支持動態(tài)加載的圓球滾動結合面的加載實驗裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種支持動態(tài)加載的圓球滾動結合面的加載實驗裝置，滾珠絲杠與力矩電機相連，滾珠絲杠兩端螺旋方向相反，并分別連接一個加載盤，兩個加載盤上對應的加載桿分別與一個加載塊連接，傳動軸兩端與弧形導軌配合連接，大帶輪安裝在傳動軸中部；電機齒輪與電機軸連接，大齒輪與電機齒輪嚙合連接；支撐塊一端套在傳動軸上，另一端安裝小帶輪，大帶輪與小帶輪之間用同步帶連接。本發(fā)明具有動態(tài)加載和內(nèi)圈、外圈傳動的功能；通過控制力矩電機輸出力矩的大小，可得到所需的動態(tài)加載力，且可加載不同直徑的圓球滾動結合面內(nèi)圈或外圈；傳動機構可帶動不同直徑的被加載體轉動，從而實現(xiàn)均勻加載。動態(tài)加載可以精確測試出圓球滾動結合面結構在工作時的動態(tài)性能。
【專利說明】支持動態(tài)加載的圓球滾動結合面的加載實驗裝置

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種加載實驗裝置，尤其是一種支持動態(tài)加載的圓球滾動接合面性能 測試加載機構。

【背景技術】
[0002] 圓球滾動結合面被廣泛應用在軸承內(nèi)外圈、導軌滾輪等承載機械結構中。隨著科 學技術的不斷發(fā)展，機械化水平的不斷提高，人們對機械結構的強度、剛度、疲勞壽命等性 能有了更高的要求。
[0003] 研究圓球滾動結合面結構存在兩方面的工作：一是研制新結構及新材料，以滿足 工作特性及其載荷要求；二是深入地研究球接觸面結構的性能，從而在設計中采取對應的 措施，保證構件在最佳狀態(tài)下工作。測試圓球滾動接觸面的剛度、疲勞強度等性能在第二方 面工作中有著舉足輕重的作用。但是，在很多情況下，球接觸面結構在工作過程中承受的載 荷會不斷變化，可能是規(guī)則變化，也可能是按某種曲線不規(guī)則變化，加大了球接觸面性能參 數(shù)精確測量的難度。對于機械結構性能的研究方面，開始從局部靜態(tài)加載向動態(tài)模擬加載 技術轉變。比如機械結構動剛度的測定，疲勞強度的測定，都應該使加載力相近于工作時不 斷變化的承載力。
[0004] 從國內(nèi)外的發(fā)展情況看，大部分加載機構都是針對圓球滾動結合面結構構成的機 構進行加載，進而分析機構的性能。專門對圓球滾動結合面結構進行加載的機構很少見，這 就對研究圓球滾動結合面性能帶來了阻礙。在進行實體性能測試中，結構簡單，成本低廉， 操作簡便的支持動態(tài)加載的加載機構很少見。
[0005] 動態(tài)加載可以精確測試出圓球滾動結合面結構在工作時的動態(tài)性能，如動剛度， 疲勞強度等，為機械結構的設計、材料的選擇提供了依據(jù)，為制造出更高性能的圓球滾動結 合面結構提供了條件，為進一步提高機械系統(tǒng)的穩(wěn)定性奠定了基礎。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明是要提供一種支持動態(tài)加載的圓球滾動結合面的加載實驗裝置，用于解決 對圓球滾動結合面進行動態(tài)加載的技術問題。
[0007] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明的技術方案是這樣實現(xiàn)的：一種支持動態(tài)加載的圓 球滾動結合面的加載實驗裝置，包括動態(tài)加載機構，外圈傳動機構，內(nèi)圈傳動機構，其特點 是：動態(tài)加載機構包括力矩電機、聯(lián)軸器、滾珠絲杠、加載盤、加載桿、加載塊，力矩電機固定 在機座上，滾珠絲杠后端通過聯(lián)軸器與力矩電機相連，滾珠絲杠兩端的螺旋方向相反，滾珠 絲杠前端與頂尖接觸連，滾珠絲杠兩端分別螺旋連接一個加載盤，每個加載盤上活動連接 若干加載桿，兩個加載盤上對應的二根加載桿分別與一個加載塊兩端活動連接，加載塊上 設有帶有磁性的球凹面；外圈傳動機構主要包括普通電機、傳動軸、支撐板、大帶輪、大齒 輪、電機齒輪，普通電機安裝在機座上，兩塊支撐板分別與傳動軸兩端連接，傳動軸兩端與 機座的弧形導軌配合連接，大帶輪安裝在傳動軸中部；電機齒輪與普通電機的電機軸連接， 大齒輪套接在傳動軸外，并與電機齒輪嚙合連接；內(nèi)圈傳動機構包括支撐塊、小帶輪、小齒 輪，支撐塊一端套在傳動軸上，另一端安裝小帶輪，小齒輪安裝在小帶輪中部外；大帶輪與 小帶輪之間用同步帶連接。
[0008] 滾珠絲杠后端通過一對角接觸球軸承、隔套、軸承套、兩個圓螺母、端蓋安裝在機 座的定位連接孔內(nèi)。
[0009] 本發(fā)明的有益效果是： 1、本發(fā)明通過力矩電機、滾珠絲杠、加載盤、加載桿、加載塊的組合，實現(xiàn)對不同直徑 的環(huán)形圓球滾動結合面機構進行動態(tài)加載，加載徑向壓力最大達10ΚΝ，動態(tài)加載可以精確 測試出圓球滾動結合面結構在工作時的動態(tài)性能，如動剛度，疲勞強度等，為機械結構的設 計、材料的選擇提供了依據(jù)，為制造出更高性能的圓球滾動結合面結構提供了條件，為進一 步提高機械系統(tǒng)的穩(wěn)定性奠定了基礎。
[0010] 2、本發(fā)明通過普通電機、傳動軸、帶輪、同步帶、支撐塊等構件的組合，構成了內(nèi)、 外圈傳動機構。通過這一機構，可實現(xiàn)帶動不同直徑的被加載體轉動，使被加載體均勻加 載，有利于提高性能測試的準確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明的俯視圖； 圖2是圖1的A-A剖視圖； 圖3是圖2的B向視圖； 圖4是本發(fā)明的主視圖。

【具體實施方式】
[0012] 下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步的說明。
[0013] 請參閱圖1-4,一種支持動態(tài)加載的圓球滾動結合面的加載實驗裝置，主要由動態(tài) 加載機構44,外圈傳動機構46和內(nèi)圈傳動機構45組成。
[0014] 動態(tài)加載機構44包括力矩電機4、聯(lián)軸器33、滾珠絲杠19、加載盤20、加載桿21、 加載塊22等。力矩電機4通過電機支架2固定在機座1上，力矩電機4用螺栓3和螺母32 與電機支架2固定連接，滾珠絲杠19后端通過聯(lián)軸器33與力矩電機4相連，滾珠絲杠19 兩端的螺旋方向相反，滾珠絲杠19前端與頂尖27接觸連，滾珠絲杠19兩端分別螺旋連接 一個加載盤20,每個加載盤20上活動連接若干加載桿21，兩個加載盤20上對應的二根加 載桿21分別與一個加載塊22兩端活動連接，加載塊22上設有帶有磁性的球凹面。滾珠絲 杠19后端通過一對角接觸球軸承39、隔套40、軸承套30、兩個圓螺母37、端蓋38安裝在機 座1的定位連接孔內(nèi)，可實現(xiàn)鎖緊，調(diào)隙。
[0015] 加載部分：滾珠絲杠19兩端的螺旋方向相反，當力矩電機4轉動時，帶動兩個加載 盤20同時向中心靠攏或同時向前后兩邊擴張，在靠攏或擴張的同時，帶動加載桿21擺動， 對稱的加載桿21產(chǎn)生合力推動加載塊22向外擴張或向內(nèi)壓縮，加載塊22的球凹面帶有磁 性，吸住球體，在外面套上被加載件，即實現(xiàn)了對圓球滾動結合內(nèi)或外面的加載。其中加載 力的大小可由力矩電機4的力矩大小，再經(jīng)過受力分析等計算得出，不同的力矩可以得到 不同的加載力，從而給動態(tài)加載提供了可能。在放置被加載體時，先將頂尖27縮回，轉動力 矩電機4,根據(jù)被加載體的直徑大小調(diào)整好加載塊22的位置，根據(jù)加載要求選擇不同數(shù)目 的加載桿21進行加載，當放置穩(wěn)定后，將頂尖27推出，頂住滾珠絲杠桿19的中心，即可開 始進行加載。
[0016] 外圈傳動機構主要包括普通電機11、傳動軸6、支撐板10、大帶輪13、大齒輪18、電 機齒輪16,普通電機11安裝在機座1上，兩塊支撐板10分別與傳動軸6兩端連接，傳動軸 6兩端與機座1的弧形導軌25配合連接，大帶輪13安裝在傳動軸6中部；電機齒輪16與 普通電機11的電機軸連接，大齒輪18套接在傳動軸6外，并與電機齒輪16嚙合連接。
[0017] 普通電機11安裝在機座1上，用螺釘8固定，電機齒輪16與普通電機11的電機 軸配合，用平鍵15傳遞扭矩，用彈性擋圈17鎖緊電機齒輪16。支撐塊27與傳動軸6配合， 并到達軸肩位置，大帶輪13從傳動軸6右端套入，安裝軸用彈性擋圈12。支撐塊27上方 有方槽，方便傳動軸6的安裝。再將兩塊支撐板10從軸兩端套入，分別用彈性擋圈9軸向 定位。再擰上六角頭螺釘8,用于支撐板10的轉動定位，確定傳動軸6在弧形導軌25的位 置。將圓柱滾子軸承23從傳動軸6右端套入，內(nèi)圈頂?shù)綆л喛准绾螅脧椥該跞?6鎖定位 置。
[0018] 外圈加載部分：支撐板10可繞電機軸心線在導軌區(qū)域內(nèi)轉動，轉動的位置不同， 大齒輪13與滾珠絲杠19軸心的距離不同，但每個位置大齒輪13與電機軸心線距離相同， 可以使大齒輪13與電機齒輪16保持哨合。根據(jù)被加載體齒輪套直徑的大小，轉動支撐板 10,位置確定后，普通電機11帶動大齒輪18繞傳動軸6旋轉，大齒輪18帶動被加載體齒輪 套旋轉，被加載體實現(xiàn)旋轉。
[0019] 內(nèi)圈傳動機構45包括支撐塊27、小帶輪29、小齒輪28等。支撐塊27 -端套在傳 動軸6上，另一端安裝小帶輪29,小齒輪28安裝在小帶輪29中部外；大帶輪13與小帶輪 29之間用同步帶24連接。小齒輪28與小帶輪29外圈配合連接，用彈性擋圈定位，將深溝 球軸承嵌入小帶輪內(nèi)，到達孔肩位置后，用彈性擋圈鎖定軸承外圈，再將小帶輪裝入支撐塊 27的軸上，用彈性擋圈定位，最后擰緊六角頭螺栓確定旋轉位置。
[0020] 內(nèi)圈加載部分：支撐桿可繞外圈傳動軸6旋轉，通過緊定螺釘固定位置，根據(jù)被加 載體齒輪套的直徑大小，可轉動支撐桿，調(diào)節(jié)小齒輪29的位置，使小齒輪29與齒輪套嚙合， 旋緊緊定螺釘，位置確定。普通電機11帶動大齒輪18和大帶輪13 -起繞外圈傳動軸6轉 動，同步帶24帶動小齒輪28和小帶輪29 -起繞內(nèi)圈傳動軸6轉動，實現(xiàn)被加載體的轉動。 使用同步帶可以避免因皮帶松動而打滑。
[0021] 本發(fā)明通過動態(tài)加載機構，內(nèi)、外圈傳動機構的組合，設計一種創(chuàng)新機構，加載力 可以按照某種設定的曲線進行變化，方便球接觸面的剛度、疲勞強度、壽命等性能參數(shù)的精 準測試，為開發(fā)設計高性能球接觸面結構提供依據(jù)。
【權利要求】
1. 一種支持動態(tài)加載的圓球滾動結合面的加載實驗裝置，包括動態(tài)加載機構（44)，夕卜 圈傳動機構（46)，內(nèi)圈傳動機構（45)，其特征在于：所述動態(tài)加載機構（44)包括力矩電機 (4)、聯(lián)軸器（33)、滾珠絲杠（19)、加載盤（20)、加載桿（21)、加載塊（22)，力矩電機（4)固 定在機座（1)上，滾珠絲杠（19)后端通過聯(lián)軸器（33)與力矩電機（4)相連，滾珠絲杠（19) 兩端的螺旋方向相反，滾珠絲杠（19)前端與頂尖（27)接觸連接，滾珠絲杠（19)兩端分別螺 旋連接一個加載盤（20 )，每個加載盤（20 )上活動連接若干加載桿（21 )，兩個加載盤（20 )上 對應的二根加載桿（21)分別與一個加載塊（22)兩端活動連接，加載塊（22)上設有帶有磁 性的球凹面；外圈傳動機構（46)主要包括普通電機（11 )、傳動軸（6)、支撐板（10)、大帶輪 (13 )、大齒輪（18 )、電機齒輪（16 )，普通電機（11)安裝在機座上，兩塊支撐板（10 )分別與傳 動軸（6 )兩端連接，傳動軸（6 )兩端與機座（1)的弧形導軌（25 )配合連接，大帶輪（13 )安裝 在傳動軸（6 )中部；電機齒輪（16 )與普通電機（11)的電機軸連接，大齒輪（18 )套接在傳動 軸（6 )外，并與電機齒輪（16 )嚙合連接；內(nèi)圈傳動機構（45 )包括支撐塊（47 )、小帶輪（29 )、 小齒輪（28)，支撐塊（27) -端套在傳動軸（6)上，另一端安裝小帶輪（29)，小齒輪（28)安 裝在小帶輪（29)中部外；大帶輪（13)與小帶輪（29)之間用同步帶（24)連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的支持動態(tài)加載的圓球滾動結合面的加載實驗裝置，其特征 在于：滾珠絲杠（）后端通過一對角接觸球軸承（39)、隔套（40)、軸承套（30)、兩個圓螺母 (37 )、端蓋（38 )安裝在機座（1)的定位連接孔內(nèi)。
【文檔編號】G01M13/00GK104122085SQ201410403033
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年8月15日 優(yōu)先權日:2014年8月15日
【發(fā)明者】林獻坤, 周博, 陳颯 申請人:上海理工大學