CN101487766B - 三轴摇摆模拟试验装置 - Google Patents

Abstract

一种三轴摇摆模拟试验装置横向、纵向、偏航方向的运动均采用曲柄摇杆机构，曲柄的回转运动通过连杆传递给摇杆，使摇杆作周期性的往复偏摆运动，摇摆角度的大小决定于摇杆长度和曲柄的偏心距离，随着摇摆角度的改变，连杆长度作相应变化以保证摆幅对称。偏航方向的摇摆是通过偏航底板在底座上的回转来实现的，本发明中采用中心定位，近周边采用钢球支撑，并在回转时滚动来达到运转平稳且摩擦小，无噪声的目的。横向、纵向和偏航三个方向均装有一个锁定装置，使其在摇摆结束后能正确的定位在起始位置上。该锁定装置上还装有电气安全装置，在定位销插入定位块时，该方向的摇摆不能启动。

Description

三轴摇摆模拟试验装置

技术领域

本发明涉及模拟试验设备技术领域，具体的来说涉及一种航海设备试验用的一种三轴摇摆模拟试验装置。

背景技术

一种三轴摇摆模拟试验装置是用于对各种航海仪器，及各类陆用、船用仪器，仪表进行模拟摇摆试验，以检测其抗震抗摇摆的性能和使用寿命。

但是现有的一种三轴摇摆模拟试验装置，结构比较庞大，其底盘转动过程中容易晃动，和产生噪音，使得试验过程不够精确，不能够准确的模拟各种海上陆地航行状态。

而且原来的一种三轴摇摆模拟试验装置，不能精确控制某一个方向进行摇摆，其它方向摇摆归零比较慢，没有相应的机构对各个方向的摇摆进行控制。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，克服现有技术中存在的问题，提供一种新型的一种三轴摇摆模拟试验装置，本试验台可以横向、纵向和偏航三个方向做摇摆试验，既可以做单个方向的摇摆试验，也可以两个、三个方向的复合摇摆试验。

为了解决上述问题本发明的技术方案是这样的：

一种三轴摇摆模拟试验装置，包括一个圆形底板，圆形底板上设置有可以相对圆形底板偏航方向摇摆的圆形底盘，圆形底盘上固定设置有一个支撑架，支撑架上设置有一相对支撑架横向摇摆的框架，所述框架上设置有一个相对框架可以纵向摇摆的主轴，主轴上端设置有装载试验物品的试验台。

圆形底板上设置有一驱动圆形底盘偏航摇摆的曲柄摇杆机构，支撑架上设置有一驱动框架横向摇摆的曲柄摇杆机构，框架上设置有一驱动主轴纵向摇摆的曲柄摇杆机构；所述圆形底盘相对圆形底板摇摆转动。

圆形底板轴心上设置有一固定轴，圆形底盘套于固定轴上并围绕固定轴转动，圆形底板内部设置有一圈钢球，底盘上设置有相对钢球滑动的轴瓦，钢球与轴瓦设置在底盘与底板之间。

所述各曲柄摇杆机构各连接一驱动其摆动的减速机，减速机连接驱动其转动的变频电机。

所述曲柄为长度可调曲柄，曲柄包括一曲柄杆，曲柄杆内设置有一丝杆，丝杆连接一与曲柄杆垂直的连杆，连杆通过一可在丝杆上移动的螺母连接丝杆。当需要改变曲柄长度时，转动丝杆带动螺母移动，即改变了曲柄的长度。

所述各曲柄摇杆机构还各连接一锁定装置，所述锁定装置包括一个壳体，壳体内部设置有可滑动的定位销，定位销一端连接曲柄摇杆机构，定位销另一端连接一拉手，壳体内部设置有一使定位销复位的弹簧，壳体外部设置有可以卡住拉手的锥销。

本发明所述的一种三轴摇摆模拟试验装置具有以下优点：

1、三个方向的摇摆，由三相变频调速电机经减速器带动曲柄摇杆机构来实现。三相变频电机可以无级调速，减速器采用标准减速器，具有体积小、重量轻、散热快、美观耐用、输出扭矩大、传动平稳、噪声小和可适用全方位安装等特点。曲柄摇杆机构中的曲柄采用丝杆螺母机构，可以任意调节在设定范围内的曲柄长度，从而达到摇摆角度的任意变化。

2、偏航方向的摇摆是通过偏航底板在底座上的回转来实现的，本发明中采用中心定位，近周边采用钢球支撑，并在回转时滚动来达到运转平稳且摩擦小，无噪声的目的。

3、横向、纵向和偏航三个方向均装有一个锁定装置，使其在摇摆结束后能正确的定位在起始位置上。该锁定装置上还装有电气安全装置，在定位销插入定位块时，该方向的摇摆不能启动。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明所述的一种三轴摇摆模拟试验装置的结构示意图；

图2为图1的侧面结构示意图；

图3为本发明所述的一种三轴摇摆模拟试验装置的底盘局部剖开结构示意图；

图4为本发明所述的一种三轴摇摆模拟试验装置的曲柄结构示意图；

图5为本发明所述的一种三轴摇摆模拟试验装置的锁定装置结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

一种三轴摇摆模拟试验装置横向、纵向、偏航方向的运动均采用曲柄摇杆机构，曲柄的回转运动通过连杆传递给摇杆，使摇杆作周期性的往复偏摆运动，摇摆角度的大小决定于摇杆长度和曲柄的偏心距离，随着摇摆角度的改变，连杆长度作相应变化以保证摆幅对称。

参看图1和图2

本试验台横摇、纵摇、偏航可作单独摇摆试验，也可作复合摇摆试验。

横摇：

启动横摇电机1，通过二根O型三角皮带传动给减速箱2，并使安装于其上的曲柄5作回转运动，通过连杆6、摇杆3带动横摇轴4，使框架12、工作台10、主轴11、配重块17以及纵摇机构一起做横向摇摆运动。摇摆振幅大小由刻度盘14和指针13显示。摇摆周期通过三相异步变频调速电机1无级调速达到。配重块17形成配重力矩，使之与载荷力矩平衡，保证运动过程平稳省力。

纵摇：

纵摇电机18和减速箱19安装在框架12上，随同框架一起做横向摇摆，启动纵摇电机18通过二根O型三角皮带传动给减速箱19，装于其上的曲柄20作回转运动，通过连杆21、纵摇销25、牵动主轴11、工作台10、配重块17作纵向摇摆运动，摇摆振幅大小由刻度盘27、指针26显示，摇摆周期通过电机18的无级调速来达到。

偏航：

请结合参看图3，横、纵摇机构、偏航机构等均安装于偏航底板43上，偏航底板43与底座44的联接由周边一百二十一粒钢球42和轴承41组成，这里轴承41起定心作用，偏航底板43及装其上面的机构、零件，可在底座44上任意转动，且底板43和底座44将钢球42和轴承41盖在内部，且底座44部分镂空，以减轻重量。启动偏航电机30通过二根O型三角皮带传动减速箱31带动装于其上的曲柄32作回转运动，通过连杆33作用力于固定在滑块50上的角铁40使偏航底板43与底座44作相对运动，而获得偏航摆动。滑块50用螺钉51固定在底座上，松开螺钉51，可以使滑块50和角铁40在底座44的T型槽内作360°范围内移动，在任何位置固定以达到偏航零位指向可360°任意调节。偏航振幅大小由刻度盘38和指针37显示，偏航周期通过偏航电机30的无级调速来实现。

请结合参看图4，调整曲柄5、20、32结构相同，下面以曲柄5为例，叙述曲柄构成。曲柄5包括一个曲柄杆500，曲柄杆500内设置有一丝杆501，丝杆501连接一与曲柄杆垂直的连杆502，连杆502通过一可在丝杆501上移动的螺母503连接丝杆501。当需要改变曲柄长度时，转动丝杆501带动螺母503移动，即改变了曲柄的长度。

横摇、纵摇、偏航的摆幅可分别调整曲柄5、20、32螺母偏心量来改变振幅的大小。操作步骤为：松开固定连杆一头与曲柄螺母上的一内六角螺钉；旋转曲柄1上杆使曲柄螺母移动而改变偏心距即可调节振幅，调节到所需振幅后，旋紧内六角螺钉。

摆幅调好后，如±不对称，可调节连杆的长度使±对称。操作步骤：松开连杆中的锁紧螺母，横摇为8、9；纵摇为24、23；偏航为35、36拧动调节螺母(横摇7；纵摇22；偏航34)来改变连杆长度，调至±对称后，旋紧锁紧螺母。

横摇、纵摇、偏航的周期分别旋动电气控制箱上的横摇、纵摇、偏航变频旋钮变输入横摇、纵摇、偏航电机电源的频率而改变转速，达到调节周期之目的。

摇摆初始角度归零，在调整完毕或试验结束后，可分别将横摇锁定装置15、纵摇锁定装置28、偏航锁定装置39的手柄拉出，旋转90°后插入定位孔内即已回至摇摆的初始位置，如停车后插不下可分别转动减速箱上的手轮16(横摇)、29(纵摇)、52(偏航)。转动至初始位置时锁定装置手柄拉出旋转90°(脱开位置)。否则开不出车，因为锁定装置与电机互锁。

请结合参看图5，横摇锁定装置15、纵摇锁定装置28、偏航锁定装置39结构相同，下面以横摇锁定装置15为例，叙述锁定装置结构，锁定装置15包括一个壳体151，壳体151内部设置有可滑动的定位销152，定位销152一端用于锁定曲柄摇杆机构，定位销152另一端连接一拉手153，壳体150内部设置有一使定位销复位的弹簧154，壳体外部设置有可以卡住拉手153的锥销155。当拉手153拉出时，卡于锥销155上，次时锥销155触动一电器开关，是该方向的电机处于停车状态，当拉手回位到壳体151内部时，锥销155脱离此电器开关，此方向的电机处于可以开机的状态。

平衡配重块17由一定配重和铅制动配重块2件，为便于装拆每件动配重块分成2块。调整时松开螺母45改变动配重块数量，来改变其重量。旋转螺母46可改变配重块在主轴11上的上下位置可调节平衡力矩之力臂大小，调节完毕后，将螺母45旋紧。根据试验仪器的重量和重心高度，配置合适的平衡配重块和配重块在主轴11上的上下适当位置，使平衡配重块所产生平衡力矩稍大于工作台试验仪器所产生的载荷静力矩，以达到运转平衡且省力之目的。

安装本试验台时，将试验台置于六只垫脚47上，垫脚47放于地平面上，松开螺母48，调节螺栓49，校正台面水平度，使横摇、纵摇、偏航均指于零位置偏差不大于1/1000mm，然后拧紧螺母48。

试车时先进行空载试车，首先分别启动横摇、纵摇、偏航电机进行单摇试车，然后同时启动三个电机进行复摇试车。

装夹试验物品时，试验物尽可能对称安置在工作台的中心，或者试验物的重心位于工作台的中心，在极限摇摆幅值时，即横摇45°，纵摇15°，试验物应在台面尺寸范围内，小于极限摇摆幅值时可酌情决定。

配置平衡配重块，使其产生的平衡静力矩稍大于载荷静力矩。起动横摇、纵摇、偏航变频电机时，应将调频旋钮旋到最小位置，按启动按扭后，再慢慢旋大调频按扭，使电机转速逐渐加快至所需周期。停车时，先将调频旋扭旋至最小位置，然后按停止按扭。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (4)

1.一种三轴摇摆模拟试验装置，包括一个圆形底板，圆形底板上设置有可以相对圆形底板偏航方向摇摆的圆形底盘，圆形底盘上固定设置有一个支撑架，支撑架上设置有一相对支撑架横向摇摆的框架，所述框架上设置有一个相对框架可以纵向摇摆的主轴，主轴上端设置有装载试验物品的试验台，其特征在于：

圆形底板上设置有一驱动圆形底盘偏航摇摆的曲柄摇杆机构，支撑架上设置有一驱动框架横向摇摆的曲柄摇杆机构，框架上设置有一驱动主轴纵向摇摆的曲柄摇杆机构；所述圆形底盘相对圆形底板摇摆转动；

圆形底板轴心上设置有一固定轴，圆形底盘套于固定轴上并围绕固定轴转动，圆形底板内部设置有一圈钢球，圆形底盘上设置有相对钢球滑动的轴瓦，钢球与轴瓦设置在圆形底盘与圆形底板之间。

2.根据权利要求1所述的一种三轴摇摆模拟试验装置，其特征在于，所述各曲柄摇杆机构各连接一驱动其摆动的减速机，减速机连接驱动其转动的变频电机。

3.根据权利要求2所述的一种三轴摇摆模拟试验装置，其特征在于，所述曲柄为长度可调曲柄，曲柄包括一曲柄杆，曲柄杆内设置有一丝杆，丝杆连接一与曲柄杆垂直的连杆，连杆通过一可在丝杆上移动的螺母连接丝杆。

4.根据权利要求3所述的一种三轴摇摆模拟试验装置，其特征在于，所述各曲柄摇杆机构还各连接一锁定装置，所述锁定装置包括一个壳体，壳体内部设置有可滑动的定位销，定位销一端连接曲柄摇杆机构，定位销另一端连接一拉手，壳体内部设置有一使定位销复位的弹簧，壳体外部设置有可以卡住拉手的锥销。

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