CN102243142A - 离心载荷施加系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种离心载荷施加系统，包括：控制装置(1)，用于发出控制指令；调整装置(2)，根据控制装置(1)发出的指令调整输出载荷；输出装置(3)，接收调整装置(2)的输出载荷，并将多向载荷同步施加于待测零件内腔。根据本发明的离心载荷施加系统，可以很容易安装入待测零件内腔内，并能够对待测零件内腔施加多向同步载荷，载荷施加精度高，操控便利，使用安全可靠。

Description

离心载荷施加系统

技术领域

本发明具体而言涉及一种离心载荷施加系统。

背景技术

直升机尾部传动系统的关键零件——尾桨轴采用主轴与桨毂部件电子束焊加工成型。为了测试该类零件的疲劳寿命，除需给该尾桨轴施加常规的旋转弯矩、轴向力、扭矩、剪力等多种载荷以外，还需施加离心载荷。离心载荷由直升机尾桨叶产生，数目与桨叶数相同，圆周方向均布。由于直升机的飞行工况复杂，离心载荷亦随着飞行工况的不同而改变。

按通常的做法，需采用与桨叶数目相同的单向作动器来模拟施加离心载荷，由于桨榖的空间尺寸有限，不仅会造成安装困难，而且在进行加载控制时易发生加载不同步、难以实现与其它各类载荷的协调施加。因而采用常规的试验加载方法，难以顺利开展此类零件的疲劳寿命试验。

发明内容

本发明旨在提供一种离心载荷施加系统，可以很容易安装入待测零件内腔内，并能够对待测零件内腔施加多向同步载荷，载荷施加精度高，操控便利，使用安全可靠。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种离心载荷施加系统，包括：控制装置，用于发出控制指令；调整装置，根据控制装置发出的指令调整输出载荷；输出装置，接收调整装置的输出载荷，并将多向载荷同步施加于待测零件内腔。

进一步地，输出装置包括：离心载荷施加油缸，具有同步施加离心载荷的多根输出轴。

进一步地，控制装置包括：上位机，用于发出指令信号；执行机构，用于接收指令输出单元的输出指令，并控制调整装置执行输出指令。

进一步地，调整装置包括：动力输出机构，根据执行机构的控制指令输出载荷；载荷检测机构，设置在动力输出机构下游，用于计算输出载荷。

进一步地，调整装置还包括：载荷反馈单元，一端连接载荷检测机构输出端，另一端连接执行机构。

进一步地，调整装置还包括：增压缸，设置在所述载荷检测机构下游，用于对所述输出载荷增压；压力检测机构，设置在所述增压缸下游，并与所述输出装置连接，用于检测所述增压缸输出压力。

进一步地，调整装置还包括：压力反馈单元，一端连接压力检测机构输出端，另一端连接执行机构。

进一步地，控制装置还包括：快速卸荷机构，与执行机构连接，用于在测试出现异常情况时控制执行机构紧急停止测试。

进一步地，执行机构为液压伺服控制器。

进一步地，动力输出机构包括：液压子站，一端连接执行机构；液压伺服作动器，输入端一端连接执行机构，一端连接液压子站，输出端连接载荷检测机构。

应用本发明的技术方案，包括可以同步施加多向载荷的离心载荷施加油缸，可以很容易安装入待测零件内腔内，并能够对待测零件内腔施加多向同步载荷，操控便利，设置有反馈单元，可以自动调整输出载荷以及输出压力，控制更加精确有效，还包括有增压缸，不仅传动速度快，而且可以增大离心载荷，此外还设置有快速卸荷机构，可以在出现异常时紧急制动，操作更加安全可靠。

附图说明

说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的离心载荷施加系统的结构框图；

图2示出了根据本发明的离心载荷施加系统的控制原理图；

图3示出了根据本发明的离心载荷施加系统的离心载荷施加油缸的结构示意图；

图4示出了根据图3的A-A向的剖视结构示意图；以及

图5示出了根据图3的B-B向的剖视结构示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1、图2、图3、图4和图5所示，根据本发明的离心载荷施加系统，包括控制装置1，用于发出控制指令；调整装置2，根据所述控制装置1发出的指令调整输出载荷；输出装置3，接收所述调整装置2的输出载荷，并将多向载荷同步施加于待测零件内腔。所述输出装置3包括离心载荷施加油缸31，具有同步施加离心载荷的多根输出轴，在本实施例中，由于主要是对直升机尾桨轴桨榖的内腔施加三向离心载荷，因此，本离心载荷施加油缸31具有三根输出轴。离心载荷施加油缸31包括带内腔的装置主体32和带机械限位挡板33的三个活塞杆34等部件构成，在装置主体32的一端设计加工有一个注油孔35和三个搬运起吊孔36，另一端设计加工一个密封端盖37，三个活塞杆34的轴线在同一水平面内相互成120°，每个活塞杆34安装有机械限位结构，其外端部还设置有便于安装辅助部件的内螺纹沉孔38，活塞杆34采用三层高精密液压密封结构，注油孔35与外部设备连接，给活塞杆34提供工作压力，由于活塞杆34的输出载荷与工作压力成正比，通过改变油缸31的内压，就可通过三个活塞杆34同步、均匀地给待测零件内腔施加所需的离心载荷。因此，可以将离心载荷施加油缸31设置在直升机尾桨轴桨榖的内腔中，安装简单方便，有效节省空间占用，同时，又能够对桨榖内腔施加多向同步载荷，有效提高测试精度。

本实施例的控制装置1包括：上位机11，用于发出指令信号；执行机构，用于接收上位机11输出的指令信号，并控制调整装置2执行输出指令。上位机11将指令信号发送到执行机构，执行机构控制其它部分执行该指令，并最终使输出结果达到要求。上位机11为发出指令的一种形式，也可以通过其它控制机构来实现，例如PLC控制电路，或者其它的具有同等功能的机构。执行机构为液压伺服控制器12，选用液压伺服控制器12，是由于其具有响应速度快，负载刚度大，控制功率大等优点，能够更好的完成本发明的各项测试工作。本领域普通技术人员应该明白，这里只是作为本发明的一种优选实施方式，并不能对本发明作任何限定。

本实施例的调整装置2包括：动力输出机构，根据执行机构的控制指令输出载荷；载荷检测机构23，设置在动力输出机构下游，用于计算输出载荷。动力输出机构包括：液压子站21，一端连接执行机构；液压伺服作动器22，输入端一端连接执行机构，一端连接液压子站21，输出端连接载荷检测机构23。液压子站21接收到执行机构的指令后，开始向液压伺服作动器22供油，液压伺服作动器22接收液压子站21提供的油压，并将载荷输出传递到载荷检测装置23，这里具体为载荷传感器，并通过载荷传感器确定输出载荷的大小。当输出载荷达到预定载荷时，执行机构控制液压子站21停止供油。液压伺服作动器22接收执行机构的指令，将输出载荷传递给离心载荷施加油缸31，从而使离心载荷施加油缸31的三根输出轴按照预定输出载荷施加到直升机尾桨轴桨榖的内腔上进行测试。

由于在载荷传递过程中，系统很容易收到外界因素干扰，或者因为系统本身的因素，使载荷在传输过程中出现不稳定的情况，会导致试验状况不稳定，影响载荷施加的精度，进而影响测试精度。为了避免这种情况的出现，调整装置2中的载荷检测机构23输出端连接至执行机构，以便形成一条闭合回路。从载荷传感器输出的载荷通过连接线路反馈到液压伺服控制器12上，并与液压伺服控制器12中预先设定的载荷输出值进行比较，然后通过伺服器进行计算和调整，使载荷输出符合预定载荷，能够适应载荷传输中的各种不利影响，大大提高载荷的控制精度。

在载荷传感器与离心载荷施加油缸31之间还设置有增压缸24和压力检测机构25，增压缸24设置在载荷传感器下游，压力检测机构25设置在增压缸24下游，另一端连接在输出装置，也就是离心载荷施加油缸31上，以便对输出的压力进行检测。增压缸24具有传动速度快，传动状态稳，装置简单，调整容易，维护方便，输出压力大等诸多优点，设置在载荷输出端，可以实现输出载荷的进一步增大，能够满足大载荷的测试需求。一般情况下，也能够在减少液压伺服作动器22的压力输出的作用下使其满足多种载荷施加需要，因此能够有效降低成本，而且能源更加清洁，有利于环境保护。

同样的，为了增加系统的适应性，使其减少载荷传输过程中的各种干扰的影响，在压力检测机构25的输出端设置有一条通向液压伺服控制器12的连接线路，将输出压力值反馈到液压伺服控制器12，并与预设在液压伺服控制器12中的压力值进行比较，然后根据比较结果进行调整，使其最终符合预定的载荷，并能够根据测试中的输出载荷的各种不同变化进行自动调整，有效保证了测试精度。

在控制装置1中还包括快速卸荷机构13，该快速卸荷机构13与液压伺服控制器12连接，用于在测试出现异常情况时控制液压伺服控制器12紧急停止测试。当加载过程中出现异常情况或被试品出现断裂时，通过快速卸荷机构13可给液压伺服控制器12下达紧急停车信号，并通过液压伺服控制器12控制液压子站21迅速断开油源，使载荷施加系统泄压，最终停止试验，确保实验安全。

上述的各种液压控制系统也可以通过气压控制系统或者其它的控制系统来实现，因此，上述的各实施例只是根据本发明的其中部分实施例，并不能构成对本发明的限定。

根据本发明的实施例，其具体工作过程如下：

上位机11发布通/断油指令，控制液压子站21给液压伺服作动器22提供动力工作油压，同时通过液压伺服控制器12控制液压伺服作动器22的工作状态，通过与液压伺服作动器22相连的载荷传感器监测载荷施加值，该载荷一边反馈回液压伺服控制器12，形成一条载荷闭环控制回路，一边通过机械装置作用到增压缸24上。在该载荷的作用下，增压缸24输出高压动力油，该高压动力油通过压力检测装置25实时检测，并可将压力信号反馈回液压伺服控制器12，形成一条压力闭环控制回路，同时高压动力油提供给离心载荷施加油缸31，使其输出要求的离心载荷值，离心载荷施加油缸31在高压动力油作用下，三根轴同时作用在直升机尾桨桨榖-轴一体化零件的内腔上，从而实现桨榖的三向离心载荷同步加载。

载荷闭环控制回路与压力闭环控制回路在控制器中相互修正，从而确保离心载荷施加的精度与稳定性。

当加载过程中出现异常情况或被试品出现断裂时，通过快速卸荷机构13可给液压伺服控制器12下达紧急停车信号，并通过液压伺服控制器12控制液压子站21迅速断开油源，使载荷施加系统泄压，最终停止试验，确保实验安全。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：可以很容易安装入待测零件内腔内，并能够对待测零件内腔施加多向同步载荷，操控便利，设置有反馈单元，可以自动调整输出载荷以及输出压力，控制更加精确有效，还包括有增压缸，不仅传动速度快，而且可以增大离心载荷，此外还设置有快速卸荷机构，可以在出现异常时紧急制动，操作更加安全可靠。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种离心载荷施加系统，其特征在于，包括：

控制装置(1)，用于发出控制指令；

调整装置(2)，根据所述控制装置(1)发出的指令调整输出载荷；

输出装置(3)，接收所述调整装置(2)的输出载荷，并将多向载荷同步施加于待测零件内腔。

2.根据权利要求1所述的离心载荷施加系统，其特征在于，所述输出装置(3)包括：

离心载荷施加油缸(31)，具有同步施加离心载荷的多根输出轴。

3.根据权利要求1所述的离心载荷施加系统，其特征在于，所述控制装置(1)包括：

上位机(11)，用于发出指令信号；

执行机构，用于接收所述上位机(11)的输出指令，并控制所述调整装置(2)执行所述输出指令。

4.根据权利要求3所述的离心载荷施加系统，其特征在于，所述调整装置(2)包括：

动力输出机构，根据所述执行机构的控制指令输出载荷；

载荷检测机构(23)，设置在所述动力输出机构下游，用于计算所述输出载荷。

5.根据权利要求4所述的离心载荷施加系统，其特征在于，

所述载荷检测机构(23)的输出端还连接至所述执行机构。

6.根据权利要求4或5所述的离心载荷施加系统，其特征在于，所述调整装置(2)还包括：

增压缸(24)，设置在所述载荷检测机构(23)下游，用于对所述输出载荷增压；

压力检测机构(25)，设置在所述增压缸(24)下游，并与所述输出装置(3)连接，用于检测所述增压缸(24)输出压力。

7.根据权利要求6所述的离心载荷施加系统，其特征在于，

所述压力检测机构(25)输出端还连接至所述执行机构。

8.根据权利要求3所述的离心载荷施加系统，其特征在于，所述控制装置(1)还包括：

快速卸荷机构(13)，与所述执行机构连接，用于在测试出现异常情况时控制所述执行机构紧急停止测试。

9.根据权利要求3所述的离心载荷施加系统，其特征在于，所述执行机构为液压伺服控制器(12)。

10.根据权利要求4所述的离心载荷施加系统，其特征在于，所述动力输出机构包括：

液压子站(21)，一端连接所述执行机构；

液压伺服作动器(22)，输入端一端连接所述执行机构，一端连接所述液压子站(21)，输出端连接所述载荷检测机构(23)。

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