CN110285974A - 一种用于测量高速驱动系统的工装结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测量高速驱动系统的工装结构，包含转轴结构和调节结构，所述调节结构用于调节转轴结构的位置，以便所述转轴结构的轴心与高速驱动系统的轴心位于同一条直线上，所述转轴结构包含高速旋转轴、左端盖、右端盖、壳体和角接触球轴承，所述角接触球轴承位于所述壳体和所述高速旋转轴之间，以配合所述高速旋转轴旋转，所述右端盖用于从所述角接触球轴承沿轴向方向外端且远离所述高速旋转轴的部分对其进行限位；所述调节结构包含底板、调节支架和调高件；所述底板上设有滑道，所述调节支架设有一端用于配合所述滑道的配合结构，同现有技术相比，该结构设计合理，结构稳定，方便调节，安全可靠,验证高速驱动系统装配的可靠性。

Description

一种用于测量高速驱动系统的工装结构

技术领域

本发明涉及液体火箭发动机领域，特别涉及一种用于测量高速驱动系统的工装结构。

背景技术

随着航天产业的快速发展，涉及火箭的各项技术也实现了突飞猛进。航空航天发动机地面试验领域有许多需要高速驱动的重要设备，通常情况下，这些高速驱动设备被生产出来后均要进行安装调试及各种性能测试，只有在测试合格后才可以投入使用。

高速驱动系统和测试台架的安装调试，特别是整个系统的轴系安装调试是否能满足设计要求(一般同轴度要求0.02mm)是确保整个系统平稳高效运行的首要条件。在系统安装满足设计要求的前提下，还需要测试高速驱动系统的性能，一般包括转速、转矩、振动和噪声等技术指标。目前，被试产品普遍选用正式产品作为考核标准。这些正式产品，尤其是航空航天领域的旋转组件或部件，通常结构复杂，加工周期长，生产成本高。在安装调试和性能测试过程中，一旦发生对产品造成损害等异常情况，可能会引发经济成本和时间成本的大幅提高。为了准确测量整个系统的轴系，需要将高速驱动系统的轴心与测试台架的转轴结构的轴心设置在同一条直线上。但是目前测试台架的设计不合理，不便调节，往往导致高速驱动系统的轴心与测试台架的转轴结构的轴心不在同一条直线上，通常需要花费大量时间进行轴心调节，影响工作效率。

因此，提供一种设计合理，结构稳定，方便调节，安全可靠,可以的模拟替代正式产品，且可以验证高速驱动系统装配的合理性和可靠性的调台验收工装是目前所要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于测量高速驱动系统的工装结构，具有设计合理，结构稳定，方便调节，安全可靠,可以的模拟替代正式产品，验证了高速驱动系统装配的合理性和可靠性等优点。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于测量高速驱动系统的工装结构，包含转轴结构和调节结构，所述调节结构位于所述转轴结构的一端，所述转轴结构用于随待测高速驱动系统同轴旋转，所述调节结构用于调节转轴结构的位置，以便所述转轴结构的轴心与所述高速驱动系统的轴心位于同一条直线上，用以检测所述高速驱动系统的稳定性，其中：所述转轴结构包含高速旋转轴、左端盖、右端盖、壳体和角接触球轴承，所述高速旋转轴依次贯穿所述左端盖、所述角接触球轴承和右端盖；所述角接触球轴承位于所述壳体和所述高速旋转轴之间，以配合所述高速旋转轴旋转，所述壳体两端分别连接所述左端盖和所述右端盖，其中所述左端盖用于与所述调节结构的安装法兰连接，所述右端盖用于从所述角接触球轴承沿轴向方向外端且远离所述高速旋转轴的部分对其进行限位；所述调节结构包含底板、调节支架和调高件；所述底板上设有滑道，所述调节支架设有一端用于配合所述滑道的配合结构；所述调高件设置于所述底板和所述调节支架之间，用以调整所述调节支架相对于所述底板的距离；在所述调高件调整所述调节支架相对于所述底板的距离时，所述配合结构的另一端通过改变与所述调节支架的配合度使所述配合结构的所述一端接触所述滑道。

优选的，所述角接触球轴承包含沿同一轴线相对设置的第一轴承体和第二轴承体，所述第一轴承体和所述第二轴承体沿轴向方向的两端分别由所述高速旋转轴的凸台和锁紧螺栓限位；工装结构还包括轴套，所述轴套套设在所述高速旋转轴位于所述第一轴承体和所述第二轴承体之间的表面，且两端分别与所述第一轴承体和所述第二轴承体的内侧紧贴，以在轴向方向上对所述第一轴承体和所述第二轴承体限位。

优选的，所述高速旋转轴上设有固定孔，所述固定孔位于所述第二轴承体远离所述第一轴承体的一侧，所述固定孔设有所述锁紧螺栓，以对所述第二轴承体沿轴向方向的外端且靠近所述高速旋转轴的部分进行限位。

优选的，所述第一轴承体和所述第二轴承体的至少之一与所述壳体之间设有波形弹簧。

优选的，所述配合结构包括凸条，所述凸条的一端用以接触所述滑道，且另一端与所述可调节支架螺纹连接。

优选的，所述配合结构还包括锁紧螺母，所述锁紧螺母用于在所述凸条的所述另一端外侧将所述凸条与所述调节支架锁紧。

优选的，所述凸条与所述滑道的外形相匹配。

优选的，所述调高件为金属垫片，所述金属垫片整体地设置在所述底板和所述可调节支架之间，且在对应所述滑道的位置开有配合所述凸条的长条孔。

优选的，所述调高件为金属垫片，所述金属垫片整体地设置在所述底板和所述可调节支架之间，所述凸条的所述另一端穿过所述金属垫片后与所述调节支架螺纹连接，所述凸条与所述金属垫片通过锁紧螺母彼此固定。

优选的，所述金属垫片仅在所述底板和所述调节支架之间的边缘位置设置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该种用于测量高速驱动系统的工装结构由转轴结构和调节结构组成，所述调节结构位于所述转轴结构的一端，所述转轴结构用于随待测高速驱动系统同轴旋转，所述调节结构用于调节转轴结构的位置，以便所述转轴结构的轴心与所述高速驱动系统的轴心位于同一条直线上，以使所述转轴结构与所述高速驱动系统同轴，用以检测所述高速驱动系统的稳定性，其中：所述转轴结构包含高速旋转轴、左端盖、右端盖、壳体和角接触球轴承，所述高速旋转轴依次贯穿所述左端盖、所述角接触球轴承和右端盖；所述角接触球轴承位于所述壳体和所述高速旋转轴之间，以配合所述高速旋转轴旋转，所述壳体两端分别连接所述左端盖和所述右端盖，其中所述左端盖用于与所述调节结构的安装法兰连接，所述右端盖用于从所述角接触球轴承沿轴向方向外端且远离所述高速旋转轴的部分对其进行限位，使得高速旋转轴被固定牢固，避免其发生晃动，同时所述调节结构包含底板、调节支架和调高件；所述底板上设有滑道，所述调节支架设有一端用于配合所述滑道的配合结构；所述调高件设置于所述底板和所述调节支架之间，用以调整所述调节支架相对于所述底板的距离；在所述调高件调整所述调节支架相对于所述底板的距离时，所述配合结构的另一端通过改变与所述调节支架的配合度使所述配合结构的所述一端接触所述滑道。调节结构通过在底板和调节支架之间增减放置调高件，来实现调节支架的升降，进而完成对旋转轴机构的调节，以使旋转轴机构与待测高速驱动系统同轴，同时为了方便移动调节支架，在所述底板上设有滑道，进而方便高速旋转轴延滑道方向运动，以方便后续测试操作，整个结构，避免当发生异常情况，对正式产品造成损伤，该结构具有设计合理，结构稳定，方便拆卸，安全可靠,可以的模拟替代正式产品，可以验证高速驱动系统装配的合理性和可靠性。

附图说明

附图1为本发明用于测量高速驱动系统的工装结构的截面示意图；

附图2为本发明用于测量高速驱动系统的工装结构的左视图；

附图3为本发明底板与滑道的俯视图；

附图4为本发明壳体的立体图；

附图5为本发明壳体与凸起条的截面示意图；

附图6为本发明轴套的立体图；

附图7为本发明高速旋转轴，第一轴承体，第二轴承体，凸台和轴套的结构示意图；

附图8为本发明金属垫片的俯视图；

附图9为本发明金属垫片的仰视图；

附图10为本发明金属垫片的立体图；

附图11为本发明弹簧垫圈的立体图；

附图12为本发明弹簧垫圈的俯视图；

附图13为本发明单个波形弹簧的立体图。

附图标记说明：

1高速旋转轴 2左端盖

3右端盖 4壳体

5底板 6调节支架

7金属垫片 8滑道

9第一轴承体 10第二轴承体

11凸台 12锁紧螺栓

13轴套 14固定孔

15波形弹簧 16凸条

17锁紧螺母 18长条孔

19高速驱动系统 20高速联轴器

21高速测扭仪 22膨胀螺栓

23弹簧垫圈 24固定螺栓

25凸起条 26胶体层

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。

本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

请参阅图1，图2和图3所示，本发明的实施例提供了一种用于测量高速驱动系统的工装结构，包含转轴结构和调节结构，调节结构位于转轴结构的一端，转轴结构用于随待测高速驱动系统19同轴旋转，调节结构用于调节转轴结构的位置，以便转轴结构的轴心与高速驱动系统19的轴心位于同一条直线上，以使转轴结构与高速驱动系统19同轴，用以检测高速驱动系统19的稳定性，其中：转轴结构包含高速旋转轴1、左端盖2、右端盖3、壳体4和角接触球轴承，高速旋转轴1依次贯穿左端盖2、角接触球轴承和右端盖3；角接触球轴承位于壳体4和高速旋转轴1之间，以配合高速旋转轴1旋转，壳体4两端分别连接左端盖2和右端盖3，其中左端盖2用于与调节结构的安装法兰连接，右端盖3用于从角接触球轴承沿轴向方向外端且远离高速旋转轴1的部分对其进行限位；调节结构包含底板5、调节支架6和调高件；底板6上设有滑道8，调节支架6一端用于配合滑道8的配合结构；调高件设置于底板5和调节支架6之间，用以调整调节支架6相对于底板5的距离；在调高件调整调节支架6相对于底板5的距离时，配合结构的另一端通过改变与调节支架6的配合度使配合结构的一端接触滑道8。

具体的说：该种用于测量高速驱动系统的工装结构，包含转轴结构和调节结构，调节结构位于转轴结构的一端，转轴结构用于随待测高速驱动系统19同轴旋转，调节结构用于调节转轴结构的位置，以便转轴结构的轴心与高速驱动系统19的轴心位于同一条直线上，以使转轴结构与高速驱动系统19同轴，用以检测高速驱动系统19的稳定性，其中：转轴结构包含高速旋转轴1、左端盖2、右端盖3、壳体4和角接触球轴承，高速旋转轴1依次贯穿左端盖2、角接触球轴承和右端盖3；角接触球轴承位于壳体4和高速旋转轴1之间，以配合高速旋转轴1旋转，壳体4两端分别连接左端盖2和右端盖3，其中左端盖2用于与调节结构的安装法兰连接，右端盖3用于从角接触球轴承沿轴向方向外端且远离高速旋转轴1的部分对其进行限位，该结构使得高速旋转轴1被固定牢固，结构稳定，避免其发生晃动，方便高速旋转轴1旋转，同时调节结构包含底板5、调节支架6和调高件；底板6上设有滑道8，调节支架6一端用于配合滑道8的配合结构；调高件设置于底板5和调节支架6之间，用以调整调节支架6相对于底板5的距离；在调高件调整调节支架6相对于底板5的距离时，配合结构的另一端通过改变与调节支架6的配合度使配合结构的一端接触滑道8。；调节结构通过在底板5和调节支架6之间增减放置调高件，来实现调节支架6的升降，进而完成对旋转轴机构的调节，以使旋转轴机构与待测高速驱动系统19同轴，同时为了方便移动调节支架，在底板5上设有滑道8，进而方便高速旋转轴1延滑道8方向运动，以方便后续测试操作，整个结构，避免当发生异常情况，对正式产品造成损伤，该结构具有设计合理，结构稳定，方便拆卸，安全可靠,可以的模拟替代正式产品，可以验证高速驱动系统装配的合理性和可靠性。

在本实施方式中如图1，图6和图7所示，角接触球轴承包含沿同一轴线相对设置的第一轴承体9和第二轴承体10；第一轴承体9和第二轴承体10沿轴向方向的两端分别由高速旋转轴1的凸台11和锁紧螺栓12限位。高速旋转轴1依次贯穿左端盖2、第一轴承体9，第二轴承体10和右端盖3。轴套13套设在高速旋转轴1表面，轴套13位于第一轴承体9和第二轴承体10之间，且两端分别与第一轴承体9和第二轴承体10相互紧贴(例如，轴套13沿轴向方向的两端分别抵接轴承体内侧靠近高速旋转轴1的部分)，以限制第一轴承体9和第二轴承体10沿轴向方向的距离。例如，高速旋转轴1上设有固定孔14，固定孔14位于第二轴承体10远离第一轴承体9的一侧，固定孔14设有锁紧螺栓12，该锁紧螺栓19可以从第二轴承体10远离第一轴承体9端对第二轴承体10限位，且锁紧螺栓12通过螺母连接，例如，锁紧螺栓12抵接在第二轴承体10的靠近高速旋转轴1的部分。特别的，右端盖通过固定螺栓24与壳体4连接，为了防止固定螺栓24因为震动而产生松动，在固定螺栓24与壳体4上设有弹簧垫圈23，弹簧垫圈23起到减震作用，进而防止固定螺栓24因松动而从壳体4脱落。

特别需要说明的是，如图1，图2，图4，图5，图7，图11，图12和图13所示，第一轴承体9和第二轴承体10的至少之一与壳体4之间设有波形弹簧15。比如，为了使得第一轴承体9与高速旋转轴1连接紧密，将壳体4设置为两端相通的圆筒结构。例如，壳体4的内部设有凸起条25，凸起条25与壳体4内表面相互紧贴，壳体4的高度大于凸起条25的高度(按图4所示的方位)。需要指出的是凸台11和凸起条25之间设有波形弹簧15，波形弹簧15一方面起到减震作用，有效保护第一轴承体9。另一方面对第一轴承体9安装时施加预紧力，避免第一轴承体9出现倾斜，同时使得第一轴承体9与高速旋转轴1连接更加紧密。特别地，本实施分方式中，为了使得波形弹簧15弹性更大，可以将多个波形弹簧15依次罗列连接。

在本实施方式，如图2和图5所示，例如，配合结构可以包括凸条16,为了方便凸条16移动，将凸条16的一端用以接触滑道8，同时为了避免凸条16出现触动，且使凸条16与调节支架6固定牢固，在凸条16另一端与可调节支架6螺纹连接。在此情况下，前文所说的配合度可以为凸条16与可调节支架6的螺纹连接程度。需要提及的是，为了保证配合结构被固定牢固，同时方便拆卸，配合结构还包括锁紧螺母17，锁紧螺母17用于在凸条16的另一端外侧将凸条16与调节支架6锁紧。

为了便于凸条16与滑道8连接，避免凸条16与滑道8之间出现间隙，造成凸条16出现晃动，将凸条16与滑道8的外形相匹配。例如，两者可以为凹凸配合，从而避免凸条16发生倾斜，方便凸条16一端在滑道8内可靠地移动。

需要提及的是，如图2，图8，图9和图10所示，为了调高件的强度，调高件可以采用金属垫片7。例如，金属垫片7外形可以是圆板结构，且中心设有通孔。进一步的，金属垫片7整体地设置在底板5和可调节支架6之间，且在对应滑道8的位置开有配合凸条16的长条孔18，以在金属垫片7相对于底板5固定，且调节支架6沿滑道8滑动时，金属垫片7不会对凸条16的行程造成干扰。在本实施方式中，金属垫片7仅在底板5和调节支架6之间的边缘位置设置，从而既简化了通过在底板5和可调节支架6之间增加金属垫片7以调整二者相对距离的操作，又能避免对可调节支架6的滑动造成干扰。

此外，如图2，图8和图9所示，金属垫片7可以与可调节支架6彼此固定，从而在可调节支架6滑动时，带动金属垫片7共同运动。在此情况下，金属垫片7可以整片的设置在底板5和可调节支架6之间，仅在凸条16对应的位置留有开口，从而凸条16在穿过开口后与可调节支架6螺纹连接。进一步地，凸条16可以在其靠近可调节支架6的部分通过锁紧螺母17与金属垫片7彼此固定，从而确保金属垫片7可以随可调节支架6运动。特别的，为了减少金属垫片7震动，同时避免金属垫片7滑动，在金属垫片7的表面，且靠近底板5一侧设有胶体层26，此外胶体层26与金属垫片7粘性连接，防止胶体层26脱离金属垫片7。

在上述实施例中，例如，凸条6可以为T型螺栓。

需要注意的是，如图1所示，高速驱动系统19通过高速联轴器20与高速旋转轴1连接。为了方便测量，在高速驱动系统19上设有高速测扭仪21。

特别需要注意的是，为了避免底板5被水汽腐蚀生锈，在底板5表面设有防水层，增加底板5的使用寿命，同时为了避免防水层脱落，将防水层与底板5表面相互紧贴，两者粘性连接。为了使得底板5与地面连接更加稳定，在底板5下部连接膨胀螺栓22。

在本实施方式中，值得一提的是，连接方式包含螺纹连接，焊接，铆接等，在此不再具体说明。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种用于测量高速驱动系统的工装结构，其特征在于：包含转轴结构和调节结构，所述调节结构位于所述转轴结构的一端，所述转轴结构用于随待测高速驱动系统同轴旋转，所述调节结构用于调节所述转轴结构的位置，以便所述转轴结构的轴心与高速驱动系统的轴心位于同一条直线上，用以检测高速驱动系统的稳定性，其中：

所述转轴结构包含高速旋转轴、左端盖、右端盖、壳体和角接触球轴承，所述高速旋转轴依次贯穿所述左端盖、所述角接触球轴承和右端盖；所述角接触球轴承位于所述壳体和所述高速旋转轴之间，以配合所述高速旋转轴旋转，所述壳体两端分别连接所述左端盖和所述右端盖，其中所述左端盖用于与所述调节结构的安装法兰连接，所述右端盖用于从所述角接触球轴承沿轴向方向外端且远离所述高速旋转轴的部分对其进行限位；

所述调节结构包含底板、调节支架和调高件；所述底板上设有滑道，所述调节支架设有一端用于配合所述滑道的配合结构；所述调高件设置于所述底板和所述调节支架之间，用以调整所述调节支架相对于所述底板的距离；在所述调高件调整所述调节支架相对于所述底板的距离时，所述配合结构的另一端通过改变与所述调节支架的配合度使所述配合结构的所述一端接触所述滑道。

2.根据权利要求1所述的用于测量高速驱动系统的工装结构，其特征在于：所述角接触球轴承包含沿同一轴线相对设置的第一轴承体和第二轴承体，所述第一轴承体和所述第二轴承体沿轴向方向的两端分别由所述高速旋转轴的凸台和锁紧螺栓限位；工装结构还包括轴套，所述轴套套设在所述高速旋转轴位于所述第一轴承体和所述第二轴承体之间的表面，且两端分别与所述第一轴承体和所述第二轴承体的内侧紧贴，以在轴向方向上对所述第一轴承体和所述第二轴承体限位。

3.根据权利要求2所述的用于测量高速驱动系统的工装结构，其特征在于：所述高速旋转轴上设有固定孔，所述固定孔位于所述第二轴承体远离所述第一轴承体的一侧，所述固定孔设有所述锁紧螺栓，以对所述第二轴承体沿轴向方向的外端且靠近所述高速旋转轴的部分进行限位，所述锁紧螺栓与螺母连接。

4.根据权利要求2所述的用于测量高速驱动系统的工装结构，其特征在于：所述第一轴承体和所述第二轴承体的至少之一与所述壳体之间设有波形弹簧。

5.根据权利要求1所述的用于测量高速驱动系统的工装结构，其特征在于：所述配合结构包括凸条，所述凸条的一端用以接触所述滑道，且另一端与所述可调节支架螺纹连接。

6.根据权利要求5所述的用于测量高速驱动系统的工装结构，其特征在于：所述配合结构还包括锁紧螺母，所述锁紧螺母用于在所述凸条的所述另一端外侧将所述凸条与所述调节支架锁紧。

7.根据权利要求5所述的用于测量高速驱动系统的工装结构，其特征在于：所述凸条与所述滑道的外形相匹配。

8.根据权利要求1所述的用于测量高速驱动系统的工装结构，其特征在于：所述调高件为金属垫片，所述金属垫片整体地设置在所述底板和所述可调节支架之间，且在对应所述滑道的位置开有配合所述凸条的长条孔。

9.根据权利要求1或5所述的用于测量高速驱动系统的工装结构，其特征在于：所述调高件为金属垫片，所述金属垫片整体地设置在所述底板和所述可调节支架之间，所述凸条的所述另一端穿过所述金属垫片后与所述调节支架螺纹连接，所述凸条与所述金属垫片通过锁紧螺母彼此固定。

10.根据权利要求9所述的用于测量高速驱动系统的工装结构，其特征在于：所述金属垫片仅在所述底板和所述调节支架之间的边缘位置设置。