CN114320870A - 一种具备旋转运动传递的振动夹具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具备旋转运动传递的振动夹具，其包括箱型底座和组合转接座，所述箱型底座和组合转接座采用螺栓及夹具卡箍连接成一个整体。所述组合转接座包括滑移花键轴组件的滑移花键轴、主轴、花键轴组件的花键轴、第一壳体及第二壳体；所述滑移花键轴与主轴为滑动连接，且轴向相对滑移，主轴与花键轴通过螺栓连接组成转接座轴系组件，所述转接座轴系组件安装在第一壳体与第二壳体通过螺栓连接组成的组合转接座壳体内。本发明可在一定的传动系统扭矩和转速条件下，具备较高的一阶共振频率，满足不同振动试验谱的振动传递；具备轴向位移补偿能力，改善了传动系统的受力环境；可根据泵类试验件外形尺寸更换底座调整试验件至振动滑台中心高。

Description

一种具备旋转运动传递的振动夹具

技术领域

本发明涉及一种振动夹具，尤其是一种适用于泵在线振动试验的振动夹具，属于环境试验技术领域的一种振动夹具。

背景技术

振动夹具是振动环境试验中不可或缺的关键工装，用于传递振动能量。振动夹具设计的理论计算主要包括刚度、质量和固有频率等基本参数。在设计夹具时应主要考虑增大系统的刚度，减小系统的质量。夹具的共振峰应尽可能避开工作谱。

液压泵等部件开展工作态振动试验时，振动夹具不仅需要尽可能不失真的传递振动台输入的振动能量，还需要传递外部传动系统输入的扭矩，并需要具备一定的位移补偿能力，补偿试验件在振动过程中发生的位移。该专用振动夹具的解决方案在行业内尚不完备。

发明内容

本发明的目的是提供一种具备旋转运动传递的振动夹具，适用于泵在线振动试验的振动夹具，该夹具可在一定的传动系统扭矩和转速条件下，具备较高的一阶共振频率，满足不同振动试验谱的振动传递。

按照本发明提供的技术方案：一种具备旋转运动传递的振动夹具，其特征是：包括箱型底座和组合转接座，所述箱型底座和组合转接座采用螺栓及夹具卡箍连接成一个整体；

所述组合转接座包括滑移花键轴组件的滑移花键轴、主轴、花键轴组件的花键轴、第一壳体及第二壳体；所述滑移花键轴与主轴为滑动连接，且轴向相对滑移，主轴与花键轴通过轴连接螺栓连接组成转接座轴系组件，所述转接座轴系组件安装在第一壳体与第二壳体通过壳体连接螺栓固定连接组成的组合转接座壳体内。

作为本发明的进一步改进，所述第一壳体与主轴间装有轴承组件，所述轴承组件用于支撑主轴。

作为本发明的进一步改进，所述第一壳体与滑移花键轴间装有骨架油封组件，通过定距环和孔用挡圈固定在第一壳体上，防止滑油从滑移花键轴处泄漏。

作为本发明的进一步改进，所述滑移花键轴组件包括滑移花键轴、第一内花键套和第一固定销，通过第一固定销将滑移花键轴和第一内花键套组装成滑移花键轴组件。

作为本发明的进一步改进，所述花键轴组件包括花键轴、第二内花键套和第二固定销，通过第二固定销将花键轴和第二内花键套组装成花键轴组件。

作为本发明的进一步改进，所述箱型底座由底板、加强筋、三块立板、夹具卡箍、左侧板和右侧板组成，所述三块立板分左、中、右与底板垂直布置，并通过角焊缝与底板焊接，在左、右立板上分别焊接有加强筋，左侧板和右侧板通过螺栓固定在侧边开有螺纹孔的立板上；所述夹具底板、左右立板分别与夹具卡箍、左侧板和右侧板采用螺栓连接组装成箱型结构。

作为本发明的进一步改进，所述左侧板和右侧板上分别设有滑油管路引出孔。

作为本发明的进一步改进，所述第二壳体端面装有快卸环。

作为本发明的进一步改进，所述第一壳体上分别设有第一供油口及第一回油口；所述第二壳体上分别设有第二供油口及第二回油口；所述第一供油口及第一回油口上分别装有供油接头及回油接头；所述第二供油口及第二回油口上分别装有供油接头及回油接头。

作为本发明的进一步改进，所述滑移花键轴与主轴的内外花键配合设有轴向位移量±20mm。

本发明与现有技术相比其特点和优势主要表现在：

1、本发明夹具一阶固有频率高，经仿真分析及安装某泵试验件实测，轴向大于500Hz，径向一阶频率大于800Hz，满足一阶频率不大于150Hz，五阶频率不大于500Hz的泵类试验件在线振动试验需求；

2、具备高速旋转扭矩传递功能，用于转速30000RPM的传动条件振动试验；

3、具备轴向位移补偿功，轴向设计花键滑移运动，具备±20mm的轴向位移补偿能力，提高了夹具的适用范围，改善了传动系统的受力环境;

4、互换性好，夹具的转接座具备可变接口段，固定段不用多次安装调整;

5、安装维护性好，侧板螺栓连接方式方便连接回油管路;

6、分体安装结构，可根据泵类试验件外形尺寸更换底座调整试验件至振动滑台中心高。

附图说明

图1为振动夹具总成图。

图2为图3的A-A剖视图。

图3为振动夹具右视图。

图4为箱型底座俯视图。

图5为图4的B-B剖视图。

图6为箱型底座左视图。

图7为图8的组合转接座C-C剖视图。

图8为组合转接座俯视图。

附图标记说明：1-箱型底座、1-1-底板、1-2-加强筋、1-3-立板、1-4-夹具卡箍、1-5-左侧板、1-6-右侧板、2-组合转接座、2-1-滑移花键轴、2-2 –骨架油封组件、2-3-主轴、2-4-轴承组件、2-5-第一供油口、2-6-O型密封圈、2-7-壳体连接螺栓、2-8-第二供油口、2-9-轴连接螺栓、2-10-第二内花键套、2-11-快卸环、2-12-第一油封、2-13-第二回油口、2-14-第二油封、2-15-第二壳体、2-16-第一回油口、2-17第一壳体、2-18-花键轴、2-19-第一内花键套、2-20-定距环、2-21-孔用挡圈。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

如图1-图8所示， 本发明一种具备旋转运动传递的振动夹具，其包括夹具箱型底座1和组合转接座2两个组件，并且采用螺栓及夹具卡箍连接成一个整体振动夹具。箱型底座1底部设计有安装孔，通过螺栓将夹具安装至水平滑台或者垂直扩展台，将振动传递给试验件，传递振动能量；夹具的组合转接座2分别连接外部输入扭矩和泵类试验件，实现转速和扭矩传递。

优选地，如图4-图6所示，所述箱型底座1采用Q345B钢板加工焊接而成。所述箱型底座1由底板1-1、加强筋1-2、立板1-3、夹具卡箍1-4、左侧板1-5和右侧板1-6组成。所述底板1-1是结构基础，三块立板1-3根据设计要求分左、中、右与底板1-1垂直布置，并通过角焊缝与底板1-1焊接。所述底板1-1和三块立板1-3采用氩弧焊焊接成型为一体，焊后热处理，机加工夹具底面保证平面度要求，整体加工三块立板1-3的圆弧接口面，保证同轴度公差。对具备空间条件的左、右立板1-3各焊接两块加强筋1-2提高结构刚度和谐振频率。所述左侧板1-5和右侧板1-6通过螺栓固定在侧边开有螺纹孔的立板1-3上，进一步提高结构刚度和稳定性，所述夹具底板1-1、左右立板1-3分别与夹具卡箍1-4、左侧板1-5和右侧板1-6采用螺栓连接组装成含有5个面的类箱型结构。

所述三块立板1-3和夹具卡箍1-4来固定组合转接座。箱型底座1经强度、刚度仿真计算及模态分析优化，开有减重孔。该夹具在水平面内横向（轴向）一阶共振频率大于500Hz，纵向（径向）一阶共振频率大于800Hz。所述左侧板1-5和右侧板1-6可方便拆卸，加工完成后进行发黑防锈处理。所述左侧板1-5和右侧板1-6上设计有滑油管路引出孔。在振动夹具安装时拆除侧板，留出底部螺栓安装空间，夹具及滑油管路安装完成后，恢复侧板安装。

优选地，所述组合转接座2用于将传动系统旋转运动传递至振动台上的试验件。所述组合转接座2主要包括滑移花键轴组件的滑移花键轴2-1、骨架油封组件2-2、主轴2-3、轴承组件2-4、第一供油口2-5、O型密封圈2-6、壳体连接螺栓2-7、第二供油口2-8、轴连接螺栓2-9、第二内花键套2-10、快卸环2-11、第一油封2-12、第二回油口2-13、第二油封2-14、第二壳体2-15、第一回油口2-16、第一壳体2-17、花键轴组件的花键轴2-18、第一内花键套2-19、定距环2-20和孔用挡圈2-21。

优选地，所述组合转接座2由滑移花键轴组件的滑移花键轴2-1、主轴2-3、花键轴组件的花键轴2-8组成转接座轴系组件。所述滑移花键轴2-1与主轴2-3为滑动连接，且轴向相对滑移，主轴2-3与花键轴2-18通过轴连接螺栓2-9连接组成转接座轴系组件，且安装在第一壳体2-17与第二壳体2-15通过O型密封圈2-6、壳体连接螺栓2-7固定连接组成的组合转接座壳体内。

所述滑移花键轴2-1和主轴2-3的轴向相对滑动，可用于补偿轴向振动的位移；转接座轴系组件是旋转运动传递的主体结构，保证轴系安装的同轴度和轴承润滑等。

优选地，所述第一壳体2-17是固定转接座轴系组件的基础，在所述第一壳体2-17与主轴2-3间装有轴承组件2-4，所述轴承组件2-4用于支撑主轴2-3。在所述第一壳体2-17与滑移花键轴2-1间装有骨架油封组件2-2，通过定距环2-20和孔用挡圈2-21固定在第一壳体2-17上，防止滑油从滑移花键轴2-1处泄漏。

优选地，所述滑移花键轴组件包括滑移花键轴2-1、第一内花键套2-19和固定销，通过固定销将滑移花键轴2-1和第一内花键套2-19组装成滑移花键轴组件。

优选地，所述花键轴组件包括花键轴2-18、第二内花键套2-10和固定销，通过固定销将花键轴和第二内花键套2-10组装成花键轴组件。

优选地，所述花键套组件与第二壳体2-15间装有第一油封2-12及第二油封2-14。所述第二壳体2-15端面装有快卸环2-11。

优选地，所述第一供油口2-5及第一回油口2-16分别设在第一壳体2-17上。所述第一供油口2-5及第一回油口2-16上分别装有供油接头及回油接头。回油接头及供油接头设计定向喷嘴雾化滑油，所述供油口及回油口对轴承和花键进行润滑。第一供油口2-5外接润滑油对轴承进行润滑和冷却，并经下部的第一回油口2-16排出滑油。

优选地，在第二壳体2-15上设有第二供油口2-8及第二回油口2-13，所述第二供油口2-8及第二回油口2-13上分别装有供油接头及回油接头。回油接头及供油接头设计定向喷嘴雾化滑油，所述组合转接座上两个供油口及两个回油口对轴承和花键进行润滑。第二壳体2-15法兰面接口及内花键套组件的花键规格需要根据试验件接口尺寸进行非标设计，实现转接安装。

优选地，所述组合转接座2上设计有止口，端面和箱型底座1靠在一起后用螺栓紧固，并用夹具卡箍固定。所述组合转接座2的滑移花键轴2-1与主轴2-3的内外花键配合设计有轴向位移量±20mm，实现振动夹具的轴向位移补偿功能。

本发明所述振动夹具，适用于采用电机直接驱动或者经齿轮箱增速驱动的机械旋转功率输入形式，将外部功率输入给泵类被试件。振动夹具安装在振动的水平滑台或垂直扩展台上，通过振动台、传动系统及其它辅助系统同时工作，实现被试件的旋转工作状态下的振动试验。

本发明所述滑移花键轴通过端面止口定位，螺栓连接外部输入轴，作为输入端连接设备传动系统，传递扭矩；内花键套属于易损件，花键表面进行渗碳处理提高耐磨性。当使用次数及磨损量达到设定值时，进行更换。花键轴作为输出端安装液压泵等旋转类试验件，实现转速和扭矩传递。

本发明振动夹具的箱型结构底座使该振动夹具在水平振动台的横向和纵向均有良好的振动传递特性和频率响应；夹具上部的组合转接座可将外部的旋转运动传递给泵类振动试验件；夹具配备有可滑移的滑移花键轴，可补偿在振动过程中发生的轴向位移。振动夹具的组合转接座轴承及花键采用油润滑方式，适应高速、重载条件的扭矩传递。

本发明所述转接座轴系组件与输入侧相连，保证结构和接口唯一；可变转接座组件的壳体和花键轴根据试验件接口设计，实现和不同试验件的安装；解决了主体部分通用和接口部分非标定制的问题；该结构形式实现了转接座的主体部分通用，降低了成本。

本发明具备高速旋转扭矩传递功能，用于转速30000RPM的传动条件振动试验。具备轴向位移补偿功，轴向设计花键滑移运动，具备±20mm的轴向位移补偿能力，提高了夹具的适用范围，改善了传动系统的受力环境。由于釆用分体安装结构，可根据泵类试验件外形尺寸更换底座调整试验件至振动滑台中心高。

尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具备旋转运动传递的振动夹具，其特征是：包括箱型底座（1）和组合转接座（2），所述箱型底座（1）和组合转接座（2）采用螺栓及夹具卡箍连接成一个整体；

所述组合转接座（2）包括滑移花键轴组件的滑移花键轴（2-1）、主轴（2-3）、花键轴组件的花键轴（2-8）、第一壳体（2-17）及第二壳体（2-15）；所述滑移花键轴（2-1）与主轴（2-3）为滑动连接，且轴向相对滑移，主轴（2-3）与花键轴（2-18）通过轴连接螺栓连接组成转接座轴系组件，所述转接座轴系组件安装在第一壳体（2-17）与第二壳体（2-15）通过壳体连接螺栓连接组成的组合转接座壳体内。

2.如权利要求1所述的一种具备旋转运动传递的振动夹具，其特征是：

所述第一壳体（2-17）与主轴（2-3）间装有轴承组件（2-4），所述轴承组件（2-4）用于支撑主轴（2-3）。

3.如权利要求1所述的一种具备旋转运动传递的振动夹具，其特征是：

所述第一壳体（2-17）与滑移花键轴（2-1）间装有骨架油封组件（2-2），通过定距环（2-20）和孔用挡圈（2-21）固定在第一壳体（2-17）上，防止滑油从滑移花键轴（2-1）处泄漏。

4.如权利要求1所述的一种具备旋转运动传递的振动夹具，其特征是：

所述滑移花键轴组件包括滑移花键轴（2-1）、第一内花键套（2-19）和第一固定销，通过第一固定销将滑移花键轴（2-1）和第一内花键套（2-19）组装成滑移花键轴组件。

5.如权利要求1所述的一种具备旋转运动传递的振动夹具，其特征是：

所述花键轴组件包括花键轴（2-18）、第二内花键套（2-10）和第二固定销，通过第二固定销将花键轴（2-18）和第二内花键套（2-10）组装成花键轴组件。

6.如权利要求1所述的一种具备旋转运动传递的振动夹具，其特征是：

所述箱型底座（1）由底板（1-1）、加强筋（1-2）、三块立板（1-3）、夹具卡箍（1-4）、左侧板（1-5）和右侧板（1-6）组成，所述三块立板（1-3）分左、中、右与底板垂直布置，并通过角焊缝与底板（1-1）焊接，在左、右立板（1-3）上分别焊接有加强筋（1-2），左侧板（1-5）和右侧板（1-6）通过螺栓固定在侧边开有螺纹孔的立板（1-3）上；所述夹具底板（1-1）、左右立板（1-3）分别与夹具卡箍（1-4）、左侧板（1-5）和右侧板（1-6）采用螺栓连接组装成箱型结构。

7.如权利要求6所述的一种具备旋转运动传递的振动夹具，其特征是：

所述左侧板（1-5）和右侧板（1-6）上分别设有滑油管路引出孔。

8.如权利要求所述的一种具备旋转运动传递的振动夹具，其特征是：所述第二壳体（2-15）端面装有快卸环（2-11）。

9.如权利要求1所述的一种具备旋转运动传递的振动夹具，其特征是：所述第一壳体（2-17）上分别设有第一供油口（2-5）及第一回油口（2-16）；

所述第二壳体（2-15）上分别设有第二供油口（2-8）及第二回油口（2-13）；

所述第一供油口（2-5）及第一回油口（2-16）上分别装有供油接头及回油接头；所述第二供油口（2-8）及第二回油口（2-13）上分别装有供油接头及回油接头。

10.如权利要求1所述的一种具备旋转运动传递的振动夹具，其特征是：

所述滑移花键轴（2-1）与主轴（2-3）的内外花键配合设有轴向位移量±20mm。

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