CN103292998A

CN103292998A - 单摆动从动件双盘形凸轮关节轴承高速试验机

Info

Publication number: CN103292998A
Application number: CN2013102688473A
Authority: CN
Inventors: 刘喜平; 杨育林; 黄世军
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2013-07-01
Filing date: 2013-07-01
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2033-07-01
Also published as: CN103292998B

Abstract

本发明公开一种单摆动从动件双盘形凸轮关节轴承高速试验机。所述高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ和中间传动轴的中部均固联一个传动齿轮Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ的一端分别固定安装有一个工作凸轮Ⅰ、Ⅱ、和一个平衡凸轮Ⅰ、Ⅱ，高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ中的一根的另一端部通过联轴器与电机相连。试验关节轴承的外圈与加载液压缸固联。高频摆动轴的另一端固联的L形摆杆下部横短轴上安装滚动轴承Ⅸ。该发明的高速旋转轴和与之固定安装的工作凸轮、平衡凸轮为准动平衡结构，因此，具有摩擦力小、磨损轻、冲击小和噪音低等特点。其摆动频率可达70～80Hz，可满足高频摆动航空关节轴承疲劳试验的要求。

Description

单摆动从动件双盘形凸轮关节轴承高速试验机

技术领域

本发明涉及一种单摆动从动件双盘形凸轮关节轴承高速试验机。

背景技术

关节轴承是一种特殊结构的滑动轴承，主要是由一个带外球面的内圈和一个带内球面的外圈组成。关节轴承因具有转动灵活、免维护、结构紧凑、易于装拆、承载能力大、寿命长等诸多优点，被广泛应用于航空飞行器摆动构件连接。

航空飞行器在飞行过程中，任何组成构件的失效都会造成灾难性后果。因此对航空飞行器组成构件服役寿命的确定是一项非常严肃而重要的工作。为了准确的确定航空飞行器组成构件的服役寿命，通常做法是对航空飞行器组成构件进行模拟真实工况条件下的疲劳试验，再把通过试验求得的疲劳寿命除以一个安全系数即为航空飞行器组成构件的服役寿命。

关节轴承作为航空飞行器的重要组成构件之一，也必须进行模拟真实工况条件下的疲劳试验。有些航空飞行器上的关节轴承摆动频率很高（30～70Hz），而我国目前使用的关节轴承疲劳试验机多采用曲柄滑块机构，因该机构难以实现运动构件的动平衡，故其最高摆动频率一般不超过20Hz，无法满足高频摆动航空关节轴承疲劳试验的要求，严重制约了国产高频摆动航空关节轴承的发展。

发明内容

为了克服现有的采用曲柄滑块机构的关节轴承疲劳试验机存在的上述不足，本发明提供一种单摆动从动件双盘形凸轮关节轴承高速试验机。该发明的高速旋转轴和与之固定安装的工作凸轮、平衡凸轮为准动平衡结构，因此，具有摩擦力小、磨损轻、冲击小和噪音低等特点。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种单摆动从动件双盘形凸轮关节轴承高速试验机，包括传动齿轮Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、试验关节轴承、加载液压缸、滚动轴承Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、联轴器和电机。所述两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ和中间传动轴分别支承在两个滚动轴承上，在两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ和中间传动轴的中部均固联一个传动齿轮，该三个传动齿轮Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ两两啮合；两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ的一端分别固定安装有工作凸轮Ⅰ、Ⅱ、平衡凸轮Ⅰ、Ⅱ，工作凸轮Ⅰ、Ⅱ和平衡凸轮Ⅰ、Ⅱ均具有偏心距e，e=1～50mm，工作凸轮Ⅰ、Ⅱ和平衡凸轮Ⅰ、Ⅱ的中心线相对于高速旋转轴的轴线对称；高速旋转轴Ⅰ的另一端部通过联轴器与电机相连；高频摆动轴支承在两个滚动轴承Ⅶ、Ⅷ上，高频摆动轴的一端与试验关节轴承的内圈固联，试验关节轴承的外圈与一个加载液压缸固联，高频摆动轴的另一端固联L形摆杆，L形摆杆下部的横短轴上安装滚动轴承Ⅸ，滚动轴承Ⅸ的外圆柱面与两个工作凸轮Ⅰ、Ⅱ的外轮廓面两两相切。

所述两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ和中间传动轴在空间呈V字形布置，中间传动轴位于V字形底部，两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ分别位于V字形上部两端点处。

所述两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ上的工作凸轮Ⅰ、Ⅱ为同向布置，即工作凸轮Ⅰ、Ⅱ的偏心方向相同，同向左或同向右，偏心距e大小相等。

所述两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ上的平衡凸轮Ⅰ、Ⅱ为同向布置，即平衡凸轮Ⅰ、Ⅱ的偏心方向相同，同向左或同向右，偏心距e大小相等。

所述滚动轴承Ⅸ的轴线与高频摆动轴和两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ的轴线均平行，且滚动轴承Ⅸ的轴线与两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ的轴线处于同一平面内。

所述滚动轴承Ⅸ的两端面对称面与两个工作凸轮Ⅰ、Ⅱ的两端面对称面共面。

本发明与现有技术相比具有如下优点：1、该发明的高速旋转轴和与之固定安装的工作凸轮、平衡凸轮为准动平衡结构，即在高速旋转轴、工作凸轮、平衡凸轮转动过程中，离心惯性力的全部和离心惯性力矩的大部在高速旋转轴本身得到平衡，高速旋转轴的支承轴承只受到极小的离心惯性力矩作用。2、工作凸轮和与之接触的滚动轴承为纯滚动摩擦，摩擦力小、磨损轻。3、由于工作凸和与之接触的滚动轴承间仅有微小间隙（0.03mm左右），故两者间的冲击小、噪音低。该发明的摆动频率可达70～80Hz，可满足高频摆动航空关节轴承疲劳试验的要求。

附图说明

图1为单摆动从动件双盘形凸轮关节轴承高速试验机工作状态主视剖面示意图；

图2为图1的B-B剖视示意图；

图3为图1的C-C剖视示意图；

图4为图2的D-D剖面示意图。

在上述附图中，1.工作凸轮Ⅱ，2.L形摆杆，3.高频摆动轴，4.滚动轴承Ⅸ，5.工作凸轮Ⅰ，6、9.滚动轴承Ⅰ、Ⅱ，7.传动齿轮Ⅰ，8.高速旋转轴Ⅰ，10.联轴器，11.电机（或液压马达），12.中间传动轴，13、19.滚动轴承Ⅴ、Ⅵ，14.传动齿轮Ⅲ，15、18.滚动轴承Ⅲ 、Ⅳ，16.高速旋转轴Ⅱ，17.传动齿轮Ⅱ，20.平衡凸轮Ⅱ，21.平衡凸轮Ⅰ，22、23.滚动轴承Ⅶ、Ⅷ，24.加载液压缸，25.试验关节轴承。

具体实施方式

实施例

在图1～图4所示的一种单摆动从动件双盘形凸轮关节轴承高速试验机工作状态示意图中，支承在两个滚动轴承Ⅰ、Ⅱ（6、9）上的一根高速旋转轴8的一端通过联轴器10与电机（或液压马达）11相连，在高速旋转轴8的中部固联一个传动齿轮Ⅰ7，高速旋转轴8的另一端固联一个平衡凸轮Ⅰ21和一个工作凸轮Ⅰ5。支承在两个滚动轴承Ⅲ 、Ⅳ（15、18）上的一根高速旋转轴16Ⅱ的中部固联一个传动齿轮17Ⅱ，高速旋转轴Ⅱ16的另一端固联一个平衡凸轮Ⅱ20和一个工作凸轮Ⅱ1。支承在两个滚动轴承Ⅴ、Ⅵ（13、19）上的一根中间传动轴12的中部固联一个传动齿轮Ⅲ14。高频摆动轴3支承在两个滚动轴承Ⅶ、Ⅷ（22、23）上，高频摆动轴3的一端与试验关节轴承25的内圈固联，试验关节轴承25的外圈与一个加载液压缸24固联。高频摆动轴3的另一端固联一个L形摆杆2，L形摆杆2下部的横短轴上安装一个滚动轴承Ⅸ4。传动齿轮Ⅰ7、传动齿轮Ⅲ14、传动齿轮Ⅱ17两两相互啮合。高速旋转轴Ⅰ8、高速旋转轴Ⅱ16和中间传动轴12在空间呈V字形布置，中间传动轴12位于V字形底部，高速旋转轴Ⅰ8、高速旋转轴Ⅱ16分别位于V字形上部两端点处。工作凸轮5和平衡凸轮21均具有偏心距e，e=15mm，工作凸轮Ⅰ5和平衡凸轮Ⅰ21的中心线相对于高速旋转轴Ⅰ8的轴线对称；工作凸轮Ⅱ1和平衡凸轮Ⅱ20均具有一定的偏心距，工作凸轮Ⅱ1和平衡凸轮Ⅱ20的中心线相对于高速旋转轴Ⅱ16的轴线对称。高速旋转轴Ⅰ8上的工作凸轮Ⅰ5和高速旋转轴Ⅱ16上的工作凸轮Ⅱ1为同向布置，即工作凸轮5Ⅰ和工作凸轮Ⅱ1的偏心方向相同（同向左或同向右）、偏心距大小相等。高速旋转轴Ⅰ8上的平衡凸轮Ⅰ21和高速旋转轴Ⅱ16上的平衡凸轮Ⅱ20为同向布置，即平衡凸轮8Ⅰ和平衡凸轮Ⅰ21的偏心方向相同（同向左或同向右）、偏心距大小相等。滚动轴承Ⅸ4的轴线与高频摆动轴3和两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ（8、16）的轴线均平行，且滚动轴承Ⅸ4的轴线与两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ（8、16）的轴线处于同一平面内，滚动轴承Ⅸ4的外圆柱面与两个工作凸轮Ⅰ、Ⅱ（5、1）的外轮廓面两两相切，滚动轴承Ⅸ4的两端面对称面与两个工作凸轮Ⅰ、Ⅱ（5、1）的两端面对称面共面。

本发明的工作过程如下：电机11通过联轴器10带动高速旋转轴Ⅰ8转动，通过三个传动齿轮带动中间传动轴和另一根高速旋转轴转动，两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ（8、16）的旋转方向相同（同为顺时针或同为逆时针），固定安装在两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ（8、16）上的工作凸轮Ⅰ、Ⅱ（5、1）和平衡凸轮Ⅰ、Ⅱ（21、20）随同高速旋转轴作同速同向旋转。在两个工作凸轮工作凸轮Ⅰ、Ⅱ（5、1）旋转一圈的过程中，通过L形摆杆下部横短轴上安装的滚动轴承Ⅸ4推动L形摆杆和与之固联的高频摆动轴绕自身轴线往复回转摆动一次，固联在高频摆动轴端部的试验关节轴承25的内圈也将随之往复回转摆动一次，与加载液压缸24固联的试验关节轴承25的外圈由于受到加载液压缸24的限制而固定不动，这样就实现了试验关节轴承25的内圈相对于外圈的往复高频摆动，加载液压缸24给试验关节轴承25的外圈施加拉力或压力，所施加的拉力或压力的大小由液压***控制。

Claims

1.一种单摆动从动件双盘形凸轮关节轴承高速试验机，包括传动齿轮Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、试验关节轴承、加载液压缸、滚动轴承Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、联轴器和电机，其特征是：两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ和中间传动轴分别支承在两个滚动轴承上，在两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ和中间传动轴的中部均固联一个传动齿轮，该三个传动齿轮Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ两两啮合；两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ的一端分别固定安装有工作凸轮Ⅰ、Ⅱ、平衡凸轮Ⅰ、Ⅱ，工作凸轮和平衡凸轮均具有偏心距e，e=1～50mm，工作凸轮Ⅰ、Ⅱ和平衡凸轮Ⅰ、Ⅱ的中心线相对于高速旋转轴的轴线对称；高速旋转轴Ⅰ的另一端部通过联轴器与电机相连；高频摆动轴支承在两个滚动轴承Ⅶ、Ⅷ上，高频摆动轴的一端与试验关节轴承的内圈固联，试验关节轴承的外圈与加载液压缸固联，高频摆动轴的另一端固联L形摆杆，L形摆杆下部的横短轴上安装滚动轴承Ⅸ，滚动轴承Ⅸ的外圆柱面与两个工作凸轮Ⅰ、Ⅱ的外轮廓面两两相切。

2.根据权利要求1所述的单摆动从动件双盘形凸轮关节轴承高速试验机，其特征是：所述两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ和中间传动轴在空间呈V字形布置，中间传动轴位于V字形底部，两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ分别位于V字形上部两端点处。

3.根据权利要求1或2所述的单摆动从动件双盘形凸轮关节轴承高速试验机，其特征是：所述两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ上的工作凸轮Ⅰ、Ⅱ为同向布置，即工作凸轮Ⅰ、Ⅱ的偏心方向相同，同向左或同向右，偏心距e大小相等。

4.根据权利要求1或2所述的单摆动从动件双盘形凸轮关节轴承高速试验机，其特征是：所述两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ上的平衡凸轮Ⅰ、Ⅱ为同向布置，即平衡凸轮Ⅰ、Ⅱ的偏心方向相同，同向左或同向右，偏心距e大小相等。

5.根据权利要求1所述的单摆动从动件双盘形凸轮关节轴承高速试验机，其特征是：所述滚动轴承Ⅸ的轴线与高频摆动轴和两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ的轴线均平行，且滚动轴承Ⅸ的轴线与两根高速旋转轴Ⅰ、Ⅱ的轴线处于同一平面内。

6..根据权利要求1所述的单摆动从动件双盘形凸轮关节轴承高速试验机，其特征是：所述滚动轴承Ⅸ的两端面对称面与两个工作凸轮Ⅰ、Ⅱ的两端面对称面共面。