CN210741848U - 大型低刚度弹性联轴器刚度试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大型低刚度弹性联轴器刚度试验装置,平台系统由安装平台、龙门支架、液压控制系统、数据采集及处理系统组成；气缸起吊平衡装置由旋转吊钩、卸扣、四爪链条索具、平衡吊盘起吊气缸、索具螺旋扣、平衡吊索具组成；扭矩加载装置由扭矩加载油缸底座、扭矩加载油缸、拉力传感器、扭矩加载链条、扭矩支架、角位移传感器组成；轴向起吊和加载装置由旋转吊钩、卸扣、拉力传感器、手拉葫芦、起吊链条、起吊螺钉组成；径向加载装置由油缸底座、径向加载油缸、拉力传感器、径向加载链条组成。本实用新型能实现无扭矩负载作用下的联轴器刚度测试，不同扭矩负载下的联轴器轴向刚度、径向刚度、扭转刚度测试，及测试低刚度大型联轴器的轴向、径向刚度。

Description

大型低刚度弹性联轴器刚度试验装置

技术领域

本实用新型涉及一种弹性联轴器刚度的试验装置，尤其是一种可实现大型低刚度弹性联轴器在额定扭矩状态下的轴向和径向刚度的试验装置。

背景技术

大型低刚度弹性联轴器具有尺寸大、自重大、刚度低、传扭能力大等特点，一般用于大型船舶推进轴系后传动系统中。大型低刚度弹性联轴器安装于主机或者推进电机减速箱的动力输出端，用于将主动力功率传递给推进器，补偿轴系安装、运转过程中产生的轴向、径向变形，同时具备一定的减振隔音能力。弹性联轴器在补偿轴系的轴向、径向偏移过程中，对轴系产生的附加反力的大小，即取决于联轴器的刚度大小。同时，联轴器的减振隔音能力也与联轴器的刚度有关。因此，刚度指标为船用大型低刚度弹性联轴器的一个重要指标。在研制过程中，开展弹性联轴器的刚度测试，一方面可以对研制设计方法进行校核验证，一方面可以提供较为准确的刚度性能指标，为系统的轴系减振设计提供必要的数据支撑。

大型低刚度弹性联轴器的弹性元件多采用橡胶元件，橡胶弹性元件的刚度随其所受的扭矩增大而增大。因此，为测试大型低刚度弹性联轴器在实际工作状态下的刚度性能，就必须在施加额定扭矩负载时，对其轴向刚度、径向刚度进行测试，而静刚度测试具有一定的难度。

目前国内外用于大型低刚度弹性联轴器刚度测试的专用测试平台较少，在施加较大扭矩负载下进行联轴器刚度测试的台架几乎难以找到。因为大型低刚度弹性联轴器刚度存在以下难点：1)联轴器自重较大，轴向和径向刚度较低，刚度测试过程中需要试验台架足够精确或采取合理结构抵消自重对刚度测试的影响；2)扭矩加载力对轴向或径向加载力的影响较大，大型低刚度联轴器试验过程中扭矩加载力与轴向或径向加载力存在数量级上的差异，扭矩加载力的细微偏差都可能对刚度测试造成较大影响，需要设计合理的结构，尽量消除扭矩加载力对轴向、径向力的影响。

中国专利公开号CN108871964A公开了一种橡胶块刚度试验装置，包括箱体、箱盖、上板、下板，箱体内部上端安装液压杆，下端安装有上板。通过手拉箱门绕合页与箱体活动链接。该装置只是对橡胶块不施加扭矩情况下的刚度进行测试，目的是在试验过程中使测试人员更加安全，该试验装置并不具备施加扭矩载荷下进行联轴器刚度试验的能力。中国专利公开号CN206601299U公开了一种橡胶块刚度试验装置，包括上压板、下压板和连接块，上压板和下压板相对设置并滑动连接，并设置有连接块，橡胶块固定于上下压板之间，侧面连接有侧板，通过侧板测定橡胶块的径向和轴向刚度。该装置同样仅能测试不施加扭矩载荷下的橡胶块刚度。

发明内容

针对现存技术的不足，本实用新型提出一种船用大型低刚度弹性联轴器刚度试验装置，用来解决船用大型低刚度弹性联轴器刚度测试过程中的以下技术问题：

(1)在联轴器施加额定扭矩时，即便联轴器的扭转角度很大，也能始终保证扭矩加载力施加方向不变，保证扭矩加载精度，并进行扭转刚度测试；

(2)消除大型低刚度弹性联轴器刚度测试过程中自重对刚度测试的影响；

(3)消除或减弱扭矩加载力对联轴器轴向刚度测试、径向刚度测试的影响；

(4)可以测试联轴器在实际传扭状态下的轴向和径向刚度；

(5)可以将各施加的载荷力形成内力，而无需额外增加土建来提供反力。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案是：一种大型低刚度弹性联轴器刚度试验装置，包括平台系统、气缸起吊平衡装置、扭矩加载装置、轴向起吊和加载装置、径向加载装置，所述平台系统由安装平台、龙门支架、液压控制系统、数据采集及处理系统组成，所述安装平台通过地脚螺栓安装于地基导轨上，所述安装平台上安装扭矩加载装置、径向加载装置；所述龙门支架横跨于安装平台上，底部通过螺栓与地面导轨连接，所述龙门支架上安装气缸起吊平衡装置、轴向起吊和加载装置；所述液压控制系统通过油管向扭矩加载装置、径向加载装置的油缸供油，所述数据采集系统用于对油缸的压力、行程等数据进行采集，为刚度测试提供控制和数据采集。

进一步，所述气缸起吊平衡装置由旋转吊钩、卸扣、四爪链条索具、平衡吊盘、八套起吊气缸、索具螺旋扣、吊环螺钉、平衡吊索具、气缸控制气路及相应管路附件组成，其中，所述平衡吊盘通过旋转吊钩、卸扣、四爪链条索具悬挂于龙门支架横梁下，安装平台的待试联轴器上方；八套起吊气缸、索具螺旋扣、平衡吊索具、吊环螺钉安装于平衡吊盘下，并与联轴器轴向中心面连接；所述气缸控制气路及管路附件安装于平衡吊盘上；所述气缸起吊平衡装置可抵消联轴器的自重，消除联轴器径向、轴向刚度测试时自重对刚度测试的影响。

进一步，所述扭矩加载装置由扭矩加载油缸底座、扭矩加载油缸、拉力传感器、扭矩加载链条、扭矩支架、角位移传感器组成，两套所述扭矩加载油缸分别通过油缸底座固定在安装平台上，所述扭矩支架中心与联轴器输出法兰连接，并通过扭矩加载链条与扭矩加载油缸连接；所述角位移传感器安装于扭矩支架上，用于测量联轴器受扭矩负载时的扭转角；每套扭矩加载油缸的前端活塞安装一个拉力传感器，刚度测试过程中，通过拉力传感器采集得到径向力，通过扭矩支架上的位移传感器测得径向位移。

进一步，所述扭矩支架与扭矩加载链条连接处为圆弧槽，当扭矩加载过程中，联轴器扭转角逐渐加大时，使扭矩加载油缸施加的扭矩负载始终与扭矩支架的力臂保持切向垂直。

进一步，所述轴向起吊和加载装置由旋转吊钩、卸扣、拉力传感器、手拉葫芦、起吊链条、起吊螺钉组成，所述旋转吊钩悬挂于龙门支架横梁下方，并依次通过卸扣、拉力传感器、手拉葫芦、起吊链条、起吊螺钉与扭矩支架连接；刚度测试过程中，通过拉动手拉葫芦施加轴向拉力，通过拉力传感器测得轴向拉力，通过扭矩支架上的轴向位移传感器测得轴向位移。

进一步，所述径向加载装置由径向加载油缸底座、径向加载油缸、拉力传感器、径向加载链条组成，所述径向加载油缸通过径向加载油缸底座与安装平台固定连接，并通过拉力传感器、径向加载链条与扭矩支架连接；刚度测试过程中，通过径向加载油缸的拉力传感器采集得到径向力，通过扭矩支架上的位移传感器测得径向位移。

本实用新型与现有技术对比，具有以下有益效果：

本实用新型所述装置与已有技术功能不同，除了能实现无扭矩负载作用下的联轴器刚度测试，还能实现不同扭矩负载下的联轴器轴向刚度、径向刚度测试，同时可以测试联轴器的扭转刚度。其中，在扭矩负载下测试低刚度大型联轴器的轴向、径向刚度为本实用新型的核心功能。

本实用新型所述装置的结构组成、结构形式与已有技术不同，扭矩、轴向、径向加载方式也与已有技术不同；采用气缸起吊平衡装置消除自重的方式是本装置独有的功能；在扭矩支架外圈设置圆弧槽保证扭矩加载力方向始终不变的结构为本装置独有的结构形式；所施加载荷力通过平台形成封闭内力。

本实用新型的试验装置可实现不同规格的低刚度弹性联轴器刚度测试，具体包括：

1)能够完成联轴器的扭转刚度测试；

2)能够完成大型低刚度弹性联轴器在额定扭矩范围内，任意扭矩负载下的轴向刚度测试；

3)能够完成大型低刚度弹性联轴器在额定扭矩范围内，任意扭矩负载下的径向刚度测试。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为本实用新型的结构主视图；

图4为图3的俯视图；

图5为图3中沿A-A的剖视图；

图6为图3的左视图；

图7为本实用新型试验装置的气缸起吊平衡装置；

图8为本实用新型试验装置的轴向起吊与加载装置；

图9为本实用新型试验装置的扭矩加载装置；

图10为本实用新型试验装置的径向加载装置；

图11为图9的Ⅰ局部放大视图；

图中：1、平台系统，2、扭矩加载装置，3、气缸起吊平衡装置，4、轴向起吊及加载装置，5、径向加载装置，6、安装平台7、龙门支架，8、待试设备，9、数据采集及处理系统，10、液压控制系统，11、旋转吊钩，12、卸扣，13、四爪链条索具，14、气缸控制气路，15、平衡吊盘，16、气缸，17、平衡吊索具，18、索具螺旋扣，19、旋转吊钩，20、卸扣，21、拉力传感器，22、手拉葫芦，23、起吊链条，24、起吊螺钉，25、扭矩加载油缸底座，26、扭矩加载油缸，27、拉力传感器，28、扭矩加载链条，29、角位移传感器，30、扭矩支架，31、径向加载油缸底座，32、径向加载油缸，33、拉力传感器34、径向加载链条，35、圆弧槽。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型做进一步说明。

如图1至图6所示，本实用新型的大型低刚度弹性联轴器刚度试验装置，包括平台系统1、气缸起吊平衡装置3、扭矩加载装置2、轴向起吊和加载装置4、径向加载装置5。平台系统1安装于地基导轨内，扭矩加载装置2、径向加载装置5安装于平台系统1的安装平台6上，气缸起吊平衡装置3、轴向起吊和加载装置4挂于龙门支架横梁下。

平台系统1由龙门支架7、安装平台6、液压控制系统10、数据采集及处理系统9组成。安装平台6通过地脚螺栓与地基导轨固定；龙门支架7横跨于安装平台6上，底脚与地基导轨固定。液压控制系统10和数据采集及处理系统9分别单独安装于安装平台6旁边，通过电缆、油管等与安装于安装平台的油缸、传感器等连接，具体如图6所示。

如图7所示，气缸起吊平衡装置3由旋转吊钩11、卸扣12、四爪链条索具13、气缸控制气路14、平衡吊盘15、气缸16、平衡吊索具17、索具螺旋扣18等组成。其中，旋转吊钩11悬挂于龙门支架7横梁上，下面依次连接卸扣12、四爪链条索具13、平衡吊盘15。其中，气缸控制气路14及其相应气路附件安装于平衡吊盘15上。平衡吊盘15下安装8个气缸16，每个气缸下面相应安装了8组平衡吊索具17、索具螺旋扣18，待试联轴器8即通过8组平衡吊索具17、索具螺旋扣18分别与平衡吊盘下的8个气缸连接。

如图8所示，轴向起吊和加载装置4由旋转吊钩19、卸扣20、拉力传感器21、手拉葫芦22、起吊链条23、起吊螺钉24等组成。其中旋转吊钩19安装于安装平台横梁上，下面依次连接卸扣20、拉力传感器21、手拉葫芦22、起吊链条23、起吊螺钉24。起吊螺钉24与扭矩支架30连接，通过拉动手拉葫芦22对待试联轴器8施加轴向载荷。

如图9，11所示，扭矩加载装置2由扭矩加载油缸底座25、扭矩加载油缸26、拉力传感器27、扭矩加载链条28、角位移传感器29、扭矩支架30等组成。其中，两套扭矩加载油缸26通过两套扭矩加载油缸底座25固定于安装平台上。每套扭矩加载油缸26前端活塞安装了一个拉力传感器27，再通过扭矩加载链条28与扭矩支架30连接。角位移传感器29安装于扭矩支架30上，用于测量联轴器受扭矩负载时产生的角向位移。扭矩之间内圈通过螺栓与待试联轴器8的上端法兰固定。扭矩支架30与扭矩加载链条28连接处为圆弧槽35，当扭矩加载过程中，联轴器扭转角逐渐加大时，使扭矩加载油缸26施加的扭矩负载始终与扭矩支架30的力臂保持切向垂直。

如附图10所示，径向加载装置5由径向加载油缸底座31、径向加载油缸32、拉力传感器33、径向加载链条34组成。其中，径向加载油缸32通过径向加载油缸底座31安装于安装平台上，径向加载油缸32活塞前端安装拉力传感器33，通过径向加载链条34与扭矩支架30连接，试验时，通过加载径向油缸，对与待试联轴器8连接的扭矩支架30施加径向力。

基于上述结构，本实用新型对大型低刚度弹性联轴器扭转刚度性能测试具体实施步骤如下：

(1)将待试联轴器8安装于安装平台6上，联轴器下端法兰与安装平台6固定，上端法兰与扭矩加载装置2中的扭矩支架30固定；

(2)启动扭矩加载油缸26，对待试联轴器8缓慢施加扭矩负载，通过扭矩加载油缸26前端的拉力传感器27采集扭矩加载油缸的拉力，并通过数据采集与处理系统9换算成扭矩；

(3)在施加扭矩的同时，扭矩支架30上的角位移传感器29采集了联轴器相应扭矩下产生的角位移，并通过数据采集与处理系统9，最终处理得到联轴器的扭矩—角位移图；

(4)因扭矩支架30与扭矩加载链条28接触地方为圆弧，对联轴器施加扭矩后，无论扭矩支架旋转角度多大，扭矩加载链条始终沿扭矩支架切线方向出力，保证扭矩加载的精确性，见附图7。

基于上述结构，本实用新型对大型低刚度弹性联轴器在扭矩负载下的轴向刚度性能测试具体实施步骤如下：

(1)将待试联轴器8安装于安装平台6上，联轴器下端法兰与安装平台6固定，上端法兰与扭矩加载装置2中的扭矩支架30固定；

(2)启动气缸起吊平衡装置3上的气缸控制气路14，调整气缸压力，抵消待试联轴器的自重。此时，如果对联轴器施加轴向负载，气缸活塞会随轴向位移的方向伸长或缩短，但气缸压力不变，即抵消联轴器自重的起吊力不变。即气缸起吊平衡装置能够始终提供一个大小和方向不变的力抵消自重。

(3)启动扭矩加载油缸26，对待试联轴器8缓慢施加扭矩负载到指定扭矩值。扭矩加载过程中，加载的扭矩值可以通过液压控制系统10进行控制，并通过数据采集与处理系统9进行检测。

(4)缓慢拉动手拉葫芦22，对受指定扭矩负载的待试联轴器8施加轴向负载。该轴向负载可以通过拉力传感器21采集，轴向位移可以通过扭矩支架30上的径向位移传感器采集，同时输送到数据采集与处理系统，形成轴向力—轴向位移图，得到联轴器在指定扭矩负载下的轴向刚度。

基于上述结构，本实用新型对大型低刚度弹性联轴器在扭矩负载下的径向刚度性能测试具体实施步骤如下：

(1)将待试联轴器8安装于安装平台6上，联轴器下端法兰与安装平台6固定，上端法兰与扭矩加载装置2中的扭矩支架30固定；

(2)启动气缸起吊平衡装置3上的气缸控制气路14，调整气缸压力，抵消待试联轴器的自重。

(3)启动扭矩加载油缸26，对待试联轴器8缓慢施加扭矩负载到指定扭矩值。扭矩加载过程中，加载的扭矩值可以通过液压控制系统10以控制，并通过数据采集与处理系统9以检测。

(4)启动径向加载油缸32，对受指定扭矩负载的待试联轴器8施加径向负载。该轴向负载可以通过拉力传感器33采集，径向位移可以通过扭矩支架30上的径向位移传感器采集，同时输送到数据采集与处理系统，形成径向力—径向位移图，得到联轴器在指定扭矩负载下的径向刚度。

Claims (6)

1.一种大型低刚度弹性联轴器刚度试验装置，包括平台系统、气缸起吊平衡装置、扭矩加载装置、轴向起吊和加载装置、径向加载装置，其特征在于：所述平台系统由安装平台、龙门支架、液压控制系统、数据采集及处理系统组成，所述安装平台通过地脚螺栓安装于地基导轨上，所述安装平台上安装扭矩加载装置、径向加载装置；所述龙门支架横跨于安装平台上，底部通过螺栓与地面导轨连接，所述龙门支架上安装气缸起吊平衡装置、轴向起吊和加载装置；所述液压控制系统通过油管向扭矩加载装置、径向加载装置的油缸供油，所述数据采集及处理系统用于对油缸的压力、行程数据进行采集，为刚度测试提供控制和数据采集。

2.根据权利要求1所述的大型低刚度弹性联轴器刚度试验装置，其特征在于：所述气缸起吊平衡装置由旋转吊钩、卸扣、四爪链条索具、平衡吊盘、八套起吊气缸、索具螺旋扣、吊环螺钉、平衡吊索具、气缸控制气路及相应管路附件组成，其中，所述平衡吊盘通过旋转吊钩、卸扣、四爪链条索具悬挂于龙门支架横梁下，安装平台的待试联轴器上方；八套起吊气缸、索具螺旋扣、平衡吊索具、吊环螺钉安装于平衡吊盘下，并与联轴器轴向中心面连接；所述气缸控制气路及管路附件安装于平衡吊盘上；所述气缸起吊平衡装置可抵消联轴器的自重，消除联轴器径向、轴向刚度测试时自重对刚度测试的影响。

3.根据权利要求1所述的大型低刚度弹性联轴器刚度试验装置，其特征在于：所述扭矩加载装置由扭矩加载油缸底座、扭矩加载油缸、拉力传感器、扭矩加载链条、扭矩支架、角位移传感器组成，两套所述扭矩加载油缸分别通过油缸底座固定在安装平台上，所述扭矩支架中心与联轴器输出法兰连接，并通过扭矩加载链条与扭矩加载油缸连接；所述角位移传感器安装于扭矩支架上，用于测量联轴器受扭矩负载时的扭转角；每套扭矩加载油缸的前端活塞安装一个拉力传感器，刚度测试过程中，通过拉力传感器采集得到径向力，通过扭矩支架上的位移传感器测得径向位移。

4.根据权利要求3所述的大型低刚度弹性联轴器刚度试验装置，其特征在于：所述扭矩支架与扭矩加载链条连接处为圆弧槽，当扭矩加载过程中，联轴器扭转角逐渐加大时，使扭矩加载油缸施加的扭矩负载始终与扭矩支架的力臂保持切向垂直。

5.根据权利要求1所述的大型低刚度弹性联轴器刚度试验装置，其特征在于：所述轴向起吊和加载装置由旋转吊钩、卸扣、拉力传感器、手拉葫芦、起吊链条、起吊螺钉组成，所述旋转吊钩悬挂于龙门支架横梁下方，并依次通过卸扣、拉力传感器、手拉葫芦、起吊链条、起吊螺钉与扭矩支架连接；刚度测试过程中，通过拉动手拉葫芦施加轴向拉力，通过拉力传感器测得轴向拉力，通过扭矩支架上的轴向位移传感器测得轴向位移。

6.根据权利要求1所述的大型低刚度弹性联轴器刚度试验装置，其特征在于：所述径向加载装置由径向加载油缸底座、径向加载油缸、拉力传感器、径向加载链条组成，所述径向加载油缸通过径向加载油缸底座与安装平台固定连接，并通过拉力传感器、径向加载链条与扭矩支架连接；刚度测试过程中，通过径向加载油缸的拉力传感器采集得到径向力，通过扭矩支架上的位移传感器测得径向位移。

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