專利名稱：軸向推力旋轉滾子激振式機械振動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種機械振動臺，特別是一種軸向推力旋轉滾子激振式機械振動裝置。它可廣泛應用于汽車零部件、電子元器件、組件、醫(yī)藥、食品、家具、禮品、陶瓷、包裝等行業(yè)實驗室及生產線上對樣品進行相關振動試驗。
背景技術：
振動臺是一種利用電動、電液壓、壓電或其他原理獲得機械振動的裝置，是現代工程技術領域中不可缺少的重要實驗設備之一。它廣泛應用于汽車零部件、電子元器件、組件、醫(yī)藥、食品、家具、禮品、陶瓷、包裝等行業(yè)實驗室及生產線上對樣品進行相關振動試驗。如環(huán)境接收試驗，品質鑒定試驗，可靠性鑒定試驗，耐久試驗，振動模擬分析，材料特性試驗，疲勞試驗，振動防止改善等。模擬產品在制造、組裝、運輸及使用過程中所遭受的振動環(huán)境，以評定其結構的耐振性、可靠性和完好性。振動臺作為振動試驗的標準設備，其性能好壞、技術水平的高低直接影響到各個工業(yè)領域技術的進步和發(fā)展，同時也是衡量一個國家的工業(yè)技術發(fā)展水平的重要標志，在國民經濟發(fā)展中占有相當重要的地位。由于振動臺關系到航空航天等高科技領域的發(fā)展，所以高頻響、大噸位的振動臺在許多國家實施禁運政策。因此，對振動臺的研究是非常重要的基礎研究，世界各國都很重視振動試驗系統和振動測試技術的研究開發(fā)工作。按照工作原理的不同，目前市場上普遍使用的振動臺主要分為機械式、電液式、電動式。隨著振動臺向大負載、高頻率、高性能、大幅值等方向的發(fā)展，市場上現有振動臺在滿足其特定工作狀況下，各自取長補短，在綜合性能上發(fā)揮了最大作用，但普遍還存在以下問題。傳統機械式振動臺造價比較低，壽命長，使用和維修方便，但它工作噪聲大、波形不理想、振動頻率低、負載較小、振幅不易調節(jié)，整體控制性能差。電液式振動臺則能產生很大的激振力和位移，比能產生相同推力的電動式振動臺價格便宜,但其局限性在于高頻性能較差，上限工作頻率低，小型失真較大。而電動式的頻率范圍寬，波形較好，適合產生隨機波，但受其振動機理限制，其振動幅度和負載能力都比較小。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現有機械式振動臺的技術缺點，提供一種能夠產生較高額定頻率以及額定負載，同時整體控制性能也較好的機械式振動裝置。本發(fā)明目的通過如下技術方案實現:一種軸向推力旋轉滾子激振式機械振動裝置，包括動力傳輸組件、激振組件和主體支架三部分；主體支架包括限位套筒、主支架和支撐底座；動力傳輸組件包括皮帶輪和主軸；激振組件包括上振動臺、激振圓柱或圓錐滾子和滾子轉動盤；從上到下主軸分別與滾子轉動盤、主支架、皮帶輪和支撐底座連接，滾子轉動盤上方設有上振動臺；滾子轉動盤由推力軸承支撐，推力軸承設置在主支架上；上振動臺為圓盤狀，中心為圓形凸臺，周邊設有卡槽；上振動臺底面從圓形凸臺到周邊設有放射狀均勻分布曲面凹槽；滾子轉動盤中心的圓臺上設有帶花鍵槽，與主軸通過花鍵連接，滾子轉動盤的上表面從中心圓臺到周邊設有放射狀均勻分布曲面凹槽；一個或者多個激振圓柱或圓錐滾子活動設置在滾子轉動盤和上振動臺形成的半圓柱或半圓錐形凹槽中，在滾子轉動盤上鉆有高壓油孔；皮帶輪與主軸連接；所述主軸與主支架和支撐底座之間分別設有第一角接觸球軸承和第二角接觸球軸承；上振動臺、激振圓柱或圓錐滾子和滾子轉動盤設置在限位套筒內，限位套筒與主支架固連；上振動臺周邊分布的卡槽與限位套筒的內凸緣連接。為進一步實現本發(fā)明目的，所述的滾子轉動盤中優(yōu)選每個凹槽設有高壓油孔。所述的推力軸承包括推力軸承上支撐蓋、推力軸承圓錐滾子和推力軸承底座，推力軸承設置在保持架內。所述的皮帶輪與主軸優(yōu)選采用花鍵連接。所述的皮帶輪到第一角接觸球軸承之間的主軸的外周設有套筒。所述的上振動臺上方優(yōu)選開有螺栓孔。相對于現有技術，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:1、本發(fā)明機械裝置是由圓柱或圓錐滾子繞主支架中心軸旋轉，利用上振動臺底部的凹凸曲面形狀，使其在滾子的驅動下做上下往復運動；輸出的振動波形和幅值可由上振動臺的底部凹槽曲面形狀控制，輸出波形良好穩(wěn)定；2、激振滾子的數量η決定了振動臺的單位振動頻率，即滾子數目越多，其振動頻率越高，為電機轉動頻率的η倍；3、為滿足較高的振動頻率，隨著滾子數量的增加，支撐面積進一步擴大，該振動臺的負載能力也相應增加，具有大負載能力；4、滾子轉動盤底部鉆有高壓油孔，工作中輸出高壓油使圓柱或圓錐滾子浮動，減少轉動接觸過程帶來的摩擦，同時可為上振動臺底面提供潤滑，有效的降低了噪音，并采用端面推力軸承卸去軸向載荷，避免了主軸角接觸軸承處的應力集中，提高振動臺效率和壽命;5、與主軸連接的動力傳輸部位均采用花鍵連接，有效提高了動力傳輸能力，滿足大噸位的設計要求。6、裝置結構簡單緊湊，零部件加工難度低，裝配簡單易于實現。


圖1是軸向推力旋轉滾子激振式機械振動裝置的沿中心縱向剖切的結構示意圖。圖2是軸向推力旋轉滾子激振式機械振動裝置的繞中心周向剖切的結構示意圖。圖3是軸向推力旋轉滾子激振式機械振動裝置的上振動臺結構示意圖。圖中示出:上振動臺1、限位套筒2、激振圓柱或圓錐滾子3、滾子轉動盤4、推力軸承上支撐蓋5、保持架6、推力軸承圓錐滾子7、推力軸承底座8、第一角接觸球軸承9、主支架10、套筒11、皮帶輪12、主軸13、第二角接觸球軸承14、支撐底座15。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的作進一步詳細的說明，但是本發(fā)明的實施方式不限如此。
如圖1 -3所示，一種軸向推力旋轉滾子激振式機械振動裝置，包括動力傳輸組件、激振組件和主體支架三部分；主體支架包括限位套筒2、主支架10和支撐底座15 ;動力傳輸組件包括皮帶輪12和主軸13 ;激振組件包括上振動臺1、激振圓柱或圓錐滾子3和滾子轉動盤4 ;從上到下主軸13分別與滾子轉動盤4、主支架10、皮帶輪12和支撐底座15連接，滾子轉動盤4上方設有上振動臺I ;滾子轉動盤4由推力軸承支撐，推力軸承設置在主支架10上；上振動臺I為圓盤狀，中心為圓形凸臺，周邊設有卡槽；上振動臺I底面從圓形凸臺到周邊設有放射狀均勻分布曲面凹槽，凹槽優(yōu)選為半圓柱或半圓錐形凹槽；滾子轉動盤4中心的圓臺上設有帶花鍵槽，與主軸13用花鍵連接，滾子轉動盤4的上表面從中心圓臺到周邊設有放射狀均勻分布曲面凹槽，凹槽優(yōu)選為半圓柱或半圓錐形凹槽，I個或者多個激振圓柱或圓錐滾子3活動設置在滾子轉動盤4和上振動臺I形成的半圓柱或半圓錐形凹槽中，可自由滾動，在滾子轉動盤4上鉆有高壓油孔，優(yōu)選在每個凹槽中設有高壓油孔；工作中輸出高壓油使圓柱或圓錐滾子3浮動，在滾子轉動盤4激勵作用下，激勵圓柱或圓錐滾子3在上振動臺I底部作圓周運動，使與其嚙合的上振動臺I產生垂直方向上的振動響應。主軸13與主支架10和支撐底座15之間分別設有第一角接觸球軸承9和第二角接觸球軸承14 ;皮帶輪12與主軸13由花鍵連接，皮帶輪12到第一角接觸球軸承9之間的主軸13外周設有套筒11，通過套筒11對皮帶輪12進行軸向定位；上振動臺1、激振圓柱或圓錐滾子3和滾子轉動盤4設置在限位套筒2內，限位套筒2與主支架10固連；推力軸承包括推力軸承上支撐蓋5、推力軸承圓錐滾子7和推力軸承底座8，推力軸承設置在保持架6內；上振動臺I周邊分布的卡槽與限位套2筒的內凸緣連接。滾子轉動盤4和皮帶輪12與主軸13之間分別采用花鍵連接。限位套筒2通過螺栓固連到主支架10上，并與上振動臺I通過卡槽連接，對振動過程中產生的切向力進行平衡。在運轉過程中滾子轉動盤所承受的軸向載荷，經過圓錐滾子軸承卸載到主支架10上，主軸13、皮帶輪12、套筒11等各零部件重量由支撐底座15支撐，支撐底座15和主支架10按尺寸精度要求分別固定到地面上。上振動臺I作為振動源，其上方開有螺栓孔，可與振動夾具進行螺栓連接，方便夾具及其他連接設備的模塊化設計。電機將動力傳輸到主軸13上，主軸13通過花鍵與滾子轉動盤4的配合，通過激振圓柱或圓錐滾子3的接觸支撐，將回轉扭矩分解成上振動臺I的垂直振動激勵作用力和切向分力。本發(fā)明軸向推力旋轉滾子激振式機械振動裝置可廣泛應用于汽車零部件、電子元器件、組件、醫(yī)藥、食品、家具、禮品、陶瓷、包裝等行業(yè)實驗室及生產線上對樣品進行相關振動試驗。應用時，先通高壓油讓設備進行自潤滑，并讓設備在空載運行一定時間使設備各零部件徹底潤滑。使用電動機經動力傳動機構從徑向傳遞動力至主轉動軸和滾子轉動盤。在電動機帶動下，滾子轉動盤4帶動激振圓柱或圓錐滾子3轉動，轉動盤上的圓柱或圓錐滾子在高壓油作用下浮動且能自由旋轉，在滾子轉動盤的旋轉激勵作用下，圓柱或圓錐滾子在上振動臺底部的凹槽之間逐一滾動，從而驅動上振動臺在垂直方向上上下運動，實現振動臺的振動激勵功能。當各激振圓柱或圓錐滾子3到達上振動臺I底部環(huán)形分布凹槽的曲面的最高點時，上振動臺I達到其振動幅值的正的極值點；當各激振圓柱或圓錐滾子3到達上振動臺I底部環(huán)形分布凹槽的曲面的最低點時，上振動臺I達到其振動幅值的負的極值點，由此振動臺經歷一次完整的振動行為。若滾子轉動盤4持續(xù)轉動，各激振圓柱或圓錐滾子3則不間斷地在上振動臺I底部的帶凹槽曲面上交替滾過，進而產生一系列的振動波。本發(fā)明的軸向推力旋轉滾子激振式機械振動臺的振動頻率不完全由驅動輪的旋轉頻率決定，圓柱或圓錐滾子的數量對振動頻率也有重要的影響。在相同的驅動旋轉轉速下，滾子的數量越多，其振動頻率越高，同時其承載能力也越高。在一定程度解決了傳統機械振動臺的振動頻率無法達到較高水平的問題。
權利要求
1.軸向推力旋轉滾子激振式機械振動裝置，其特征在于:包括動力傳輸組件、激振組件和主體支架三部分；主體支架包括限位套筒、主支架和支撐底座；動力傳輸組件包括皮帶輪和主軸；激振組件包括上振動臺、激振圓柱或圓錐滾子和滾子轉動盤；從上到下主軸分別與滾子轉動盤、主支架、皮帶輪和支撐底座連接，滾子轉動盤上方設有上振動臺；滾子轉動盤由推力軸承支撐，推力軸承設置在主支架上；上振動臺為圓盤狀，中心為圓形凸臺，周邊設有卡槽；上振動臺底面從圓形凸臺到周邊設有放射狀均勻分布曲面凹槽；滾子轉動盤中心的圓臺上設有帶花鍵槽，與主軸通過花鍵連接，滾子轉動盤的上表面從中心圓臺到周邊設有放射狀均勻分布曲面凹槽；一個或者多個激振圓柱或圓錐滾子活動設置在滾子轉動盤和上振動臺形成的半圓柱或半圓錐形凹槽中，在滾子轉動盤上鉆有高壓油孔；皮帶輪與主軸連接；所述主軸與主支架和支撐底座之間分別設有第一角接觸球軸承和第二角接觸球軸承；上振動臺、激振圓柱或圓錐滾子和滾子轉動盤設置在限位套筒內，限位套筒與主支架固連；上振動臺周邊分布的卡槽與限位套筒的內凸緣連接。
2.根據權利要求1所述的軸向推力旋轉滾子激振式機械振動裝置，其特征在于:所述的滾子轉動盤中在每個凹槽設有高壓油孔。
3.根據權利要求1所述的軸向推力旋轉滾子激振式機械振動裝置，其特征在于:所述的推力軸承包括推力軸承上支撐蓋、推力軸承圓錐滾子和推力軸承底座，推力軸承設置在保持架內。
4.根據權利要求1所述的軸向推力旋轉滾子激振式機械振動裝置，其特征在于:所述的皮帶輪與主軸采用花鍵連接。
5.根據權利要求1所述的軸向推力旋轉滾子激振式機械振動裝置，其特征在于:所述的皮帶輪到第一角接觸球軸承之間的主軸的外周設有套筒。
6.根據權利要求1所述的軸向推力旋轉滾子激振式機械振動裝置，其特征在于:所述的上振動臺上方開有螺栓孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了軸向推力旋轉滾子激振式機械振動裝置，該裝置的滾子轉動盤上方設有上振動臺；上振動臺為圓盤狀，中心為圓形凸臺，周邊設有卡槽；上振動臺底面從圓形凸臺到周邊設有放射狀均勻分布曲面凹槽；滾子轉動盤中心的圓臺上設有帶花鍵槽，與主軸通過花鍵連接，滾子轉動盤的上表面從中心圓臺到周邊設有放射狀均勻分布曲面凹槽；一個或者多個激振圓柱或圓錐滾子活動設置在滾子轉動盤和上振動臺形成的半圓柱或半圓錐形凹槽中，在滾子轉動盤上鉆有高壓油孔。本發(fā)明利用上振動臺底部的凹凸曲面形狀，使其在滾子的驅動下做上下往復運動，輸出的振動波形和幅值可由上振動臺的底部凹槽曲面形狀控制，輸出波形良好穩(wěn)定。
文檔編號G01M7/04GK103203313SQ20131006414
公開日2013年7月17日 申請日期2013年2月28日 優(yōu)先權日2013年2月28日
發(fā)明者吳上生, 陸振威, 胡安濤, 黃澤星, 林曉蒙 申請人:華南理工大學