CN212432547U - 一种新型超速试验台挠性驱动主轴下端接口 - Google Patents
一种新型超速试验台挠性驱动主轴下端接口 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型提供了一种新型超速试验台挠性驱动主轴下端接口，接口法兰（2）与挠性驱动主轴（1）采用分体结构，包括挠性驱动主轴（1）、接口法兰（2）、拉力螺钉（3）及剪力套销（4），主要应用于转子的超速试验，起到将超速试验台挠性驱动主轴与转子进行定位、连接、紧固、传扭、及在爆裂或其它事故情况下的保护作用。接口的设计充分考虑了结构强度、承载重量和传递扭矩的要求。本发明结构简便，定位效果好，提高了扭矩传递能力和可靠性，同时挠性驱动主轴设计为不同直径的台阶结构，在转子爆裂或发生其它事故的情况下保护试验台的驱动系统不受损伤。
Description
技术领域
本实用新型涉及超速试验领域，具体而言，是一种新型超速试验台挠性驱动主轴下端接口，主要起将超速试验台挠性驱动主轴与转子进行定位、连接、紧固、传扭、以及在转子爆裂或其它事故时的保护作用。
背景技术
超速试验台用于各类高速旋转零部件的超速试验、爆裂试验、低周疲劳试验、预应力处理、机匣包容试验等。
超速试验台通常采用立式挠性驱动主轴的结构形式，用一根挠性驱动主轴伸入到真空试验舱内，通过工装转接件悬挂并驱动转子，完成确定的试验任务。作为试验台的组成部分，挠性驱动主轴下端有一接口法兰，用于与转子工装对接。
接口法兰要有如下功能：
1、悬挂转子，承受转子及工装的重量；
2、传递扭矩以驱动转子旋转；
3、使得转子与挠性驱动主轴之间形成固定端约束，不至于产生微量运动和内摩擦而使整个转子悬挂系统产生不稳定动态特性；
4、一旦转子爆裂或发生其它事故，保护试验台的驱动系统不受损伤。
现有超速试验台挠性驱动主轴下端接口的结构：现有两种结构形式的接口，分别为分体式和一体式。
分体式结构是接口法兰单独成件，组装到挠性驱动主轴上，与挠性驱动主轴之间的连接采用柱面定位，六角截面传扭，螺纹螺母承受重量，用弹簧销锁紧螺母防松。接口法兰与转子（或工装）之间为螺钉连接，靠螺钉的拉紧力产生的端面摩擦力传递扭矩。
这种结构形式的主要缺点有：
1、结构复杂，加工成本高，造成每次转子爆裂或其它事故时的成本偏高；
2、受力不合理，六角形截面传递扭矩的能力远低于柱形截面，在六角截面的根部容易形成应力集中，降低了主轴的传扭能力；
3、为了实现与挠性驱动主轴固定端连接特征，接口法兰的高度加长，伸入到上限位轴承孔里面，导致不能够实现转子爆裂时薄弱的挠性驱动主轴断裂，巨大的弯矩传递到上部，从而伤及试验台的机械驱动装置；
4、与转子（或工装）接口面靠螺纹紧固，螺纹既要承受转子重力载荷，又要在扣除重力载荷后接触面之间仍有足够的正压力以得到足够的摩擦力来传递扭矩。而实际所获得的接触面正压力的大小与拧紧力矩及螺纹质量关系极大，离散度极大，工程中难以保证。并且转子越重，重力吃掉的正压力越大，而此时传递扭矩所需要的摩擦力也越大，这是个矛盾，即越是大转子，这个矛盾越突出。
一体式结构是接口法兰与挠性驱动主轴为一体件，由一根大直径坯料加工而成，由于挠性驱动主轴与接口法兰要求的材料性能高、材料昂贵、制造成本高，每次使用的成本也较高。并且与转子的连接形式与分体式结构相同，因此也具有相同的缺点。
实用新型内容
为了克服现有技术不足，本实用新型提出一种新型超速试验台挠性驱动主轴下端接口，其主要特征如下。
接口法兰2与挠性驱动主轴1采用分体结构，包括挠性驱动主轴1、接口法兰2、拉力螺钉3及剪力套销4。接口法兰2与转子工装5之间配备的剪力套销4用于传递扭矩。
挠性驱动主轴1与接口法兰2采用过盈配合连接，用于传递扭矩和承受转子重量，挠性驱动主轴的下端带凸台以保证装配定位，同时也起承受转子重量的保险作用。
在接口法兰2上端面之上，挠性驱动主轴为不同直径的台阶结构。当遇到转子爆裂或其它事故时，此台阶处为弯曲薄弱截面，挠性驱动主轴从此处断裂，用于保护试验台驱动系统。
接口法兰2通过六个拉力螺钉3与转子工装5连接，其中对称布置于180°位置上的两个螺钉孔配备剪力套销4，该剪力套销与法兰孔及转子工装孔紧密配合，靠剪切力将扭矩从接口法兰2传递到转子工装5上。接口法兰2与转子工装5的结合面不再通过摩擦力传递扭矩。所有六个拉力螺钉3均用于承受转子及工装的重量。
该设计克服了现有两种结构形式存在的缺点。尤其是剪力套销传递扭矩的方式，彻底消除了靠螺纹拉力产生正压力形成的摩擦力传递扭矩的可靠性差的问题。
本接口结构尤其适用于1000千克以上大型转子的超速试验和100千克以上中大型转子的低周疲劳试验。
附图说明
图1为本实用新型一种新型超速试验台挠性驱动主轴下端接口示意图。
包括挠性驱动主轴1、接口法兰2、拉力螺钉3、剪力套销4、转子工装5。
具体实施方式
本实用新型的基本思路为：一种新型超速试验台挠性驱动主轴下端接口，包括挠性驱动主轴1、接口法兰2、拉力螺钉3、剪力套销4、转子工装5，主要应用于转子的超速试验，起到将立式超速试验台挠性驱动主轴与转子进行定位、连接、紧固、传扭、及在爆裂或其它事故情况下的保护作用。
接口法兰的设计充分考虑结构强度、承载重量和传递扭矩的要求。
结构简便，定位效果好，提高扭矩传递能力和可靠性，同时在转子爆裂或其它事故情况下保护试验台的驱动系统不受损伤。
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细描述。
挠性驱动主轴1与接口法兰2采用过盈配合的方式相连，配合面用于承受试验转子的重量、传递扭矩来驱动试验转子、与挠性驱动主轴1之间形成紧密的固定端约束。
挠性驱动主轴1下端带一凸台，便于接口法兰2过盈安装时的定位，同时也起承受转子重量的保险作用。
接口法兰2上端面之上挠性驱动主轴1处设计成不同直径的台阶结构，一方面使得过盈配合精加工面尽量减短，降低加工成本，方便过盈配合面的安装。另一方面从功能上讲，这个台阶在受到弯矩时会产生应力集中，形成针对弯曲载荷的薄弱截面，当转子爆裂时遇到巨大不平衡力或冲击力时，轴会在此截面断裂，从而保护其上面的试验台机械驱动系统。
接口法兰2通过六个拉力螺钉3与转子工装5相连，其中对称布置于180°位置上的两个螺钉孔配备剪力套销4，该剪力套销与法兰孔及转接工装孔紧密配合，靠剪切力将扭矩从接口法兰2传递到转子工装5上。接口法兰与工装的结合面不再通过摩擦力传递扭矩。所有六个拉力螺钉3均用于承受转子及工装的重量。转子工装5的中心凸台与接口法兰2的中心孔采用较松的动配合，起安装导向的作用。
从实际应用中来看，本实用新型上述的实施例不仅可以更好的将挠性驱动主轴与转子进行定位、连接、紧固、传扭，而且可以在转子爆裂或发生其它事故的情况下保护试验台驱动系统不受损伤。
Claims (5)
1.一种新型超速试验台挠性驱动主轴下端接口，包括挠性驱动主轴（1）、接口法兰（2）、拉力螺钉（3）及剪力套销（4），其特征在于，接口法兰（2）与转子工装（5）之间配备剪力套销（4）用于传递扭矩。
2.根据权利要求1所述的一种新型超速试验台挠性驱动主轴下端接口，其特征在于，接口法兰（2）与挠性驱动主轴（1）采用分体结构。
3.根据权利要求1所述的一种新型超速试验台挠性驱动主轴下端接口，其特征在于，挠性驱动主轴（1）与接口法兰（2）采用过盈配合连接，用于传递扭矩和承受转子重量，挠性驱动主轴的下端带凸台以保证装配定位，同时也起承受转子重量的保险作用。
4.根据权利要求1所述的一种新型超速试验台挠性驱动主轴下端接口，其特征在于，在接口法兰（2）上端面之上，挠性轴为不同直径的台阶结构，当遇到转子爆裂事故时，此台阶处为弯曲薄弱截面，挠性驱动主轴从此处断裂，用于保护试验台驱动系统。
5.根据权利要求1所述的一种新型超速试验台挠性驱动主轴下端接口，其特征在于，接口法兰（2）通过六个拉力螺钉（3）与转子工装（5）连接，其中对称布置于180°位置上的两个螺钉孔配备剪力套销（4），该剪力套销与法兰孔及转子工装孔紧密配合，靠剪切力将扭矩从接口法兰（2）传递到转子工装（5）上，接口法兰（2）与转子工装（5）的结合面不再通过摩擦力传递扭矩，所有六个拉力螺钉（3）均用于承受转子及工装的重量。
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