴承盖，42-轴承座，43-减振环，44-轴承，45-自定心套筒，51-锁紧螺母，52-螺母型套筒，71-配重圆盘，81-滑块座，82-下滚子，83-加载丝杆，91-橡胶环，92-可控电机，101-圆弧凸起。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作更进一步的说明。

如图1所示为一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台，包括底座1及布置于底座1上的驱动电机2、传动轴模块、滑槽导向定位模块、可移动支撑模块4、自定心圆盘转子模块7；

其中，所述传动轴模块包括若干传动轴6及弹性膜片联轴器3，且驱动电机2与传动轴6之间、传动轴6与传动轴6之间通过联轴器3依次实现传动；所述滑槽导向定位模块包括平行布置于传动轴6下方的直线导轨10及直线导轨10上的若干滑块组件8；

所述可移动支撑模块4包括支撑组件、自定心套筒45和锁紧组件5，且自定心套筒45通过支撑组件与滑块组件8对应连接，并通过滑块组件8实现与直线导轨10的滑动固定；所述自定心套筒45套接于传动轴6上，且两端通过锁紧组件5实现与传动轴6的锁紧固定；

所述自定心圆盘转子模块7包括套接于传动轴6上的配重圆盘71，且配重圆盘71的两端同样通过锁紧组件5实现与传动轴6的锁紧固定。

如图3所示，所述滑块组件8包括滑块座81及滑块座81底部的下滚子82(可以是双滚子或三滚子结构)，通过下滚子82与直线导轨10上滑槽的配合实现滑块座81与直线导轨10的滑动连接；所述滑块座81上设置有加载丝杆83，通过加载丝杆83实现滑块座81在直线导轨10上的滑动锁紧。滑槽导向定位模块通过导轨可以避免各轴承座的安装偏斜，确保各轴段联接之后具有较高的同轴度。

如图2、4所示，所述直线导轨10上滑槽内壁两侧对称设置有圆弧凸起101，且下滚子82呈相适配的槽型滚轮结构。本实施例中，所述直线导轨10呈两列布置，且滑块组件8成对布置于直线导轨10上，成对布置的滑块座81上安装一个轴承座42，轴承座42随滑块一起滑动来改变支撑位置。

如图5-7所示，所述支撑组件包括轴承座42、减振环43、轴承44、轴承盖41，且轴承座42安装于滑块组件8上；所述轴承44通过外侧减振环43套接于轴承座42内，并通过轴承盖41实现限位固定；

所述自定心套筒45贯穿轴承座42、轴承盖41并套接于轴承44内，且自定心套筒45端部依次布置有外螺纹段和锥面槽口结构；所述锥面槽口结构的外侧面呈圆锥曲面，且圆锥曲面上沿圆周均布有弹性槽口；

如图11所示，所述锁紧组件5包括锁紧螺母51和螺母型套筒52，且螺母型套筒52上开有弹性缩口；所述螺母型套筒52包括内螺纹段和内锥面段，且内螺纹段与外螺纹段螺纹配合连接；所述内锥面段套接于锥面槽口结构上，并通过螺纹套接于内锥面段上的锁紧螺母51实现锥面槽口结构与传动轴6的锁紧固定。

所述轴承44内圈与自定心套筒45外表面采用过盈配合；所述内锥面段的内锥面倾角大于锥面槽口结构的锥面倾角。

装配前，先把锁紧螺母51与螺母型套筒52配合构成锁紧组件，再通过旋转锁紧螺母51使螺母型套筒52与自定心套筒45配合，当两锥面刚接触时，再拧紧锁紧螺母51，螺母型套筒52的内锥面会挤压自定心套筒45端口处锥面，产生径向的挤压力，将自定心套筒45端部的爪面与传动轴抱紧，由于反作用力，使锁紧螺母51起到锁紧作用。当拆卸时，通过反向旋转锁紧螺母51使锁紧装置5与自定心套筒45分离。根据不同的自定心套筒内径可选用不同直径的轴段，轴段可以是实心轴也可以是空心轴。由于支撑可以布置在导轨的任意位置，支撑的数量也可以做相应改变，因此传动轴段可以随支撑的位置和个数不同，选用不同的长度和数量。

如图10所示，所述配重圆盘71的两端同样布置有外螺纹段和锥面槽口结构。

如图8-9所示，所述多跨转子试验台还包括主动支撑模块9，且若干传动轴6上设置有锥形阶梯轴段；

所述主动支撑模块9同样通过支撑组件与滑块组件8对应连接，且主动支撑模块9包括橡胶环91和可控电机92；所述橡胶环91套接于支撑组件的轴承44内，且橡胶环91内圈与锥形阶梯轴段相配合，并通过轴承座42上的可控电机92驱动下滚子82的转动实现滑块组件8沿直线导轨10的滑动调整。为了保证稳定性，可移动支撑模块4对应连接的每个滑块座底部一般布置两个下滚子；为了进一步增强摩擦力，主动支撑模块对应连接的每个滑块座底部一般布置三个下滚子。

所述可控电机92可以是舵机、直线马达或直线电机；所述橡胶环91的外圈是金属材料，橡胶环91内圈为锥面，在振动量较小时，主动支撑不起作用，当振动量达到一定值，驱动电机92驱动滚轮转动，从而带动主动支撑沿导轨移动，使橡胶环91内圈与锥形轴段配合，通过控制电机的作动位移，改变橡胶与轴段的挤压力来改变主动支撑刚度，从而起到振动控制的目的。

本发明在应用时，既避免了传统转子试验台支撑移动距离约束，又解决了传动轴不可变换轴径、轴长的限制，同时可以实现转子试验台支撑数目及支撑刚度的变化。其中，自定心套筒45和配重圆盘71端部的槽口数目本案例选用八个，也可以小于八，最小不能小于三个，具体可根据套筒材料的刚度及槽口强度而定；可移动支撑模块4的减振环43可以选用不同的刚度和阻尼，可以是橡胶环，也可以是金属环；所述锁紧组件的锁紧螺母也可以用圆螺母及配用垫片代替。

如需测试数据，可根据需要的数据类型选用不同的传感器，如加速度传感器、位移传感器、转速传感器、噪声传感器，传感器支架可以采用螺栓固定在滑块上，也可以放置在底座上，对于转速传感器支架可以固定在底座上；为模拟尾桨对传动轴的影响，可以在传动轴输出端接入测功机。由于采用滑槽导向定位模块，能使支承位置改变时保证有较高的直线度；自定心套筒的独特设计与锁紧螺母及螺母型套筒的配合，使支撑位置易改变，并能实现同心锁紧，减小参数调整带来的误差。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台，其特征在于，包括底座(1)及布置于底座(1)上的驱动电机(2)、传动轴模块、滑槽导向定位模块、可移动支撑模块(4)、自定心圆盘转子模块(7)；

其中，所述传动轴模块包括若干传动轴(6)及联轴器(3)，且驱动电机(2)与传动轴(6)之间、传动轴(6)与传动轴(6)之间通过联轴器(3)依次实现传动；所述滑槽导向定位模块包括平行布置于传动轴(6)下方的直线导轨(10)及直线导轨(10)上的若干滑块组件(8)；

所述可移动支撑模块(4)包括支撑组件、自定心套筒(45)和锁紧组件(5)，且自定心套筒(45)通过支撑组件与滑块组件(8)对应连接，并通过滑块组件(8)实现与直线导轨(10)的滑动固定；所述自定心套筒(45)套接于传动轴(6)上，且两端通过锁紧组件(5)实现与传动轴(6)的锁紧固定；

所述自定心圆盘转子模块(7)包括套接于传动轴(6)上的配重圆盘(71)，且配重圆盘(71)的两端同样通过锁紧组件(5)实现与传动轴(6)的锁紧固定。

2.根据权利要求1所述的一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台，其特征在于，所述滑块组件(8)包括滑块座(81)及滑块座(81)底部的若干下滚子(82)，通过下滚子(82)与直线导轨(10)上滑槽的配合实现滑块座(81)与直线导轨(10)的滑动连接；所述滑块座(81)上设置有加载丝杆(83)，通过加载丝杆(83)实现滑块座(81)在直线导轨(10)上的滑动锁紧。

3.根据权利要求2所述的一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台，其特征在于，所述直线导轨(10)上滑槽内壁两侧对称设置有圆弧凸起(101)，且下滚子(82)呈相适配的槽型滚轮结构。

4.根据权利要求1所述的一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台，其特征在于，所述支撑组件包括轴承座(42)、减振环(43)、轴承(44)、轴承盖(41)，且轴承座(42)安装于滑块组件(8)上；所述轴承(44)通过外侧减振环(43)套接于轴承座(42)内，并通过轴承盖(41)实现限位固定；

所述自定心套筒(45)贯穿轴承座(42)、轴承盖(41)并套接于轴承(44)内，且自定心套筒(45)端部依次布置有外螺纹段和锥面槽口结构；所述锥面槽口结构的外侧面呈圆锥曲面，且圆锥曲面上沿圆周均布有弹性槽口；

所述锁紧组件(5)包括锁紧螺母(51)和螺母型套筒(52)，且螺母型套筒(52)上开有弹性缩口；所述螺母型套筒(52)包括内螺纹段和内锥面段，且内螺纹段与外螺纹段螺纹配合连接；所述内锥面段套接于锥面槽口结构上，并通过螺纹套接于内锥面段上的锁紧螺母(51)实现锥面槽口结构与传动轴(6)的锁紧固定。

5.根据权利要求4所述的一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台，其特征在于，所述轴承(44)内圈与自定心套筒(45)外表面采用过盈配合。

6.根据权利要求4所述的一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台，其特征在于，所述内锥面段的内锥面倾角大于锥面槽口结构的锥面倾角。

7.根据权利要求4所述的一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台，其特征在于，所述配重圆盘(71)的两端同样布置有外螺纹段和锥面槽口结构。

8.根据权利要求4所述的一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台，其特征在于，还包括主动支撑模块(9)，且若干传动轴(6)上设置有阶梯轴段；

所述主动支撑模块(9)同样通过支撑组件与滑块组件(8)对应连接，且主动支撑模块(9)包括橡胶环(91)和可控电机(92)；所述橡胶环(91)套接于支撑组件的轴承(44)内，且橡胶环(91)内圈与阶梯轴段相配合，并通过轴承座(42)上的可控电机(92)驱动下滚子(82)的转动实现滑块组件(8)沿直线导轨(10)的滑动调整。

9.根据权利要求8所述的一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台，其特征在于，所述可控电机(92)是舵机、直线马达或直线电机。

10.根据权利要求8所述的一种轴段和支撑可调的多跨转子试验台，其特征在于，所述阶梯轴段呈圆锥形，且橡胶环(91)内圈呈与阶梯轴段相配合的圆锥面。