双曲面滚柱加载器 技术领域：
本发明涉及一种对回转体进行加载和制动的加载器。
背景技术：
目前，常用的负载与吸功设备有电动同步加载器、磁粉制动器、磁滞测功机、电涡流测功机、水力测功器、液压加载器等，其性能特点、应用范围各不相同。电动同步加载器用于机械封闭试验台，提供全数字调节器，具有负载调节方便、响应速度快、加载精度高、载荷自动锁定等特点。磁粉制动器适用于低转速场合、调节方便。磁滞测功机用于小扭矩高转速试验台、电涡流测功机与水力测功器用于高转速大扭矩测功。液压加载器常常用于大功率测试台。以上加载器分别具有应用范围窄，体积大，造价高等缺点。
发明内容：
本发明的目的在于提出一种结构简单的双曲面滚柱加载器，它是利用单叶双曲面为直纹面的特点，在其母线方向上布置滚柱，利用内外双曲面的几何形状关系，将所施加的轴向力转化为周向转矩的新型加载装置。它包括内环1、外环2、滚柱3和保持架4，所述内环1的外表面为单叶双曲回转面5中喉圆5-1一侧的一部分，所述外环2的内表面2-1与内环1的外表面1-1相匹配，在内环1和外环2之间设有保持架4，滚柱3通过保持架4进行角度及位置的相对固定，所述滚柱3的轴线与所述单叶双曲面的母线平行，且滚柱3沿单叶双曲回转面周向均匀布置。本发明具有磨损小、工作寿命长、结构简单、体积小、造价低、可靠性高、额外消耗能量小、节能环保、操作方便、易于维护、可控性好的优点。
附图说明：
图1是一部分单叶双曲回转面示意图，图2是本发明产品立体结构示意图，图3是外环2的立体结构示意图，图4是内环1的立体结构示意图，图5是保持架与滚柱装配结构示意图。
具体实施方式：
具体实施方式一：本实施方式包括内环1、外环2、滚柱3和保持架4，所述内环1的外表面为单叶双曲回转面5中喉圆5-1一侧的一部分，所述外环2的内表面2-1与内环1的外表面1-1相匹配，在内环1和外环2之间设有保持架4，滚柱3通过保持架4进行角度及位置地相对固定，所述滚柱3的轴线与所述单叶双曲面的母线平行，且滚柱3沿单叶双曲回转面周向均匀布置。
本发明加载器产生转矩的原理是当内环或外环转动时，滚柱和内外接触面有相对运动趋势，将轴向力作用在加载器上，产生垂直于接触面的法向压力，同时由于内环和外环相对转动，滚柱与内环和外环有一空间夹角，滚柱必然产生沿其轴向的滑动趋势和沿其切向的滑动和滚动趋势，因此必然产生摩擦力，引起摩擦力矩。这种双曲面滚柱加载器即是依靠沿滚柱切向和轴向的摩擦合力来传递转矩。
具体实施方式二：本发明装配过程如下：内环是以空间两相交直线中的一条以另一条直线为轴旋转一周所得单叶双曲面体的一部分，在内环的外表面设置滚柱，滚柱沿单叶双曲面体的母线方向与主轴成一定角度布置，同时在滚柱上加保持架以保持滚柱倾斜角度，然后装配以相应内表面的外环，内外环的工作表面如图1所示，工作时加轴向力，利用其接触表面的特殊几何关系产生的周向摩擦力矩来达到传递转矩的目的。使用的时候，周向固定外环2，内环1转动，并在外环2上施加一轴向力，且利用保持架4将滚柱3沿周向均匀布置在内外工作表面上，则该轴向力通过滚柱3作用到内环1上，由于滚柱3是沿单叶双曲面的母线方向布置，在工作表面上添加牵引油，则滚柱3在润滑状态下产生滚动摩擦和滑动摩擦，从而在内环上输出周向转矩。
具体实施方式三：本实施方式中，周向固定内环1，外环2转动，并在内环1上施加一轴向力，且利用保持架4将滚柱3沿周向均匀布置在内外工作表面上，则该轴向力通过滚柱3作用到外环2上，由于滚柱3是沿单叶双曲面的母线方向布置，在工作表面上添加牵引油，则滚柱3在润滑状态下产生滚动摩擦和滑动摩擦，从而在外环上输出周向转矩。
单叶双曲面滚柱加载器，其工作表面的标准方程为：
x2a2+y2a2-z2(a·ctgθ)2=1]]>
参数方程为：
所施加的轴向力与产生的周向转矩之间关系为：
T＝K·Q
式中：转矩与轴向力关系系数K与滚柱长度，两条空间直线的夹角θ，单叶双曲面的喉圆半径α，滑动摩擦系数，滚动摩擦系数有关；Q：所受轴向力；T：产生的周向转矩。
本专利所述加载器可用于加载，还可用于制动，但无论本专利所述加载器做何用途，只要与本专利所述结构一致，都在本专利的保护范围内。