專利名稱:能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩的試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及一種對(duì)高速回轉(zhuǎn)主軸進(jìn)行強(qiáng)度試驗(yàn)的裝置,特別是涉及一種 能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸同時(shí)實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩載荷確定轉(zhuǎn)軸壽命的強(qiáng)度試驗(yàn) 裝置。
背景技術(shù):
渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)等高速回轉(zhuǎn)機(jī)械的回轉(zhuǎn)主軸是這類機(jī)械最為重要的部 件,運(yùn)行中承受很大的多種載荷,如附圖3所示,要承受彎矩Mu、主扭矩Mk、 振動(dòng)扭矩AMk、軸向力P等載荷,又由于其上分布有很多容易產(chǎn)生裂紋的臺(tái)階 和孔等應(yīng)力集中的部位,運(yùn)行中一旦發(fā)生裂紋就可能發(fā)生致命的斷軸后果,造成 人身傷亡和財(cái)產(chǎn)重大損失的惡性事故。由于在發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)架上不能模擬渦輪軸 運(yùn)行中的陀螺力矩和機(jī)動(dòng)彎矩,因此地面試車無法對(duì)渦輪主軸實(shí)際運(yùn)行載荷進(jìn)行 模擬,而采用實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行壽命試驗(yàn),不但成本巨大,而且危險(xiǎn)極大。因此建造 能夠全面模擬渦輪軸在實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下所承受的各種載荷的試驗(yàn)裝置,成為解決 軸類故障的關(guān)鍵。在發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸運(yùn)行過程中承受的彎矩Mu、主扭矩Mk、振 動(dòng)扭矩AMk、軸向力P等載荷中,其中振動(dòng)扭矩載荷AMk模擬比較困難,建造 能夠模擬渦輪軸在實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)下所承受的振動(dòng)扭矩載荷AMk的試驗(yàn)裝置,是 所屬領(lǐng)域科技工作者共同面臨的急待解決的重大課題。
英國(guó)R.R公司研究開發(fā)出了一種高速回轉(zhuǎn)主軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置,以求解決對(duì)高速回 轉(zhuǎn)主軸所承受的振動(dòng)扭矩載荷AMk進(jìn)行模擬試驗(yàn)的問題。該試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)如 附圖4和附圖5所示。裝置的模擬試驗(yàn)機(jī)構(gòu),其主扭矩和反扭矩系統(tǒng)均采用由電 磁液壓伺服閥控制的液壓作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)組成一對(duì)力偶(液壓作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)即為由活塞 和活塞缸組成的缸塞機(jī)構(gòu)),振動(dòng)扭矩則采用由電磁液壓伺服閥控制的液壓作動(dòng) 筒機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的一個(gè)偏心擾動(dòng)力所構(gòu)成,裝置的模擬試驗(yàn)機(jī)構(gòu)設(shè)置在由底座、筒體 和頂蓋構(gòu)成的裝置機(jī)殼內(nèi)。但該裝置并不能夠很好地解決模擬高速回轉(zhuǎn)主軸所承受的振動(dòng)扭矩載荷AMk問題。這是由于,反扭矩系統(tǒng)采用由電磁液壓伺服閥控 制的液壓作動(dòng)簡(jiǎn)機(jī)構(gòu)組成一對(duì)力偶為反扭矩,在2個(gè)主扭液壓作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)對(duì)測(cè)試 回轉(zhuǎn)主軸實(shí)施了主扭矩后,構(gòu)成反扭矩系統(tǒng)的2個(gè)液壓作動(dòng)筒就成為了一個(gè)剛性 很強(qiáng)的系統(tǒng),這時(shí)只能對(duì)測(cè)試回轉(zhuǎn)主軸施加正的+AMk扭^g載荷,而不能施加 負(fù)的-AMk扭矩載荷,如果此時(shí)對(duì)回轉(zhuǎn)主軸通過振扭作動(dòng)筒施加振動(dòng)扭矩載荷 △Mk就非常困難,主要是振動(dòng)扭矩的振幅和振動(dòng)頻率不能達(dá)到高速回轉(zhuǎn)主軸試 驗(yàn)需求,即不能很好有效地對(duì)測(cè)試回轉(zhuǎn)主軸施加振動(dòng)扭矩載荷厶Mk。如要實(shí)現(xiàn) 對(duì)測(cè)試回轉(zhuǎn)主軸施加振動(dòng)扭矩載荷AMk,則整個(gè)反扭矩系統(tǒng)需是一個(gè)彈性系統(tǒng), 如果按常規(guī)設(shè)計(jì),那么該裝置的結(jié)構(gòu)將十分復(fù)雜。因此,英國(guó)R.R公司研究開發(fā) 出的高速回轉(zhuǎn)主軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置,由于其反扭系統(tǒng)沒有設(shè)計(jì)成為彈性系統(tǒng),實(shí)際 上并沒有很好有效地解決對(duì)高速回轉(zhuǎn)主軸同時(shí)實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩載荷的模 擬強(qiáng)度試驗(yàn)問題。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的高速回轉(zhuǎn)主軸強(qiáng)度試驗(yàn)裝置存在的不足而提供 的能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸同時(shí)實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩載荷的試驗(yàn)裝置,旨在解決現(xiàn) 有技術(shù)的試驗(yàn)裝置不能很好有效地對(duì)高速回轉(zhuǎn)主軸實(shí)現(xiàn)主扭矩和振動(dòng)扭矩復(fù)合 加載問題,不能很好有效地同時(shí)模擬高速回轉(zhuǎn)主軸在運(yùn)行過程中承受的主扭矩載 荷和振動(dòng)扭矩載荷,其次解決現(xiàn)有技術(shù)的試驗(yàn)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高、故障 率高等問題。
本實(shí)用新型旨在解決的技術(shù)問題,可通過具有以下技術(shù)方案的高速回轉(zhuǎn)主軸
強(qiáng)度試驗(yàn)裝置來實(shí)現(xiàn)
一種能夠?qū){速回轉(zhuǎn)主軸同時(shí)實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩的試驗(yàn)裝置,主要包括 裝置機(jī)架,與安裝在機(jī)架上的回轉(zhuǎn)主軸固定聯(lián)結(jié)的主扭臂和反扭臂,支承端固定 于裝置機(jī)架上而運(yùn)動(dòng)端與扭臂為鉸聯(lián)接的作用力構(gòu)成主扭力偶的至少一對(duì)主扭 作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)、作用力構(gòu)成振動(dòng)扭力偶的至少一對(duì)振動(dòng)作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)和反作用力構(gòu)成 反扭力偶的至少一對(duì)反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu),以及控制作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的液壓伺服系統(tǒng), 所說的反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)為彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)。
在上述強(qiáng)度試驗(yàn)裝置技術(shù)方案中,所說的彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是由氣壓彈性構(gòu)件構(gòu)成的彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu),也可以是由反力彈簧構(gòu)成的彈性反扭作動(dòng)機(jī) 構(gòu)。后一種結(jié)構(gòu)的彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu),其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,容易實(shí)施,優(yōu)先采用后一種 結(jié)構(gòu)的彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)。反力彈簧彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是由圓柱型反力彈簧 構(gòu)成的彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu),也可以是由其他結(jié)構(gòu)的反力彈簧構(gòu)成的彈性反扭作動(dòng) 機(jī)構(gòu),優(yōu)先采用圓柱型反力彈簧彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)。
所說的圓柱型反力彈簧彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu),其結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)成主要包括機(jī)構(gòu)機(jī) 架、圓柱型反力彈簧和將反力彈簧安置在機(jī)構(gòu)機(jī)架內(nèi)的兩彈簧座,兩彈簧座中與 反扭臂作用聯(lián)接一端的彈簧座可相對(duì)于機(jī)構(gòu)機(jī)架軸向移動(dòng)。所說的圓柱型反力彈 簧最好設(shè)計(jì)為兩根, 一根為彈簧鋼絲粗彈簧直徑大的大彈簧, 一根為彈簧鋼絲細(xì) 彈簧直徑小的小彈簧,大彈簧套置在小彈簧外。所說的機(jī)構(gòu)機(jī)架可設(shè)計(jì)為,包括 端部設(shè)計(jì)有螺紋的機(jī)架結(jié)構(gòu)螺桿、座板和蓋板,座板上設(shè)計(jì)有彈簧座和與機(jī)架結(jié) 構(gòu)螺桿端部螺紋匹配的安裝螺紋孔,蓋板上設(shè)計(jì)有可動(dòng)彈簧座軸頸可在其內(nèi)軸向 滑動(dòng)的安裝孔和與機(jī)架結(jié)構(gòu)螺桿匹配的安裝孔,機(jī)架結(jié)構(gòu)螺桿穿過蓋板上的安裝 孔與座板上的安裝螺紋孔螺紋聯(lián)結(jié),組裝形成機(jī)構(gòu)機(jī)架。當(dāng)然也可設(shè)計(jì)成其他結(jié) 構(gòu)形式,如以筒體代替機(jī)架結(jié)構(gòu)螺桿的筒狀機(jī)架形式。構(gòu)成機(jī)構(gòu)機(jī)架的蓋板,可 在其軸頸安裝孔內(nèi)設(shè)置一裝配軸頸套,可動(dòng)彈簧座軸頸通過裝配軸頸套安裝在蓋 板安裝孔內(nèi),且軸頸套上設(shè)計(jì)加工有潤(rùn)滑油槽。構(gòu)成機(jī)構(gòu)機(jī)架的座板,其與機(jī)架 結(jié)構(gòu)螺桿端部螺紋匹配的安裝螺紋孔最好為貫通孔,以便于對(duì)反力彈簧的反作用 力進(jìn)行調(diào)整。
在上述所述試驗(yàn)裝置的技術(shù)方案中,所說的主扭作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)、振動(dòng)作動(dòng)筒機(jī)
構(gòu)和反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)最好都為對(duì)稱設(shè)置的2個(gè),2個(gè)振動(dòng)作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)和2個(gè)反扭作 動(dòng)機(jī)構(gòu)分別與同一反扭臂鉸聯(lián)接。
在上述試驗(yàn)裝置技術(shù)方案中,所說的裝置機(jī)架為龍門式結(jié)構(gòu),由基座、兩個(gè) 墻式立柱和橫梁構(gòu)成,主扭作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)、振扭作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)和反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)的支承 端固定安裝在立柱上,被測(cè)回轉(zhuǎn)軸豎向安裝在基座上。
在上述試驗(yàn)裝置技術(shù)方案中,所說的試驗(yàn)裝置還設(shè)置有彎矩加載機(jī)構(gòu)和軸向 力加載機(jī)構(gòu),彎矩加載機(jī)構(gòu)通過彎矩加載軸與回轉(zhuǎn)軸測(cè)試件聯(lián)結(jié),軸向力加載機(jī) 構(gòu)直接與回轉(zhuǎn)軸測(cè)試件聯(lián)結(jié)。
本實(shí)用新型還采取了其他一些技術(shù)措施。
6本實(shí)用新型提供的能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸同時(shí)實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩載荷的 強(qiáng)度試驗(yàn)裝置,其工作過程原理為對(duì)稱安置在裝置機(jī)架上的主扭作動(dòng)筒機(jī)構(gòu), 在液壓伺服系統(tǒng)控制下進(jìn)行動(dòng)作,產(chǎn)生一對(duì)力偶,此力偶通過固定于測(cè)試高速回 轉(zhuǎn)主軸上的主扭臂和反扭臂作用到彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)上,使構(gòu)成反扭彈性機(jī)構(gòu)的 彈性構(gòu)件被壓縮,從而使對(duì)稱設(shè)置的彈性反扭機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一對(duì)反向力偶,進(jìn)而通過 主扭臂和反扭臂向高速回轉(zhuǎn)主軸測(cè)試件施加如圖3中所示的主扭矩Mk。當(dāng)對(duì)稱
設(shè)置的振動(dòng)扭矩作動(dòng)筒在液壓伺服系統(tǒng)控制下以一定的頻率(一般不高于15Hz) 和振幅(即AMk)施加高頻振動(dòng)力偶時(shí),由于反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)具有彈性,從而使 得反扭臂產(chǎn)生高頻振動(dòng),將振動(dòng)作動(dòng)筒與反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)之間形成的高頻振動(dòng)扭矩 施加在高速回轉(zhuǎn)主軸測(cè)試件上,即通過反扭臂對(duì)高速回轉(zhuǎn)主軸測(cè)試件施加了高頻 振動(dòng)扭矩,也就是在對(duì)高速回轉(zhuǎn)主軸測(cè)試件在施加了主扭矩的基礎(chǔ)上又疊加實(shí)施 了高頻振動(dòng)扭矩。試驗(yàn)裝置中的主扭作動(dòng)筒和振動(dòng)扭矩作動(dòng)筒的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力都是由 液壓站提供的壓力油通過電磁液壓伺服閥控制提供。
本實(shí)用新型將高速回轉(zhuǎn)主軸試驗(yàn)裝置的反扭系統(tǒng)設(shè)計(jì)為獨(dú)特的彈性系統(tǒng),突 破了現(xiàn)有技術(shù)的高速回轉(zhuǎn)主軸試驗(yàn)裝置的扭矩加載傳統(tǒng)模式,成功地解決了對(duì)高 速回轉(zhuǎn)主軸試件實(shí)施綜合扭矩加載的技術(shù)難題,使得試驗(yàn)裝置能夠完全、真實(shí)地 模擬高速回轉(zhuǎn)主軸運(yùn)行過程承受的主扭矩載荷和高頻振動(dòng)扭矩載荷,且試驗(yàn)裝置 扭矩載荷加載準(zhǔn)確度高,完全能夠滿足高速回轉(zhuǎn)主軸扭矩疲勞試驗(yàn)的要求,實(shí)現(xiàn) 高速回轉(zhuǎn)主軸在試驗(yàn)裝置上就可以進(jìn)行確定壽命的試驗(yàn)?zāi)康?,推進(jìn)了高速回轉(zhuǎn)軸 試驗(yàn)裝置的技術(shù)進(jìn)步。此外,在本實(shí)用新型提供的高速回轉(zhuǎn)主軸試驗(yàn)裝置的基礎(chǔ) 上再增設(shè)彎矩加載機(jī)構(gòu)和軸向力加載機(jī)構(gòu),試驗(yàn)裝置就能夠完全真實(shí)地模擬高速 回轉(zhuǎn)主軸運(yùn)行狀態(tài)下所承受的各種載荷,對(duì)高速回轉(zhuǎn)主軸運(yùn)行狀態(tài)下所承受的各 種載荷進(jìn)行全面試驗(yàn)。
本實(shí)用新型提供的能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩的強(qiáng)度試驗(yàn) 裝置,與現(xiàn)有技術(shù)的高速回轉(zhuǎn)主軸試驗(yàn)裝置相比,除了上面所說的本實(shí)用新型能 夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸同時(shí)實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩,完全、真實(shí)地模擬高速回轉(zhuǎn)主軸 運(yùn)行過程承受的綜合扭矩載荷外,概括起來還具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)和積極效果-
1、制造成本低。本實(shí)用新型的彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)的制造成本較之由電磁液 壓伺服閥控制的反扭作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)的制造成本大大降低,其制造成本一套只需數(shù)千元,遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于后者制造成本的5—6萬(wàn)元。另外,本實(shí)用新型的裝置機(jī)架,其結(jié) 構(gòu)較之現(xiàn)有技術(shù)試驗(yàn)裝置的機(jī)架,結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單,制造也更為容易,制造成本也 更為低,即本實(shí)用新型的制造成本低。
2、 使用壽命長(zhǎng)。構(gòu)成本實(shí)用新型彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)的反力彈簧采用優(yōu)質(zhì)鋼 材制造,耐用性極強(qiáng),而且在使用過程中幾乎沒有磨損,因此使用壽命長(zhǎng),設(shè)計(jì) 人在裝置的試制過程中,對(duì)一個(gè)型號(hào)的數(shù)十根軸進(jìn)行試驗(yàn),未更換過彈簧構(gòu)件。 而采用作動(dòng)筒和電磁液壓伺服閥技術(shù)的反扭系統(tǒng),其故障率很高,主要原因是作 動(dòng)筒在高頻往復(fù)運(yùn)動(dòng)過程中磨損嚴(yán)重,易損壞,另外由于原理性設(shè)計(jì)缺陷,使電 磁液壓伺服閥處于不合理的工作狀態(tài),極易造成損壞, 一旦更換,則需要耗費(fèi)數(shù) 萬(wàn)元。
3、 維修工作量小。本實(shí)用新型的彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)在試驗(yàn)過程中幾乎不需 要進(jìn)行維修,可以保證疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)的進(jìn)度要求,而采用作動(dòng)筒和電磁液壓伺服 閥技術(shù)的反扭系統(tǒng)則經(jīng)常需要停機(jī)維修,無法保證試驗(yàn)進(jìn)度的要求,更難以對(duì)批 量軸進(jìn)行大規(guī)模的疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)。
4、 加載精度高。構(gòu)成本實(shí)用新型的反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)彈性構(gòu)件的反力彈簧采用 優(yōu)質(zhì)鋼材制造,具有優(yōu)良的力學(xué)重復(fù)性能,與精度為0.1%的拉壓力傳感器配合 使用,可使扭矩加載精度達(dá)到2%以上。而采用作動(dòng)筒和電磁液壓伺服閥技術(shù)的 反扭系統(tǒng)加載精度只能達(dá)到5% 。
5、 適應(yīng)疲勞試驗(yàn)所需要的大載荷,多循環(huán)試驗(yàn)需求。對(duì)一根高速回轉(zhuǎn)主軸
進(jìn)行疲勞壽命試驗(yàn), 一般需要進(jìn)行104次低循環(huán)和107次高循環(huán),如每天進(jìn)行
12小時(shí)試驗(yàn),在試驗(yàn)裝置基本無故障的情況下,完成一根軸的試驗(yàn)約需要一個(gè) 月的時(shí)間。本實(shí)用新型因使用壽命長(zhǎng),設(shè)備維修的工作量小,故可以適應(yīng)批量軸 疲勞試驗(yàn)的需求。而采用作動(dòng)筒和電磁液壓伺服閥技術(shù)的反扭系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置, 由于故障率高,維修困難,進(jìn)行一根軸的疲勞試驗(yàn)最少需要三個(gè)月以上的時(shí)間。 因此只能進(jìn)行少量軸的研究性試驗(yàn),不能滿足批量軸的疲勞壽命試驗(yàn)需求。
6、 試驗(yàn)裝置的利用率高。由于本實(shí)用新型具有上述多項(xiàng)優(yōu)越性能,使得試 驗(yàn)裝置的利用率很高,能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸批量進(jìn)行疲勞試驗(yàn)。設(shè)計(jì)人曾用本實(shí) 用新型的試驗(yàn)裝置對(duì)幾個(gè)型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸進(jìn)行過批量軸的疲勞強(qiáng)度試驗(yàn),而 采用作動(dòng)筒和電磁液壓伺服閥技術(shù)的反扭系統(tǒng)的試驗(yàn)裝置只進(jìn)行過少量研究性
8試驗(yàn),設(shè)備利用率極低。
圖1是本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是本實(shí)用新型的彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)示意圖。 圖3是發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪軸疲勞強(qiáng)度試驗(yàn)載荷譜圖。 圖4是現(xiàn)有技術(shù)的試驗(yàn)裝置的外形結(jié)構(gòu)示意圖。 圖5是現(xiàn)有技術(shù)的試驗(yàn)裝置的原理結(jié)構(gòu)示意圖。
在上述附圖中,各圖識(shí)標(biāo)號(hào)的標(biāo)識(shí)對(duì)象為l裝置機(jī)架;2彎矩加載機(jī)構(gòu); 3彎矩加載軸;4主扭作動(dòng)筒機(jī)構(gòu);6振動(dòng)扭矩作動(dòng)筒機(jī)構(gòu);6彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu); 7主扭臂;8高速回轉(zhuǎn)主軸試驗(yàn)件;9反扭臂;10軸向力加載機(jī)構(gòu);11座板; 12反力大彈簧;13反力小彈簧;14機(jī)架結(jié)構(gòu)螺桿;15可動(dòng)彈簧座;16蓋板, 17潤(rùn)滑油槽。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖說明給出本實(shí)用新型的實(shí)施例,并通過實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作 進(jìn)一步的說明,以便于更加容易地理解本實(shí)用新型。但需要特別指出的是,本實(shí) 用新型的具體實(shí)施方式
不限于下面實(shí)施例所描述的形式,所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員在 不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的情況下,還可很容易地設(shè)計(jì)出其他的具體實(shí)施方式
,因此不 應(yīng)將下面給出的具體實(shí)施方式
的實(shí)施例理解為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍,將本實(shí)用 新型的保護(hù)范圍限制在所給出的實(shí)施例。
實(shí)施例l
本實(shí)施例提供的能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩的試驗(yàn)裝置,其
結(jié)構(gòu)如附圖1中所示,由裝置機(jī)架l,主扭臂7,反扭臂9,作用力構(gòu)成主扭力 偶的2個(gè)主扭作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)4,作用力構(gòu)成振動(dòng)扭力偶的2個(gè)振動(dòng)作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)5, 反作用力構(gòu)成反扭力偶的2個(gè)彈簧反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)6,以及由4個(gè)電磁液壓伺服閥 分別控制4個(gè)作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)的液壓伺服系統(tǒng)構(gòu)成。2個(gè)主扭作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)、2個(gè)振動(dòng) 作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)和2個(gè)彈簧反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)均為對(duì)稱設(shè)置。裝置機(jī)架l為龍門式結(jié)構(gòu),由基座、兩個(gè)墻式立柱和橫梁構(gòu)成,主扭臂7和反扭臂9與垂直安裝在裝置機(jī)架 基座上的回轉(zhuǎn)主軸8固定聯(lián)結(jié),2個(gè)主扭作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)、2個(gè)振動(dòng)作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)和2 個(gè)彈簧反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)的支承端分別固定于裝置機(jī)架1的兩個(gè)墻式立柱上,2個(gè) 主扭作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)端與主扭臂鉸聯(lián)接,2個(gè)振動(dòng)作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)和2個(gè)彈簧反扭 作動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)端都與反扭臂鉸聯(lián)接。所述彈簧反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如附圖2 所示,由機(jī)構(gòu)機(jī)架、圓柱型反力彈簧和將反力彈簧安置在機(jī)構(gòu)機(jī)架內(nèi)的兩彈簧座 構(gòu)成,兩彈簧座中與反扭臂作用聯(lián)接一端的彈簧座15可相對(duì)于機(jī)構(gòu)機(jī)架軸向移 動(dòng),圓柱型反力彈簧有兩根, 一根為彈簧鋼絲粗彈簧直徑大的大彈簧12, 一根 為彈簧鋼絲細(xì)彈簧直徑小的小彈簧13,大彈簧套置在小彈簧外。所說的機(jī)構(gòu)機(jī) 架由4根端部設(shè)計(jì)有螺紋的機(jī)架結(jié)構(gòu)螺桿14、座板11和蓋板16構(gòu)成,座板上 設(shè)計(jì)加工有安裝大小兩彈簧的兩彈簧座,和4個(gè)與機(jī)架結(jié)構(gòu)螺桿端部螺紋匹配的 安裝貫通螺紋孔,蓋板16中央設(shè)計(jì)有可動(dòng)彈簧座軸頸安裝孔,和與機(jī)架結(jié)構(gòu)螺 桿匹配的4個(gè)安裝孔,可動(dòng)彈簧座軸頸通過軸頸套安裝在蓋板上的安裝孔內(nèi),可 動(dòng)彈簧座軸頸可在軸頸套內(nèi)軸向滑動(dòng),蓋板和軸頸套設(shè)計(jì)加工有相通的潤(rùn)滑油槽 17,機(jī)架結(jié)構(gòu)螺桿穿過蓋板上的安裝孔與座板上貫通的安裝螺紋孔螺紋聯(lián)結(jié),組 裝形成機(jī)構(gòu)機(jī)架。
實(shí)施例2
本實(shí)施例提供的能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩的試驗(yàn)裝置, 結(jié)構(gòu)如附圖1和附圖2所示,其構(gòu)成與實(shí)施例1基本相同,所不同的是,在實(shí) 施例1的基礎(chǔ)上試驗(yàn)裝置增設(shè)了彎矩加載機(jī)構(gòu)2和軸向力加載機(jī)構(gòu)10,彎矩加 載機(jī)構(gòu)通過彎矩加載軸3與回轉(zhuǎn)軸測(cè)試件聯(lián)結(jié),軸向力加載機(jī)構(gòu)直接作用于回轉(zhuǎn) 軸測(cè)試件。其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1均相同。本實(shí)施例的試驗(yàn)裝置,除了能夠完全真 實(shí)地模擬髙速回轉(zhuǎn)主軸運(yùn)行狀態(tài)下所承受的主扭矩載荷和高頻振動(dòng)載荷外,還可 模擬彎矩載荷和軸向載荷,可對(duì)高速回轉(zhuǎn)主軸運(yùn)行狀態(tài)下所承受的各種載荷進(jìn)行 全面試驗(yàn)。
權(quán)利要求1、一種能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩的試驗(yàn)裝置,主要包括裝置機(jī)架,與安裝在機(jī)架上的回轉(zhuǎn)主軸固定聯(lián)結(jié)的主扭臂和反扭臂,支承端固定于裝置機(jī)架上而運(yùn)動(dòng)端與扭臂為鉸聯(lián)接的作用力構(gòu)成主扭力偶的至少一對(duì)主扭作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)、作用力構(gòu)成振動(dòng)扭力偶的至少一對(duì)振動(dòng)作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)和反作用力構(gòu)成反扭力偶的至少一對(duì)反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu),以及控制作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的液壓伺服系統(tǒng),其特征在于所說的反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)為彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩的試驗(yàn)裝置,其特征在于所說的彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)為由反力彈簧構(gòu)成的彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩的試驗(yàn)裝 置,其特征在于所說的彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)為由圓柱型反力彈簧構(gòu)成的彈性反扭作動(dòng) 機(jī)構(gòu)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩的試驗(yàn)裝 置,其特征在于所說的彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)主要包括機(jī)構(gòu)機(jī)架、圓柱型反力彈簧和將 反力彈簧安置在機(jī)構(gòu)機(jī)架內(nèi)的兩彈簧座,兩彈簧座中與反扭臂作用聯(lián)接一端的彈簧 座可相對(duì)于機(jī)構(gòu)機(jī)架軸向移動(dòng)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩的試驗(yàn)裝 置,其特征在于所說的IH柱型反力彈簧有兩根,彈簧鋼絲粗彈簧直徑大的大彈簧套 置在彈簧鋼絲細(xì)彈簧直徑小的小彈簧外。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩的試驗(yàn)裝 置,其特征在于所說的機(jī)構(gòu)機(jī)架包括端部設(shè)計(jì)有螺紋的機(jī)架結(jié)構(gòu)螺桿、座板和蓋板, 座板上設(shè)計(jì)有彈簧座和與螺桿端部螺紋匹配的機(jī)架組裝螺紋孔,蓋板上設(shè)計(jì)有可動(dòng) 彈簧座軸頸可在其內(nèi)軸向滑動(dòng)的安裝孔和機(jī)架組裝孔,螺桿穿過蓋板上的機(jī)架組裝 孔與座板上的機(jī)架組裝螺紋孔螺紋聯(lián)結(jié),組裝成機(jī)構(gòu)機(jī)架。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩的試驗(yàn)裝 置,其特征在于可動(dòng)彈簧座軸頸通過裝配軸頸套安裝在蓋板裝配孔內(nèi),軸頸套上設(shè) 計(jì)加工有潤(rùn)滑油槽。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩的試驗(yàn)裝置,其特征在于試驗(yàn)裝置還設(shè)置有彎矩加載機(jī)構(gòu)和軸向力加載機(jī)構(gòu),彎矩加載機(jī)構(gòu) 通過彎矩加載軸與回轉(zhuǎn)軸測(cè)試件聯(lián)結(jié),軸向力加載機(jī)構(gòu)直接與回轉(zhuǎn)軸測(cè)試件聯(lián)結(jié)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸實(shí)施主扭 矩和振動(dòng)扭矩的試驗(yàn)裝置,其特征在于所說的主扭作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)、振動(dòng)作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)和 反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)均為對(duì)稱設(shè)置的2個(gè),振動(dòng)作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)和反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)分別與同一反 扭臂鉸聯(lián)接。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩的試驗(yàn) 裝置,其特征在于所說的裝置機(jī)架為龍門式結(jié)構(gòu),由基座、兩個(gè)墻式立柱和橫梁構(gòu) 成,主扭作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)、副作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)和反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu)支承端固定安裝在立柱上,被 測(cè)回轉(zhuǎn)軸豎向安裝在基座上。
專利摘要本實(shí)用新型是一種能夠?qū)Ω咚倩剞D(zhuǎn)主軸實(shí)施主扭矩和振動(dòng)扭矩載荷的強(qiáng)度試驗(yàn)裝置,其結(jié)構(gòu)主要包括裝置機(jī)架,與安裝在機(jī)架上的回轉(zhuǎn)主軸固定聯(lián)結(jié)的主扭臂和反扭臂,支承端固定于裝置機(jī)架上而運(yùn)動(dòng)端與扭臂為鉸聯(lián)接的作用力構(gòu)成主扭力偶的至少一對(duì)主扭作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)、作用力構(gòu)成振動(dòng)扭力偶的至少一對(duì)振動(dòng)作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)和反作用力構(gòu)成反扭力偶的至少一對(duì)彈性反扭作動(dòng)機(jī)構(gòu),以及控制作動(dòng)筒機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的液壓伺服系統(tǒng)。本實(shí)用新型突破了現(xiàn)有技術(shù)高速回轉(zhuǎn)主軸試驗(yàn)裝置扭矩加載模式,能夠完全、真實(shí)地模擬高速回轉(zhuǎn)主軸運(yùn)行過程承受的主扭矩和振動(dòng)扭矩載荷,解決了主扭矩和振動(dòng)扭矩復(fù)合加載難的問題。本實(shí)用新型還具有加載精度高、制造成本低、維修工作量小和使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01M13/00GK201262593SQ20082014051
公開日2009年6月24日 申請(qǐng)日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月26日
發(fā)明者建 劉, 軍 周, 王春筍, 茍華忠, 鄭樹桐 申請(qǐng)人:成都發(fā)動(dòng)機(jī)(集團(tuán))有限公司