专利名称：一种拉压力加载装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种拉压力加载装置。
背景技术：
如今，各国的汽车标准里越来越多的性能要求是在高低温、湿度环境下进行测试。 而目前，大多数高精度的拉压力加载装置只能在常温环境下进行，而不能满足高低温、湿度环境要求，其技术限制主要如下1、现有加载装置中大都用到滚珠丝杆、滚珠轴承等，这些部件里一般要加油脂；而现有技术中，能同时满足-40°C至+90°C的温度条件、且具有耐水性能的油脂比较特殊，不易获得，而且由于油脂不能长时间保持，因此需要经常对加载装置进行维护。2、现有加载装置中的驱动丝杆常需要低速、大扭矩的动力。在常温下，一般可以采用交流伺服电机，并通过行星减速机来实现动力的供给；然而在高低温、湿度环境下，虽然现有技术中具有耐高低温、湿度的伺服电机，但是此类伺服电机的价格非常昂贵，尤其是低速大功率规格电机的价格更高(交流伺服电机必须是电机、编码器、驱动器组合在一起才可工作，成本较高)；另外，假如增加行星减速机构，又会出现上述润滑油脂的限制，即润滑油脂需要长时间耐_40°C至+90°C的高低温环境，甚至还需要耐水。另外，现有的加载装置普遍采用的是材料试验机加环境箱的配置；这种方案通常是把驱动电机、传动机构、传感器都放在环境箱外；这就存在了两大限制试件尺寸限制和加载力的方向的限制，从而使得现有的加载装置只适用于材料试验和小样件的垂直方向的加载试验。然而目前，一些性能试验是在比较大的总成零件上进行的，而且很多试验的加载方向包含了水平、垂直甚至是特定角。由此可见，现有的加载装置已不能满足大多数性能试验的要求。因此，现在迫切需要研发一种新型的拉压力加载装置，以满足试验需要。
实用新型内容为了解决上述现有技术存在的问题，本实用新型旨在提供一种拉压力加载装置， 以使其各部件均能满足耐高低温、湿度环境的要求，并有效减小外形尺寸，减轻重量，达到便于使用的目的，从而满足性能试验的需要。本实用新型所述的一种拉压力加载装置，它包括上连接板；与所述上连接板平行设置并固定连接的下连接板；固定连接在所述上连接板和下连接板之间的防锈梯形丝杆和防锈导向机构；一自润滑螺母、第一低露点正压腔组件、第二低露点正压腔组件、一稀土永磁力矩电机定子、一稀土永磁力矩电机转子和一自润滑轴承，其中，所述第一低露点正压腔组件为一设有空腔的壳体，且其空腔内部由上至下固定连接所述稀土永磁力矩电机定子和自润滑轴承，所述第一低露点正压腔组件的上、下表面对应地嵌置自润滑导向轴套，所述第一低露点正压腔组件的侧表面设有两个分别用于安装气管快速接头和防水电线接头，并与其空腔连通的螺纹孔；所述稀土永磁力矩电机转子设置在所述稀土永磁力矩电机定子内，并通过第一连接件与所述自润滑轴承固定连接；所述自润滑螺母套设在所述防锈梯形丝杆外缘，并通过第二连接件与所述稀土永磁力矩电机转子固定连接，以使所述防锈梯形丝杆依次穿过所述第二连接件、稀土永磁力矩电机转子、第一连接件和自润滑轴承，并使所述防锈导向机构穿过所述自润滑导向轴套；所述第二低露点正压腔组件固定连接在所述第一低露点正压腔组件的上表面，且第二低露点正压腔组件表面设有一容置所述防锈梯形丝杆的通孔。在上述的拉压力加载装置中，所述加载装置还包括一旋转变压器定子和一旋转变压器转子，其中，所述旋转变压器定子固定连接在所述第一低露点正压腔组件的空腔内部，并位于所述稀土永磁力矩电机定子的上方；所述旋转变压器转子设置在所述旋转变压器定子内，并套装在所述第二连接件外缘。在上述的拉压力加载装置中，所述防锈导向机构为导向轴、直线导轨或直线滑轨。在上述的拉压力加载装置中，所述防锈导向机构包括两根位于所述第一低露点正压腔组件上表面或下表面的同一对角线上的导向轴。在上述的拉压力加载装置中，所述自润滑轴承为回转环轴承或轴向轴承。在上述的拉压力加载装置中，所述自润滑轴承采用自润滑树脂以及不锈钢或阳极氧化的铝合金材质制成。在上述的拉压力加载装置中，所述自润滑导向轴套和自润滑螺母采用自润滑树脂制成。在上述的拉压力加载装置中，所述防锈导向机构和防锈梯形丝杆采用不锈钢或阳极氧化的铝合金材质制成。在上述的拉压力加载装置中，所述稀土永磁力矩电机定子采用钐钴永磁体材质制成。由于采用了上述的技术解决方案，本实用新型具有下述有益效果1、各部件选用防锈材料和自润滑材料，本装置在工作中，各部件间的所有摩擦都是滑动摩擦，由于不使用润滑油脂，因此，不存在油脂凝结、蒸发的问题，所有部件的耐温范围都超过试验所需的_40°C至90°C，并且具有耐高湿度的优点；2、分装式的力矩电机和旋转变压器，使本装置具有重量轻、尺寸小的优点，便于装配在试验支架上，经试验表明，一个约8kg重的加载装置在高低温状态下，可实现1000N的加载，在常温下，可实现5000N的加载，且通过调节试验支架即可达到各种所需的加载角度；3、由于力矩电机具有当负载转矩增大时能自动降低转速，同时加大输出转矩的特性，因此可以使其工作在开环状态；在控制要求不高的情况下，可以省略旋转变压器，只用一台直流电源即可驱动、控制，从而大大节省设备成本；在控制要求高的情况下，可以将旋转变压器作为反馈，使用直流电机伺服驱动器，形成高精度的闭环控制；4、除了结构简单的第一、第二低露点正压腔组件和第一、第二连接件是定制零件外，其他部件都是商品化的标准产品，因此，便于获得，且性能有保障。
图1是本实用新型一种拉压力加载装置中上、下连接板的连接结构示意图；图2是本实用新型一种拉压力加载装置的结构立体分解图之一；图3是本实用新型一种拉压力加载装置的结构立体分解图之二。
具体实施方式
以下结合附图，给出本实用新型的较佳实施例，并予以详细描述。请参阅图1至图3，本实用新型，即一种拉压力加载装置，它包括上连接板1、下连接板4、防锈导向机构2、防锈梯形丝杆3、自润滑螺母14、第一低露点正压腔组件6、第二低露点正压腔组件10、稀土永磁力矩电机定子8、稀土永磁力矩电机转子12、自润滑轴承5、旋转变压器定子9和旋转变压器转子15，其中，上连接板1与下连接板4平行设置，并通过防锈导向机构2与该下连接板4固定连接。防锈梯形丝杆3的两端通过螺栓分别与上连接板1和下连接板4固定连接。第一低露点正压腔组件6为一设有空腔61的壳体，且空腔61内部由上至下固定连接旋转变压器定子9、稀土永磁力矩电机定子8和自润滑轴承5，第一低露点正压腔组件 6的上、下表面对应地嵌置自润滑导向轴套7，第一低露点正压腔组件6的侧表面设有两个分别用于安装气管快速接头(图中未示)和防水电线接头(图中未示)，并与其空腔61连通的螺纹孔(图中未示)，气管快速接头用于向空腔61通入低露点压缩空气，防水电线接头用于通入力矩电机电源线和旋转变压器电线；稀土永磁力矩电机转子12设置在稀土永磁力矩电机定子8内，并通过第一连接件 11与自润滑轴承5固定连接；自润滑螺母14套设在防锈梯形丝杆3外缘，并通过第二连接件13与稀土永磁力矩电机转子12固定连接，以使防锈梯形丝杆3依次穿过第二连接件13、稀土永磁力矩电机转子12、第一连接件11和自润滑轴承5，并使防锈导向机构2穿过自润滑导向轴套7 ；旋转变压器转子15设置在旋转变压器定子9内，并套装在第二连接件13外缘；第二低露点正压腔组件10通过螺栓固定连接在第一低露点正压腔组件6的上表面，从而与第一低露点正压腔组件6构成一个完整的低露点正压腔，且第二低露点正压腔组件10表面设有一容置防锈梯形丝杆3的通孔101。本实用新型中的防锈导向机构2可以采用导向轴、直线导轨或直线滑轨等可起到抗扭矩导向作用的不同结构。在本实施例中，防锈导向机构2为两根位于第一低露点正压腔组件6上表面或下表面的同一对角线上的导向轴(由于加工精度的偏差、导向轴的弯曲都会造成运动不畅，因此采用2根导向轴，以避免将这种不畅放大)。当本实用新型的加载能力设计在500N以上时，自润滑轴承5采用回转环轴承，其外圈金属部分通过螺栓固定连接在第一低露点正压腔组件6的空腔61内，并可采用不锈钢或阳极氧化的铝合金材质制成，其内圈自润滑部分可采用J型、Hl型或J4型的耐湿度的自润滑树脂制成(J型、J4型自润滑树脂的连续工作温度范围为-50°C至90°C，短时间工作上限温度为120°C、H1型自润滑树脂的连续工作温度范围为-50°C至200°C )。当本实用新型的加载能力设计在500N以下时，自润滑轴承5采用轴向轴承，它采用阳极氧化铝合金和J型或V400型的自润滑树脂制成(V400型自润滑树脂的连续工作温度范围为_50°C至200°C )。 在本实施例中，自润滑轴承5采用的是型号为PRT-Ol或PRT-02系列的标准回转环轴承产
P在本实施例中，自润滑导向轴套7的个数为4个(第一低露点正压腔组件6的上、 下表面各嵌置2个)，自润滑导向轴套7和自润滑螺母14采用耐高温、耐水的自润滑树脂制成，且自润滑树脂可采用igus公司的J型、X型的产品以及含有固体润滑材料的PPS树脂。防锈导向机构2和防锈梯形丝杆3采用不锈钢或阳极氧化的铝合金材质制成，从而具有耐-40°C至+90°C的温度和耐湿度的特点。稀土永磁力矩电机定子8中的永磁体采用具有较高的磁力和可耐200°C以上温度的钐钴永磁体材质制成。在本实施例中，第一、第二低露点正压腔组件6、10和第一、第二连接件11、13均为铝制，并经过阳极氧化处理，具有耐高低温、耐湿度的特点；第一、第二连接件11、13的具体尺寸可根据自润滑轴承5和稀土永磁力矩电机转子12的尺寸设计，以克服自润滑轴承5的螺栓连接孔位与稀土永磁力矩电机转子12的螺栓连接孔位或稀土永磁力矩电机转子12的螺栓连接孔位与自润滑螺母14的螺栓连接孔位有差异的问题，且第二连接件13的外缘与旋转变压器转子15匹配，因此，其外缘尺寸可根据旋转变压器转子15的尺寸设计。在本实施例中，稀土永磁力矩电机定子8通过螺栓固定连接在第一低露点正压腔组件6的空腔61内，它和稀土永磁力矩电机转子12的同心位置以及端面的间距可根据电机装配图纸装配。旋转变压器定子9安装在第一低露点正压腔组件6的空腔61内最上端的凹槽内，具体的连接方式可根据其结构而定，且它与旋转变压器转子15的同心位置以及端面的间距可根据旋转变压器装配图纸装配。本实用新型的工作原理如下稀土永磁力矩电机转子12旋转，通过第二连接件 13，驱动自润滑螺母14旋转；由于第一、第二低露点正压腔组件6、10是整个装置的固定部件，而自润滑轴承5的固定在第一低露点正压腔组件6内，所以自润滑轴承5限制了自润滑螺母14的直线运动，防锈导向机构2限制了防锈梯形丝杆3旋转，因此，在自润滑螺母14的旋转作用下，使防锈梯形丝杆3带动上、下连接板1、4 一起作直线运动，从而实现拉压力加载作用。本实用新型中的旋转变压器定子9和旋转变压器转子15用于反馈位置信号(假如是简单、粗略地控制，则可以省略，且不影响其他部件的连接)。综上所述，本实用新型具有下述有益效果1、采用防锈梯形丝杆和自润滑螺母的组合，替代传统的滚珠丝杆副；两者选用的防锈材料(例如不锈钢或阳极氧化的铝合金)和自润滑材料(指固体润滑脂作为细微成分嵌入增强纤维中，当运动时固体润滑脂可以会被释放出来，起到润滑作用，例如自润滑树脂)本身可以耐-40°C至+90°C的温度，并耐湿度，同时，由于丝杆和螺母之间是滑动摩擦， 因此，可以避免使用润滑油脂；2、采用防锈导向机构和自润滑导向轴套的组合，作为丝杆抵抗扭转的导向装置； 两者选用的材料本身可以耐高低温和湿度环境，同时，由于导向机构和导向轴套之间是滑动摩擦，因此，可以避免使用润滑油脂；3、采用自润滑轴承，支撑丝杆副产生的轴向力和传递电机产生的扭转力；其选用的材料本身可以耐高低温和湿度环境，同时，由于其与丝杆之间是滑动摩擦，因此，可以避免使用润滑油脂；4、采用螺母驱动式的结构(即力矩电机驱动螺母，螺母转动、丝杆直动)，从而使加载点在丝杆中轴线上，故不存在偏载扭矩；5、采用磁力高、耐温好的稀土永磁力矩电机，来产生旋转的动力；由于力矩电机具有低转速高扭矩、可以工作在堵转工况的特点，因此，合适功率的力矩电机完全可以直接驱动丝杆副，而无需减速机构，从而可以避免使用润滑油脂；而且，由于采用稀土永磁材质 (尤其是钐钴永磁体)，使力矩电机可以工作在高温环境里；6、在控制要求高的情况下，可采用旋转变压器替代光学的旋转编码器，实现力矩电机转子转角的反馈；旋转变压器具有结构简单、性能可靠的优点，可以耐-40°C至+90°C 的温度；7、采用第一、第二低露点正压腔组件，以保护力矩电机和旋转变压器，并通过气管快速接头通入低露点(_40°C以下)的压缩空气，从而使力矩电机和旋转变压器不仅可以耐高低温，还能在会结露的高湿度环境下可靠工作；8、采用分装式的力矩电机和旋转变压器(即定、转子分开安装)，不仅便于把驱动部分，即转子部分组装入第一低露点正压腔组件，而且大大减小了电机的外形尺寸，减轻了整个装置的重量，同时也避免了由于整体式力矩电机或旋转变压器里设有轴承而可能存在的润滑油的情况。以上所述的，仅为本实用新型的较佳实施例，并非用以限定本实用新型的范围，本实用新型的上述实施例还可以做出各种变化。即凡是依据本实用新型申请的权利要求书及说明书内容所作的简单、等效变化与修饰，皆落入本实用新型专利的权利要求保护范围。本实用新型未详尽描述的均为常规技术内容。
权利要求1.一种拉压力加载装置，其特征在于，所述加载装置包括 上连接板；与所述上连接板平行设置并固定连接的下连接板；固定连接在所述上连接板和下连接板之间的防锈梯形丝杆和防锈导向机构； 一自润滑螺母、第一低露点正压腔组件、第二低露点正压腔组件、一稀土永磁力矩电机定子、一稀土永磁力矩电机转子和一自润滑轴承，其中，所述第一低露点正压腔组件为一设有空腔的壳体，且其空腔内部由上至下固定连接所述稀土永磁力矩电机定子和自润滑轴承，所述第一低露点正压腔组件的上、下表面对应地嵌置自润滑导向轴套，所述第一低露点正压腔组件的侧表面设有两个分别用于安装气管快速接头和防水电线接头，并与其空腔连通的螺纹孔；所述稀土永磁力矩电机转子设置在所述稀土永磁力矩电机定子内，并通过第一连接件与所述自润滑轴承固定连接；所述自润滑螺母套设在所述防锈梯形丝杆外缘，并通过第二连接件与所述稀土永磁力矩电机转子固定连接，以使所述防锈梯形丝杆依次穿过所述第二连接件、稀土永磁力矩电机转子、第一连接件和自润滑轴承，并使所述防锈导向机构穿过所述自润滑导向轴套；所述第二低露点正压腔组件固定连接在所述第一低露点正压腔组件的上表面，且第二低露点正压腔组件表面设有一容置所述防锈梯形丝杆的通孔。
2.根据权利要求1所述的拉压力加载装置，其特征在于，所述加载装置还包括一旋转变压器定子和一旋转变压器转子，其中，所述旋转变压器定子固定连接在所述第一低露点正压腔组件的空腔内部，并位于所述稀土永磁力矩电机定子的上方；所述旋转变压器转子设置在所述旋转变压器定子内，并套装在所述第二连接件外缘。
3.根据权利要求1或2所述的拉压力加载装置，其特征在于，所述防锈导向机构为导向轴、直线导轨或直线滑轨。
4.根据权利要求3所述的拉压力加载装置，其特征在于，所述防锈导向机构包括两根位于所述第一低露点正压腔组件上表面或下表面的同一对角线上的导向轴。
5.根据权利要求1或2所述的拉压力加载装置，其特征在于，所述自润滑轴承为回转环轴承或轴向轴承。
6.根据权利要求5所述的拉压力加载装置，其特征在于，所述自润滑轴承采用自润滑树脂以及不锈钢或阳极氧化的铝合金材质制成。
7.根据权利要求1所述的拉压力加载装置，其特征在于，所述自润滑导向轴套和自润滑螺母采用自润滑树脂制成。
8.根据权利要求1或4所述的拉压力加载装置，其特征在于，所述防锈导向机构和防锈梯形丝杆采用不锈钢或阳极氧化的铝合金材质制成。
9.根据权利要求1所述的拉压力加载装置，其特征在于，所述稀土永磁力矩电机定子采用钐钴永磁体材质制成。
专利摘要本实用新型涉及一种拉压力加载装置，它包括上连接板；与所述上连接板平行设置并固定连接的下连接板；固定连接在所述上连接板和下连接板之间的防锈梯形丝杆和防锈导向机构；一自润滑螺母、第一低露点正压腔组件、第二低露点正压腔组件、一稀土永磁力矩电机定子、一稀土永磁力矩电机转子和一自润滑轴承。本实用新型的各部件都能满足能满足-40℃至+90℃(包括高湿、凝露)的工作环境要求；而且，本实用新型的尺寸和重量适中，便于装配在试验支架上，因此，通过调节试验支架即可达到各种所需的加载角度。
文档编号G01N3/08GK202204729SQ201120255869
公开日2012年4月25日 申请日期2011年7月19日 优先权日2011年7月19日
发明者蔡欣 申请人:延锋伟世通汽车饰件系统有限公司