CN115371989B - 一种联轴器转子可变支承刚度模拟结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及发动机传动系统的联轴器转子试验模拟技术领域，公开了一种联轴器转子可变支承刚度模拟结构，包括两个可对联轴器转子进行固定的联接轴，联轴器转子通过安装组件同轴固定于两个联接轴之间；两个联接轴远离联轴器转子的端头均设置有转子轴，每个转子轴的一端开设有可供联接轴端头插入的插孔，插孔的深度大于联接轴插入的深度；每个转子轴至少通过两个轴承与安装座转动连接，联接轴通过转动连接组件与传动轴驱动连接。本发明可实现联轴器转子轴系中各支点支承刚度的同步调节及差异化调节，并具有转子两端不对中调节以及轴向力模拟加载，联轴器转子轴向串动等多种工况下的试验模拟需求，并且结构简单，所需开展的成本低。

Description

一种联轴器转子可变支承刚度模拟结构

技术领域

本发明涉及发动机传动系统的联轴器转子试验模拟技术领域，公开了一种联轴器转子可变支承刚度模拟结构。

背景技术

在航空发动机传动系统和舰船发动机动力传输装置中，联轴器用来传递功率和扭矩、补偿不对中以及承受冲击载荷。联轴器转子两端联接的通常是两个传动系统，传动系统内部及外部的复杂联接结构导致在其工作中的过渡状态下，不可避免地产生支承刚度变化，因此联轴器轴系的支承刚度处于一个支承刚度变化的状态，为了使联轴器转子平稳运转，就需要对各个工况下的联轴器轴系支承刚度的动态变化边界进行分析测定，并通过可变支承刚度模拟试验来验证各种支承刚度下联轴器转子的动力学特性，保证联轴器转子工作中始终处于较低的振动水平。

英﹑美﹑俄、法、意等航空技术发达国家，早已对航空传动系统联轴器转子动力学中的支承刚度试验模拟进行了深入研究，并形成了系列化的设计结构。我国航空传动系统联轴器研究起步较晚，国内仅有几家单位具有航空联轴器试验能力。从已发布专利信息来看，公开了一种联轴器试验装置及联轴器试验系统的发明专利（申请号：CN201910534100.5，公开号：CN110146283A）。该专涉及到联轴器试验装置中的驱动装置、齿轮箱、轴承座、扭矩加载器、偏摆装置以及为扭矩加载器提供动力的液压系统。另有一种联轴器不对中故障测试系统发明专利（申请号：CN201610243373.0，公开号：CN105758638A），建立了一个多跨系统的试验平台，设置了专门用于支撑转子的支撑座，支撑座可拆卸连接，在多个转子和联轴器跨系统测试时，可以任意增设支撑座保证测试试验完成。以上两种专利中联轴器转子的支点结构均为刚性支撑结构为，无法满足联轴器转子的弹性可变支承刚度的模拟需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种联轴器转子可变支承刚度模拟结构，可实现联轴器转子轴系中各支点支承刚度的同步调节及差异化调节，并具有转子两端不对中调节以及轴向力模拟加载，联轴器转子轴向串动等多种工况下的试验模拟需求，并且结构简单，所需开展的成本低。

为了实现上述技术效果，本发明采用的技术方案是：

一种联轴器转子可变支承刚度模拟结构，包括两个可对联轴器转子进行固定的联接轴，两个联接轴同轴设置，联轴器转子通过安装组件同轴固定于两个联接轴之间；两个联接轴远离联轴器转子的端头均设置有转子轴，每个转子轴的一端开设有可供联接轴端头插入的插孔，插孔的深度大于联接轴插入的深度；每个转子轴至少通过两个轴承与安装座转动连接，联接轴通过转动连接组件与传动轴驱动连接。

进一步地，插孔底部与联接轴端头之间安装有弹簧一。

进一步地，联接轴在插入转子轴的一端同轴设置有传力杆，转子轴在远离联接轴的一端开设安装孔，安装孔与插孔之间设置有可供传力杆穿过的限位孔，传力杆远离联接轴的端头沿限位孔延伸至安装孔内，传力杆在远离联接轴的端头设置有直径大于限位孔的限位帽，限位帽与限位孔之间设置有受压的弹簧二。

进一步地，传力杆为紧固螺栓，联接轴在安装传力杆的位置设置有螺纹孔，紧固螺栓由安装孔一侧的限位孔插入插孔内，并旋入联接轴的螺纹孔内，螺栓头部作为限位帽。

进一步地，每个轴承设置于安装座上的轴承座内，每个轴承座沿中轴线的截面呈C形或M形结构，且每个轴承座的侧壁开设有多个鼠笼槽，多个鼠笼槽沿轴承座的侧壁环向设置。

进一步地，还包括基座，每个联接轴均设置有一个安装座，两个安装座均设置于基座上；基座在设置安装座的位置开设有可调节两个安装座相对位置的调节定位机构。

进一步地，调节定位机构包括设置于每个安装座上的螺纹孔，以及设置于螺纹孔内的调节螺栓，基座上还设置有限位凸块，调节螺栓插设于限位凸块内。

进一步地，基座上在安装座的两侧均设置有限位凸块，螺纹孔贯穿安装座设置，且螺纹孔对应的联接轴相垂直，调节螺栓插设于两侧的限位凸块内，且调节螺栓的两个端头均设置有调节把手；

进一步地，调节定位机构还包括分别设置于基座、安装座接触面处的导向块和导向槽，导向槽与螺纹孔平行设置，且导向块伸入导向槽内与导向槽侧壁相抵触。

进一步地，转动连接组件包括与转动机构的传动轴驱动连接的花键，花键设置于其中一个转子轴的端头，用于扭矩加载。

与现有技术相比，本发明所具备的有益效果是：

1、本发明联接轴带动联轴器转子转动过程中，因为两个联接轴相背离的一端设置于转子轴的插孔内，且插孔的深度大于联接轴插入的深度，即联接轴的轴向有一定的间隙，可以实现联轴器转子的轴向自由串动条件下转动状态监控。

2、旋转调节螺栓沿导向槽方向调节两端安装座在基座上水平方向的相对位置，将安装座固定后，对联轴器转子转动监测过程中水平不对中模拟加载，获取相关数据。

3、在轴承座上开设鼠笼槽，鼠笼槽的个数以及鼠笼条的宽度、长度和转接圆弧均可根据实际刚度模拟进行设置，模拟联轴器转子轴系的支承刚度；通过调节各轴承座中鼠笼条个数，实现联轴器转子轴系中各支点支承刚度的同步调节及差异化调节，尤其是可以模拟轴承外其他支撑刚度比较弱的区域。

4、通过在联接轴和转子轴之间分别设置弹簧一、弹簧二，可以实习现联轴器转子受拉或受压的轴向力模拟加载。

5、可满足联轴器转子多种工况下的试验模拟需求，并且结构简单，所需开展的成本低，具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为实施例1或2中联轴器转子可变支承刚度模拟结构示意图；

图2为图1中视角A的结构示意图；

图3是图1中局部B的结构示意图；

图4为在图3的基础上取消弹簧二后联轴器转子受压的轴向力模拟加载试验结构示意图；

图5为在图3的基础上取消弹簧一后联轴器转子受拉的轴向力模拟加载试验结构示意图；

图6为在图3的基础上取消弹簧一、弹簧二、传力杆后联轴器转子的轴向自由串动试验结构示意图；

图7为实施例1或2中鼠笼槽的立体图。

其中，1、联接轴；2、联轴器转子；3、转子轴；4、插孔；5、轴承；6、安装座；7、弹簧一；8、传力杆；9、安装孔；10、限位帽；11、弹簧二；12、轴承座；13、鼠笼槽；14、基座；15、限位凸块；16、调节螺栓；17、导向块；18、调整垫；19、联轴器静子；20、转接座；21、振动传感器。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

参见图1-图7，一种联轴器转子可变支承刚度模拟结构，包括两个可对联轴器转子2进行固定的联接轴1，两个联接轴1同轴设置，联轴器转子2通过安装组件同轴固定于两个联接轴1之间；两个联接轴1远离联轴器转子2的端头均设置有转子轴3，每个转子轴3的一端开设有可供联接轴1端头插入的插孔4，插孔4的深度大于联接轴1插入的深度；每个转子轴3至少通过两个轴承5与安装座6转动连接，联接轴1通过转动连接组件与传动轴驱动连接。

在本实施例中，需要进行联轴器转子2模拟试验时，预先通过安装组件将联轴器转子2安装于两个对称设置的联接轴1之间，通过转动连接组件将传动轴和联接轴1驱动连接，旋转的传动轴带动联接轴1转动，进行试验，试验过程中通过振动传感器21测试或其他形式的传感器，对联轴器转子2的试验状态进行监控。联接轴1带动联轴器转子2转动过程中，因为两个联接轴1相背离的一端设置于转子轴3的插孔4内，且插孔4的深度大于联接轴1插入的深度，即联接轴1的轴向有一定的间隙，可以实现联轴器转子2的轴向自由串动条件下转动状态监控。

本实施例中的插孔4底部与联接轴1端头之间安装有弹簧一7，弹簧可一的状态可一是受拉，也可以是受压：

当弹簧一7处于受压状态时，弹簧一7的压缩量与轴向力经标定后，通过调整垫18的厚度对所加载轴向力值进行限定，实现联轴器转子2转动监测过程中受压的轴向力模拟加载。

当弹簧一7处于受拉状态时，弹簧一7的压缩量与轴向力经标定后，通过调整垫18的厚度对所加载轴向力值进行限定，实现联轴器转子2转动监测过程中受拉的轴向力模拟加载。

此外，还可以本实施例中的联接轴1在插入转子轴3的一端同轴设置有传力杆8，转子轴3在远离联接轴1的一端开设安装孔9，安装孔9与插孔4之间设置有可供传力杆8穿过的限位孔，传力杆8远离联接轴1的端头沿限位孔延伸至安装孔9内，传力杆8在远离联接轴1的端头设置有直径大于限位孔的限位帽10，限位帽10与限位孔之间设置有受压的弹簧二11。因弹簧二11处于受压状态，经过限位帽10和传力杆8传力后，可以对联接轴1产生轴向拉力。将弹簧二11的压缩量与轴向力经标定后，通过调整垫18的厚度对所加载轴向力值进行限定，也能实现联轴器转子2转动监测过程中受拉的轴向力模拟加载。

本实施例中调整垫18一端与限位块接触，另一端与转子轴3接触，通过增加调整垫18数量或者更换不同尺寸的调整垫18，调整联接轴1插入插孔4的深度，从而实现弹簧一7、弹簧二11的压缩量或拉伸量值的标定。

传力杆8为紧固螺栓，联接轴1在安装传力杆8的位置设置有螺纹孔，紧固螺栓由安装孔9一侧的限位孔插入插孔4内，并旋入联接轴1的螺纹孔内，螺栓头部作为限位帽10，可以通过调节紧固螺栓实现弹簧二11的弹力调节，从而对模拟加载的受拉的轴向力大小进行调节。

每个轴承5设置于安装座6上的轴承座12内，每个轴承座12沿中轴线的截面呈C形或M形结构，且每个轴承座12的侧壁开设有多个鼠笼槽13，多个鼠笼槽13沿轴承座12的侧壁环向设置。为满足支承刚度模拟需要，在轴承座12上开设鼠笼槽13，鼠笼槽13的个数以及鼠笼条的宽度、长度和转接圆弧均可根据实际刚度模拟进行设置，尤其是可以模拟轴承5外其他支撑刚度比较弱的区域。

本实施例中还包括基座14，每个联接轴1均设置有一个安装座6，两个安装座6均设置于基座14上；基座14在设置安装座6的位置开设有可调节两个安装座6相对位置的调节定位机构。可通过调节定位机构调节两端安装座6在基座14上水平方向的相对位置，然后将安装座6进行固定后，可实现联轴器转子2水平不对中模拟加载。请参考附图1和附图2，安装座6上的矩形块嵌在基座14中的矩形槽中，调节螺栓16沿矩形槽方向，可调节两端安装座6在基座14上水平方向的相对位置，经由联接螺栓固定后，可实现联轴器转子2转动监测过程中水平不对中模拟加载。

调节定位机构包括设置于每个安装座6上的螺纹孔，以及设置于螺纹孔内的调节螺栓16，基座14上还设置有限位凸块15，调节螺栓16插设于限位凸块15内。限位凸块15对调节螺栓16进行固定和限位，通过转动调节螺栓16，从而使带有螺纹孔的安装座6在调节螺栓16的驱动下产生水平方向的位移，实现对安装座6的位置调节和固定。此外，本实施例中的基座14上在安装座6的两侧均设置有限位凸块15，螺纹孔贯穿安装座6设置，且螺纹孔对应的联接轴1相垂直，调节螺栓16插设于两侧的限位凸块15内，且调节螺栓16的两个端头均设置有调节把手，通过转动把手控制调节螺栓16的转动；调节定位机构还包括分别设置于基座14、安装座6接触面处的导向块17和导向槽，导向槽与螺纹孔平行设置，且导向块17伸入导向槽内与导向槽侧壁相抵触。导向槽和相契合的导向块17的设置可以对安装座6的移动位置进行导向，也便于快速确定安装座6的相对偏移量，能够根据相关参数获得联轴器转子2在不同相对偏移量下的转动状态数据。

本实施例中的转动连接组件可以是与转动机构的传动轴驱动连接的花键，用于扭矩加载的花键设置于其中一个转子轴3的端头，也可以是其他形式的联轴器或传动机构。

本实施例中的轴承5可选用自润滑型密封轴承5，也可通过单独增加滑油喷射润滑点而选用油润滑型轴承5。

用于加载轴向力的弹簧一7和弹簧二11，既可以是螺旋弹簧，也可以是波形弹簧。需要说明的是，波形弹簧一7般应用于轴向受压的场景，因此弹簧一7用作受拉弹簧时，一般选用螺旋弹簧。

实施例2

请参阅附图1-图7，一种联轴器可变支承刚度模拟结构，本实施例中除基座14之外，为左右对称结构。联轴器可变支承刚度模拟结构的安装过程如下：

将转子轴3左、右两端的圆柱面分别插入到两个轴承5的内孔中，左、右端的两个轴承5分别装入对应的轴承座12的内孔中，将弹性档圈装入轴承座12的挡圈槽内，将轴承座12装入转接座20，再将转接座20分别装入安装座6的内孔中，安装座6的上端安装边通过连接螺栓固定，下端安装边通过连接螺栓固定。将调整垫18装入联接轴1上，将两个弹簧一7分别装入转子轴3插孔4内，并使弹簧一7套在紧固螺栓上，将联接轴1插入转子轴3的内孔，通过紧固螺栓将联接轴1和转子轴3固定。将安装座6上导向块17插入到基座14中的导向槽中，将联轴器转子2的两端通过安装组件（法兰或者其他联轴结构）与联接轴1连接，通过联接螺栓进行固定，联接螺栓将安装座6和基座14进行固定，联轴器静子19一般为对开式结构，可在最后进行安装，可用于对高度旋转的转子进行防护。

本实施例中可以在基座14上设计T型槽结构，可将联轴器转子2试验中的振动传感器21安装在T形槽内，不仅可以起到对联轴器转子2的试验状态振动情况进行监控，而且T形槽还可以对振动传感器21进行限位，防止测试过程中振动传感器21脱出基座14。

针对本实施例中安装好的结构可以进行如下试验：

1）旋转调节螺栓16沿导向槽方向调节两端安装座6在基座14上水平方向的相对位置，将安装座6固定后，对联轴器转子2转动监测过程中水平不对中模拟加载，获取相关数据。

2）轴承座12上开设鼠笼槽13，鼠笼槽13的个数以及鼠笼条的宽度、长度和转接圆弧均可根据实际刚度模拟进行设置，模拟联轴器转子2轴系的支承刚度；通过调节各轴承座12中鼠笼条个数，实现联轴器转子2轴系中各支点支承刚度的同步调节及差异化调节，尤其是可以模拟轴承5外其他支撑刚度比较弱的区域。

3）只在联接轴1与转子轴3之间安装有受压的弹簧一7，紧固螺栓和转子轴3之间不安装弹簧二11，弹簧一7的压缩量与轴向力经标定后，通过调整垫18的厚度对所加载轴向力值进行限定，实现联轴器转子2受压的轴向力模拟加载。此外，取消其中一个联接轴1的调整垫18、弹簧一7，可实现联轴器转子2另一端固定下的稳定运转。

4）只在紧固螺栓和转子轴3之间安装弹簧二11，联接轴1与转子轴3之间不安装弹簧一7，弹簧二11的压缩量与轴向力经标定后，通过调整垫18的厚度对所加载轴向力值进行限定，实现联轴器转子2受拉的轴向力模拟加载。

5）取消模拟结构中的安装调整垫18、弹簧一7、弹簧二11和紧固螺栓，可实现联轴器转子2的轴向自由串动。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种联轴器转子可变支承刚度模拟结构，其特征在于，包括两个可对联轴器转子(2)进行固定的联接轴(1)，两个所述联接轴(1)同轴设置，所述联轴器转子(2)通过安装组件同轴固定于两个联接轴(1)之间；两个联接轴(1)远离联轴器转子(2)的端头均设置有转子轴(3)，每个转子轴(3)的一端开设有可供联接轴(1)端头插入的插孔(4)，插孔(4)的深度大于联接轴(1)插入的深度；每个转子轴(3)至少通过两个轴承(5)与安装座(6)转动连接，且每个轴承(5)设置于安装座(6)上的轴承座(12)内，每个轴承座(12)沿中轴线的截面呈C形或M形结构，且每个轴承座(12)的侧壁开设有多个鼠笼槽(13)，多个所述鼠笼槽(13)沿轴承座(12)的侧壁环向设置；联接轴(1)通过转动连接组件与传动轴驱动连接。

2.根据权利要求1所述的联轴器转子可变支承刚度模拟结构，其特征在于，所述插孔(4)底部与联接轴(1)端头之间安装有弹簧一(7)。

3.根据权利要求1所述的联轴器转子可变支承刚度模拟结构，其特征在于，联接轴(1)在插入转子轴(3)的一端同轴设置有传力杆(8)，转子轴(3)在远离联接轴(1)的一端开设安装孔(9)，所述安装孔(9)与插孔(4)之间设置有可供传力杆(8)穿过的限位孔，所述传力杆(8)远离联接轴(1)的端头沿限位孔延伸至安装孔(9)内，传力杆(8)在远离联接轴(1)的端头设置有直径大于限位孔的限位帽(10)，所述限位帽(10)与限位孔之间设置有受压的弹簧二(11)。

4.根据权利要求3所述的联轴器转子可变支承刚度模拟结构，其特征在于，传力杆(8)为紧固螺栓，所述联接轴(1)在安装传力杆(8)的位置设置有螺纹孔，紧固螺栓由安装孔(9)一侧的限位孔插入插孔(4)内，并旋入联接轴(1)的螺纹孔内，螺栓头部作为限位帽(10)。

5.根据权利要求1所述的联轴器转子可变支承刚度模拟结构，其特征在于，还包括基座(14)，每个联接轴(1)均设置有一个安装座(6)，两个安装座(6)均设置于基座(14)上；所述基座(14)在设置安装座(6)的位置开设有可调节两个安装座(6)相对位置的调节定位机构。

6.根据权利要求5所述的联轴器转子可变支承刚度模拟结构，其特征在于，调节定位机构包括设置于每个安装座(6)上的螺纹孔，以及设置于螺纹孔内的调节螺栓(16)，所述基座(14)上还设置有限位凸块(15)，所述调节螺栓(16)插设于限位凸块(15)内。

7.根据权利要求6所述的联轴器转子可变支承刚度模拟结构，其特征在于，基座(14)上在安装座(6)的两侧均设置有限位凸块(15)，螺纹孔贯穿安装座(6)设置，且螺纹孔对应的联接轴(1)相垂直，调节螺栓(16)插设于两侧的限位凸块(15)内，且调节螺栓(16)的两个端头均设置有调节把手。

8.根据权利要求6所述的联轴器转子可变支承刚度模拟结构，其特征在于，调节定位机构还包括分别设置于基座(14)、安装座(6)接触面处的导向块(17)和导向槽，导向槽与螺纹孔平行设置，且导向块(17)伸入导向槽内与导向槽侧壁相抵触。

9.根据权利要求1所述的联轴器转子可变支承刚度模拟结构，其特征在于，转动连接组件包括与转动机构的传动轴驱动连接的花键，所述花键设置于其中一个转子轴(3)的端头，用于扭矩加载。

Images