一种负载姿态可多向调整的抗弯型离心机转臂制造技术

本实用新型专利技术公开了一种负载姿态可多向调整的抗弯型离心机转臂，主要由挂装平台、第一销轴、第二销轴、拔销装置、臂架及配重装置等组成，其中，挂装平台提供安装接口，其上下两个端面均可安装负载，挂装平台与臂架通过第一销轴和第二销轴连接，在拔掉第二销轴后，挂装平台可绕第一销轴转动，通过调整负载在挂装平台上的安装姿态及调整挂装平台在臂架上的姿态可实现负载姿态的多向调整，配重装置上的两个抱箍与轴肩共同组成三个台阶，可根据需求沿其轴向调节抱箍至不同位置与臂架配合，以调整配重装置的质心在臂架上的位置，从而调整对臂架产生的弯矩，且通过转臂配平策略实现负载离心惯性力对转臂产生的力和力矩平衡，使离心机运行更加安全、稳定可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种负载姿态可多向调整的抗弯型离心机转臂
本技术涉及一种离心机，特别是涉及一种负载姿态可多向调整的抗弯型离心机转臂。
技术介绍
离心机是利用高速旋转的转臂产生数倍于重力的离心惯性环境而在该环境中进行装备性能试验的高新技术装备。离心机工作时，转臂一端安放负载，为负载提供超重环境；另一端设置配平系统，减小不平衡力，以保证转臂围绕转轴平稳高速转动。旋转时，转臂除了承受自身重量外，还需承受自身在离心场下的惯性力、负载的离心惯性力等，受力情况复杂。因此转臂是离心机系统中最重要的关键部件，其不仅是负载平台，也是重要的承力结构件，故转臂的设计直接影响着离心机的性能和安全。不同用途的离心机有着不同的结构形式，从而导致转臂的结构也多种多样。从使用的角度来看，转臂的设计主要考虑负载安装空间、自身平衡能力及各扩展接口。从受力角度来说，转臂的设计主要考虑离心场下负载及自身惯性力作用下的强度、刚度等。目前，大负载离心机转臂主要由两根圆棒形拉力带和定位环或者高强度钢板和定位环组合而成，转臂一端为负载平台即吊篮，另一端为配重。该结构形式的转臂有以下不足：⑴负载安装方式单一且负载质心需在转臂上下对称面上，安装姿态无法调整，导致只能对负载进行单一方向的过载试验，离心机利用率较低；⑵转臂主要承受负载沿转臂方向的离心惯性力，未考虑负载离心惯性力对转臂产生的扭矩；⑶转臂配平只考虑惯性力的配平，未考虑矩的配平；⑷转臂为组装式，加工工艺复杂，为保证装配精度，需要精加工尺寸较多。
技术实现思路
为解决现有技术中大型高速土工离心机转臂的负载安装方式单一，安装姿态无法调整以及未考虑负载离心惯性力对转臂产生的扭矩和力矩的平衡的技术问题，本技术提供一种负载姿态可多向调整的抗弯型离心机转臂，其负载质心可偏离转臂上下对称面安装，且在转臂上可进行负载六个方向上的多姿态调整，可对负载进行多方向离心过载试验；在负载进行离心过载试验时，通过转臂配平策略实现负载离心惯性力对转臂产生的力和力矩平衡，使离心机运行更加安全、稳定可靠。为实现上述的目的，本技术采用下述的技术方案：本技术提供一种负载姿态可多向调整的抗弯型离心机转臂，转臂主要由挂装平台、第一销轴、第二销轴、拔销装置、臂架及配重等组成。挂装平台在臂架上关于转臂上下对称面M-M对称布置，挂装平台与臂架通过第一销轴和第二销轴连接，在拔掉第二销轴后，挂装平台可绕第一销轴转动。挂装平台提供安装接口，为负载安装平台，其上下两个端面均可安装负载。负载通过螺柱、拉力轴、螺母等与挂装平台连接，穿过挂装平台中间设计拉力轴，拉力轴一端挂负载，另一端安装推力轴承和螺母，由推力轴承承担负载重力，拉力轴与挂装平台中心轴孔之间为间隙。挂装平台为全对称箱体结构，箱体上下为安装平面，安装平面中心设置有轴孔，轴孔四周环绕多个通孔，箱体侧面设置有分别用于插入第一销轴和第二销轴的第一销孔和第二销孔，内部设计纵横交错钣金，由各薄板焊接成型，该结构形式的挂装平台具有较好的强度和刚度，并且其质量较轻，在离心机容量限制的前提下，可进一步提高挂载能力。负载通过螺柱、拉力轴、螺母、螺钉等与挂装平台连接。穿过挂装平台中间设计拉力轴，拉力轴一端悬挂负载，另一端安装推力轴承和螺母，由推力轴承承担负载重力。拉力轴与挂装平台中心轴孔之间为间隙。拔销装置用于拔取连接挂装平台和臂架的第二销轴，第二销轴外形为锥销，便于拆装，其内部沿轴线设计内螺纹。拔销装置由螺杆、支架、止转杆、轴承、把手等组成。拔销装置通过支架与臂架固定在一起，螺杆通过外螺纹与第二销轴内螺纹配合，止转杆用于防止第二销轴转动。拔销过程为：通过把手旋转螺杆，此时螺杆外螺纹与第二销轴内螺纹组成丝杆螺母副，螺杆转动带动第二销轴平移，即可拔出或者插入第二销轴。在臂架另一端设计配重，根据负载作用在转臂上的惯性力及弯矩，调整配重质量和位置，对负载进行配平。配重由筒体、抱箍、托盘、配重块等组成，配重通过筒体外圆与臂架上内孔配合，并把配重的离心惯性力传递给臂架；在筒体不同位置设计抱箍，抱箍与筒体轴肩一起组成三个台阶，配重根据需求可沿其轴向三个不同位置与臂架配合，即调整配重质心在臂架上的位置，从而调整对臂架产生的弯矩，由此根据负载情况对转臂进行矩的配平。配重块由不同质量的圆柱形钢制块组成，通过组合不同的配重块，可实现对负载惯性力的配平。臂架为框型结构，由拉力带、定位环、转臂支撑及配重箱体等通过焊接而成。框型结构的臂架在保证强度的同时，具有较高的刚度，可承受较大的弯矩，同时该构型的转臂质量轻，转动惯量小。拉力带为扁长形结构，由薄板焊接成“工”字形，用材少，质量轻，并且拥有较好的抗拉和抗弯性能。臂架主要采取焊接工艺，工艺成熟，加工成本低，更利于工程实现。另一方面，本技术还提供一种负载姿态多向调整的方法，过程如下：当拆掉挂装平台与负载间的连接螺柱，松开拉力轴上端的螺母后，负载可绕拉力轴进行0°至360°旋转，进行姿态调整，当姿态调整到预定位置，装上螺柱，拧紧拉力轴上端的螺母即可把负载和挂装平台固连。另外，在拆掉臂架与挂装平台间的第二销轴后，在进行离心试验时，挂装平台可带着负载在离心场的作用下绕销轴1转动，如图2、图5所示。在转臂旋转轴心处建立XYZ主坐标系，在负载质心处建立从X1Y2Z3坐标系，从坐标系与负载相对位置固定，如图2所示。(a)在图2所示状态下，转臂绕Z轴以ω0转动，为负载提供相应的过载加速度，此时负载可进行沿+Y1方向的过载试验；(b)以图2负载状态为初始状态，若负载绕拉力轴以ω1转动90°，则负载可进行沿+X1方向的过载试验；(c)以图2负载状态为初始状态，若负载绕拉力轴以ω1转动180°，则负载可进行沿-Y1方向的过载试验；(d)以图2负载状态为初始状态，若负载绕拉力轴以ω1转动270°，则负载可进行沿-X1方向的过载试验；(e)以图2负载状态为初始状态，通过拔销装置抽去挂装平台与臂架间的第二销轴，则在离心场下，负载和挂装平台绕第一销轴自行转动约90°，此时负载可进行-Z1方向的过载试验。最后一个方面，本技术提供一种对离心机转臂进行力和力矩平衡的调节方法：当进行负载+Y1、+X1、-Y1、-X1方向过载试验时，负载处在离心场下由此产生的离心惯性力F1作用在转臂上；同时由于负载质心偏离转臂上下对称面M-M，负载在离心场作用下对转臂施加由F1产生的弯矩T1，即转臂负载端附加了离心惯性力F1和弯矩T1两处载荷，为保证离心机安全稳定运行，需转臂另一端施加载荷F2和T2以分别对F1和T1进行平衡。1、通过在转臂另外一端添加相应配重块实现对惯性力F1的平衡调节，配平遵循如下公式：M1*R1＝M2*R2；式中：M1、M2分别为负载质量和配重质量，R1、R2分别为负载质心和配重质心至主轴旋转中心的距离。2、通过调整配重在转臂上的不同位置即通过调整配重质心与转臂上安装配重的平面间距实现对弯矩T1的平衡调节。具体方式为：配重筒体可在转臂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种负载姿态可多向调整的抗弯型离心机转臂，其特征在于：包括挂装平台(4)、第一销轴(5)、第二销轴(6)、拔销装置、臂架(7)及配重装置(8)；/n挂装平台(4)为负载安装平台，其上下两个端面均可安装负载，在臂架(7)/n上关于转臂(2)上下对称面对称布置，为全对称箱体结构，安装平面(21)/n中心设置有轴孔(20)，轴孔(20)四周环绕多个通孔(24)，箱体侧面设置有分别用于插入第一销轴(5)和第二销轴(6)的第一销孔(22)和第二销孔(23)；/n拔销装置用于拔取连接挂装平台(4)和臂架(7)的第二销轴(6)，由螺杆(15)、支架(16)、止转杆(17)、轴承(18)和把手(19)组成，第二销轴(6)外形为锥销，内部沿轴线设计内螺纹；/n负载(3)通过螺柱(10)、拉力轴(13)、螺母(11)、螺钉(14)与挂装平台(4)连接，挂装平台轴孔中间设计拉力轴(13)，拉力轴(13)一端悬挂负载，另一端安装推力轴承(12)和螺母(11)，由推力轴承(12)承担负载重力，拉力轴(13)与挂装平台中心轴孔(20)之间为间隙；/n臂架(7)为框型结构，由拉力带(31)、定位环(32)、转臂支撑(9)及配重箱体(33)通过焊接而成；/n配重装置(8)设置在臂架(7)的另一端，由筒体(25)、第一抱箍(27)、第二抱箍(28)、托盘(29)和配重块(30)组成，配重装置(8)通过筒体(25)外圆与臂架(7)上内孔配合，并把配重装置(8)的离心惯性力传递给臂架。/n...

【技术特征摘要】
1.一种负载姿态可多向调整的抗弯型离心机转臂，其特征在于：包括挂装平台(4)、第一销轴(5)、第二销轴(6)、拔销装置、臂架(7)及配重装置(8)；
挂装平台(4)为负载安装平台，其上下两个端面均可安装负载，在臂架(7)
上关于转臂(2)上下对称面对称布置，为全对称箱体结构，安装平面(21)
中心设置有轴孔(20)，轴孔(20)四周环绕多个通孔(24)，箱体侧面设置有分别用于插入第一销轴(5)和第二销轴(6)的第一销孔(22)和第二销孔(23)；
拔销装置用于拔取连接挂装平台(4)和臂架(7)的第二销轴(6)，由螺杆(15)、支架(16)、止转杆(17)、轴承(18)和把手(19)组成，第二销轴(6)外形为锥销，内部沿轴线设计内螺纹；
负载(3)通过螺柱(10)、拉力轴(13)、螺母(11)、螺钉(14)与挂装平台(4)连接，挂装平台轴孔中间设计拉力轴(13)，拉力轴(13)一端悬挂负载，另一端安装推力轴承(12)和螺母(11)，由推力轴承(12)承担负载重力，拉力轴(13)与挂装平台中心轴孔(20)之间为间隙；
臂架(7)为框型结构，由拉力带(31)、定位环(32)、转臂支撑(9)及配重箱体(33)通过焊接而成；
配重装置(8)设置在臂架(7)的另一端，由筒体(25)、第一抱箍(27)、第二抱箍(28)、托盘(29)和配重块(30)组成，配重装...

【专利技术属性】
技术研发人员：张建全，洪建忠，成永博，霍坤，周志卫，余漫，付兴，赵宝忠，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院总体工程研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51