CN214121802U - 一种轴向力加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种轴向力加载装置，用以调节转子轴向力的方向和大小，包括：滚动轴承，套设于转子外周；轴向力调整环，为一空心圆筒状结构，套设于滚动轴承外周，其外侧面设有螺纹；推拉连接件，为一环状结构，其内侧面设有螺纹，用以配合安装于轴向力调整环外周；弹性元件，为一空心圆筒状结构，其两端分别与静子安装接口和推拉连接件连接固定，其中间圆柱面设有连接两端的弹簧丝，当旋转轴向力调整环时，推拉连接件发生轴向移动使得弹性元件产生形变，从而提供方向和大小可调的轴向力。

Description

一种轴向力加载装置

技术领域

本实用新型涉及一种用于加载力的机械工程组件，尤其涉及一种用于加载轴向力的装置。

背景技术

滚动轴承是将运转的转子轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件，广泛应用于例如航空发动机等各类旋转机械场景中。为了防止轴承游隙较大而导致转子运转不稳定，在工程应用中通常需要给滚动轴承施加预紧力，在减少转子振动的同时，防止滚动轴承轻载打滑造成轴承损伤。

在现有技术中，多采用线弹簧、碟簧类的弹性元件加载轴向力，线弹簧可承载负荷低而碟簧对瞬间撞击耐受较差。更为重要的是，采用上述弹簧加载轴向力时，装置安装完成后并不能调整所施加的轴向力大小，更不能改变加载的轴向力方向。而对于现有技术中已有的可调节轴向力大小的装置，其一般将轴向力直接加载在转子的轴承上，但由于轴承常常承受径向载荷，径向载荷会产生轴向的摩擦力，继而会影响该等装置的施加与调控。

无论是在航空发动机的相关实验中还是实际应用场景，工况极为复杂多变，不同的工况所要求加载的轴向力也会不同，所要求加载的轴向力方向也可能会出现变化，因此本领域亟需一种可以同时调节转子轴向力方向和大小的轴向力加载装置，在施加可变轴向力的同时不受径向载荷影响，满足不同的工况要求。

实用新型内容

为了克服上述缺陷，本实用新型旨在提供一种轴向力加载装置，可以改变转子轴向力的大小和方向，在施加可变轴向力的同时不受径向载荷影响，满足不同的工况要求。

根据本实用新型的一方面，提供了一种轴向力加载装置，用以调节转子轴向力的方向和大小，包括：滚动轴承，套设于转子外周；轴向力调整环，为一空心圆筒状结构，套设于滚动轴承外周，其外侧面设有螺纹；推拉连接件，为一环状结构，其内侧面设有螺纹，用以配合安装于轴向力调整环外周；弹性元件，为一空心圆筒状结构，其两端分别与静子安装接口和推拉连接件连接固定，其中间圆柱面设有连接两端的弹簧丝，当旋转轴向力调整环时，推拉连接件发生轴向移动使得弹性元件产生形变，从而提供方向和大小可调的轴向力。

在一实施例中，优选地，轴向力调整环以一端盖固定于滚动轴承的外环。

在一实施例中，优选地，轴向力调整环的一端部沿周向设有卡扣。

在一实施例中，可选地，卡扣设置为以一定间隔排布的凸起结构，便于着力以旋转轴向力调整环。

在一实施例中，优选地，弹性元件的两端设有法兰安装边，用以安装固定推拉连接件和静子安装接口。

在一实施例中，优选地，推拉连接件的另一端以螺母固定于所述轴向力调整环外周。

在一实施例中，可选地，弹性元件的所述弹簧丝为V形或W形。

在一实施例中，可选地，滚动轴承包括深沟球轴承、对角接触球轴承、圆锥滚子轴承和止推轴承中的任意一者。

本实用新型提供的可调节转子轴向力方向和大小的轴向力加载装置，可提供的轴向力范围大并便于测量、与转子的同心度较好且不受径向载荷的影响，可在不拆解设备的条件下实现轴向力大小和方向的调节，操作简单高效，可满足复杂工况的不同要求。

附图说明

在结合以下附图阅读本公开的实施例的详细描述之后，更能够更好地理解本实用新型的上述特征和优点。

图1是根据本实用新型的一实施例绘示的轴向力加载装置的立体结构剖视图；

图2是根据本实用新型的一实施例绘示的轴向力加载装置的沿转子转轴所截的剖面主视图；

图3是根据本实用新型的一实施例绘示的轴向力加载装置的弹性元件立体结构图；

图4是根据本实用新型的一实施例绘示的轴向力加载装置的连接件立体结构示意图；

图5是根据本实用新型的一实施例绘示的轴向力加载装置的用于固定安装连接件的螺母立体结构示意图；

图6是根据本实用新型的一实施例绘示的轴向力加载装置的轴向力调整环立体结构示意图；

图7是根据本实用新型的一实施例绘示的轴向力加载装置的轴承立体结构剖视图；以及

图8是根据本实用新型的一实施例绘示的轴向力加载装置的用于固定安装轴承与转子的螺母立体结构示意图。

为清楚起见，以下给出附图标记的简要说明：

1 转子

2 滚动轴承

3 端盖

4 静子安装接口

5 弹性元件

501 法兰安装边

502 弹簧丝

6 推拉连接件

601 法兰安装边

602 螺纹

7 螺母

701 螺纹

8 轴向力调整环

801 螺纹

802 端部卡口

9 螺母

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合优选实施例一起介绍，但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本实用新型的重点，有些具体细节将在描述中被省略。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

另外，在以下的说明中所使用的“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“水平”、“垂直”应被理解为该段以及相关附图中所绘示的方位。此相对性的用语仅是为了方便说明之用，其并不代表其所叙述的装置需以特定方位来制造或运作，因此不应理解为对本实用新型的限制。

能理解的是，虽然在此可使用用语“第一”、“第二”、“第三”等来叙述各种组件、区域、层和/或部分，这些组件、区域、层和/或部分不应被这些用语限定，且这些用语仅是用来区别不同的组件、区域、层和/或部分。因此，以下讨论的第一组件、区域、层和/或部分可在不偏离本实用新型一些实施例的情况下被称为第二组件、区域、层和/或部分。

现有技术中用于为转子加载轴向力的装置往往在安装完成后不能调整轴向力的大小和方向，而专门用于调节轴向力大小的装置，其所加载的轴向力往往会受到径向载荷的影响，不能满足多种多样复杂多变的工况要求。

本实用新型提供了一种可调节转子轴向力方向和大小的轴向力加载装置，可提供的轴向力范围大并便于测量、与转子的同心度较好且不受径向载荷的影响，可在不拆解设备的条件下实现轴向力大小和方向的调节，操作简单高效，可满足复杂工况的不同要求。

图1是根据本实用新型的一实施例绘示的轴向力加载装置的立体结构剖视图，图2是根据本实用新型的一实施例绘示的轴向力加载装置的沿转子转轴所截的剖面主视图。

本实用新型提供的可调节转子轴向力大小和方向的轴向力加载装置主要包括滚动轴承2、轴向力调整环8、推拉连接件6和弹性元件5。

请参考图1，滚动轴承2套设在转子1上，以螺母9加以固定。轴向力调整环8进一步套设于滚动轴承2的外周，以端盖3固定。轴向力调整环8外侧套设有推拉连接件6，以螺母7加以固定。推拉连接件6的另一端与弹性元件5的一端以法兰安装边固定连接，弹性元件5的另一端与静子件连接口4以法兰安装边固定连接。

本领域技术人员可以理解，图1所示为本装置结构的剖视图，是为了更清晰地说明本实用新型的结构组成，而本实用新型提供的轴向力调整装置可视作以转子为轴心的完整的环状部件。除图1外，图3、4、6和7也为局部的剖视图而非完整的环状实物结构，仅为更清楚的展示各部件的结构特征，特此说明。

在一实施例中，在当需要调整轴向力时，松开螺母7，旋转轴向力调整环8，使得弹性元件5发生拉伸或压缩，从而实现轴向力大小与方向的调节。调节完毕后，再次拧紧螺母7，依靠其与推拉连接件6之间的内力对推拉连接件6加以固定，拧紧螺母7固定推拉连接件6的过程中对弹性元件5的形变不产生影响。

沿不同方向旋转轴向力调整环8，可改变本装置施加的轴向力方向。将轴向力调整环8旋转不同的角度，可改变所施加的轴向力的大小。在一实施例中，轴向力改变的数值大小可由旋转轴向力调整环8的角度与弹性元件5刚度等参数计算得出。在另一实施例中，轴向力改变的数值大小可由游标卡尺测量弹性元件5的形变变化量与弹性元件5的刚度参数计算得出。

图3是根据本实用新型的一实施例绘示的轴向力加载装置的弹性元件5立体结构图。

请参考图3，在一实施例中，弹性元件5的两端设有法兰安装边501，分别用于连接静子安装接口4和推拉连接件6。法兰安装边除了可以实现弹性元件5与其他组件的安装固定，还可借以对弹性元件5进行拉伸或压缩，同时对装置整体具备一定的抗扭作用，可使元件在工作状态下防止滚动轴承2的外环跟着转子1一同转动。

在一实施例中，如图3所示，弹性元件5两端中间的圆柱面内设有V形弹簧丝502作为发生形变以提供轴向力的部件。在另一实施例中，弹簧丝为W形或其他具备可发生弹性形变能力的形状结构。

本实用新型中的弹性元件5一方面具有法兰边便于安装，另一方面，在具备较小体积的同时可拥有宽泛的刚度范围选择及较大的轴向力调节范围，通过拉伸、压缩以提供不同方向的轴向力，满足不同工况的要求。

图4是根据本实用新型的一实施例绘示的轴向力加载装置的推拉连接件6立体结构示意图。

如图4所示，推拉连接件6的一端设有法兰安装边601，内侧设有螺纹602，用以与轴向力调整环8外侧的螺纹801配合，通过螺纹实现推拉连接件6和轴向力调整环8的相对旋转后，可使推拉连接件6一端的法兰安装边601与弹性元件5的法兰安装边贴合，再用螺栓加以固定。推拉连接件6将弹性元件5活动端与轴向力调整环8连接起来，起到传动作用，从而转动轴向力调整环8即可实现弹性元件5的形变变化。

图5是根据本实用新型的一实施例绘示的轴向力加载装置的用于固定安装连接件的螺母7的立体结构示意图。

如图7所示，螺母7内侧设有螺纹701，用以和轴向力调整环8外侧的螺纹801配合。螺母7拧紧后，依靠其与推拉连接件6之间的内力对推拉连接件6加以固定，拧紧螺母7固定的过程并不改变推拉连接件6的位置，即对弹性元件5的形变量不产生影响。当需要调整轴向力时，需将螺母7旋下，转动轴向力调整环8，改变推拉连接件6在轴向力调整环8外侧的位置，即调整弹性元件5的形变以调节轴向力大小和方向。当轴向力调节完毕后，再旋紧螺母7对推拉连接件6及弹性元件5加以固定。

图6是根据本实用新型的一实施例绘示的轴向力加载装置的轴向力调整环8的立体结构示意图。

如图6所示，轴向力调整环8的一端设有卡口802，便于对其进行旋转。其外侧设有螺纹801用以实现轴向力的调节，推拉连接件6与固定螺母7均以该螺纹配合安装至轴向力调整环8的外侧螺纹801上。轴向力调整环8是本实用新型装置的重要组件，一方面，转动轴向力调整环8可实现转子轴向力的改变，其起到了调节轴向力大小、方向的作用；另一方面，轴向力调整环8将弹性元件5形变所产生的力传导至转子轴向，起到轴向力的传动作用。轴向力调整环8另一端以端盖3与滚动轴承2加以固定连接。

如图1所示，弹性元件5的一端以法兰安装边固定与静子连接接口4上，相当于是弹性元件5的固定端，而另一端以法兰安装边与推拉连接件6相连接，相当于是弹性元件5的活动端，推拉连接件6以螺纹配合连接至轴向力调整环8外侧，故而旋转轴向力调整环8即可通过推拉连接件6实现对弹性元件5的拉伸或压缩，从而调节加载于转子的轴向力，最后用螺母7对连接件加以固定。

图7是根据本实用新型的一实施例绘示的轴向力加载装置的滚动轴承2立体结构剖视图。

如图7所示，在一实施例中，滚动轴承2为深沟球轴承，连接转子1的同时也将静子部件上所产生的轴向力传递给转子1。本实用新型提供的调节转子轴向力大小与方向的装置中的滚动轴承2不是转子1原有的支点轴承，转子1承受的径向载荷不影响轴向力的施加、调节及控制，故而本实用新型提供的装置所加载的轴向力与转子1之间有着较好的同心度，且不受转子径向力的影响，便于实施应用于各种复杂工况。本领域技术人员可以理解，本实用新型提供的轴向力加载装置中的滚动轴承2除了可以是图7中所示的深沟球轴承，也可以是一对角接触球轴承或一对圆锥滚子轴承又或者一个止推轴承等，在该处一切可以起到类似作用的结构均应包含在本实用新型申请保护的范围之内。

图8是根据本实用新型的一实施例绘示的轴向力加载装置的用于固定安装轴承与转子的螺母9的立体结构示意图。

如图8所示，同时请参考图1，滚动轴承2套设于转子1和轴向力调整环8之间，并用螺母9加以固定。

本实用新型提供的轴向力加载装置的安装方式如下，请参考图1、图2、图7：

在转子1上安装滚动轴承2，并用固定螺母9加以固定，再将轴向力调整环8套装至滚动轴承2外周，用端盖3将其固定于滚动轴承2的外环201。轴向力调整环8安装完毕后，将弹性元件5的一端与静子件上安装接口4以法兰安装边固定连接，推拉连接件6以螺纹配合安装至轴向力调整环8外侧的螺纹801上，通过推拉连接件6与轴向力调整环8之间的相对旋转，使得推拉连接件6一端的法兰安装边与弹性元件5另一端的法兰安装边贴合，并用螺栓加以固定，最后用螺母7旋于轴向力调整环8的外侧螺纹，以固定推拉连接件6。

综上所述，本实用新型提供的可调节转子轴向力方向和大小的轴向力加载装置，在不改变转子原有的支撑结构的条件下，可提供的轴向力范围大并便于测量、与转子的同心度较好、且不受径向载荷的影响，可在不拆解设备的条件下实现轴向力大小和方向的调节，操作简单高效，可满足复杂工况的不同要求。

提供之前的描述是为了使本领域中的任何技术人员均能够实践本文中所描述的各种方面。但是应该理解，本实用新型的保护范围应当以所附权利要求为准，而不应被限定于以上所解说实施例的具体结构和组件。本领域技术人员在本实用新型的精神和范围内，可以对各实施例进行各种变动和修改，这些变动和修改也落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轴向力加载装置，用以调节转子轴向力的方向和大小，其特征在于，包括：

滚动轴承，套设于所述转子外周；

轴向力调整环，为一空心圆筒状结构，套设于所述滚动轴承外周，其外侧面设有螺纹；

推拉连接件，为一环状结构，其内侧面设有螺纹，用以配合安装于所述轴向力调整环外周；

弹性元件，为一空心圆筒状结构，其两端分别与静子安装接口和所述推拉连接件连接固定，其中间圆柱面设有连接两端的弹簧丝，当旋转所述轴向力调整环时，所述推拉连接件发生轴向移动使得所述弹性元件产生形变，从而提供方向和大小可调的轴向力。

2.如权利要求1所述的轴向力加载装置，其特征在于，所述轴向力调整环以一端盖固定于所述滚动轴承的外环。

3.如权利要求1所述的轴向力加载装置，其特征在于，所述轴向力调整环的一端部沿周向设有卡扣。

4.如权利要求3所述的轴向力加载装置，其特征在于，所述卡扣设置为以一定间隔排布的凸起结构，便于着力以旋转所述轴向力调整环。

5.如权利要求1所述的轴向力加载装置，其特征在于，所述弹性元件的两端设有法兰安装边，用以安装固定所述推拉连接件和所述静子安装接口。

6.如权利要求5所述的轴向力加载装置，其特征在于，所述推拉连接件的另一端以螺母固定于所述轴向力调整环外周。

7.如权利要求1所述的轴向力加载装置，其特征在于，所述弹性元件的所述弹簧丝为V形或W形。

8.如权利要求1所述的轴向力加载装置，其特征在于，所述滚动轴承包括深沟球轴承、对角接触球轴承、圆锥滚子轴承和止推轴承中的任意一者。

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