CN112576610A - 一种具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件。该滚轮组件包括装卡在导轨上方的上滚轮组件和装卡在导轨下方的下滚轮组件，上滚轮组件和下滚轮组件均固定在与导轨平行的运动支撑构件上；上滚轮组件通过上关节轴承与运动支撑构件连接，上滚轮装卡在导轨的上方轨道上；下滚轮组件通过下关节轴承与运动支撑构件连接，下滚轮装卡在导轨的下方轨道上；下滚轮组件的内腔安装有滑块，滑块沿垂直于导轨的垂线方向上下滑动，滑块通过预紧补偿螺钉固定在下滚轮组件上，预紧补偿螺钉用于调节下滚轮与导轨的下方轨道之间的运动间隙。该滚轮组件解决了低温下机构运动问题，以及宽温域变化对机构运动间隙补偿和运动轨迹适应问题。

Description

一种具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件
技术领域
本发明属于风洞设备技术领域，具体涉及一种具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件。
背景技术
在机械工程使用过程中，机构运动过程中常常要使用导向装置，常规导向装置按实现功能分为直线导轨和弧形导轨，按摩擦性质分为滑动摩擦导轨、滚动摩擦导轨、弹性摩擦导轨、等种类。其中，使用较广泛的导轨以滚珠作为导轨与滑块之间的动力传输界面，可进行无限滚动循环的运动，并将滑块限制在导轨上，使得负载装置能沿导轨以高速度、高精度作往复直线运动。如果运动精度不高、运动速度较低、使用频率不高情况下，常常使用滑动摩擦导轨进行导向，也可以使用常规滚轮导向装置进行导向。
但是，在一些特殊使用场合，如某大型风洞中，机构运行不仅具有速度快、承载大、使用频率高等特点，且工作在超低温和常温之间连续变化的宽温域范围内，较大温差引起的结构尺寸变化对机构传动精度和传动性能带来较大影响。常规的导向装置，如以滚珠作为动力传输界面的导轨会出现低温下无法采用有效的润滑，且容易产生别卡和咬死现象；滑动摩擦导轨容易出现冷焊现象，工作效率较低，长时间使用磨损后精度变化较大，性能不稳定；常规的滚轮导向装置为固定结构，无法满足机构在不均匀升降温情况下产生的间隙补偿功能。因此，有必要针对使用工况和低温环境对导向装置进行特殊设计，才能充分保证风洞运动机构运行可靠性和使用便利性。
当前亟需发展一种具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件。
本发明的具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件，其特点是，所述的滚轮组件包括装卡在导轨上方的上滚轮组件，和装卡在导轨下方的下滚轮组件，上滚轮组件和下滚轮组件均固定在与导轨平行的运动支撑构件上；
所述的上滚轮组件的上滚轮架上安装有上滚轮轴，上滚轮轴与运动支撑构件之间通过上关节轴承连接；上滚轮架上还安装有上滚轮，上滚轮装卡在导轨的上方轨道上；
所述的下滚轮组件的下滚轮架的内腔安装有滑块，滑块沿垂直于导轨的垂线方向上下滑动，滑块通过预紧补偿螺钉固定在下滚轮架上；下滚轮轴固定在滑块上，下滚轮轴与运动支撑构件之间通过下关节轴承连接；下滚轮架上还安装有下滚轮，下滚轮装卡在导轨的下方轨道上；下滚轮组件通过预紧补偿螺钉调节下滚轮与导轨的下方轨道之间的运动间隙。
进一步地，所述的上滚轮架上安装有串列排列的上滚轮。
进一步地，所述的下滚轮架上安装有串列排列的下滚轮。
进一步地，所述的上滚轮和下滚轮的材质均为316不锈钢。
进一步地，所述的预紧补偿螺钉上安装有预紧碟簧。
进一步地，所述的上关节轴承和下关节轴承均为固体自润滑关节轴承。
本发明的具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件是针对某大型风洞的运动机构导向和支撑装置。
本发明的具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件通过采用关节轴承改善了导向装置运动适应性，避免了机构在大温区条件下尺寸变形不协调导致的运动别卡和性能不稳定，确保了机构运行可靠性和安全行性，实现了在低温环境和大温区变化下的机构运动导向功能。
本发明的具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件通过采用摆动轮结构，增强了对温度变化导致的运动轨迹偏差的适应性，同时采用滑块导向和预紧碟簧解决了对滚轮安装间隙和温差引起结构尺寸变化带来的间隙补偿问题，在使用过程中能够根据运动磨损情况进行实时补偿，确保了运动过程中导向精度不发生较大变化，运动性能稳定。
本发明的具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件具有多功能组合而且结构紧凑，能有效补偿温差引起结构间隙，避免运动机构卡死，降低结构运动应力水平，避免了采用常规导向带来的润滑失效等问题，通过滚轮摆动，充分适应了结构温度变化引起变形导致的运动轨迹不协调问题，既保证了风洞的机构导向轨迹可靠性和机构运转安全性，又降低了风洞的运行成本。
本发明的具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件较好地解决了低温下机构运动问题，以及宽温域变化对机构运动间隙补偿和运动轨迹适应问题，对今后推广应用于工作温度变化较大环境的运动装置中具有较高的现实意义。
附图说明
图1为本发明的具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件的总体示意图；
图2为本发明的具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件的结构示意图；
图3为本发明的具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件在风洞中的安装示意图。
图中，1.上滚轮组件 2.导轨 3.下滚轮组件 4.运动支撑构件 5.上滚轮架 6.上关节轴承 7.上滚轮轴 8.上滚轮 9.下滚轮 10.下滚轮架 11.下关节轴承 12.下滚轮轴13.滑块 14.预紧补偿螺钉 15.预紧碟簧 16.滚轮组件 17.模型 18.尾支杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明。
如图1所示，本发明的具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件，简称滚轮组件16，包括装卡在导轨2上方的上滚轮组件1，和装卡在导轨2下方的下滚轮组件3，上滚轮组件1和下滚轮组件3均固定在与导轨2平行的运动支撑构件4上；
如图2所示，所述的上滚轮组件1的上滚轮架5上安装有上滚轮轴7，上滚轮轴7与运动支撑构件4之间通过上关节轴承6连接；上滚轮架5上还安装有上滚轮8，上滚轮8装卡在导轨2的上方轨道上；
所述的下滚轮组件3的下滚轮架10的内腔安装有滑块13，滑块13沿垂直于导轨2的垂线方向上下滑动，滑块13通过预紧补偿螺钉14固定在下滚轮架10上；下滚轮轴12固定在滑块13上，下滚轮轴12与运动支撑构件4之间通过下关节轴承11连接；下滚轮架10上还安装有下滚轮9，下滚轮9装卡在导轨2的下方轨道上；下滚轮组件3通过预紧补偿螺钉14调节下滚轮9与导轨2的下方轨道之间的运动间隙。
进一步地，所述的上滚轮架5上安装有串列排列的上滚轮8。
进一步地，所述的下滚轮架10上安装有串列排列的下滚轮9。
进一步地，所述的上滚轮8和下滚轮9的材质均为316不锈钢。
进一步地，所述的预紧补偿螺钉14上安装有预紧碟簧15。
进一步地，所述的上关节轴承6和下关节轴承11均为固体自润滑关节轴承。
实施例1
本实施例中，上滚轮组件1和下滚轮组件3位于运动支撑构件4的同一侧面上，上滚轮组件1和下滚轮组件3通过对顶夹紧方式对称安装在导轨2上方和下方，上滚轮架5上安装有串列排列的2个对称的上滚轮8，下滚轮架10上安装有串列排列的2个对称的下滚轮9。
上滚轮架5通过上关节轴承6安装在运动支撑构件4上，上滚轮架5的两端对称悬挂两个上滚轮8，两个上滚轮8装卡在导轨2的上方轨道上，形成导向接触面，运动支撑构件4通过上关节轴承6带动上滚轮架5移动，上滚轮8绕上滚轮轴7转动，使得上滚轮组件1沿导轨2的上方轨道移动。
下滚轮架10通过下关节轴承11安装在运动支撑构件4上，下滚轮架10的两端对称悬挂两个下滚轮9，两个下滚轮9装卡在导轨2的下方轨道上，形成导向接触面，运动支撑构件4通过下关节轴承11带动下滚轮架10移动，下滚轮9绕下滚轮轴12转动，使得下滚轮组件3沿导轨2的下方轨道移动。其中，下滚轮轴12并非直接安装在下滚轮架10上，而是通过下关节轴承11安装在滑块13上，滑块13可以沿导轨2的径向方向上下有限滑动，下滚轮组件3通过预紧补偿螺钉14和预紧碟簧15实现下滚轮组件3向导轨2的预紧。
通过导轨2的形状，实现运动支撑构件4按制定的线路运动，当导轨2是直线导轨时，则运动支撑构件4直线运动，当导轨2是圆弧导轨时，则运动支撑构件4旋转运动。
如图3所示，滚轮组件16安装在风洞中。此风洞的导轨2为半径约为4000mm的圆弧导轨，模型17安装在导轨2的旋转中心上，模型17通过尾支杆18固定在运动支撑构件4上，当支撑构件4沿导轨2运动时，模型17的攻角在大范围内连续变化，上滚轮8和下滚轮9的行程约为2100mm。
在宽温域温度变化范围内，对模型17在不同气流工况和攻角下进行相关测试，通过测试结果的温度升降温分析得知，由温度降温不均匀产生的间隙为0.22mm，选择组合式碟簧调整间隙，当碟簧刚度为80KN/m、预置预紧载荷为40KN、预压缩量为0.5mm时，能够补偿温差带来的结构尺寸间隙。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，对于熟悉本领域的人员而言，在不脱离本发明原理的前提下，本发明公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (6)

1.一种具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件，其特征在于，所述的滚轮组件(16)包括装卡在导轨(2)上方的上滚轮组件(1)和装卡在导轨(2)下方的下滚轮组件(3)，上滚轮组件(1)和下滚轮组件(3)均固定在与导轨(2)平行的运动支撑构件(4)上；
所述的上滚轮组件(1)的上滚轮架(5)上安装有上滚轮轴(7)，上滚轮轴(7)与运动支撑构件(4)之间通过上关节轴承(6)连接；上滚轮架(5)上还安装有上滚轮(8)，上滚轮(8)装卡在导轨(2)的上方轨道上；
所述的下滚轮组件(3)的下滚轮架(10)的内腔安装有滑块(13)，滑块(13)沿垂直于导轨(2)的垂线方向上下滑动，滑块(13)通过预紧补偿螺钉(14)固定在下滚轮架(10)上；下滚轮轴(12)固定在滑块(13)上，下滚轮轴(12)与运动支撑构件(4)之间通过下关节轴承(11)连接；下滚轮架(10)上还安装有下滚轮(9)，下滚轮(9)装卡在导轨(2)的下方轨道上；下滚轮组件(3)通过预紧补偿螺钉(14)调节下滚轮(9)与导轨(2)的下方轨道之间的运动间隙。
2.根据权利要求1所述的具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件，其特征在于，所述的上滚轮架(5)上安装有串列排列的上滚轮(8)。
3.根据权利要求1所述的具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件，其特征在于，所述的下滚轮架(10)上安装有串列排列的下滚轮(9)。
4.根据权利要求1所述的具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件，其特征在于，所述的上滚轮(8)和下滚轮(9)的材质均为316不锈钢。
5.根据权利要求1所述的具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件，其特征在于，所述的预紧补偿螺钉(14)上安装有预紧碟簧(15)。
6.根据权利要求1所述的具有导向支撑作用的宽温域补偿预紧摆动滚轮组件，其特征在于，所述的上关节轴承(6)和下关节轴承(11)均为固体自润滑关节轴承。
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