CN212748563U

CN212748563U - 一种用于材料制备与性能测试的离心超重力实验装置

Info

Publication number: CN212748563U
Application number: CN202020477625.8U
Authority: CN
Inventors: 韦华; 张泽; 陈云敏; 林伟岸
Original assignee: Zhejiang University ZJU
Current assignee: Zhejiang University ZJU
Priority date: 2020-04-03
Filing date: 2020-04-03
Publication date: 2021-03-19
Anticipated expiration: 2030-04-03

Abstract

本实用新型公开了一种用于材料制备与性能测试的离心超重力实验装置。包括离心主机、转子系统、实验腔、升降系统和下驱式主轴复合体；转子系统和下驱式主轴复合体装在实验腔内，实验腔底部通过缓冲结构装在装置底座上，离心主机安装在实验腔侧方的装置底座上并下驱式主轴复合体下端连接，下驱式主轴复合体上端和转子系统连接，升降系统装在装置底座上且位于实验腔上方，升降系统和实验腔盖连接。本实用新型实现离心超重力下材料高通量制备，以及体积力‑面力‑温度耦合作用下材料持久、蠕变、疲劳、热机械疲劳等性能的高通量测试，装置结构有效，操作方便且安全可靠。

Description

一种用于材料制备与性能测试的离心超重力实验装置

技术领域

本实用新型涉及了离心超重力材料制备与性能测试领域的一种实验装置，尤其涉及一种用于材料制备与性能测试的离心超重力实验装置。

背景技术

材料是实现科学技术和理念的重要载体，是社会发展和人类进步的物质基础。在高性能材料领域，经过多年发展，我国虽然取得了一些令人瞩目的成绩，但与发达国家相比，整体水平仍然比较落后，差距明显。传统的新材料研发过程周期长，投入大，且由于材料成分-结构-性能之间非线性关系，很难实现面向实际性能需求的材料设计。为解决我国新材料研发周期长，研发成本高的不足，2016年国家启动了材料基因组计划，旨在实现高性能结构材料研发由“经验指导试验”向“理论预测、试验验证”的模式转变，其中“材料基因组工程”的核心内容是高通量材料制备技术以及材料性能的高通量测试技术。

已报道的高通量材料制备技术，组合薄膜制备技术最为成熟，但只能制备二维材料，无法实现块体材料的高通量制备。对比文件1(201910538197.7，超重力环境下使用的固定式实验舱)、对比文件2(201910538193.9，超重力环境固定式多场耦合作用下材料性能测试系统)、对比文件3(201910539151.7，超重力环境悬挂式多场耦合作用下材料性能测试系统)、对比文件4(201910853672.X，机载超重离心模拟装置的多功能实验舱)报道的现有超重力性能测试装置，仅适合臂式离心机，且每次只能悬挂两个实验舱，考虑到离心超重力主机和机载装置的动平衡，两个实验舱的实验内容和质心必须相同，这样每次实验只能完成一种类型的实验，无法在一台设备上同时实现多种类型实验，因而实验效率低，实验成本高。为此，迫切需要开发成分和组织可控的高通量块体材料制备和性能测试新方法和新技术，实现材料的快速集成设计，从根本上改变材料领域的研发模式，使新材料从发现到应用的周期降低20％，研发成本降低30％。

实用新型内容

本实用新型针对现有基于超重力离心实验装置的材料制备或性能测试实验每次只能开展一种类型的实验，无法在一台设备上同时完成多种类型的实验，即高通量实验，公开了一种可以实现高通量材料制备或性能高通量测试的离心超重力实验装置，解决在高速旋转状态下制约材料高通量制备与性能高通量测试的关键难题，显著提高材料制备和测试效率，降低成本，提供了一种装配简单、使用方便、安全系数高，且用于高通量材料制备与性能测试的离心超重力实验装置。

本实用新型采用的技术方案：

本实用新型包括离心主机、转子系统、实验腔、升降系统和下驱式主轴复合体；转子系统和下驱式主轴复合体安装在实验腔内，实验腔底部通过缓冲结构安装在装置底座上，离心主机安装在实验腔侧方的装置底座上并下驱式主轴复合体下端连接，下驱式主轴复合体上端和转子系统连接，升降系统安装在装置底座上且位于实验腔上方，升降系统和实验腔的腔盖连接。

所述的实验腔包括立式肘夹、直线导轨、实验腔盖、实验腔体、防护壳、阻尼器和真空接口；实验腔体底部的实验腔底板通过阻尼器固定安装在离心超重力实验室的地面上，实验腔体顶部设有实验腔盖，实验腔盖两侧外边缘设有凸板，凸板上开设通孔，实验腔体顶面边缘固定有竖直的直线导轨，凸板的通孔套装于直线导轨中，通过直线导轨和凸板通孔的配合安装使得实验腔盖与实验腔体的精确定位安装配合；实验腔盖周围的实验腔体顶面沿圆周均布固定安装有三个立式肘夹，实验腔盖通过立式肘夹与实验腔体固定；实验腔盖和实验腔体接触面之间用O型橡胶圈密封，实验腔体侧壁开设有真空接口，真空接口与外部的地面真空系统或充气系统相连；实验腔体内周围设有三层防护壳。

所述的升降系统包括驱动电机、升降机、丝杠和升降支架；升降支架横跨安装在实验腔上方，驱动电机固定在升降支架上，驱动电机输出轴经升降机和丝杠传动连接驱动丝杠上下升降，丝杠竖直布置，丝杠下端和实验腔盖的中心固定连接。

所述的离心主机包括电机、大带轮、减震座、平带和转速传感器；电机通过减震座安装在实验腔的侧方，电机的输出轴和大带轮同轴连接，大带轮经平带和下驱式主轴复合体的小带轮带传动连接；小带轮侧方安装有转速传感器。

所述的下驱式主轴复合体包括主轴、扭矩输入机构、传动结构和扭矩输出机构，传动结构包括机械传动机构和密封润滑机构，主轴上端和扭矩输入机构连接，主轴中部安装有机械传动机构和密封润滑机构，主轴下端安装有扭矩输出机构；扭矩输出机构和外部旋转驱动力连接，带动主轴旋转，主轴经机械传动机构和密封润滑机构套装在离心超重力装置的实验腔底板中心孔中，主轴上端将旋转动力传递到扭矩输入机构，经扭矩输入机构带动离心超重力装置的实验腔内的离心主机作离心超重力运动。

所述的转子系统包括挂臂、挂杯、高速滑环、限位轴承和底座法兰；挂臂中心开设通孔，挂臂中心通孔的底部孔端面固定连接底座法兰的上端，底座法兰下端和下驱式主轴复合体的连接法兰通过螺栓固接，挂臂的两端对称铰接安装有挂杯，挂杯均通过挂销铰接安装于挂臂的末端；主轴上端穿出连接法兰后再穿过挂臂中心的通孔后和紧固套装有高速滑环，且上端部经限位轴承套装于实验腔盖内顶面中心的沉孔中；高速滑环的内圈转子直接紧固在主轴上，高速滑环的外圈定子固定在实验腔盖内顶面，高速滑环的内圈转子与主轴一起旋转。材料制备或性能测试装置搭载在转子系统的挂杯中。转子系统可以设计为搭载一组或多组挂杯，以适应单次实验制备多种材料或完成多种类型材料性能测试实验。

所述的实验腔盖上开有视窗，视窗用于观察试验腔内的状况。

所述的下驱式主轴复合体中，扭矩输入机构包括上胀紧套和连接法兰，机械传动机构包括上轴承盖、角接触球轴承、上轴用弹性挡圈、轴承座、圆柱滚子轴承、下轴用弹性挡圈、轴栓、下轴承盖和下密封轴承圈，密封润滑机构包括上油封、上孔用弹性挡圈、上O型圈、扩口式直通管接口、下O型圈、下油封、下孔用弹性挡圈、注油口和油通道，扭矩输出机构包括主轴、小带轮和下胀紧套；连接法兰设有外凸缘，外凸缘开设有安装螺孔，螺钉穿过安装螺孔将连接法兰固定连接离心超重力腔室内的转子系统；连接法兰的中心开设通孔作为安装孔，主轴上端通过上胀紧套套装于连接法兰的安装孔中，主轴和连接法兰同轴固接旋转，上胀紧套、连接法兰和主轴同轴固接，连接法兰上端和转子系统的底座法兰通过螺栓同轴固接。

主轴中部外套装有轴承座，轴承座和主轴中部之间具有径向间隙形成游动腔，轴承座密封固定套装在实验腔底板的中心通孔中；游动腔上部内的主轴外周面设有外凸缘，外凸缘下侧的主轴外套装角接触球轴承，角接触球轴承径向支撑位于轴承座上部和主轴上的凸肩之间，角接触球轴承下侧设有上轴用弹性挡圈，上轴用弹性挡圈嵌装在主轴外周面所开设的环形上凹槽中；游动腔上端口设有上轴承盖，上轴承盖活动套装在主轴外，上轴承盖下端面和轴承座上端面通过螺杆固定连接。上轴承盖在底部内圈周面开设有环形缺口槽，环形缺口槽中安装有上油封，上油封下侧设有上孔用弹性挡圈，上孔用弹性挡圈嵌装在上轴承盖环形缺口槽内周面所开设的环形挡圈槽中；上轴承盖上方的主轴外套装有上密封轴承圈，上轴承盖上端面设有两道环形槽，上密封轴承圈下端设有两圈圈环形凸台，两圈环形凸台分别嵌装在两道环形槽中，上密封轴承圈处的主轴开设有径向经过轴心线的上径向通孔，轴栓从上密封轴承圈上部一侧通孔穿入，经上径向通孔穿过后从上密封轴承圈上部另一侧通孔穿出，再被U型金属棒轴向轴向限位安装，使得上密封轴承圈轴向向下压紧安装在上轴承盖上端面，通过轴栓将主轴的扭矩传递到上轴承密封圈，使得上轴承密封圈和主轴同轴旋转，同时实现上轴承盖和主轴之间密封连接。

游动腔下部内的主轴外周面套装圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承外圈顶部紧靠在轴承座底部内壁的环形内凹台阶上，圆柱滚子轴承内圈底面紧靠下轴用弹性挡圈上；下轴用弹性挡圈安装在主轴外周面开设的环形下凹槽里面；游动腔下端口设有下轴承盖，下轴承盖活动套装在主轴外，下轴承盖上端面和轴承座下端面利用螺杆固接，下轴承盖在顶部内圈周面开设有环形缺口槽，环形缺口槽中安装有下油封，下油封上侧设有下孔用弹性挡圈，下孔用弹性挡圈嵌装在下轴承盖环形缺口槽内周面所开设的环形挡圈槽中；下轴承盖下方的主轴外套装有下密封轴承圈，下轴承盖下端面设有两道环形槽，下密封轴承圈上端设有两圈环形凸台，两圈环形凸台分别嵌装在两道环形槽中，下密封轴承圈处的主轴开设有径向经过轴心线的下径向通孔，轴栓从下密封轴承圈下部一侧通孔穿入，经下径向通孔穿过后从下密封轴承圈下部另一侧通孔穿出，再被U型金属棒轴向限位安装，使得下密封轴承圈轴向向上压紧安装在下轴承盖上端面，使得下密封轴承圈和主轴同轴旋转，同时实现下轴承盖和主轴之间密封连接。

轴承座外侧壁开设有注油口，注油口安装扩口式直通管接口，轴承座内部设有油通道，注油口经油通道和游动腔连通；油液从注油口进入，经油通道进入充满游动腔，再分别流经角接触球轴承、圆柱滚子轴承到上油封和下油封，形成动密封；主轴下端经下胀紧套与小带轮同轴固接，小带轮与离心超重力装置的动力系统相连。

所述的上轴承密封圈下端的圈环形凸台卡装入上轴承盖上端的环形槽中，同时上轴承盖上端的相邻环形槽之间形成的盖环形凸台卡装入上轴承密封圈下端的相邻圈环形凸台之间形成的环形凹槽中，上轴承密封圈下端的圈环形凸台和环形凹槽以及上轴承盖上端的环形槽和盖环形凸台之间形成空隙作为阶梯型迷宫密封通道；主轴高速旋转时，轴栓带动上轴承密封圈随主轴一起旋转，但上轴承盖固定不动；通过形成阶梯型迷宫密封通道的油润确保上轴承密封圈与上轴承盖相对运动流畅，同时起到密封作用。

所述的轴承座上端面开设有环形的上密封槽，上密封槽中安装上O型圈和上轴承盖下端面密封装配。

所述的轴承座下端面开设有环形的下密封槽，下密封槽中安装下O型圈和下轴承盖上端面密封装配。

所述的轴栓穿出上密封轴承圈上部另一侧通孔的端部开设有销孔，U型金属棒的中间合端尺寸大于销孔的内径，U型金属棒的两端共同伸入到销孔并穿过出销孔后弯折使得尺寸大于销孔的内径，这样使得轴栓端部被U 型金属棒轴向限位装配。

所述的下驱式主轴复合体包括以下润滑结构：注油口包括上注油口和下注油口，所述的扩口式直通管接口包括上扩口式直通管接口、下扩口式直通管接口；轴承座底部开设有分别位于上下布置的上注油口和下注油口，上注油口和下注油口外端分别密封安装有上扩口式直通管接口、下扩口式直通管接口，使得上注油口和下注油口内端分别形成相对封闭的上储油槽、下储油槽；上扩口式直通管接口、下扩口式直通管接口分别开设有水平径向的上直通油通道、下直通油通道，上直通油通道、下直通油通道的内端分别和上储油槽、下储油槽连通，上直通油通道、下直通油通道外端分别塞装有上管口塞、下管口塞；

所述的油通道包括上油水平通道、上油垂直通道、竖油通道、中油通道和底油通道；轴承座底部开设有分别位于上下布置且均沿径向水平方向的中油通道和底油通道，中油通道和底油通道径向外端分别和上注油口和下注油口内端的上储油槽、下储油槽连通；轴承座中部设有沿轴向竖直方向的竖油通道，竖油通道底端和中油通道径向内端连通，竖油通道的顶端经同样沿轴向竖直方向的上油垂直通道连通到轴承座顶端面外部，竖油通道的顶端经沿径向水平方向的上油水平通道连通到轴承座外侧壁外部，上油垂直通道、上油水平通道分别塞装有上堵油塞、侧堵油塞，竖油通道的顶端经沿径向水平方向的内通道一端连通；下轴承盖的顶部侧壁和上轴承盖底部侧壁均开设有通油孔，底油通道径向内端经下轴承盖的通油孔连通到圆柱滚子轴承，内通道另一端经上轴承盖的通油孔连通到角接触球轴承。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型提供的离心超重力环境下的材料制备与性能测试平台，通过搭载离心超重力熔铸系统，将转子系统设计为图20，每次实验离心主机可以搭载3对(A1-A2，B1-B2，C1-C2)挂杯2-3，每对挂杯放置一种类型或不同类型的材料。凝固过程中，通过超重力产生的浮力因子Δρng(Δρ为析出相与合金熔体的密度差，ng为离心超重力)以及离心力沿凝固方向呈梯度分布的特点，通过精确控制温度、冷速、超重力参数等参数，调控形核长大行为和凝固组织形成顺序，获得具有成分和组织梯度的材料，从而实现单次同时完成3组同类或不同类材料的高通量制备，材料研发周期缩短40％，研发成本降低50％以上。

本实用新型提供的离心超重力环境下的材料制备与性能测试平台，通过搭载离心力-高温耦合环境下的材料性能测试系统，将转子系统设计为图20，每次实验离心主机可以搭载3对(A1-A2，B1-B2，C1-C2)挂杯2-3，每对挂杯完成一种类型或不同类型的材料性能实验，这样每次就能同时完成3组同类或不同类材料性能测试实验。性能测试过程中，通过调控加热温度、超重力参数、面力加载块质量等，实现单次实验能够同时测试3中同类或不同类材料的持久、蠕变、疲劳等力学性能，从而解决高速旋转状态下体积力-面力-温度耦合作用下材料动态性能测试的高通量测试难题，极大地加速部件定型过程中关键性能测试周期，有效地提升新产品研发效率。

本实用新型离心主机具备提供1500g-50000g超重力环境下的能力，通过改变离心主机的转速，可任意改变施加在转子系统的离心应力。

本实用新型的转子系统具备搭载高温熔铸炉、力学性能测试系统等实验装置等能力，实验腔具备提供真空或冲入惰性气体的能力，具备开展各种气氛环境下材料动态性能的高通量测试实验，有利于对比研究不同类型材料在同种气氛环境下的力学性能，极大方便最优性能材料的筛选速度。装置结构简单，操作方便且安全可靠。

附图说明

图1是本实用新型离心超重力实验装置的主视图；

图2是图1的左侧视图；

图3是离心主机的局部放大结构图；

图4是转子系统的结构正视图；

图5是转子系统的结构侧视图；

图6是本实用新型下驱式主轴复合体的总体剖视图；

图7是本实用新型下驱式主轴复合体的上部局部放大剖视图；

图8是本实用新型下驱式主轴复合体的下部局部放大剖视图；

图9是主轴的结构示意图；

图10是连接法兰的结构剖视图；

图11是密封轴承圈的结构剖视图；

图12是轴承盖的结构剖视图；

图13是轴承座的结构剖视图；

图14是轴销的结构示意图；

图15为轴承座内部的油通道剖视结构图；

图16为轴承座内部和注油口内部剖视结构图；

图17是本实用新型下驱式主轴复合体在静止情况下添加润滑油的原理图；

图18是本实用新型下驱式主轴复合体在高速旋转情况下添加润滑油的原理图；

图19是在高速旋转过程中更换润滑油的原理图；

图20是转子系统设计的挂杯布置图；

图21是机载装置为臂式离心机时挂杯的布置图；

图22是体积力-面力-温度耦合作用下材料持久和蠕变实验载荷谱结果图；

图23是体积力-面力-温度耦合作用下材料疲劳实验载荷谱结果图；

图24是体积力-面力-温度耦合作用下材料热机械疲劳实验载荷谱结果图。

图中附图标记如下：

离心主机1：1-1电机；1-2大带轮；1-3减震座；1-4平带；1-5小带轮；1-6下胀紧套；1-5转速传感器；1-8 离心主轴；1-9圆柱滚子轴承；1-10角接触球轴承；1-11连接法兰；1-12上胀紧套；1-13冷油接口。

转子系统2：2-1挂臂；2-2挂销；2-3挂杯；2-4高速滑环；2-5限位轴承；底座法兰2-6。

实验腔3：3-1立式肘夹；3-2直线导轨；3-3实验腔盖；3-4实验腔体；3-5防护壳；3-6阻尼器；3-7真空接口；3-8实验腔底板。

升降系统4：4-1驱动电机；4-2升降机；4-3丝杠；4-4支架。

下驱式主轴复合体5：上胀紧套51、连接法兰52、主轴53、上密封轴承圈54、上轴承盖55、上油封56、上孔用弹性挡圈57、上O型圈58、角接触球轴承59、上轴用弹性挡圈510、轴承座511、扩口式直通管接口512、圆柱滚子轴承513、下O型圈514、下轴用弹性挡圈515、轴栓516、小带轮517、下胀紧套518、下轴承盖519、下油封520、下密封轴承圈521、下孔用弹性挡圈522；安装螺孔52-1；安装孔52-2；上径向通孔53-1；下径向通孔53-2；上凸台53-3；凸肩53-4；上凹槽53-5；中凸台53-6；环形下凹槽53-7；下台阶53-8；通孔54-1；圈环形凸台54-2；环形凹槽54-3；环形槽55-1；环形缺口槽55-2；通油孔55-4；盖环形凸台55-5；环形挡圈槽55-6；注油口551；油通道550；上密封槽511-3；下密封槽511-4；环形内凹台阶511-7；轴栓516；销孔516-1；上注油口551-1；下注油口551-2；内通道550-2；上油水平通道550-3；上油垂直通道550-4；竖油通道550-5；中油通道550-6；底油通道550-7；上堵油塞523、侧堵油塞524、上管口塞527、下管口塞528、上储油槽529、下储油槽530；上直通油通道512-1、下直通油通道512-2、上扩口式直通管接口512-3、下扩口式直通管接口512-4。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，具体实施的整个装置包括离心主机1、转子系统2、实验腔3、升降系统4和下驱式主轴复合体5；转子系统2和下驱式主轴复合体5安装在实验腔3内，实验腔3底部通过缓冲结构安装在装置底座上，离心主机1安装在实验腔3侧方的装置底座上并下驱式主轴复合体5下端连接，下驱式主轴复合体5上端和转子系统2连接，升降系统4安装在装置底座上且位于实验腔3上方，升降系统4和实验腔3的腔盖连接。

利用本实用新型装置进行材料性能测试过程实现满足了抗高温条件、特殊气氛环境、超重力等要求。考虑到此装置的运行环境，主要为超重力带来的影响，本实用新型装置结构为高强度轻质量的结构模块化设计，实验准备周期短，测试过程安全可靠。

实验腔3的主要功能是为转子系统2提供实验环境。

如图2所示，实验腔3包括立式肘夹3-1、直线导轨3-2、实验腔盖3-3、实验腔体3-4、防护壳3-5、阻尼器 3-6和真空接口3-7；实验腔体3-4底部的实验腔底板3-8通过阻尼器3-6固定安装在离心超重力实验室的地面上，实验腔体3-4顶部设有实验腔盖3-3，实验腔盖3-3两侧外边缘设有凸板，凸板上开设通孔，实验腔体3-4顶面边缘固定有竖直的直线导轨3-2，凸板的通孔套装于直线导轨3-2中，通过直线导轨3-2和凸板通孔的配合安装使得实验腔盖3-3与实验腔体3-4的精确定位安装配合，防止漏气，满足实验环境对高真空的要求；

实验腔盖3-3周围的实验腔体3-4顶面沿圆周均布固定安装有三个立式肘夹3-1，实验腔盖3-3通过立式肘夹 3-1与实验腔体3-4固定，立式肘夹3-1具体为卡扣式连接锁紧结构；实验腔盖3-3采用高强度钢板制作，实验腔盖3-3在盖上后，用三个手动立式肘夹3-1压紧，以防止试验过程中有碎片飞出撞击实验腔盖3-3。实验腔盖3-3 需在试验腔3内完全消除真空，恢复常压后才能打开。

实验腔盖3-3和实验腔体3-4接触面之间用O型橡胶圈密封，能确保实验腔3所需的真空度，试验时腔内抽成真空至10^-2Pa，避免转子系统2在空气中由于高速旋转引起的功率消耗和温升；试验腔3内真空度未达到要求时不允许转子系统2的超速旋转试验。实验腔体3-4侧壁开设有真空接口3-7，真空接口3-7与外部的地面真空系统或充气系统相连，一旦实验发生意外，可以快速向实验腔3内冲入惰性气体；

实验腔体3-4内周围设有三层防护壳3-5，防护壳3-5用于在受撞击后充分变形以吸收破坏能量。防护壳3-5 由高强度钢板材料焊接成形，焊缝进行100％射线检测，焊缝不允许有气孔，夹渣，裂纹存在。防护壳3-5用于安全的吸收试验过程中出现意外时所释放的能量，阻止碎片飞出，防止试验台出现严重损坏，避免试验人员发生任何伤害。

实验腔盖3-3上开有视窗，视窗用于观察试验腔3内的状况。阻尼器3-6安装在实验腔体3-4三个支座的底部，用于支撑整个试验腔体3-4，并提供运动的阻力，减少离心主机1的振动，同时避免地面振动对实验机运行安全的影响。

升降系统4的主要功能提升或下降实验腔盖3-3和转子系统2，挂杯2-3在挂臂2-1上的安装。

如图2所示，升降系统4包括驱动电机4-1、升降机4-2、丝杠4-3和升降支架4-4；升降支架4-4横跨安装在实验腔3上方，驱动电机4-1固定在升降支架4-4上，驱动电机4-1输出轴经升降机4-2和丝杠4-3传动连接驱动丝杠4-3上下升降，升降机4-2内部有丝杠螺母，驱动电机4-1输出轴经传动机构带动丝杠螺母旋转，经丝杠螺母副带动丝杠4-3旋转同时上下升降，丝杠4-3竖直布置，丝杠4-3下端和实验腔盖3-3的中心固定连接；

需要打开实验腔盖3-3时，由驱动电机4-1经升降机4-2带动丝杠4-3自动上下升降，丝杠4-3进而带动实验腔盖3-3沿直线导轨3-2上下升降，实现实验腔盖3-3的开启和关闭。升降支架4-4支撑整个升降系统4。

离心主机1的主要功能是，为离心超重力作用下材料性能测试装置提供离心超重力。

如图3所示，离心主机1包括电机1-1、大带轮1-2、减震座1-3、平带1-4和转速传感器1-5；电机1-1通过减震座1-3安装在实验腔3的侧方，电机1-1的输出轴和大带轮1-2同轴连接，大带轮1-2经平带1-4和下驱式主轴复合体5的小带轮517带传动连接；电机1-1为离心主机1提供动力，其功率计算及电机选择是离心主机设计中的重要组成部分，根据离心机的工作要求进行功率计算，可以合理的确定电动机的功率。小带轮517侧方安装有转速传感器1-5，转速传感器1-5固定连接于实验腔3底部；

该装置选择平带1-4传动，材料为帆布平带1-4，进行增速传动，传动比可根据需要进行调整。平带1-4具有弹性，可缓和冲击和振动载荷，运转平稳，无噪声；当过载时，带即在轮上打滑，可防止其它零件损坏。大带轮1-2和小带轮517通过平带1-4进行传动。减震座1-3安装在电机1-1的下方，用于减轻离心机高速旋转产生的振动。转速传感器1-5用于测量主轴53的转速，与各种转速数字显示仪配套使用及计算机接口电路直接联系，能无接触测量转速、线速。

如图6所示，下驱式主轴复合体5包括主轴53、扭矩输入机构、传动结构和扭矩输出机构，传动结构包括机械传动机构和密封润滑机构，主轴53上端和扭矩输入机构连接，主轴53中部安装有机械传动机构和密封润滑机构，主轴53下端安装有扭矩输出机构；扭矩输出机构和外部旋转驱动力连接，带动主轴53旋转，主轴53经机械传动机构和密封润滑机构套装在离心超重力装置的实验腔底板中心孔中，主轴53上端将旋转动力传递到扭矩输入机构，经扭矩输入机构带动离心超重力装置的实验腔内的离心主机作离心超重力运动。

扭矩输入机构包括上胀紧套51和连接法兰52，机械传动机构包括上轴承盖55、角接触球轴承59、上轴用弹性挡圈510、轴承座511、圆柱滚子轴承513、下轴用弹性挡圈515、轴栓516、下轴承盖519和下密封轴承圈521，密封润滑机构包括上油封56、上孔用弹性挡圈57、上O型圈58、扩口式直通管接口512、下O型圈514、下油封520、下孔用弹性挡圈522、注油口551和油通道550，扭矩输出机构包括主轴53、小带轮517和下胀紧套518；

如图10所示，连接法兰52设有外凸缘，外凸缘沿圆周间隔开设有安装螺孔52-1，螺钉穿过安装螺孔52-1 将连接法兰52固定连接离心超重力腔室内的转子系统；连接法兰52的中心开设通孔作为安装孔52-2，主轴53 上端通过上胀紧套51套装于连接法兰52的安装孔52-2中，主轴53和连接法兰52同轴固接旋转，上胀紧套51、连接法兰52和主轴53同轴固接，连接法兰52上端和转子系统2的底座法兰2-6通过螺栓同轴固接；主轴53高速旋转时，连接法兰52和上胀紧套51随主轴53一起旋转。在主轴53的轴向力作用下，上胀紧套51的内外套内缩外涨使主轴53和上胀紧套51包容面产生足够的摩擦力以传递扭矩；在主轴53受力过载时，上胀紧套51 的内外套内涨外缩，减少主轴53和上胀紧套51包容面产生的摩擦力，通过主轴53和胀紧套51异速旋转，实现主轴53的过载保护。上胀紧套51使零件制造和安装简单，通过上胀紧套51依赖摩擦传动，无需在主轴53表面上开槽，从而避免开槽对主轴53强度的影响。上胀紧套51拆卸方便，具有良好的互换性。

根据主轴53传递的扭矩和负荷，上胀紧套51选择原则为：传递扭距：Mt≥a×M；承受轴向力：Ft≥a×Fx；传递力：Ft≥a×(Fx²+(0.0005×M×d)²)^0.5；承受径向力：Pt≥a×1000×Fr/d/l，式中：a：安全系数；M：需传递的扭矩， kN·m；Fx：需承受的轴向力，kN；Ft：需承受径向力，kN；Mt：胀套的额定扭矩，kN·m；Ft：胀套的额定轴向力；kN；d、l：胀套的内径和内环宽度，mm；Pt：胀套与轴结合面上的压力，N/mm²。

如图9所示，主轴53上下部开设有上径向通孔53-1和下径向通孔53-2，主要是传递转矩，是主轴复合体的关键零件，根据传递转矩，选择不同的材料类型，具备较强的强度和韧性；轴栓516材料的剪切强度大于等于主轴53材料的剪切强度。

如图6所示，主轴53中部外套装有轴承座511，轴承座511和主轴53中部之间具有径向间隙形成游动腔，轴承座511通过密封槽和密封圈密封固定套装在实验腔底板3-8的中心通孔中；

如图7所示，游动腔上部内的主轴53外周面设有外凸缘，外凸缘下侧的主轴53外套装角接触球轴承59，主轴53中间设有凸肩53-4，角接触球轴承59径向支撑位于轴承座511上部内周面和主轴53上的凸肩53-4之间，角接触球轴承59下侧设有上轴用弹性挡圈510，上轴用弹性挡圈510嵌装在凸肩53-4下方的主轴53外周面所开设的环形上凹槽53-5中，通过上轴用弹性挡圈510和主轴53的外凸缘将角接触球轴承59轴向定位安装；角接触球轴承59采用背对背排列，支点间跨距较大，悬臂长度较小，悬臂端支承刚度较大。

游动腔上端口设有上轴承盖55，上轴承盖55活动套装在主轴53外，上轴承盖55下端面和轴承座511上端面通过螺杆固定连接。

上轴承盖55在底部内圈周面开设有环形缺口槽55-2，环形缺口槽55-2中安装有上油封56，上油封56下侧设有上孔用弹性挡圈57，上孔用弹性挡圈57嵌装在上轴承盖55环形缺口槽内周面所开设的环形挡圈槽55-6中，通过上孔用弹性挡圈57和环形缺口槽55-2的内顶面将上油封56轴向定位装在环形缺口槽55-2中。上油封56 是柔性弹性体，在高速旋转和振动情况下仍可保持稳定的密封作用；高速旋转条件下，上孔用弹性挡圈57阻挡角接触球轴承59润滑油飞溅或轴承其他部件损伤飞出污染或损伤上油封56。上轴承盖55上方的主轴53外套装有上密封轴承圈54，如图12所示，上轴承盖55上端面设有两道环形槽55-1，如图11所示，上密封轴承圈54 下端设有两圈圈环形凸台54-2，两圈环形凸台分别嵌装在两道环形槽55-1中，上密封轴承圈54处的主轴53开设有径向经过轴心线的上径向通孔53-1，轴栓516从上密封轴承圈54上部一侧通孔54-1穿入，经上径向通孔 53-1穿过后从上密封轴承圈54上部另一侧通孔穿出，再被U型金属棒轴向轴向限位安装，使得上密封轴承圈54 轴向向下压紧安装在上轴承盖55上端面，通过轴栓516将主轴53的扭矩传递到上轴承密封圈54，使得上轴承密封圈54和主轴53同轴旋转，巧妙地同时实现上轴承盖55和主轴53之间密封连接。根据传递转矩的大小对通孔54-1和上径向通孔53-1的孔径调整；轴栓516选择不同的材料类型，具备较强的强度和韧性；轴栓516的剪切强度大于等于主轴53材料的剪切强度。

上轴承密封圈54下端的圈环形凸台54-2卡装入上轴承盖55上端的环形槽55-1中，同时上轴承盖55上端的相邻环形槽55-1之间形成的盖环形凸台55-5卡装入上轴承密封圈54下端的相邻圈环形凸台54-2之间形成的环形凹槽54-3中，上轴承密封圈54下端的圈环形凸台54-2和环形凹槽54-3以及上轴承盖55上端的环形槽55-1 和盖环形凸台55-5之间形成空隙作为阶梯型迷宫密封通道；主轴53高速旋转时，轴栓516带动上轴承密封圈54 随主轴53一起旋转，但上轴承盖55固定不动；通过形成阶梯型迷宫密封通道的油润确保上轴承密封圈54与上轴承盖55相对运动流畅，同时起到密封作用。对于下轴承盖519和下密封轴承圈521之间也同样存在阶梯型迷宫密封结构和作用。

轴承座511上端面开设有环形的上密封槽511-3，上密封槽511-3中安装上O型圈58和上轴承盖55下端面密封装配，满足该装置在高真空环境下的密封要求。

轴承座511用来安装圆柱滚子轴承513，同时对上密封轴承圈54、上轴承盖55和角接触球轴承59提供支撑。上密封轴承圈54为角接触球轴承59、圆柱滚子轴承513提供密封，同时将主轴53的旋转扭矩传递到轴承上。上密封轴承圈54通过轴栓516传递的扭矩使其随主轴53一起旋转。

上油封56是柔性弹性体，在高速旋转和振动情况下仍可保持稳定的密封作用。上油封56安装在环形缺口槽 55-2内，为上轴承盖55提供密封。工作过程中，为角接触球轴承59提供润滑油，上孔用弹性挡圈57嵌装在上轴承盖55内壁上环形凹槽55-6内，高速旋转条件下，上孔用弹性挡圈57阻挡角接触球轴承59润滑油飞溅外泄或轴承其他部件损伤飞出污染或损伤上油封56。

游动腔下部的主轴53和轴承座511之间结构和游动腔上部的主轴53和轴承座511之间结构基本相同。

如图8所示，游动腔下部内的主轴53外周面套装圆柱滚子轴承513，圆柱滚子轴承513外圈顶部紧靠在轴承座511底部内壁的环形内凹台阶511-7上，圆柱滚子轴承513内圈底面紧靠下轴用弹性挡圈515上；下轴用弹性挡圈515安装在主轴53外周面开设的环形下凹槽53-7里面，用来固定圆柱滚子轴承513，通过下轴用弹性挡圈515和主轴53的台阶面将圆柱滚子轴承513轴向定位安装；圆柱滚子轴承513能在较高转速在温度工作；仅能承受径向力；承受负载大，适应性强，能使下驱式主轴复合体满足多种工况环境的要求；根据转速、传递的力矩旋转不同型号的圆柱滚子轴承513，方便维护保养。圆柱滚子轴承513与主轴53同轴，且随主轴53高速旋转。

游动腔下端口设有下轴承盖519，下轴承盖519活动套装在主轴53外，下轴承盖519上端面和轴承座511 下端面利用螺杆固接，下轴承盖519在顶部内圈周面开设有环形缺口槽55-2，环形缺口槽55-2中安装有下油封 520，下油封520上侧设有下孔用弹性挡圈522，下孔用弹性挡圈522嵌装在下轴承盖519环形缺口槽内周面所开设的环形挡圈槽55-6中，通过主轴53外周面、环形缺口槽55-2的内壁面和下孔用弹性挡圈522固定下油封 520；下轴承盖519下方的主轴53外套装有下密封轴承圈521，下轴承盖519下端面设有两道环形槽，下密封轴承圈521上端设有两圈环形凸台，两圈环形凸台分别嵌装在两道环形槽中，下密封轴承圈521处的主轴53开设有径向经过轴心线的下径向通孔53-2，轴栓516从下密封轴承圈521下部一侧通孔穿入，经下径向通孔53-2穿过后从下密封轴承圈521下部另一侧通孔穿出，再被U型金属棒轴向限位安装，使得下密封轴承圈521轴向向上压紧安装在下轴承盖519上端面，使得下密封轴承圈521和主轴53同轴旋转，同时实现下轴承盖519和主轴 53之间密封连接。轴承座511下端面开设有环形的下密封槽511-4，下密封槽511-4中安装下O型圈514和下轴承盖519上端面密封装配，满足该装置在高真空环境下的密封要求。

如图13所示，轴承座511外侧壁开设有注油口551，具体实施中两侧均设有注油口551，注油口551安装扩口式直通管接口512，扩口式直通管接口512连接外部的地面油冷系统，控制注入或者关闭阻塞，提供润滑油和油冷却。轴承座511内部设有油通道550，注油口551经油通道550和游动腔连通；油液从注油口551进入，经油通道550进入充满游动腔，再分别流经角接触球轴承59、圆柱滚子轴承513到上油封56和下油封520，形成动密封；

本实用新型上述离心超重力的主轴53采用一对角接触球轴承59、外圈无挡边的圆柱滚子轴承513、上轴用弹性挡圈510、轴承座511、扩口式直通管接口512和圆柱滚子轴承513组成固定-游动支承结构，这种结构设计可以补偿主轴53因热变形及制造安装误差所引起的长度变化。

组成固定-游动支承与离心超重力装置的转子系统相连。根据转子系统的机载重量，选择轴承适应不同转速下搭载不同重量，具有很强灵活性。

主轴53下端经下胀紧套518与小带轮517同轴固接，小带轮517与离心超重力装置的动力系统相连。小带轮517把旋转扭矩传递到主轴53。根据需要，通过调整小带轮传动比，满足不同转速工况环境，具有很强的适应性和拓展性。小带轮517与离心超重力装置的动力系统通过平带传递扭矩，平带具有弹性，可缓和冲击和振动载荷，运转平稳，无噪声；当过载时，带即在轮上打滑，可防止其它零件损坏。

下胀紧套518使零件制造和安装简单。安装胀套的轴和孔的加工无需过盈配合那样要求高精度的制造公差。下胀紧套518安装时无须加热、冷却或加压设备，只须将螺栓按要求的力矩拧紧即可，且调整方便，可以将轮毂在轴上方便地调整到所需位置。下胀紧套518的使用寿命长，强度高，依靠摩擦传动，对被联结件没有键槽削弱，也无相对运动。工作中不会产生磨损。在超载时，下胀紧套518将失去联结作用，可以保护设备不受损害。下胀紧套518拆卸方便，且具有良好的互换性。

对于轴栓516的定位装配如下：如图14所示，轴栓516穿出上密封轴承圈54上部另一侧通孔的端部开设有销孔516-1，U型金属棒的中间合端尺寸大于销孔516-1的内径，U型金属棒的两端共同伸入到销孔516-1并穿过出销孔516-1后弯折使得尺寸大于销孔516-1的内径，这样使得轴栓516端部被U型金属棒轴向限位装配。对于下密封轴承圈521和轴栓516之间具有上述同样的装配关系结构。

这样高速旋转过程中，由于轴栓516的销孔516-2中安装U型金属棒，与轴销凸台516-1一起固定轴栓516。主轴53维修时，从轴栓516的销孔516-2中取出U型金属棒，然后从通孔53-1从抽出轴栓516，方便和快捷。

具体实施中，下驱式主轴复合体置于离心超重力装置的实验腔中，上端连接转子系统，下端连接动力系统，动力系统的驱动力经下驱式主轴复合体的主轴可靠有效地传递到转子系统，进而带动转子系统进行高速旋转进行离心超重力试验。通过下驱式主轴复合体能够实现过载保护；根据扭矩和负载大小，灵活改变下驱式主轴复合体机械传动机构的布局和轴承的类型；在高速旋转过程中，通过密封润滑机构随时添加或更换润滑油的结构设计，体现装置在长时间、高真空、超转速的特殊工况环境下安全运行等优势效果。

动力系统驱动力传递到小带轮517，经下胀紧套518带动下驱式主轴复合体的主轴53旋转时，主轴53经固定-游动支承结构在轴承座511中旋转，上端经上胀紧套51带动连接法兰52旋转，通过连接法兰52带动转子系统旋转。

在扭矩输入和输入机构中，通过连接法兰52和胀紧套51设计，利用胀紧套51摩擦传动的特点，无需在主轴53表面上开槽，避免开槽对主轴53强度的影响，同时主轴53过载时，胀紧套51通过内外套内涨外缩，减少主轴53和胀紧套51包容面产生的摩擦力，借助主轴53和胀紧套51异速旋转，实现对主轴53的过载保护；根据负载、转速，灵活调整小带轮517传动比，满足不同转速工况环境，具有很强的适应性和拓展性。小带轮517 与离心超重力装置的动力系统通过平带传递扭矩，平带具有弹性，可缓和冲击和振动载荷，运转平稳，无噪声；当过载时，带即在轮上打滑，可防止其它零件损坏；在传动设计中采用双轴承结构，根据主轴53的扭矩和负载，灵活改变机械传动机构的布局和轴承的类型；密封润滑机构，具有随时添加或更换润滑油的功能，使本实用新型适合长时间、高真空、超转速的特殊工况环境。

下驱式主轴复合体的实施安装和工作过程如下

第一步：根据主轴传递的扭矩和负荷确定安全系数a，然后根据上胀紧套51选择原则确定上胀紧套51的型号和关键参数。

第二步：根据主轴传递的扭矩和负荷，确定灵活改变下驱式主轴复合体机械传动机构的布局和轴承(如角接触球轴承59、圆柱滚子轴承513)的类型。

第三步：在主轴53上安装传动结构。

第四步：检查下驱式主轴复合体工作时，传动结构中上轴承密封圈54、角接触球轴承59、圆柱滚子轴承513、下轴承密封圈521和轴栓516随主轴53旋转；上轴承盖55、上轴用弹性挡圈510、轴承座511、下轴用弹性挡圈515、下轴承盖519不随主轴53旋转。

第五步：在主轴53上安装密封润滑机构。

第六步：安装扭矩输入机构：主轴53穿过小带轮517中心空腔，使小带轮517上端面紧靠主轴53的下台阶 53-8，用来定位小带轮517在主轴53上的安装位置，同时防止在高速旋转过程中小带轮517上移；下胀紧套518 安装在小带轮517下部空腔，使主轴3外径和下胀紧套518的内径相同；下胀紧套518下端为自由端；主轴53 高速旋转时，下胀紧套518下端自由晃动，避免下驱式主轴复合体为超静定结构，影响运行安全；小带轮517 通过皮带与离心超重力装置的动力系统相连。通过主轴3外周面与下胀紧套518内壁面以及主轴53、下胀紧套 518上部环形凸肩和小带轮517中间空腔内壁面之间的摩擦力来固定下胀紧套518；通过主轴53外周面与小带轮 517内壁面以及主轴53、下胀紧套518上部环形凸肩和小带轮517中间空腔内壁面之间的摩擦力，以及下台阶 53-8共同来定位小带轮517；下胀紧套518、小带轮517和主轴53同轴；下胀紧套518、小带轮517和主轴53 同轴旋转。

第七步：安装扭矩输出机构：主轴53穿过连接法兰52的安装孔52-2，连接法兰52下端面紧靠上凸台53-3，用来定位连接法兰52在主轴53上的安装位置，同时防止在高速旋转过程中连接法兰52下移；上胀紧套51安装在连接法兰52安装孔52-2上部空腔，使主轴3的外径和上胀紧套51的内径相同；连接法兰52通过环形均匀分布的安装螺孔52-1上的6个螺杆与外部旋转结构连接，将下驱式主轴复合体的扭矩输出到外部旋转结构；通过主轴3外周面与上胀紧套51内壁面以及主轴53、上胀紧套51下部环形凸肩和连接法兰52中间空腔内壁面之间的摩擦力来固定上胀紧套51；通过主轴3外周面与连接法兰52内壁面以及主轴53、上胀紧套51下部环形凸肩和连接法兰52中间空腔内壁面之间的摩擦力来连接法兰52；上胀紧套51、连接法兰52和主轴53同轴；连接法兰52、上胀紧套51随主轴53同轴旋转。

第八步：对组装好的下驱式主轴复合体进行测试。

第九步：将组装好的下驱式主轴复合体与离心超重力装置连接。

如图15和图16所示，注油口551包括上注油口551-1和下注油口551-2，扩口式直通管接口512包括上扩口式直通管接口512-3、下扩口式直通管接口512-4；轴承座511底部开设有分别位于上下布置的上注油口551-1 和下注油口551-2，上注油口551-1和下注油口551-2外端分别密封安装有上扩口式直通管接口512-3、下扩口式直通管接口512-4，使得上注油口551-1和下注油口551-2内端分别形成相对封闭的上储油槽529、下储油槽530；上扩口式直通管接口512-3、下扩口式直通管接口512-4分别开设有水平径向的上直通油通道512-1、下直通油通道512-2，上直通油通道512-1、下直通油通道512-2的内端分别和上储油槽529、下储油槽530连通，上直通油通道512-1、下直通油通道512-2外端分别塞装有上管口塞527、下管口塞528；

油通道550包括上油水平通道550-3、上油垂直通道550-4、竖油通道550-5、中油通道550-6和底油通道550-7；轴承座511底部开设有分别位于上下布置且均沿径向水平方向的中油通道550-6和底油通道550-7，中油通道 550-6和底油通道550-7径向外端分别和上注油口551-1和下注油口551-2内端的上储油槽529、下储油槽530连通；轴承座511中部设有沿轴向竖直方向的竖油通道550-5，竖油通道550-5底端和中油通道550-6径向内端连通，竖油通道550-5的顶端经同样沿轴向竖直方向的上油垂直通道550-4连通到轴承座511顶端面外部，竖油通道550-5的顶端经沿径向水平方向的上油水平通道550-3连通到轴承座511外侧壁外部，上油垂直通道550-4、上油水平通道550-3分别塞装有上堵油塞523、侧堵油塞524，竖油通道550-5的顶端经沿径向水平方向的内通道550-2一端连通；下轴承盖519的顶部侧壁和上轴承盖55底部侧壁均开设有通油孔55-4，底油通道550-7径向内端经下轴承盖519的通油孔55-4连通到圆柱滚子轴承513，内通道550-2另一端经上轴承盖55的通油孔55-4 连通到角接触球轴承59。

本实用新型的下驱式主轴复合体的离心超重力润滑方式，包括静止情况下添加润滑油、高速情况下添加润滑油和高速情况中更换润滑油：

(A)在主轴53静止情况下，给下驱式主轴复合体添加润滑油的方式如下：

如图17所示用侧堵油塞524封堵上油水平通道550-3的外端口，从上油垂直通道550-4的上端口取下上堵油塞523，用上管口塞527封堵上扩口式直通管接口512-3的上直通油通道512-1外端口，下扩口式直通管接口 512-4的下直通油通道512-2外端口取下下管口塞528；

润滑油从上油垂直通道550-4灌入到竖油通道550-5，润滑油沿竖油通道550-5向下进入中油通道550-6，再进入上储油槽529；当竖油通道550-5充满后，润滑油再充满上油水平通道550-3；然后用上堵油塞523封堵上油垂直通道550-4的上端口；此后在主轴53高速旋转过程中，充满上油水平通道550-3内的润滑油通过内通道 550-2、上轴承盖55中的通油孔55-4流入到角接触球轴承59的滚子中，从而润滑角接触球轴承59，并利用上轴用弹性挡圈510防止润滑油泄露；

并且将外接高压输油管道与底油通道550-7入口连接，通过打压把润滑油灌入底油通道550-7和下储油槽530 里面；然后再取下外接高压输油管道，用下管口塞528封堵下扩口式直通管接口512-4的下直通油通道512-2外端口；此后在润滑油在压力作用下，通过下轴承盖519中的通油孔55-4流入到圆柱滚子轴承513的滚子中，从而润滑圆柱滚子轴承513；

(b)在主轴53超重力离心高速旋转情况下，给下驱式主轴复合体添加润滑油的方式如下：

如图18所示用侧堵油塞524封堵上油水平通道550-3的外端口，用上堵油塞523封堵上油垂直通道550-4 的上端口，上扩口式直通管接口512-3的上直通油通道512-1外端口取下上管口塞527，下扩口式直通管接口512-4 的下直通油通道512-2外端口取下下管口塞528；

将外接高压输油管道与上扩口式直通管接口512-3的上直通油通道512-1外端口连接，通过打压经上直通油通道512-1把润滑油灌入中油通道550-6和上储油槽529里面；润滑油再压力作用下，沿竖油通道550-5进入上油水平通道550-3；充满上油水平通道550-3内的润滑油沿径向方向通过内通道550-2、上轴承盖55中的通油孔 55-4流入到角接触球轴承59滚子中，从而润滑角接触球轴承59，并利用上轴用弹性挡圈510防止润滑油泄露；最后取下外接高压输油管道，用上管口塞527封堵上直通油通道512-1外端口；

同时将外接高压输油管道与下扩口式直通管接口512-4的下直通油通道512-2外端口连接，通过打压经下直通油通道512-2把润滑油灌入底油通道550-7和下储油槽530里面；充满底油通道550-7内的润滑油沿径向方向通过下轴承盖519中的通油孔55-4流入到圆柱滚子轴承513滚子中，从而润滑圆柱滚子轴承513，并利用下轴用弹性挡圈515防止润滑油泄露；最后取下外接高压输油管道，用下管口塞528封堵下直通油通道512-2外端口。

(c)在主轴53超重力离心高速旋转情况下，更换下驱式主轴复合体密封润滑机构内的润滑油方式如下：

如图19所示用侧堵油塞524封堵上油水平通道550-3的外端口，上油垂直通道550-4的上端口取下上堵油塞523，上扩口式直通管接口512-3的上直通油通道512-1外端口取下上管口塞527，下扩口式直通管接口512-4 的下直通油通道512-2外端口取下下管口塞528；在主轴53超重力离心高速旋转的离心力作用下，角接触球轴承 59的润滑油分别沿上油水平通道550-3和中油通道550-6流出；随着中油通道550-6中油量流出减少，储存在竖通油道550-5在重力和离心力作用下流向中油通道550-6再沿中油通道550-6流出；圆柱滚子轴承513的润滑油先流入到下储油槽530，再经离心作用下沿底油通道550-7流出。

具体实施，通过改变转速，控制润滑油流出的速度和流量。将过热的润滑油去除，根据实施三的过程，再给密封润滑机构添加新的润滑油。

转子系统2的主要功能是提供实验所需的离心超重力环境。

如图4和图5所示，转子系统2包括挂臂2-1、挂杯2-3、高速滑环2-4、限位轴承2-5和底座法兰2-6；挂臂2-1中心开设通孔，挂臂2-1中心通孔的底部孔端面固定连接底座法兰2-6的上端，底座法兰2-6下端和下驱式主轴复合体5的连接法兰52通过螺栓固接，挂臂2-1的两端对称铰接安装有挂杯2-3，挂杯2-3均通过挂销2-2 铰接安装于挂臂2-1的末端；该装置工程测试过程中，挂臂2-1为主要承力件，采用具有较高热强性材料制备。挂销2-2连接挂臂2-1与挂杯2-3，为主要受力点，材料高强材料制备。挂杯2-3用于放置高温加热和性能测试装置，尺寸大小可以根据机载装置重量进行调整。

主轴53上端穿出连接法兰52后再穿过挂臂2-1中心的通孔后和紧固套装有高速滑环2-4，且上端部经限位轴承2-5套装于实验腔盖3-3内顶面中心的沉孔中；高速滑环2-4的内圈转子直接紧固在主轴53上，高速滑环 2-4的外圈定子固定在实验腔盖3-3内顶面，高速滑环2-4的内圈转子与主轴18一起旋转；高速滑环2-4主要为挂杯2-3中搭载的机载装置提供控制信号传输通道，使其与地面控制系统通讯。

动力系统驱动力传递到小带轮517，经下胀紧套518带动下驱式主轴复合体的主轴53旋转时，主轴53经固定-游动支承结构在轴承座511中旋转，上端经上胀紧套51带动连接法兰52旋转，通过连接法兰52和底座法兰 2-6的固接带动转子系统的挂臂2-1旋转，再带动挂臂2-1两端的挂杯2-3绕主轴53旋转，进而带动挂臂2-1、挂销2-2、挂杯2-3一起高速旋转。

本实用新型装置的材料制备与性能测试的使用和工作过程如下：

根据实验需要，确定该装置需要做的实验类型。如果做超重力环境下的凝固实验，就准备熔铸炉；如果做超重力作用下的材料性能测试实验，就准备材料性能测试装置。下面以超重力凝固实验为例，详细说明该实用新型的使用和运行过程：

第一步：打开真空接口3-7，给实验腔3破真空。

第二步：打开实验腔盖3-3上的立式肘夹3-1。

第三步：启动升降系统4，由驱动电机4-1驱动丝杠4-3及其所固接的实验腔盖3-3上下升降，提升实验腔盖3-3。

第四步：打开挂销2-2，取出挂杯2-3，同时取下左右两个挂杯以动平衡需要。

第五步：在挂杯2-3中装入机载熔铸炉，将熔铸炉所需的强电和弱信号线通过高速滑环2-4与地面控制系统和供电系统相连，并对连接结果进行测试，确定连接无误。

第六步：启动升降系统4，将升起的实验腔盖3-3放回实验腔3中，然后锁紧实验腔盖3-3上的立式肘夹3-1。

第七步：启动离心主机1，驱动转子系统2在低速下旋转，对挂杯2-3进行动平衡测试，利用转速传感器1-5 监测主轴53的转速。

如果挂杯2-3振动厉害，立刻关掉离心主机1，回到第二步，通过调整挂杯2-3负载，直到动平衡测试满足技术规范要求。

第八步：启动真空系统，通过真空接口3-7对实验腔3抽真空，直到试验腔3内的真空度达到熔铸要求后才能启动熔铸炉的加热系统。

第九步：当熔铸炉炉温达到一定温度后，启动离心主机1，并利用转速传感器1-5监测主轴53转速。

第十步：熔铸结束后，依次关闭熔铸炉加热系统和离心主机1。

第十一步：当温度减低到400℃以下，且离心主机1完全停稳后，打开真空接口3-7，给实验腔3破真空。

第十二步：当实验腔3内真空度达到1大气压时，打开实验腔盖3-3上的立式肘夹3-1，启动升降系统4，提升实验腔盖3-3和转子系统2。

第十三步：打开挂销2-2，取出挂杯2-3，从挂杯2-3中取出熔铸炉和试样。

第十四步：挂杯2-3打扫干净后，空挂杯2-3再装回到转子系统2中。

第十五步：启动升降系统4，将升起的实验腔盖3-3和转子系统2放回实验腔3中，然后锁紧实验腔盖3-3 上的立式肘夹3-1。

第十六步：启动真空系统，通过真空接口3-7对实验腔3抽真空，直到试验腔3内的真空度达到1Pa后关闭真空系统。确保实验舱始终处于真空状态，方便下次实验。

如图20所示，本实用新型具体实施提供离心超重力环境下的材料制备平台，通过搭载具有分区加热功能的离心超重力定向熔铸系统，可以用于离心超重力下的材料制备，根据图5，为了确保动平衡，每次实验离心主机只能搭载2个完全相同的挂杯2-3，开展相同的实验。将转子系统设计为图20，每次实验离心主机可以搭载3对 (A1-A2，B1-B2，C1-C2)相同的挂杯2-3，每对挂杯完成一种类型的材料制备实验，单次就能同时完成3种类型材料制备实验，实现离心超重力下材料的高通量制备。

本实用新型具体实施的材料制备和测试分为如下几种情况：

具体实施一：离心超重力作用下同种类型材料的高通量制备

在挂杯2-3中搭载具有分区加热功能的离心超重力定向熔铸系统，两个挂杯2-3实验内容和质心完全相同，确保动平衡。启动加热系统，熔化合金材料；启动离心机，通过冷却系统，控制冷却速度，实现离心超重力下同种类型材料的高通量制备。

具体实施二：离心超重力作用下异种类型材料的高通量制备

将转子系统设计为图20，搭载具有分区加热功能的离心超重力定向熔铸系统。每次实验离心主机搭载三对完全相同的挂杯2-3，确保动平衡。开展实验的时候，在A1-A2、B1-B2，C1-C2挂杯中放置三种不同类型的材料，确保A1-A2实验内容和质心完全相同；B1-B2实验内容和质心完全相同；C1-C2实验内容和质心完全相同。启动三个独立的加热系统，分别熔化A1-A2、B1-B2，C1-C2挂杯中的合金材料；启动离心机，通过冷却系统，控制A1-A2、B1-B2，C1-C2冷却速度，实现单次离心超重力实验同时制备三种不同类型的材料，从而实现离心超重力作用下异种类型材料的高通量制备。

具体实施三：离心超重力作用下体积力-面力-温度耦合作用下材料持久和蠕变性能测试

在挂杯2-3中搭载离心力-高温耦合环境下的材料性能测试系统。两个的挂杯2-3实验内容和质心完全相同，确保动平衡。如图21所示，启动加热系统，提供热环境，对试样施加温度场；启动离心机，通过试样自身重力产生的离心加速度，对试样施加体积力；试样末端的面力加载块在离心超重力作用下对试样产生一定的拉应力，通过这个拉应力给试样施加面力，这样就在高转速环境下给试样施加了体积力-面力-温度耦合加载条件。通过图 22所示的载荷谱，实现离心超重力作用下体积力-面力-温度耦合作用下材料持久和蠕变性能测试。

具体实施四：离心超重力作用下体积力-面力-温度耦合作用下材料疲劳性能测试

在挂杯2-3中搭载离心力-高温耦合环境下的材料性能测试系统。两个的挂杯2-3实验内容和质心完全相同，确保动平衡。如图21所示，启动加热系统，提供热环境，对试样施加温度场；启动离心机，通过试样自身重力产生的离心加速度，对试样施加体积力；试样末端的面力加载块在离心超重力作用下对试样产生一定的拉应力，通过这个拉应力给试样施加面力，这样就在高转速环境下给试样施加了体积力-面力-温度耦合加载条件。实验过程中通过周期性改变主机转速，进而改变施加试样上的体积力和面力，形成如图23所示的疲劳试验的载荷谱，实现离心超重力作用下体积力-面力-温度耦合作用下材料疲劳性能测试。

具体实施五：离心超重力作用下体积力-面力-温度耦合作用下材料热机械疲劳性能测试

在挂杯2-3中搭载离心力-高温耦合环境下的材料性能测试系统。两个的挂杯2-3实验内容和质心完全相同，确保动平衡。如图21所示，启动加热系统，提供热环境，对试样施加温度场；启动离心机，通过试样自身重力产生的离心加速度，对试样施加体积力；试样末端的面力加载块在离心超重力作用下对试样产生一定的拉应力，通过这个拉应力给试样施加面力，这样就在高转速环境下给试样施加了体积力-面力-温度耦合加载条件。实验过程中通过周期性改变加热温度，形成如图24所示的热机械疲劳试验载荷谱，实现离心超重力作用下体积力-面力 -温度耦合作用下材料热机械疲劳性能测试。

具体实施六：离心超重力作用下体积力-面力-温度耦合作用下材料力学性能测试的高通量实验

将转子系统设计为图20，每个挂杯2-3搭载离心力-高温耦合环境下的材料性能测试系统。每次实验离心主机搭载三对完全相同的挂杯2-3，确保动平衡。开展实验的时候，在A1-A2、B1-B2，C1-C2挂杯中放置三种不同类型的性能测试实验，确保A1-A2实验内容和质心完全相同；B1-B2实验内容和质心完全相同；C1-C2实验内容和质心完全相同。启动三个独立的加热系统，给A1-A2、B1-B2，C1-C2三组样品施加三个不同的实验温度；改变A1-A2、B1-B2，C1-C2中实验末端面力加载块的重量，给A1-A2、B1-B2，C1-C2三组样品施加三个不同的面力，实现单次离心超重力下同时开展不同类型实验条件下的多种类型性能测试，从而实现离心超重力作用下体积力-面力-温度耦合作用下材料力学性能的高通量测试。

Claims

1.一种用于材料制备与性能测试的离心超重力实验装置，其特征在于：

包括离心主机（1）、转子系统（2）、实验腔（3）、升降系统（4）和下驱式主轴复合体（5）；转子系统（2）和下驱式主轴复合体（5）安装在实验腔（3）内，实验腔（3）底部通过缓冲结构安装在装置底座上，离心主机（1）安装在实验腔（3）侧方的装置底座上并与下驱式主轴复合体（5）下端连接，下驱式主轴复合体（5）上端和转子系统（2）连接，升降系统（4）安装在装置底座上且位于实验腔（3）上方，升降系统（4）和实验腔（3）的腔盖连接；

所述的实验腔（3）包括立式肘夹（3-1）、直线导轨（3-2）、实验腔盖（3-3）、实验腔体（3-4）、防护壳（3-5）、阻尼器（3-6）和真空接口（3-7）；实验腔体（3-4）底部的实验腔底板（3-8）通过阻尼器（3-6）固定安装在离心超重力实验室的地面上，实验腔体（3-4）顶部设有实验腔盖（3-3），实验腔盖（3-3）两侧外边缘设有凸板，凸板上开设通孔，实验腔体（3-4）顶面边缘固定有竖直的直线导轨（3-2），凸板的通孔套装于直线导轨（3-2）中，通过直线导轨（3-2）和凸板通孔的配合安装使得实验腔盖（3-3）与实验腔体（3-4）的精确定位安装配合；实验腔盖（3-3）周围的实验腔体（3-4）顶面沿圆周均布固定安装有三个立式肘夹（3-1），实验腔盖（3-3）通过立式肘夹（3-1）与实验腔体（3-4）固定；实验腔盖（3-3）和实验腔体（3-4）接触面之间用O型橡胶圈密封，实验腔体（3-4）侧壁开设有真空接口（3-7），真空接口（3-7）与外部的地面真空系统或充气系统相连；实验腔体（3-4）内周围设有三层防护壳（3-5）；

所述的升降系统（4）包括驱动电机（4-1）、升降机（4-2）、丝杠（4-3）和升降支架（4-4）；升降支架（4-4）横跨安装在实验腔（3）上方，驱动电机（4-1）固定在升降支架（4-4）上，驱动电机（4-1）输出轴经升降机（4-2）和丝杠（4-3）传动连接驱动丝杠（4-3）上下升降，丝杠（4-3）竖直布置，丝杠（4-3）下端和实验腔盖（3-3）的中心固定连接；

所述的离心主机（1）包括电机（1-1）、大带轮（1-2）、减震座（1-3）、平带（1-4）和转速传感器（1-5）；电机（1-1）通过减震座（1-3）安装在实验腔（3）的侧方，电机（1-1）的输出轴和大带轮（1-2）同轴连接，大带轮（1-2）经平带（1-4）和下驱式主轴复合体（5）的小带轮（517）带传动连接；小带轮（517）侧方安装有转速传感器（1-5）；

所述的下驱式主轴复合体（5）包括主轴（53）、扭矩输入机构、传动结构和扭矩输出机构，传动结构包括机械传动机构和密封润滑机构，主轴（53）上端和扭矩输入机构连接，主轴（53）中部安装有机械传动机构和密封润滑机构，主轴（53）下端安装有扭矩输出机构；扭矩输出机构和外部旋转驱动力连接，带动主轴（53）旋转，主轴（53）经机械传动机构和密封润滑机构套装在离心超重力装置的实验腔底板中心孔中，主轴（53）上端将旋转动力传递到扭矩输入机构，经扭矩输入机构带动离心超重力装置的实验腔内的离心主机作离心超重力运动；

所述的转子系统（2）包括挂臂（2-1）、挂杯（2-3）、高速滑环（2-4）、限位轴承（2-5）和底座法兰（2-6）；挂臂（2-1）中心开设通孔，挂臂（2-1）中心通孔的底部孔端面固定连接底座法兰（2-6）的上端，底座法兰（2-6）下端和下驱式主轴复合体（5）的连接法兰（52）通过螺栓固接，挂臂（2-1）的两端对称铰接安装有挂杯（2-3），挂杯（2-3）均通过挂销（2-2）铰接安装于挂臂（2-1）的末端；主轴（53）上端穿出连接法兰（52）后再穿过挂臂（2-1）中心的通孔后和紧固套装有高速滑环（2-4），且上端部经限位轴承（2-5）套装于实验腔盖（3-3）内顶面中心的沉孔中；高速滑环（2-4）的内圈转子直接紧固在主轴（53）上，高速滑环（2-4）的外圈定子固定在实验腔盖（3-3）内顶面，高速滑环（2-4）的内圈转子与离心主轴（1-8）一起旋转；

所述的实验腔盖（3-3）上开有视窗，视窗用于观察实验腔（3）内的状况。

2.根据权利要求1所述的一种用于材料制备与性能测试的离心超重力实验装置，其特征在于：所述的下驱式主轴复合体（5）中，扭矩输入机构包括上胀紧套（51）和连接法兰（52），机械传动机构包括上轴承盖（55）、角接触球轴承（59）、上轴用弹性挡圈（510）、轴承座（511）、圆柱滚子轴承（513）、下轴用弹性挡圈（515）、轴栓（516）、下轴承盖（519）和下密封轴承圈（521），密封润滑机构包括上油封（56）、上孔用弹性挡圈（57）、上O型圈（58）、扩口式直通管接口（512）、下O型圈（514）、下油封（520）、下孔用弹性挡圈（522）、注油口（551）和油通道（550），扭矩输出机构包括主轴（53）、小带轮（517）和下胀紧套（518）；连接法兰（52）设有外凸缘，外凸缘开设有安装螺孔（52-1），螺钉穿过安装螺孔（52-1）将连接法兰（52）固定连接离心超重力腔室内的转子系统；连接法兰（52）的中心开设通孔作为安装孔（52-2），主轴（53）上端通过上胀紧套（51）套装于连接法兰（52）的安装孔（52-2）中，主轴（53）和连接法兰（52）同轴固接旋转，上胀紧套（51）、连接法兰（52）和主轴（53）同轴固接，连接法兰（52）上端和转子系统（2）的底座法兰（2-6）通过螺栓同轴固接；

主轴（53）中部外套装有轴承座（511），轴承座（511）和主轴（53）中部之间具有径向间隙形成游动腔，轴承座（511）密封固定套装在实验腔底板（3-8）的中心通孔中；游动腔上部内的主轴（53）外周面设有外凸缘，外凸缘下侧的主轴（53）外套装角接触球轴承（59），角接触球轴承（59）径向支撑于轴承座（511）上部和主轴（53）上的凸肩（53-4）之间，角接触球轴承（59）下侧设有上轴用弹性挡圈（510），上轴用弹性挡圈（510）嵌装在主轴（53）外周面所开设的环形上凹槽（53-5）中；游动腔上端口设有上轴承盖（55），上轴承盖（55）活动套装在主轴（53）外，上轴承盖（55）下端面和轴承座（511）上端面通过螺杆固定连接；上轴承盖（55）在底部内圈周面开设有环形缺口槽（55-2），环形缺口槽（55-2）中安装有上油封（56），上油封（56）下侧设有上孔用弹性挡圈（57），上孔用弹性挡圈（57）嵌装在上轴承盖（55）环形缺口槽内周面所开设的环形挡圈槽（55-6）中；上轴承盖（55）上方的主轴（53）外套装有上密封轴承圈（54），上轴承盖（55）上端面设有两道环形槽（55-1），上密封轴承圈（54）下端设有两圈圈环形凸台（54-2），两圈环形凸台分别嵌装在两道环形槽（55-1）中，上密封轴承圈（54）处的主轴（53）开设有径向经过轴心线的上径向通孔（53-1），轴栓（516）从上密封轴承圈（54）上部一侧通孔（54-1）穿入，经上径向通孔（53-1）穿过后从上密封轴承圈（54）上部另一侧通孔穿出，再被U型金属棒轴向限位安装，使得上密封轴承圈（54）轴向向下压紧安装在上轴承盖（55）上端面，通过轴栓（516）将主轴（53）的扭矩传递到上密封轴承圈（54），使得上密封轴承圈（54）和主轴（53）同轴旋转，同时实现上轴承盖（55）和主轴（53）之间密封连接；

游动腔下部内的主轴（53）外周面套装圆柱滚子轴承（513），圆柱滚子轴承（513）外圈顶部紧靠在轴承座（511）底部内壁的环形内凹台阶（511-7）上，圆柱滚子轴承（513）内圈底面紧靠下轴用弹性挡圈（515）上；下轴用弹性挡圈（515）安装在主轴（53）外周面开设的环形下凹槽（53-7）里面；游动腔下端口设有下轴承盖（519），下轴承盖（519）活动套装在主轴（53）外，下轴承盖（519）上端面和轴承座（511）下端面利用螺杆固接，下轴承盖（519）在顶部内圈周面开设有环形缺口槽（55-2），环形缺口槽（55-2）中安装有下油封（520），下油封（520）上侧设有下孔用弹性挡圈（522），下孔用弹性挡圈（522）嵌装在下轴承盖（519）环形缺口槽内周面所开设的环形挡圈槽（55-6）中；下轴承盖（519）下方的主轴（53）外套装有下密封轴承圈（521），下轴承盖（519）下端面设有两道环形槽，下密封轴承圈（521）上端设有两圈环形凸台，两圈环形凸台分别嵌装在两道环形槽中，下密封轴承圈（521）处的主轴（53）开设有径向经过轴心线的下径向通孔（53-2），轴栓（516）从下密封轴承圈（521）下部一侧通孔穿入，经下径向通孔（53-2）穿过后从下密封轴承圈（521）下部另一侧通孔穿出，再被U型金属棒轴向限位安装，使得下密封轴承圈（521）轴向向上压紧安装在下轴承盖（519）上端面，使得下密封轴承圈（521）和主轴（53）同轴旋转，同时实现下轴承盖（519）和主轴（53）之间密封连接；

轴承座（511）外侧壁开设有注油口（551），注油口（551）安装扩口式直通管接口（512），轴承座（511）内部设有油通道（550），注油口（551）经油通道（550）和游动腔连通；油液从注油口（551）进入，经油通道（550）进入游动腔，再分别流经角接触球轴承（59）、圆柱滚子轴承（513）到上油封（56）和下油封（520），形成动密封；主轴（53）下端经下胀紧套（518）与小带轮（517）同轴固接，小带轮（517）与离心超重力装置的动力系统相连。

3.根据权利要求2所述的一种用于材料制备与性能测试的离心超重力实验装置，其特征在于：所述的上密封轴承圈（54）下端的圈环形凸台（54-2）卡装入上轴承盖（55）上端的环形槽（55-1）中，同时上轴承盖（55）上端的相邻环形槽（55-1）之间形成的盖环形凸台（55-5）卡装入上密封轴承圈（54）下端的相邻圈环形凸台（54-2）之间形成的环形凹槽（54-3）中，上密封轴承圈（54）下端的圈环形凸台（54-2）和环形凹槽（54-3）以及上轴承盖（55）上端的环形槽（55-1）和盖环形凸台（55-5）之间形成空隙作为阶梯型迷宫密封通道；主轴（53）高速旋转时，轴栓（516）带动上密封轴承圈（54）随主轴（53）一起旋转，但上轴承盖（55）固定不动；通过阶梯型迷宫密封通道的油润确保上密封轴承圈（54）与上轴承盖（55）相对运动流畅，同时起到密封作用。

4.根据权利要求2所述的一种用于材料制备与性能测试的离心超重力实验装置，其特征在于：所述的轴承座（511）上端面开设有环形的上密封槽（511-3），上密封槽（511-3）中安装上O型圈（58）和上轴承盖（55）下端面密封装配。

5.根据权利要求2所述的一种用于材料制备与性能测试的离心超重力实验装置，其特征在于：所述的轴承座（511）下端面开设有环形的下密封槽（511-4），下密封槽（511-4）中安装下O型圈（514）和下轴承盖（519）上端面密封装配。

6.根据权利要求2所述的一种用于材料制备与性能测试的离心超重力实验装置，其特征在于：所述的轴栓（516）穿出上密封轴承圈（54）上部另一侧通孔的端部开设有销孔（516-1），U型金属棒的中间合端尺寸大于销孔（516-1）的内径，U型金属棒的两端共同伸入到销孔（516-1）并穿过出销孔（516-1）后弯折使得尺寸大于销孔（516-1）的内径，这样使得轴栓（516）端部被U型金属棒轴向限位装配。

7.根据权利要求2所述的一种用于材料制备与性能测试的离心超重力实验装置，其特征在于：所述的下驱式主轴复合体（5）包括以下润滑结构：注油口（551）包括上注油口（551-1）和下注油口（551-2），所述的扩口式直通管接口（512）包括上扩口式直通管接口（512-3）、下扩口式直通管接口（512-4）；轴承座（511）底部开设有处于上下布置的上注油口（551-1）和下注油口（551-2），上注油口（551-1）和下注油口（551-2）外端分别密封安装有上扩口式直通管接口（512-3）、下扩口式直通管接口（512-4），使得上注油口（551-1）和下注油口（551-2）内端分别形成相对封闭的上储油槽（529）、下储油槽（530）；上扩口式直通管接口（512-3）、下扩口式直通管接口（512-4）分别开设有水平径向的上直通油通道（512-1）、下直通油通道（512-2），上直通油通道（512-1）、下直通油通道（512-2）的内端分别和上储油槽（529）、下储油槽（530）连通，上直通油通道（512-1）、下直通油通道（512-2）外端分别塞装有上管口塞（527）、下管口塞（528）；

所述的油通道（550）包括上油水平通道（550-3）、上油垂直通道（550-4）、竖油通道（550-5）、中油通道（550-6）和底油通道（550-7）；轴承座（511）底部开设有分别位于上下布置且均沿径向水平方向的中油通道（550-6）和底油通道（550-7），中油通道（550-6）和底油通道（550-7）径向外端分别和上注油口（551-1）和下注油口（551-2）内端的上储油槽（529）、下储油槽（530）连通；轴承座（511）中部设有沿轴向竖直方向的竖油通道（550-5），竖油通道（550-5）底端和中油通道（550-6）径向内端连通，竖油通道（550-5）的顶端经同样沿轴向竖直方向的上油垂直通道（550-4）连通到轴承座（511）顶端面外部，竖油通道（550-5）的顶端经沿径向水平方向的上油水平通道（550-3）连通到轴承座（511）外侧壁外部，上油垂直通道（550-4）、上油水平通道（550-3）分别塞装有上堵油塞（523）、侧堵油塞（524），竖油通道（550-5）的顶端经沿径向水平方向的内通道（550-2）一端连通；下轴承盖（519）的顶部侧壁和上轴承盖（55）底部侧壁均开设有通油孔（55-4），底油通道（550-7）径向内端经下轴承盖（519）的通油孔（55-4）连通到圆柱滚子轴承（513），内通道（550-2）另一端经上轴承盖（55）的通油孔（55-4）连通到角接触球轴承（59）。