用于检测和防止轴跳动的定心装置以及轴定心机

摘要

本发明提供了用于检测和防止输出轴跳动的定心装置及一种用于检测轴的轴定心机，旨在解决现有技术中轴类工件在加工过程中容易跳动，影响加工精度及加工效率的问题，定心装置包括平行定位杆、定位螺杆、基架、移动装置、环形定心架、轴承和测力螺栓。用于检测轴的轴定心机除了包括上述定心装置，还包括机架、左架、右架及顶推机构。定心装置可以在轴高速转动时检测轴是否跳动，并且可以沿轴长度方向逐步检测该轴的周面圆度和同心度，还可以在使用过程中约制长轴的跳动，弥补轴承受力不足而偏曲，保证在长期使用时轴能保持同心度，通过调节测力螺栓的预紧力实现对轴的控制，防止轴在加工过程中因轴上所受轴向应力过大而跳动。

权利要求

1.用于检测和防止轴跳动的定心装置，其特征在于：定心装置包括：至少两根平行定位杆（1）、一根定位螺杆（1a）、基架（2）、安装在螺杆上的移动装置（3）、环形定心架（4）、内圈大于轴外径的轴承（5）和多个测力螺栓（6）；

所述定位螺杆（1a）和平行定位杆（1）两两均相互平行，基架（2）边部套接在两根平行的定位杆（1）上并可滑动；移动装置（3）固定连接在所述基架（2）另一边部，且移动装置（3）套装在一根定位螺杆（1a）上；至少两根平行定位杆（1）和一根定位螺杆（1a）不全在同一平面上，以此架设基架（2）并限制基架（2）在定位杆长度方向上滑动；

所述基架（2）为方体中空结构，基架（2）的一端设有供轴（7）穿过的第一通孔（20），另一端设有供轴承（5）安装的第二通孔（21），两通孔位置相对同心，所述轴承（5）内圈的内径大于所述轴（7）的外径；

所述环形定心架（4）安装在所述基架（2）一端的第一通孔（20）和轴承（5）之间；第一通孔（20）孔沿处设有与所述第一通孔（20）轴向平行的多个螺纹通孔（22），多个测力螺栓（6）穿设于所述螺纹通孔（22）上，多个测力螺栓（6）的螺纹端分别顶压在环形定心架（4）的一端面，且多个测力螺栓（6）位置分布与所述环形定心架（4）相匹配；环形定心架（4）另一端是环形的锥尖部（4a），所述轴承（5）的内圈是与所述锥尖部（4a）匹配的锥形内圈，锥尖部（4a）上连接一圈可活动的钢球（40）；测力螺栓（6）向轴承方向进给压紧环形定心架（4）时，所述一圈可活动的钢球（40）卡压在轴承锥形内圈和轴（7）外壁之间，致使所述基架（2）通过轴承（5）以及一圈可活动的钢球（40）而可转动地支承所述轴（7）；

所述移动装置（3）包括一带有内螺纹的内套筒（3a）和外套筒（3b）；内套筒（3a）侧部与外套筒（3b）活动连接，移动装置（3）通过所述外套筒（3b）固定连接在所述基架（2）另一边部上；内套筒（3a）的内螺纹与所述定位螺杆（1a）配合，内套筒（3a）另一侧部设有旋转部，旋转部上设有沿径向伸向定位螺杆（1a）的锁紧螺栓（3c）；

所述测力螺栓（6）头部与基架（2）之间还设有测力螺栓预紧力传感器（61），所述测力螺栓预紧力传感器（61）与所述测力螺栓（6）相适配。

2.根据权利要求1所述的用于检测和防止轴跳动的定心装置，其特征在于：基架（2）上设有沿径向方向并且开口朝第一通孔（20）内壁的裂槽（23），位于基架（2）外侧部和裂槽（23）之间形成可形变的薄壁；围绕多个螺纹通孔（22）内侧的基架（2）薄壁上还设有与所述螺纹通孔（22）轴向平行的多个锁紧螺孔，锁紧螺孔上设有多个锁紧螺销（8），锁紧螺销（8）内端贯通薄壁顶入裂槽（23）另一侧壁；锁紧螺销（8）顶压裂槽（23）另一侧壁致使薄壁形变，从而消除测力螺栓（6）和螺纹通孔（22）之间的螺纹配合间隙，实现锁紧。

3.根据权利要求2所述的用于检测和防止轴跳动的定心装置，其特征在于：所述测力螺栓（6）与锁紧螺销（8）相适配。

说明书

用于检测和防止轴跳动的定心装置以及轴定心机

技术领域

[0001] 本发明涉及机械制造领域，具体涉及用于检测和防止轴跳动的定心装置以及轴定心机。

背景技术

[0002] 机械制造过程指从事各种动力机械、起重运输机械、化工机械、纺织机械、机床、工具、仪器、仪表及其他机械设备等生产制造的过程。机械制造业是一个国家最基础的行业，也决定了一个国家制造业的整体水平，它的发展水平直接影响到国民经济水平的提高。

[0003] 在目前的机械制造加工过程中，尤其是对轴的加工过程中，经常遇到夹具位置不到位或者因为缺少测力工具导致工件轴上受力不均，致使轴在加工过程中产生剧烈跳动的现象，此种情况易使轴断裂，一方面影响生产制造的进度；另一方面，严重的说，还会危害现场操作人员的生命，给企业社会带来极大的安全隐患。

发明内容

[0004] 本发明的发明目的在于提供用于检测和防止轴跳动的定心装置，这种用于检测和防止轴跳动的定心装置通过测力螺栓能有效测出螺栓预紧力进而测出轴上所受的周向应力，控制轴上周向应力对轴在加工过程中的影响，防止轴的跳动。

[0005] 与上述技术相互关联，本发明的第二个发明目的在于提供一种采用上述定心装置的用于检测轴是否偏曲、轴同心度是否合格的轴定心机。

[0006] 为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

[0007] 用于检测和防止轴跳动的定心装置，包括：至少两根平行定位杆、一根定位螺杆、基架、安装在螺杆上的移动装置、环形定心架、内圈大于轴外径的轴承和多个测力螺栓；

[0008] 所述定位螺杆和平行定位杆两两均相互平行；基架边部套接在两根平行的定位杆上并可滑动；移动装置固定连接在所述基架另一边部，且移动装置套装在一根定位螺杆上；至少两根平行定位杆和一根定位螺杆不全在同一平面上，以此架设基架并限制基架在定位杆长度方向上滑动；

[0009] 所述基架为方体中空结构，基架的一端设有供轴穿过的第一通孔，另一端设有供轴承安装的第二通孔，两通孔位置相对同心，所述轴承内圈的内径大于所述轴的外径；

[0010] 所述环形定心架安装在所述基架一端的第一通孔和轴承之间；第一通孔孔沿处设有与所述第一通孔轴向平行的多个螺纹通孔，多个测力螺栓穿设于所述螺纹通孔上，多个测力螺栓的螺纹端分别顶压在环形定心架的一端面，且多个测力螺栓位置分布与所述环形定心架相匹配；环形定心架另一端是环形的锥尖部，所述轴承的内圈是与所述锥尖部匹配的锥形内圈，锥尖部上连接一圈可活动的钢球；测力螺栓向轴承方向进给压紧环形定心架时，所述一圈可活动的钢球卡压在轴承锥形内圈和轴外壁之间，致使基架通过轴承以及一圈可活动的钢球而可转动地支承所述轴。

[0011] 作为本发明的进一步改进，所述移动装置包括一带有内螺纹的内套筒和外套筒；内套筒侧部与外套筒活动连接，移动装置通过所述外套筒固定连接在所述基架另一边部上；内套筒的内螺纹与所述定位螺杆配合，内套筒另一侧部设有旋转部，旋转部上设有沿径向伸向定位螺杆的锁紧螺栓。

[0012] 作为本发明的进一步改进，所述测力螺栓头部与基架之间还设有测力螺栓预紧力传感器，所述测力螺栓预紧力传感器与所述测力螺栓相适配。

[0013] 作为本发明的进一步改进，基架上设有沿径向方向并且开口朝第一通孔内壁的裂槽，位于基架外侧部和裂槽之间形成可形变的薄壁；围绕多个螺纹通孔内侧的基架薄壁上还设有与所述螺纹通孔轴向平行的多个锁紧螺孔，锁紧螺孔上设有多个锁紧螺销，锁紧螺销内端贯通薄壁顶入裂槽另一侧壁；锁紧螺销顶压裂槽另一侧壁致使薄壁形变，从而消除测力螺栓和螺纹通孔之间的螺纹配合间隙，实现锁紧。

[0014] 作为本发明的进一步改进，所述测力螺栓与锁紧螺销相适配。

[0015] 为了实现上述第二个发明目的，本发明还提供了一种用于检测轴跳动的轴定心机，它包括上述的定心装置，还包括机座、左架、右架和顶推机构，所述机座通过地脚螺栓可拆卸连接在地面上；左架、右架通过螺栓可拆卸连接在机座上；所述至少两根平行定位杆与一根定位螺杆均安装在所述左架、右架之间；所述顶推机构底座安装在所述至少两根平行定位杆上，右端固定安装在所述右架上。

[0016] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0017] 本发明的用于检测和防止轴跳动的定心装置，能有效测出轴是否偏曲，轴周面圆度，以及轴同心度。当然，本发明可以在轴高速转动时是否跳动也能够检测，并且可以沿轴长度方向逐步检测该轴的周面圆度和同心度。

[0018] 另外，本发明的用于检测轴跳动的轴定心机的定心装置还能测该轴在使用过程中轴上所受的周向应力，在使用过程中还能约制长轴的跳动，弥补轴承受力不足而偏曲；保证在长期使用时轴能保持同心度，通过调节测力螺栓的预紧力实现对轴的控制，防止轴在加工过程中因轴上所受轴向应力过大而跳动。

[0019] 下面结合附图对本发明柱状零件表面抛光装置作进一步详细描述。

附图说明

[0020] 图1是本发明用于检测和防止轴跳动的定心装置的结构示意图；

[0021] 图2是本发明图1中A处所示的放大视图；

[0022] 图3、图4是本发明用于检测和防止轴跳动的定心装置在检测不同长度轴时的状态示意图。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图对本发明作进一步描述。

[0024] 参阅图1至图4可示，用于检测和防止轴跳动的定心装置，主要由：至少两根平行定位杆1、一根定位螺杆1a、基架2、安装在螺杆上的移动装置3、环形定心架4、内圈大于轴外径的轴承5和多个测力螺栓6组成。其中：定位螺杆1a和平行定位杆1两两均相互平行，分别架在基架2 的两边，它们不全在同一平面上。至少两根定位杆的设置，一方面有利于基架2在其上做往复的滑动；另一方面可以与定位螺杆1a构成三角结构，控制基架2的稳定性，防止基架2倾斜进而保证安装在基架通孔内的轴7不倾斜。

[0025] 移动装置3固定连接在基架2另一边部，也就是平行定位杆1的对边，移动装置3套装在一根定位螺杆1a上。

[0026] 为了便于环形定心架4有足够的安装空间，基架2为方体中空结构，由此形成两个壁厚的端面。基架的一端设有供轴7穿过的第一通孔20，另一端设有供轴承5安装的第二通孔21，为了避免轴倾斜导致受力不均，两通孔位置相对同心，近乎在同一水平线上。轴承5内圈的内径大于轴7的外径。环形定心架4具体安装在基架2一端的第一通孔20和轴承5之间。

[0027] 在传统的轴加工过程中，电机连接轴，由于不知轴的受力情况，经常出现以下情况：1、夹紧装置夹得过紧，轴在加工过程中转动困难；2、夹紧装置夹得过松，轴在加工过程中容易晃动等。在轴转速相同的情况下，轴锁的越紧，电机耗率越大。这样在生产加工过程中又增加了企业的生产成本。所以在此装置中的第一通孔20孔沿处还设有与第一通孔20轴向平行的多个螺纹通孔22，多个测力螺栓6穿设于螺纹通孔22上，多个测力螺栓6的螺纹端分别顶压在环形定心架4的一端面，多个测力螺栓6以环形定心架4的中心为圆心，绕着环形定心架一圈均匀分布。

[0028] 螺栓连接是螺纹紧固件连接方式的一种，此装配连接方式具有结构简单、成本低廉、对装配工具要求不高、安装拆卸方便、便于维护更换等优点。螺栓虽小，但其所起的作用是不可小视的，一旦其失效往往会导致整个机械装置无法工作，严重的甚至会导致机毁人亡的后果。准确掌握螺栓预紧力并根据检测结果进行必要的修正，对安全生产尤为重要。所以在此处安装测力螺栓，测力螺栓也叫螺栓预紧力传感器，是一种用螺栓集成传感器直接测量预紧力的装置，原理是将测量元件整合到螺栓中，将螺栓转化成一个测力传感器，使其在充当螺栓工作时同时测量螺栓紧固力，可以随时判断正在拧紧的螺栓是否达到设计预紧力的要求。测力螺栓把螺栓直接作为测力元件传感器，以最直接的方式将作用在螺栓上的力测量出来，结构简单，测量准确。环形定心架4的一端是从前面看呈环形，从侧面看呈锥形的锥尖部4a，轴承5的内圈是与锥尖部4a匹配的锥形内圈，锥尖部4a上连接一圈可活动的钢球40。测力螺栓6向轴承方向进给压紧环形定心架4时，一圈可活动的钢球40卡压在轴承锥形内圈和轴7外壁之间，致使基架2通过轴承5以及一圈可活动的钢球40而可转动地支承轴7。

[0029] 为了方便基架2在定位螺杆1a上来回滑动，定心装置中还设置了移动装置3，移动装置包括一带有内螺纹的内套筒3a和外套筒3b；内套筒3a一侧部与外套筒3b活动连接，移动装置通过外套筒3b可以用焊接也可以用其他连接方式固定连接在基架2另一边部上，也就是说基架会跟着移动装置一起运动，且同向；定位螺杆1a上的外螺纹与内套筒3a内的内螺纹的螺纹形式、规格及螺距均相同，定位螺杆1a穿过内套筒3a，它们之间通过外螺纹与内螺纹相互配合。内套筒3a另一侧部设有旋转部，旋转部上设有沿径向伸向定位螺杆1a的锁紧螺栓3c，也就是说锁紧螺栓3c与定位螺杆1a相互垂直设置。锁紧螺栓的作用是移动装置把基架移动到恰当的位置工作时，防止移动装置在定位螺杆上滑动再带动基架移动，从而通过锁定移动装置的方式来锁定基架。

[0030] 测力螺栓6头部与基架2之间还安装了测力螺栓预紧力传感器61，测力螺栓预紧力传感器61的个数是与测力螺栓6一致的，两两相互配合使用。轴在加工过程中，不停的旋转车削加工，再加上电机输出的轴向力，很容易使测力螺栓在力的作用松动，所以在此处安装测力螺栓预紧力传感器61的目的就是有效的测出测力螺栓6上所受的力，防止螺栓松动或锁死。

[0031] 为了使测力螺栓6受的预紧力直接轴向作用在环形定心架上，且为了保持螺栓预紧力的方向与轴7所受的轴向应力方向基本一致，基架2上还设有沿径向方向并且开口朝第一通孔20内壁的裂槽23，位于基架2外侧部和裂槽23之间形成可形变的薄壁；围绕多个螺纹通孔22内侧的基架2薄壁上还设有与螺纹通孔22轴向平行的多个锁紧螺孔，锁紧螺销8安装在锁紧螺孔中，锁紧螺销8内端贯通薄壁顶入裂槽23另一侧壁；测力螺栓锁紧时容易使薄壁产生与测力螺栓轴力方向相反的张力，至而使薄壁受力变形，这时就需要锁紧螺销8顶压裂槽23另一侧壁致使薄壁压紧回归原形，从而消除测力螺栓6和螺纹通孔22之间的螺纹配合间隙，实现锁紧。

[0032] 测力螺栓6可以根据想要实现的效果与锁紧螺销8相适配，可以1:1，也可以2:1，或者其他。

[0033] 参阅图1可示，用于检测轴跳动的轴定心机，它包括上述的定心装置，还包括机座9、左架91、右架92和顶推机构10，上述机座9通过地脚螺栓可拆卸连接在地面上；左架91、右架92通过螺栓可拆卸连接在机座9上；上述至少两根平行定位杆1与一根定位螺杆1a均安装在左架91、右架92之间；顶推机构10底座安装在至少两根平行定位杆1上，右端固定安装在右架92上。

[0034] 机座9通过地脚螺栓可拆卸连接在地面上，左架91和右架92通过螺栓又可拆卸连接在机座9上，采用螺栓连接方式连接，拆装方便，利于后期对机器的检修。

[0035] 为了固定至少两根平行定位杆1和定位螺杆1a的安装位置，至少两根平行定位杆1和一根定位螺杆1a均安装在左架91、右架92之间。

[0036] 为了能够安装不同长度的轴，轴定心机上还设置了顶推机构10。顶推机构10可以由顶针、轴承、底座和气缸组成，顶推机构的底座安装在至少两根平行定位杆1上，顶针的锥形端顶住需定心的轴，形成三角结构，避免了顶推装置在移动过程中出现左右晃动的现象，轴承套在顶针外壁上。气缸的推杆固定连接在顶针的一端，使顶针跟随气缸做同向运动，气缸的推杆向前推时，顶针跟着推杆向前移动，此种情况适合安装较短的轴；气缸的推杆向后拉时，顶针跟着向后退，此种情况适合安装较长的轴。

[0037] 参阅图3、图4可见，B、B1即所示的长轴、短轴。

[0038] 此定心装置一方面通过测力螺栓有效的测出轴所需的预紧力，进而控制电机的转速，有效地减少了能源的浪费，降低了企业的成本，还能有效的防止轴跳动，进而提高工件的加工精度和加工速率，另一方面能适合不同长度的轴的检测，应用范围广，从一定程度上说也降低了企业的成本。

[0039] 此轴定心机应用范围广，适用不同长度的轴的检测，改变了传统的长短轴分类分机器加工的局面，利用空间最大化，有效地降低了企业的生产成本。

[0040] 以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。