一種凸輪衝擊式交變力矩加載裝置的製作方法

2023-05-27 07:03:11

本發明涉及機械領域，特別是一種凸輪衝擊式交變力矩加載裝置。

背景技術：

工程中很多場合都會使用扭振激勵的方式對轉軸零件進行扭振加載，如發動機曲軸、汽輪發電機和船舶軸系等旋轉部件的疲勞試驗、扭轉振動試驗，進行模態分析、振動響應分析，以了解這些軸系零件的性能，模擬其在某些工況下的動力學性能，獲取相關試驗數據。採用彎扭耦合共振產生的動應力來消除轉軸類零件的殘餘應力，在實施過程中需要對轉軸施加扭振激勵，當電機旋轉頻率等於彎曲固有頻率和扭轉固有頻率之差時，施加的扭振激勵等於扭轉固有頻率，由彎扭耦合理論，偏心轉軸會同時激發彎曲共振，彎曲共振與扭轉共振相互加強，產生足夠的動應力。目前採用的扭振激振器有電磁激振器、氣動激振器、液壓激振器，然而這些激振器結構複雜，可靠性不高，價格昂貴，維修成本高，實施困難，難以普及使用。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種凸輪衝擊式交變力矩加載裝置，通過轉動軸與激振機架剛性連接，振動力臂與激振機架剛性連接，兩致動凸輪分別與激振力臂末端固聯，分別以力臂圓心為中心，兩側對稱安裝。轉軸由動力源帶動旋轉，激振力臂和激振機架由於與轉動軸剛性連接，隨轉軸一同旋轉。致動凸輪產生的交變切向力在圓心處造成交變力矩，使得轉軸受到扭振激勵。

本發明通過以下技術方案達到上述目的：

一種凸輪衝擊式交變力矩加載裝置，包括轉軸、激振筒架、激振力臂、正電極環、負電極環、第一致動電機、第二致動電機、第一致動凸輪、第二致動凸輪、正電刷、負電刷和電刷底座；

激振力臂的中心與激振筒架底面的圓心固定連接，第一致動電機和第二致動電機分別固定在激振筒架底面並且靠近激振力臂兩端的位置上，第一致動凸輪安裝在第一致動電機上，第二致動凸輪安裝在第二轉動電機上；

正電極環和負電極環安裝在固定在激振筒架的外筒壁上，正電極環和負電極環分別通過導線與第一致動電機和第二致動電機連接，

正電刷和負電刷都固定在電刷底座上，正電刷與正電極環接觸，負電刷與負電極環接觸，正電刷和負電刷連接至電源，

轉軸一端固定連接在激振筒架底面的圓心處。

所述激振力臂、第一致動電機、第二致動電機、第一致動凸輪和第二致動凸輪在安裝時以激振力臂的中心形成中心對稱，進而對轉軸產生扭矩。

所述激振力臂除了中心與激振筒架的連接處之外，其餘的兩端部分處於懸空狀態。

本發明的突出優點在於：

本設計所述的激振器大多由機械零部件構成，可靠性高，結構簡單緊湊，安裝方便簡捷，零部件強度高，可以適應較大的激振範圍，而且激振力臂可調，致動凸輪布置方式可調，致動凸輪的激振力和激振頻率由外部變頻電源控制，可以根據試驗零部件的實際情況加以調整，靈活性強，成本低，維修容易，效果明顯，極大擴大了扭振激振器的應用範圍。

附圖說明

圖1為本發明所述凸輪衝擊式交變力矩加載裝置的結構示意圖。

圖2為本發明所述凸輪衝擊式交變力矩加載裝置的正視圖。

圖3為本發明所述第一致動電機和第一致動凸輪的裝配示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖及實施例對本發明的技術方案作進一步說明。

一種凸輪衝擊式交變力矩加載裝置，包括轉軸1、激振筒架2、激振力臂3、正電極環6、負電極環10、第一致動電機4、第二致動電機5、第一致動凸輪11、第二致動凸輪10、正電刷8、負電刷和電刷底座7；

激振力臂3的中心與激振筒架2底面的圓心固定連接，第一致動電機4和第二致動電機5分別固定在激振筒架2底面並且靠近激振力臂3兩端的位置上，第一致動凸輪11安裝在第一致動電機4上，第二致動凸輪10安裝在第二轉動電機上；

正電極環6和負電極環10安裝在固定在激振筒架2的外筒壁上，正電極環6和負電極環10分別通過導線9與第一致動電機4和第二致動電機5連接，

正電刷8和負電刷都固定在電刷底座7上，正電刷8與正電極環6接觸，負電刷與負電極環10接觸，正電刷8和負電刷連接至電源，

轉軸1一端固定連接在激振筒架2底面的圓心處。

進一步的，所述激振力臂3、第一致動電機4、第二致動電機5、第一致動凸輪11和第二致動凸輪10在安裝時以激振力臂3的中心形成中心對稱，進而對轉軸1產生扭矩。

進一步的，所述激振力臂3除了中心與激振筒架2的連接處之外，其餘的兩端部分處於懸空狀態。

工作時，轉軸1由動力源帶動旋轉，電機帶動轉軸1旋轉，轉軸1帶動扭振激勵器旋轉，第一致動電機4、第二致動電機5的電源線通過導線9穿過激振筒架2上的孔與正電極環6和負電極環10相連，扭振激勵器旋轉時，正電極環6和負電極環10始終保持與正電刷8和負電刷接觸，從而給第一致動電機4、第二致動電機5提供電源和信號。在安裝第一致動電機4和第一致動凸輪11時，要求第一致動電機4帶動第一致動凸輪11旋轉時，第一致動凸輪11長徑的行程範圍能夠對激振力臂3進行有效撞擊。第一致動凸輪11和第二致動凸輪10對激振力臂3兩端的撞擊使得激振力臂3發生振動，進而對轉軸1產生扭矩。所述激振機架為圓柱筒形，正電極環6和負電極環15同軸安裝在圓柱筒形激振機架的圓柱外壁面上，圓柱筒形激振機架的一端設有底面或者兩端都設有底面。

由扭振激勵器輸出的扭轉振動施加到高剛度的旋轉的轉軸1上，當轉軸1的旋轉頻率等於彎曲固有頻率與扭轉固有頻率之差時，由彎扭耦合共振理論，一個頻率等於扭轉固有頻率的扭振激勵可以同時激發起彎曲共振，彎曲共振與扭轉共振相互加強，產生足夠的動應力來消除高剛度轉軸1的殘餘應力。