CN112683483B - 一种低温环境用中空型滚转驱动机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低温环境用中空型滚转驱动机构。本发明的低温环境用中空型滚转驱动机构包括同轴设置的中部支架、一体化作动器、支撑装置、连接装置和加热棒组；一体化作动器设置在中部支架的内腔中，支撑装置设置在中部支架的前端，一体化作动器和支撑装置通过连接装置连接，连接装置的内侧设置有加热棒组。本发明的低温环境用中空型滚转驱动机构减小了机构尺寸，解决了线缆引出困难问题和低温工作等问题，是一种在较大温度范围内、较大气动载荷条件下能够精确传动、定位、锁紧的的滚转机构。

Description

一种低温环境用中空型滚转驱动机构
技术领域
本发明属于风洞试验技术领域，具体涉及一种低温环境用中空型滚转驱动机构。
背景技术
滚转驱动机构安装于中部支架的空腔内，用于连接模型和天平的支撑装置，驱动支撑装置完成绕滚转机构轴线的转动。滚转驱动机构主要由驱动装置和传动装置组成。目前，滚转驱动机构多采用电机驱动涡轮蜗杆或锥齿轮等传动结构。缺点是天平等传感器信号线缆无法从机构内部通过；传动装置效率较低，传动精度受齿隙影响；驱动装置和轴承组在低温下不能工作。
当前，亟需发展一种低温环境用中空型滚转驱动机构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种低温环境用中空型滚转驱动机构。
本发明的低温环境用中空型滚转驱动机构，其特点是，所述的驱动机构包括同轴设置的中部支架、一体化作动器、支撑装置、连接装置和加热棒组；一体化作动器设置在中部支架的内腔中，支撑装置设置在中部支架的前端，一体化作动器和支撑装置通过连接装置连接，连接装置的内侧设置有加热棒组；
一体化作动器驱动连接装置带动支撑装置绕轴线进行滚转角范围为-180°～+180°滚转转动。
进一步地，所述的连接装置为轴承座，轴承座沿轴线方向前后延伸，呈细长型结构，通过位于轴线的芯轴和轴承组固定。
进一步地，所述的轴承组包括圆柱滚子轴承组和圆锥滚子轴承组，圆柱滚子轴承组设置在靠近一体化作动器位置处，圆锥滚子轴承组设置在远离一体化作动器位置处；圆柱滚子轴承组和圆锥滚子轴承组的外圈，以轴孔配合方式固定在轴承座的内孔上。
进一步地，所述的芯轴的外圆等直段的两端以轴孔配合方式分别固定在圆柱滚子轴承组和圆锥滚子轴承组的内圈上。
进一步地，所述的轴承座通过外圆等直段和前端面法兰固定在中部支架上。
进一步地，还设置有定子法兰，定子法兰的一端连接在轴承座后端面上，另一端连接在一体化作动器固定框架上。
进一步地，还设置有转子法兰，转子法兰的一端以轴孔配合方式连接在芯轴的后端，另一端连接在一体化作动器的输出轴上。
进一步地，所述的加热棒组设置有后加热棒组和前加热棒组，前加热棒组以轴孔配合方式的方式沿周向均布在轴承座的前段内部；后加热棒组以轴孔配合方式的方式沿周向均布在轴承座的后段内部。
进一步地，还设置有绝热层，绝热层安装在中部支架的后段内腔表面。
本发明的低温环境用中空型滚转驱动机构中的轴承座采用细长型结构设计，能够减少机构径向尺寸和装配尺寸，降低风洞流场堵塞度，且通过芯轴和轴承组固定，也能够提高机构转动力矩，降低机构控制系统维护保养难度。轴承座的前端面法兰固定在中部支架上，能够提高装配强度。定子法兰能够提高轴承座与一体化作动器的固定强度；转子法兰能够提高传送力矩精度，使得传送更平滑、精度更高。
本发明的低温环境用中空型滚转驱动机构中的芯轴采用较长的长芯轴结构，和较大跨距的轴承组结构，能有效提高滚转机构的承载能力和传动精度，以及在温度载荷和冲击载荷作用下的稳定性，从而提高了机构的运行安全性。芯轴内部的空腔用于穿过天平等传感器信号线缆，实现线缆从机构内部穿过的目的。
本发明的低温环境用中空型滚转驱动机构中的轴承组分为圆柱滚子轴承组和圆锥滚子轴承组，能够进行高精度运行控制。
本发明的低温环境用中空型滚转驱动机构中的加热棒组前后设置，能够提高机构防冻效果，使得在低温气候条件下，机构也正常动作，中部支架内设置的绝热层，能够进一步提高机构防冻效果。
本发明的低温环境用中空型滚转驱动机构采用直线型传动链和轴孔式整体安装设计，减小了机构径向尺寸和装配尺寸，降低风洞流场堵塞度、机构控制系统难度，以及维护保养难度的效果；采用高精度、大扭矩中空型一体化作动器，达到了提高滚转机构驱动定位精度，便于天平等传感器线缆引出的效果；采用加热棒组和绝热层结构，达到了保证轴承组和驱动装置在低温环境下正常工作的效果。
本发明的低温环境用中空型滚转驱动机构减小了机构尺寸，解决了线缆引出困难问题和低温工作等问题，是一种在较大温度范围内、较大气动载荷条件下能够精确传动、定位、锁紧的的滚转机构。
附图说明
图1为本发明的低温环境用中空型滚转驱动机构的结构示意图；
图2为本发明的低温环境用中空型滚转驱动机构中的加热棒组分布示意图。
图中，1.定心法兰 2.芯轴 3.支撑装置拉紧环 4.轴承座 5.中部支架 6.传动键7.定子法兰 8.转子法兰 9.绝热层 10.一体化作动器 11.圆柱滚子轴承组 12.后加热棒组 13.圆锥滚子轴承组 14.前加热棒组 15.支撑装置。
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，本发明的低温环境用中空型滚转驱动机构包括同轴设置的中部支架5、一体化作动器10、支撑装置15、连接装置和加热棒组；一体化作动器10设置在中部支架5的内腔中，支撑装置15设置在中部支架5的前端，一体化作动器10和支撑装置15通过连接装置连接，连接装置的内侧设置有加热棒组；
一体化作动器10驱动连接装置带动支撑装置15绕轴线进行滚转角范围为-180°～+180°的滚转运动。
进一步地，所述的连接装置为轴承座4，轴承座4沿轴线方向前后延伸，呈细长型结构，通过位于轴线的芯轴2和轴承组固定。
进一步地，所述的轴承组包括圆柱滚子轴承组11和圆锥滚子轴承组13，圆柱滚子轴承组11设置在靠近一体化作动器10位置处，圆锥滚子轴承组13设置在远离一体化作动器10位置处；圆柱滚子轴承组11和圆锥滚子轴承组13的外圈，以轴孔配合方式固定在轴承座4的内孔上。
进一步地，所述的芯轴2的外圆等直段的两端以轴孔配合方式分别固定在圆柱滚子轴承组11和圆锥滚子轴承组13的内圈上。
进一步地，所述的轴承座4通过外圆等直段和前端面法兰固定在中部支架5上。
进一步地，还设置有定子法兰7，定子法兰7的一端连接在轴承座4后端面上，另一端连接在一体化作动器10固定框架上。
进一步地，还设置有转子法兰8，转子法兰8的一端以轴孔配合方式连接在芯轴2的后端，另一端连接在一体化作动器10的输出轴上。
进一步地，如图2所示，所述的加热棒组设置有后加热棒组12和前加热棒组14，前加热棒组14以轴孔配合方式的方式沿周向均布在轴承座4的前段内部；后加热棒组12以轴孔配合方式的方式沿周向均布在轴承座4的后段内部。
进一步地，还设置有绝热层9，绝热层9安装在中部支架5的后段内腔表面。
实施例1
本实施例的中部支架5的外径Φ440mm、长1500mm，一体化作动器10设置在中部支架5内腔中，沿中部支架5前端同轴设置有支撑装置15，一体化作动器10和支撑装置15通过沿一体化作动器10轴线设置的连接装置连接，连接装置内侧还设置有加热棒组。一体化作动器10带动连接装置绕一体化作动器10沿轴线转动，驱动低温环境用中空型滚转驱动机构在-180°～+180°范围内滚转。
一体化作动器10为一体型结构，通过下述相关零部件连接，可实现所需的高精度、大扭矩传递，具体为：
轴承座4通过外圆等直段以及前端面法兰固定在中部支架5上。圆锥滚子轴承组13和圆柱滚子轴承组11的外圈以轴孔配合方式的方式固定在轴承座4内孔上。芯轴2的外圆等直段以轴孔配合方式的方式固定在圆锥滚子轴承组13和圆柱滚子轴承组11内圈上。定子法兰7的一端连接在轴承座4后端面上，另一端连接在一体化作动器10固定框架上；转子法兰8的一端以轴孔配合方式连接在芯轴2后端，另一端连接在一体化作动器10输出轴上。传动键6以键配合方式连接在芯轴2后端和转子法兰8前端的键槽内。绝热层9安装在中部支架5后段的空腔内表面。前加热棒组14以轴孔配合方式，沿周向均布在轴承座4前段内部；后加热棒组12以轴孔配合方式，沿周向均布在轴承座4后段内部。支撑装置拉紧环3通过螺栓连接在芯轴2法兰后端面。定心法兰1通过螺栓连接在芯轴2法兰前端面。
本实施例的低温环境用中空型滚转驱动机构，可实现以下参数控制：
支撑装置15的滚转角范围为：－180°～+180°；
工作温度范围110K～300K；
滚转角定位精度达到0.02°；
额定输出扭矩1500Nm；
结构应力在400Mpa。
以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种低温环境用中空型滚转驱动机构，其特征在于，所述的驱动机构包括同轴设置的中部支架（5）、一体化作动器（10）、支撑装置（15）、连接装置和加热棒组；
一体化作动器（10）设置在中部支架（5）的内腔中，支撑装置（15）设置在中部支架（5）的前端，一体化作动器（10）和支撑装置（15）通过连接装置连接；连接装置为轴承座（4），轴承座（4）沿轴线方向前后延伸，呈细长型结构，通过位于轴线的芯轴（2）和轴承组固定；连接装置的内侧设置有加热棒组；加热棒组设置有后加热棒组（12）和前加热棒组（14），前加热棒组（14）以轴孔配合方式的方式沿周向均布在轴承座（4）的前段内部；后加热棒组（12）以轴孔配合方式的方式沿周向均布在轴承座（4）的后段内部；
芯轴（2）内部的空腔用于穿过包括天平线缆的传感器信号线缆，实现传感器信号线缆从机构内部穿过的目的；
一体化作动器（10）驱动连接装置带动支撑装置（15）绕轴线进行滚转角范围为-180°~+180°的滚转运动。
2.根据权利要求1所述的低温环境用中空型滚转驱动机构，其特征在于，所述的轴承组包括圆柱滚子轴承组（11）和圆锥滚子轴承组（13），圆柱滚子轴承组（11）设置在靠近一体化作动器（10）位置处，圆锥滚子轴承组（13）设置在远离一体化作动器（10）位置处；圆柱滚子轴承组（11）和圆锥滚子轴承组（13）的外圈，以轴孔配合方式固定在轴承座（4）的内孔上。
3.根据权利要求2所述的低温环境用中空型滚转驱动机构，其特征在于，所述的芯轴（2）的外圆等直段的两端以轴孔配合方式分别固定在圆柱滚子轴承组（11）和圆锥滚子轴承组（13）的内圈上。
4.根据权利要求3所述的低温环境用中空型滚转驱动机构，其特征在于，所述的轴承座（4）通过外圆等直段和前端面法兰固定在中部支架（5）上。
5.根据权利要求4所述的低温环境用中空型滚转驱动机构，其特征在于，还设置有定子法兰（7），定子法兰（7）的一端连接在轴承座（4）后端面上，另一端连接在一体化作动器（10）固定框架上。
6.根据权利要求5所述的低温环境用中空型滚转驱动机构，其特征在于，还设置有转子法兰（8），转子法兰（8）的一端以轴孔配合方式连接在芯轴（2）的后端，另一端连接在一体化作动器（10）的输出轴上。
7.根据权利要求1～6任意一项所述的低温环境用中空型滚转驱动机构，其特征在于，还设置有绝热层（9），绝热层（9）安装在中部支架（5）的后段内腔表面。
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