CN114112287B - 一种用于膜片夹紧与更换的夹持机构 - Google Patents

Abstract

一种用于膜片夹紧与更换的夹持机构，所述夹膜机构采用分体式结构设计，包括从左至右依次设计的驱动段夹持机构、被驱动段夹持机构以及位于两机构之间的膜片更换机构；驱动段夹持机构既可实现管道的轴向进给，又可实现整个支撑座的轴向位移，被驱动段夹持机构实现对接管道的轴向位置固定，膜片更换机构实现两管道之间膜片的夹持与更换，三者配合可实现驱动段、膜片与被驱动段之间的可靠密封与夹紧，保证整个试验管道的安全和可靠。在各自由度的驱动形式上，采用结构简单、安装调试便利的设计，既保证管道与膜片之间位移的有效调节，又可充分的提高空间利用率。该结构形式的设计使得各机构之间相对比较独立，彼此之间干扰少，结构简单，操作方便，效率高。

Description

一种用于膜片夹紧与更换的夹持机构

技术领域

本发明涉及一种洞体工程领域，适用于针对不同厚度膜片在不同试验环境下进行可靠夹紧、松开的机构。

背景技术

目前，洞体广泛应用于各类飞行模型的试验。在洞体中，设备不同部段之间使用膜片隔开，各部段之间通过膜片夹持机构连接，并通过夹持机构将不同厚度的膜片夹紧，以满足试验要求。

现有的夹持机构大部分均采用法兰式夹膜机构、液压夹膜机构、全螺纹夹膜机构和断割螺纹夹膜机构等。液压夹膜机构是将管段的一部分作为液压缸内活塞，通过调整活塞内部的压力差来实现膜片的夹紧和松开，装置简单、夹紧力大，但是机构尺寸较大，制造成本和维护成本高，同时，由于尺寸较大，密封面积相对也较大，一旦密封处出现局部破损或者磨损，就会导致整体密封失效，活塞内压力差减小，导致膜片夹紧不可靠，具有较大的安全隐患。此外，密封失效还会带来液压油泄露及环境污染的问题。全螺纹夹膜机构和断割螺纹夹膜机构具有结构紧凑，连接刚强度高的优点，但是由于采用螺纹连接，机构的使用和操作均存在不便利的情况，且更换膜片所需时间较长，降低了试验效率。因此，由于上述现有技术存在不足之处，急需发展一种操作简单便利、安全可靠的新型夹持机构。

发明内容

本发明的目的是为了弥补上述现有技术中所存在的不足之处，提供一种结构简单且操作方便、安装可靠的用于膜片夹紧与更换的夹持机构。

本发明的目的可通过下述技术措施来实现：

本发明的用于膜片夹紧与更换的夹持机构包括从左至右依次设置的驱动段夹持机构、被驱动段夹持机构以及位于驱动段夹持机构、被驱动段夹持机构之间的膜片更换机构；

a、所述驱动段夹持机构包括底部前后端分别通过横向设置的直线导轨Ⅰ、若干组滑块安装在地基上的驱动支撑座下部，驱动支撑座上部与驱动支撑座下部通过固定连接件固连，两者构成一个整体驱动支撑座，位于驱动支撑座中部轴孔内可周向转动的锁紧螺母，右端通过外螺纹与锁紧螺母相结合、左端固连有圆盘法兰的驱动管道，以及与锁紧螺母外圆固连的齿圈；所述齿圈与由动力源驱动的滚轮相啮合，驱动锁紧螺母的圆周转动；在驱动支撑座中部轴孔上下方分别设置有与中部轴孔轴线相平行的两组安装有导向柱的轴孔，导向柱右延伸端与被驱动段支撑座相结合；

b、所述被驱动段夹持机构包括通过连接件与地基固连的被驱动段支撑座，与被驱动段支撑座中部轴孔固连的被驱动管道，在被驱动段支撑座四角处加工出的通孔内分别安装一个夹紧驱动机构，夹紧驱动机构的左端通过连接法兰分别与驱动支撑座上部和驱动支撑座下部固连；在导向柱与被驱动段支撑座结合端安装有碟簧组，且穿过被驱动段支撑座的安装定位端面，在碟簧组外端设置有锁紧法兰，保证碟簧组与导向柱之间的紧密贴合；

c、所述膜片更换机构包括通过固定支撑组件安装在地基上的支撑顶板；在支撑顶板上安装有轴向驱动机构，轴向驱动机构的一端通过轴销与安装座连接，支撑顶板顶面两侧均布有直线导轨Ⅱ、以及与直线导轨Ⅱ相配合的滑块组，且在直线导轨Ⅱ的两端对称分布有限位块；所述滑块组上通过螺钉连接有夹膜支撑环，轴向驱动机构的另一端通过连接座与夹膜支撑环固结，夹膜环按照自身刻线放置于夹膜支撑环上，在轴向驱动机构作用下沿直线导轨Ⅱ作轴向运动，夹膜环上沿圆周均布四个定位轴销，将膜片紧固在夹膜环内。

本发明所述动力源包括安装在电机座上的电机、与电机输出轴相连接的减速机、安装在减速机输出轴上的与齿圈进行啮合传动的滚轮；所述电机座通过螺钉与驱动支撑座固连。

所述固定支撑组件包括上端与支撑顶板底面相固接、下端（通过高强度螺栓）与安装基座相固接的若干组支撑杆；所述安装基座通过连接件固接在地基上。

所述驱动支撑座下部与驱动支撑座上部采用对称分体铸造而成，被驱动段支撑座采用整体铸造而成，结构设计有减形孔和加强筋，增强结构整体的刚强度和稳定性。

所述锁紧螺母与驱动管道均采用精密加工而成，相互之间通过内外螺纹啮合，螺纹长度可根据所需轴向位移设计。

所述齿圈、滚轮的驱动组合方式，可根据空间情况采用链轮的结构形式。

所述夹紧驱动机构根据所需夹紧力大小选取，可以采用液压缸或电动缸。

安装在导向柱一端的碟簧组的数量可根据夹紧所需行程进行相应的增减。

所述轴向驱动机构为液压缸、电动缸或伺服电动推杆。

所述锁紧螺母设有内螺纹，外部设有若干储存润滑油脂的沟槽。

本发明的工作原理以及有益效果如下：

该机构安装运行时，首先锁紧螺母通过自身的润滑槽与驱动支撑座自身的滑台装配在一起，并通过高强度螺栓连接保证锁紧螺母与驱动支撑座之间在转动过程中的位置关系。然后将驱动管道沿锁紧螺母轴线以螺纹啮合旋入至与驱动管道密封圆盘法兰端，进而在驱动管道另一端通过高强度螺栓与连接法兰固连。在驱动支撑座下端两侧各安装有四组滑块，共八组滑块，可保证驱动支撑座在驱动力作用下带动驱动管道整体沿轴向移动。同时，在驱动支撑座上设置有导向柱法兰和液压缸法兰的安装接口。四组导向柱穿过被驱动支撑座上的安装孔后，分别沿导向柱安装一套碟簧组，碟簧组由16个碟簧通过叠加和对合的方式组合而成，锁紧法兰通过螺栓与导向柱末端固连，保证碟簧组安装到位以及发生轴向位移时具有足够的弹性支撑端面。由四组液压缸构成的夹紧驱动机构的安装法兰通过高强度螺栓与被驱动支撑座固连，前端通过连接法兰与驱动支撑座固连。开始工作时，四组液压缸处于闭合状态，碟簧组处于压缩状态，产生一定的变形量。此时，驱动支撑座与被驱动支撑座之间为固定距离。锁紧螺母在齿圈齿条驱动机构的作用下发生周向转动，与锁紧螺母啮合的驱动管道沿轴向移动到距对接管道前端的适当位置。根据膜片的需求情况，将满足需求的膜片安装在夹膜环上，并通过定位轴销进行位置固定，之后膜片更换机构上的夹膜支撑座在驱动力作用下带动夹膜环移动至驱动管道与被驱动管道同心位置。待膜片到位后，四组液压缸出油泄压，在碟簧组的弹性变形力下，对膜片进行夹紧，保证膜片在试验时的夹紧可靠性和安全性。工作完成后，膜片更换机构中的驱动机构将夹膜支撑座移动至机构外侧，人工更换新的膜片至夹膜环上后，可继续按照原有的工作模式继续进行试验。

本发明所设计的机构采用结构简单、安装调试便利的设计，既可以有效地满足试验所需的工作环境，又可以保证各环节之间的紧凑性，充分提高空间利用率和安全性。同时，在各自由度的驱动形式上，均采用成熟稳定的驱动模式。该结构形式的设计使得各机构之间相对比较独立，彼此之间干扰少，结构简单，操作方便、安全，工作可靠，维护成本低。

附图说明

图1为本发明的立体组装图（左侧方向）。

图2为本发明的立体装配图（右侧方向）。

图3为本发明的主视图。

图4为本发明的俯视图。

图5为驱动管道立体图。

图6为驱动支撑座上部立体图。

图7为驱动支撑座下部立体图。

图8为被驱动段支撑座立体图。

图9为锁紧螺母立体图。

图10为导向柱立体图。

图11为导向柱、碟簧组的剖视图。

图12为膜片更换机构主视图。

图13为轴向驱动机构23、轴销24、安装座25部分的局部放大视图。

图14为夹膜环立体图。

图中序号：1是驱动段夹持机构，2是被驱动段夹持机构，3是膜片更换机构，4是直线导轨Ⅰ，5是地基，6是驱动支撑座下部，7是驱动支撑座上部，8是锁紧螺母，9是驱动管道，10是圆盘法兰，11是齿圈，12是滚轮，13是电机座，14是导向柱，15是被驱动段支撑座，16是被驱动管道，17是夹紧驱动机构，18是连接法兰，19是碟簧组，20是锁紧法兰，21是安装基座，22是支撑杆，23是支撑顶板，24是轴向驱动机构，25是轴销，26是安装座，27是直线导轨Ⅱ，28是限位块，29是夹膜支撑座，30是连接座，31是夹膜环，32是定位轴销，33是膜片。

实施方式

本发明以下将结合实施例（附图）作进一步描述：

如图1、2、3、4所示，本发明的用于膜片夹紧与更换的夹持机构包括从左至右依次设置的驱动段夹持机构1、被驱动段夹持机构2以及位于驱动段夹持机构1、被驱动段夹持机构2之间的膜片更换机构3；

a、所述驱动段夹持机构1包括底部前后端分别通过横向设置的直线导轨Ⅰ4、若干组滑块安装在地基5上的驱动支撑座下部6，驱动支撑座上部7与驱动支撑座下部7通过固定连接件固连，两者构成一个整体驱动支撑座（参见图6、7），位于驱动支撑座中部轴孔内可周向转动的锁紧螺母8（参见图9），右端通过外螺纹与锁紧螺母相结合、左端固连有圆盘法兰10的驱动管道9，以及与锁紧螺母外圆固连的齿圈11；所述齿圈11与由动力源驱动的滚轮12相啮合，驱动锁紧螺母的周向转动；在驱动支撑座上部和驱动支撑座下部的中部轴孔上下方分别设置有与中部轴孔轴线相平行的两组安装有导向柱14（参见图10）的轴孔，导向柱14右延伸端与被驱动段支撑座15相结合；

b、所述被驱动段夹持机构2包括通过连接件与地基5固连的被驱动段支撑座15（参见图8），与被驱动段支撑座中部轴孔固连的被驱动管道16，在被驱动段支撑座15四角处加工出的通孔内分别安装一个夹紧驱动机构17，夹紧驱动机构17的左端通过连接法兰18分别与驱动支撑座上部7和驱动支撑座下部6固连；在导向柱14与被驱动段支撑座15结合端安装有碟簧组19（参见图11），且穿过被驱动段支撑座的安装定位端面，在碟簧组外端设置有锁紧法兰20，保证碟簧组与导向柱之间的紧密贴合；

c、所述膜片更换机构3包括通过固定支撑组件安装在地基5上的支撑顶板23；在支撑顶板23上安装有轴向驱动机构24，轴向驱动机构24的一端通过轴销25与安装座26连接，支撑顶板23顶面两侧均布有直线导轨Ⅱ27、以及与直线导轨Ⅱ相配合的滑块组，且在直线导轨Ⅱ的两端对称分布有限位块28；所述滑块组上通过螺钉连接有夹膜支撑座29，轴向驱动机构的另一端通过连接座30与夹膜支撑座29固连，夹膜环31按照自身刻线放置于夹膜支撑环上，在轴向驱动机构24作用下沿直线导轨Ⅱ作轴向运动，夹膜环上沿圆周均布四个定位轴销32，将膜片33紧固在夹膜环内（参见图12、13、14）。

本发明所述动力源包括安装在电机座13上的电机、与电机输出轴相连接的减速机、安装在减速机输出轴上的与齿圈进行啮合传动的滚轮12；所述电机座通过螺钉与驱动支撑座下部固连。

所述固定支撑组件包括上端与支撑顶板23底面相固接、下端（通过高强度螺栓）与安装基座21相固接的若干组支撑杆22；所述安装基座21通过连接件固连在地基5上。

所述驱动支撑座下部6与驱动支撑座上部7采用对称分体铸造而成，被驱动段支撑座15采用整体铸造而成，结构设计有减形孔和加强筋，增强结构整体的刚强度和稳定性。

所述锁紧螺母8与驱动管道9均采用精密加工而成，相互之间通过内外螺纹啮合，螺纹长度可根据所需轴向位移设计。

所述齿圈11、滚轮13的驱动组合方式，可根据空间情况采用链轮的结构形式。

所述夹紧驱动机构17根据所需夹紧力大小选取，可以采用液压缸或电动缸。

安装在导向柱14一端的碟簧组的数量可根据夹紧所需行程进行相应的增减。

所述轴向驱动机构24为液压缸、电动缸或伺服电动推杆。

所述锁紧螺母8设有内螺纹，外部设有若干储存润滑油脂的沟槽（参见图9）。

Claims (10)

1.一种用于膜片夹紧与更换的夹持机构，其特征在于：它包括从左至右依次设置的驱动段夹持机构(1)、被驱动段夹持机构（2）以及位于驱动段夹持机构（1）、被驱动段夹持机构（2）之间的膜片更换机构（3）；

a、所述驱动段夹持机构包括底部前后端分别通过横向设置的直线导轨Ⅰ（4）、若干组滑块安装在地基（5）上的驱动支撑座下部（6），驱动支撑座上部（7）与驱动支撑座下部（6）通过固定连接件固连，两者构成一个整体驱动支撑座，位于驱动支撑座中部轴孔内可周向转动的锁紧螺母（8），右端通过外螺纹与锁紧螺母（8）相结合、左端固连有圆盘法兰（10）的驱动管道（9），以及与锁紧螺母外圆固连的齿圈（11）；所述齿圈（11）与由动力源驱动的滚轮（12）相啮合，驱动锁紧螺母（8）的圆周转动；在驱动支撑座上部（7）与下部（6）的中部轴孔上下方分别设置有与中部轴孔轴线相平行的两组安装有导向柱（14）的轴孔，导向柱右延伸端与被驱动段支撑座（15）相结合；

b、所述被驱动段夹持机构包括通过连接件与地基（5）固连的被驱动段支撑座（15），与被驱动段支撑座中部轴孔固连的被驱动管道（16），在被驱动段支撑座（15）四角处加工出的通孔内分别安装一个夹紧驱动机构（17），夹紧驱动机构的左端通过连接法兰（18）分别与驱动支撑座上部（7）和驱动支撑座下部（6）固连；在导向柱（14）与被驱动段支撑座（15）结合端安装有碟簧组（19），且穿过被驱动段支撑座的安装定位端面，在碟簧组外端设置有锁紧法兰（20），保证碟簧组（19）与导向柱（14）之间的紧密贴合；

c、所述膜片更换机构包括通过固定支撑组件安装在地基（5）上的支撑顶板（23）；在支撑顶板上安装有轴向驱动机构（24），轴向驱动机构的一端通过轴销（25）与安装座（26）连接，支撑顶板（23）顶面两侧均布有直线导轨Ⅱ（27）、以及与直线导轨Ⅱ相配合的滑块组，且在直线导轨Ⅱ的两端对称分布有限位块（28）；所述滑块组上通过螺钉连接有夹膜支撑环（29），轴向驱动机构（24）的另一端通过连接座（30）与夹膜支撑环（29）固结，夹膜环（31）按照自身刻线放置于夹膜支撑环（29）上，在轴向驱动机构（24）作用下沿直线导轨Ⅱ（27）作轴向运动，夹膜环上沿圆周均布四个定位轴销（32），将膜片（33）紧固在夹膜环内。

2.根据权利要求1所述的用于膜片夹紧与更换的夹持机构，其特征在于：所述动力源包括安装在电机座（13）上的电机、与电机输出轴相连接的减速机、安装在减速机输出轴上的与齿圈进行啮合传动的滚轮（12）；所述电机座通过螺钉与驱动支撑座固连。

3.根据权利要求1所述的用于膜片夹紧与更换的夹持机构，其特征在于：所述固定支撑组件包括上端与支撑顶板（23）底面相固接、下端（通过高强度螺栓）与安装基座（21）相固接的若干组支撑杆（22）；所述安装基座（21）通过连接件固接在地基（5）上。

4.根据权利要求1所述的用于膜片夹紧与更换的夹持机构，其特征在于：所述驱动支撑座下部（6）与驱动支撑座上部（7）采用对称分体铸造而成，被驱动段支撑座（15）采用整体铸造而成，结构设计有减形孔和加强筋，增强结构整体的刚强度和稳定性。

5.根据权利要求1所述的用于膜片夹紧与更换的夹持机构，其特征在于：所述锁紧螺母（8）与驱动管道（9）均采用精密加工而成，相互之间通过内外螺纹啮合，螺纹长度可根据所需轴向位移设计。

6.根据权利要求1所述的用于膜片夹紧与更换的夹持机构，其特征在于：所述齿圈（11）、滚轮（12）的驱动组合方式，可根据空间情况采用链轮的结构形式。

7.根据权利要求1所述的用于膜片夹紧与更换的夹持机构，其特征在于：所述夹紧驱动机构（17）根据所需夹紧力大小选取，可以采用液压缸或电动缸。

8.根据权利要求1所述的用于膜片夹紧与更换的夹持机构，其特征在于：安装在导向柱（14）一端的碟簧组（19）的数量可根据夹紧所需行程进行相应的增减。

9.根据权利要求1所述的用于膜片夹紧与更换的夹持机构，其特征在于：所述轴向驱动机构（24）为液压缸、电动缸或伺服电动推杆。

10.根据权利要求1所述的用于膜片夹紧与更换的夹持机构，其特征在于：所述锁紧螺母（8）设有内螺纹，外部设有若干储存润滑油脂的沟槽。