CN112576692A - 一种具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件 - Google Patents

一种具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件。该滚轮组件包括安装在支撑构件两侧相向顶紧支撑构件的定位滚轮组件和压紧滚轮组件；压紧滚轮组件包括通过导向滑杆组件滑动连接的顶紧轮组和固定导向组件，固定导向组件为固定端，顶紧轮组为自由端，顶紧轮组通过沿导向螺杆的周向安装的碟簧组顶紧支撑构件；定位滚轮组件与压紧滚轮组件的结构相似，区别在于，将碟簧组替换为固定套装在导向螺杆上、限制导向螺杆移动距离的支撑导向滑杆。该滚轮组件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导向支撑和减振问题，保证了机构运动过程中的导向精度。

Description

一种具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件
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减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件。
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；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减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件。
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减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件。
本发明的具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件，其特点是，所述的滚轮组件包括安装在支撑构件两侧，相向顶紧支撑构件的定位滚轮组件和压紧滚轮组件，定位滚轮组件固定在支撑构件一侧的支架Ⅰ上，压紧滚轮组件固定在支撑构件另一侧的支架Ⅱ上，支架Ⅰ和支架Ⅱ均与支撑构件平行；
所述的压紧滚轮组件包括通过导向滑杆组件滑动连接的顶紧轮组和固定导向组件，固定导向组件为固定端，固定导向组件固定在支架Ⅱ上，顶紧轮组为自由端，顶紧轮组顶紧支撑构件；
所述的顶紧轮组的自由端固定有与支撑构件平行的轮轴，轮轴上固定有导向支撑滚轮，导向支撑滚轮顶紧支撑构件表面，轮轴的两端固定有滑动轴承，滑动轴承通过端面压盖固定在顶紧轮组上；支撑构件沿轨道运动时，带动导向支撑滚轮在支撑构件的表面滚动；
所述的导向滑杆组件的支撑导向滑杆前段中部通过圆柱插入顶紧轮组；支撑导向滑杆两侧设置导向孔，导向孔通过螺纹固定在顶紧轮组上的导向螺杆进行导向，导向螺杆与导向孔之间安装有碟簧组；导向滑杆组件的后段插入固定导向组件的导向筒，导向滑杆组件的后段与导向筒之间的配合面为腰型通孔，导向滑杆组件的后段内腔中加工有内螺纹；
所述的固定导向组件的端面上通过固定螺钉安装固定盖板，固定盖板的中心套装有调整螺杆，调整螺杆的外螺纹与导向滑杆组件的后段的内螺纹相匹配，旋转螺杆端头的螺母，通过螺纹副带动导向滑杆组件前后移动；固定螺钉上套装有调整垫片；
所述的定位滚轮组件与压紧滚轮组件的结构相似，区别在于，将碟簧组替换为固定套，固定套套装在导向螺杆上，限制支撑导向滑杆移动；
所述的滚轮组件先通过调整定位滚轮组件将支撑构件横向定位，再通过压紧滚轮组件将支撑构件顶紧，限制支撑构件在定位滚轮组件和压紧滚轮组件组成的通道内沿轨道运动。
进一步地，所述的导向支撑滚轮的材料为S03不锈钢。
进一步地，所述的导向支撑滚轮与支撑构件接触面为球面。
进一步地，所述的端面压盖和滑动轴承的材料均为304LN不锈钢。
进一步地，所述的碟簧组的材料为GH4145不锈钢。
进一步地，所述的碟簧组包括若干均匀分布的碟簧，碟簧的数量根据碟簧刚度要求确定。
进一步地，所述的碟簧组替换为减振弹簧。
本发明的具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件的初始位置通过调整垫片进行调节和定位。
本发明的具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件采用低温不锈钢GH4145材料制作碟簧组，能够确保碟簧组在低温下具有足够的弹性，在导向螺杆与导向支撑滚轮之间建立弹性支撑，旋转调整螺杆驱动支撑导向滑杆沿导向筒滑动，实现导向支撑滚轮与支撑构件之间的预紧和弹性支撑。
本发明的具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件采用导向支撑滚轮滚动导向代替滑动导向减小驱动负载和摩擦面磨损，利用碟簧组作为弹性元件改善了导向支撑装置运动适应性，同时还具有减振效果，这种方案对于存在动态载荷运动机构具有较大的实用性。
本发明的具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件采用螺杆与套筒进行轴向位置调节方式，既能准确获得碟簧组的压缩量，继而评估预紧力是否合适，又能对安装间隙和温差引起结构尺寸变化带来的间隙进行补偿，还能根据运动磨损情况进行磨损量实时补偿，补偿时仅需在背面对调整螺杆进行简单的手动旋转操作进行调节，为空间狭小和操作不便利地方提供便利操作的位置，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。
本发明的具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿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，充分适应了结构温度变化引起变形导致的支撑边界变化问题，既保证了某大型风洞的机构导向轨迹可靠性和机构运转安全性，又降低了运行成本。
本发明的具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿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导向支撑和减振问题，保证了机构运动过程中的导向精度，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减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件的主视图；
图2为本发明的具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件的侧视图；
图3为本发明的具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件在风洞中的安装示意图。
图中，1.支撑构件 2.定位滚轮组件 3.压紧滚轮组件 4.顶紧轮组 5.导向滑杆组件 6.固定导向组件 7.滚轮组件 8.旋转导向组件 9.圆弧导轨 10.试验模型 11.尾支杆12.弧形支板；
401.导向支撑滚轮 402.端面压盖 403.滑动轴承；
501.导向螺杆 502.支撑导向滑杆 503.碟簧组 504.固定套；
601.导向筒 602.调整螺杆 603.调整垫片 604.固定盖板 605.固定螺钉。
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、图2所示，本发明的具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件，简称为滚轮组件7包括安装在支撑构件1两侧，相向顶紧支撑构件1的定位滚轮组件2和压紧滚轮组件3，定位滚轮组件2固定在支撑构件1一侧的支架Ⅰ上，压紧滚轮组件3固定在支撑构件1另一侧的支架Ⅱ上，支架Ⅰ和支架Ⅱ均与支撑构件1平行；
所述的压紧滚轮组件3包括通过导向滑杆组件5滑动连接的顶紧轮组4和固定导向组件6，固定导向组件6为固定端，固定导向组件6固定在支架Ⅱ上，顶紧轮组4为自由端，顶紧轮组4顶紧支撑构件1；
所述的顶紧轮组4的自由端固定有与支撑构件1平行的轮轴，轮轴上固定有导向支撑滚轮401，导向支撑滚轮401顶紧支撑构件1表面，轮轴的两端固定有滑动轴承403，滑动轴承403通过端面压盖402固定在顶紧轮组4上；支撑构件1沿轨道运动时，带动导向支撑滚轮401在支撑构件1的表面滚动；
所述的导向滑杆组件5的支撑导向滑杆502前段中部通过圆柱插入顶紧轮组4；支撑导向滑杆502两侧设置导向孔，导向孔通过螺纹固定在顶紧轮组4上的导向螺杆501进行导向，导向螺杆501与导向孔之间安装有碟簧组503；导向滑杆组件5的后段插入固定导向组件6的导向筒601，导向滑杆组件5的后段与导向筒601之间的配合面为腰型通孔，导向滑杆组件5的后段内腔中加工有内螺纹；
所述的固定导向组件6的端面上通过固定螺钉605安装固定盖板604，固定盖板604的中心套装有调整螺杆602，调整螺杆602的外螺纹与导向滑杆组件5的后段的内螺纹相匹配，旋转螺杆602端头的螺母，通过螺纹副带动导向滑杆组件5前后移动；固定螺钉605上套装有调整垫片603；
所述的定位滚轮组件2与压紧滚轮组件3的结构相似，区别在于，将碟簧组503替换为固定套504，固定套504套装在导向螺杆501上，限制支撑导向滑杆502移动；
所述的滚轮组件7先通过调整定位滚轮组件2将支撑构件1横向定位，再通过压紧滚轮组件3将支撑构件1顶紧，限制支撑构件1在定位滚轮组件2和压紧滚轮组件3组成的通道内沿轨道运动。
进一步地，所述的导向支撑滚轮401的材料为S03不锈钢。
进一步地，所述的导向支撑滚轮401与支撑构件1接触面为球面。
进一步地，所述的端面压盖402和滑动轴承403的材料均为304LN不锈钢。
进一步地，所述的碟簧组503的材料为GH4145不锈钢。
进一步地，所述的碟簧组503包括若干均匀分布的碟簧，碟簧的数量根据碟簧刚度要求确定。
进一步地，所述的碟簧组503替换为减振弹簧。
实施例1
如图3所示，多组滚轮组件7安装在风洞的弧形支板12的两侧，并通过定位滚轮组件2和压紧滚轮组件3顶紧弧形支板12，多组滚轮组件7减小了弧形支板12的横向摆动。此风洞的圆弧导轨9的半径为4000mm，试验模型10安装在圆弧导轨9的旋转中心上，试验模型10通过尾支杆11固定在弧形支板12上，当弧形支板12在旋转导向组件8的作用下沿圆弧导轨9运动时，弧形支板12带动试验模型10的攻角在大范围内连续变化，旋转导向组件8的行程为2100mm。
在宽温域温度变化范围内，对试验模型10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，确定了碟簧组503的参数：单个碟簧刚度为127kN/mm、单组碟簧数量为13个、单个压缩量为0.06mm、单组总压缩量为0.78mm、单组预紧力为7.5kN。此参数能够满足宽温域变化范围内，结构尺寸变化引起的滚轮组件7补偿间隙所需的形变量，也能够满足风洞试验时试验模型10所受气动载荷需要，还能够对试验模型10及弧形支板12在气流脉动及冲击振动下产生的振动起到抑制作用。
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 (7)

1.一种具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件，其特征在于，所述的滚轮组件(7)包括安装在支撑构件(1)两侧，相向顶紧支撑构件(1)的定位滚轮组件(2)和压紧滚轮组件(3)，定位滚轮组件(2)固定在支撑构件(1)一侧的支架Ⅰ上，压紧滚轮组件(3)固定在支撑构件(1)另一侧的支架Ⅱ上，支架Ⅰ和支架Ⅱ均与支撑构件(1)平行；
所述的压紧滚轮组件(3)包括通过导向滑杆组件(5)滑动连接的顶紧轮组(4)和固定导向组件(6)，固定导向组件(6)为固定端，固定导向组件(6)固定在支架Ⅱ上，顶紧轮组(4)为自由端，顶紧轮组(4)顶紧支撑构件(1)；
所述的顶紧轮组(4)的自由端固定有与支撑构件(1)平行的轮轴，轮轴上固定有导向支撑滚轮(401)，导向支撑滚轮(401)顶紧支撑构件(1)表面，轮轴的两端固定有滑动轴承(403)，滑动轴承(403)通过端面压盖(402)固定在顶紧轮组(4)上；支撑构件(1)沿轨道运动时，带动导向支撑滚轮(401)在支撑构件(1)的表面滚动；
所述的导向滑杆组件(5)的支撑导向滑杆(502)前段中部通过圆柱插入顶紧轮组(4)；支撑导向滑杆(502)两侧设置导向孔，导向孔通过螺纹固定在顶紧轮组(4)上的导向螺杆(501)进行导向，导向螺杆(501)与导向孔之间安装有碟簧组(503)；导向滑杆组件(5)的后段插入固定导向组件(6)的导向筒(601)，导向滑杆组件(5)的后段与导向筒(601)之间的配合面为腰型通孔，导向滑杆组件(5)的后段内腔中加工有内螺纹；
所述的固定导向组件(6)的端面上通过固定螺钉(605)安装固定盖板(604)，固定盖板(604)的中心套装有调整螺杆(602)，调整螺杆(602)的外螺纹与导向滑杆组件(5)的后段的内螺纹相匹配，旋转螺杆(602)端头的螺母，通过螺纹副带动导向滑杆组件(5)前后移动；固定螺钉(605)上套装有调整垫片(603)；
所述的定位滚轮组件(2)与压紧滚轮组件(3)的结构相似，区别在于，将碟簧组(503)替换为固定套(504)，固定套(504)套装在导向螺杆(501)上，限制支撑导向滑杆(502)移动；
所述的滚轮组件(7)先通过调整定位滚轮组件(2)将支撑构件(1)横向定位，再通过压紧滚轮组件(3)将支撑构件(1)顶紧，限制支撑构件(1)在定位滚轮组件(2)和压紧滚轮组件(3)组成的通道内沿轨道运动。
2.根据权利要求1所述的具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件，其特征在于，所述的导向支撑滚轮(401)的材料为S03不锈钢。
3.根据权利要求1所述的具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件，其特征在于，所述的导向支撑滚轮(401)与支撑构件(1)接触面为球面。
4.根据权利要求1所述的具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件，其特征在于，所述的端面压盖(402)和滑动轴承(403)的材料均为304LN不锈钢。
5.根据权利要求1所述的具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件，其特征在于，所述的碟簧组(503)的材料为GH4145不锈钢。
6.根据权利要求1所述的具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件，其特征在于，所述的碟簧组(503)包括若干均匀分布的碟簧，碟簧的数量根据碟簧刚度要求确定。
7.根据权利要求1所述的具有导向减振支撑作用的宽温域间隙补偿滚轮组件，其特征在于，所述的碟簧组(503)替换为减振弹簧。
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Application publication date: 20210330

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