CN102494879B - 一种模拟喷杆运动的试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于模拟喷杆运动的试验装置，具体是一种模拟喷杆摆动、转动和跳动三个自由度运动的试验装置。该模拟喷杆运动的试验装置包括喷杆式喷雾机、垂直工作台、转盘、水平作动器和底座。垂直工作台包括工作台面、导轨、滑动轴、导轨支撑、水平转台、垂直作动器、导套、滚动轴承、转动轴和挡块。水平作动器可实现转动，垂直作动器有摆动和跳动两个工作位置，本发明通过两套伺服液压缸能实现喷杆摆动、转动和跳动三个自由度的运动，其不仅结构简单，而且大大降低了制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于模拟喷杆运动的试验装置，具体是一种模拟喷杆摆动、转动和跳动三个自由度运动的试验装置，属于植保机械技术领域。
背景技术
喷杆的非期望运动是造成喷杆式喷雾机喷雾不均匀的一个关键因素之一。喷杆式喷雾机喷雾过程中喷杆的运动不能得到有效定量的控制，为喷杆平衡控制的研究造成了很大的技术瓶颈，因此开发出能模拟喷杆非期望运动的试验装置对高精度、高稳定性的喷杆式喷雾机的研究具有重要意义。
喷杆的非期望运动主要包括摆动（绕X轴转动）、转动（绕Z轴转动）和跳动（Z方向移动）。国外相关的研究主要集中在喷杆水平激振装置、六自由度农业机械振动试验台和模拟路面激励。在现有的技术中，申请人未发现有关模拟喷杆运动试验装置的相关专利，在对相近技术检索时发现，申请日期为2008.5.19，申请号为200820036335.9的中国专利《垂直水平一体液压振动试验台》公开了一种垂直水平一体液压振动试验台，其垂直台体和水平台体集成在一个振动台座上，作动筒具有垂直和水平两个工作位置，节约了一个作动筒和一个伺服阀，节约了系统制造成本；申请日期为2008.5.13，申请号为200810108045.5的中国专利《三轴六自由度振动试验装置》公开了一种振动试验装置，该装置能模拟出真实环境下X、Y、Z三轴六自由度复合振动环境。综合考虑上述专利，垂直水平一体虽然节约成本，但只能实现水平和垂直位移而不能实现模拟喷杆所需的回转运动，六自由度平台虽然能实现喷杆所需的基本运动甚至更多，但其控制要求高，制造成本昂贵。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足设计一种能模拟喷杆得非期望运动且结构简单、成本较低的试验装置，为喷杆运动特性及其平衡控制的研究提供平台。为了达到上述目的，本发明采取以下技术方案：一种模拟喷杆运动的试验装置，包括垂直工作台、喷杆式喷雾机、转盘、水平作动器和底座；所述的垂直工作台，包括工作台面、导轨、滑动轴、导轨支撑、水平转台面、垂直作动器、滚动轴承、转动轴和挡块，工作台面与水平转台面平行且两台面中心呈竖直连线；两导轨垂直固定在工作台面上且对称布置，两导轨支撑垂直固定在水平转台面上且对称布置，滑动轴、转动轴一起沿导向槽与导轨实现滑动连接；四个开有中心圆孔的可拆卸挡块安装在导轨上，滚动轴承安装在转动轴上，其轴承外圈与挡块的中心圆孔相配合；垂直作动器安装在工作台面和水平转台面中间中心位置，其轴线与两个平台面垂直，两端连接方式均为铰接。
所述喷杆式喷雾机安装在垂直工作台的工作台面上，喷杆式喷雾机的重心在垂直作动器的轴线上，垂直工作台安放在转盘上，转盘直接与底座连接，水平作动器一端与垂直工作台的水平转台面通过铰支座连接，另一端铰接在底座上，水平作动器的轴线与垂直作动器的轴线相垂直。
本发明采用以上技术方案，其具有以下优点：滑动轴和挡块易拆卸。当安装上挡块、拆除滑动杆时，转动轴位置被锁定，滑动杆安装处的导轨与导轨支撑之间的约束被释放，工作台面在垂直作动器的作用下了可以绕转动轴转动；当安装上滑动杆、拆除挡块时，工作台面与水平转台之间只有一个自由度，即Z轴方向平移，在垂直作动器的作用下可实现Z轴方向移动。因此通过垂直作动器和水平作动器两个液压缸实现3个自由度的运动，还可实现绕Z轴转动和Z轴移动，绕Z轴转动和绕X轴转动两个复合运动。本发明结构紧凑，成本较低。
附图说明
图1为本发明模拟喷杆运动的试验装置的结构示意图；
图2为本发明垂直工作台的结构示意图；
图3为图2的主视图；
图4为图3的局部视图；
图5为本发明变换机构后沿Z轴方向移动示意图；
图6为本发明变换机构后沿X轴方向转动示意图。
附图中：1、喷杆式喷雾机 2、垂直工作台3、转盘 4、水平作动器 5、底座 201、工作台面 202、导轨 203、滑动轴 204、导轨支撑 205、水平转台 206、垂直作动器 207、限位块 208、滚动轴承 209、转动轴 210、挡块。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进行详细的说明：
在图1中，一种模拟喷杆运动的试验装置，包括喷杆式喷雾机1、垂直工作台2、转盘3、水平作动器4、底座5。喷杆式喷雾机1安装在垂直工作台2的台面上，喷杆式喷雾机1的重心在垂直作动器206的伺服液压缸的轴线上，垂直工作台2安放在转盘上3，转盘3直接与底座5连接，水平作动器4一端与垂直工作台2的水平转台面205通过铰支座连接，另一端铰接在底座上，水平作动器4的伺服液压缸的轴线与垂直作动器206的伺服液压缸轴线相垂直。
在图2和3中，所述的垂直工作台2，包括工作台面201、导轨202、滑动轴203、导轨支撑204、水平转台面205、垂直作动器206、滚动轴承208、转动轴209和挡块210，工作台面201与水平转台面205平行且两台面中心呈竖直连线；两导轨202垂直固定在工作台面201上且对称布置，两导轨支撑204垂直固定在水平转台面205上且对称布置，两导轨202上对称开有通透导向槽，导向槽旁设有限位块207，开有中心圆孔的挡块210安装在导轨202上，两导轨支撑204顶端对称开有通透圆孔，滑动轴203和转动轴209分别对应穿过导轨202上的导向槽和导轨支撑204上的圆孔，滑动轴（203）、转动轴（209）一起沿导向槽与导轨（202）实现滑动连接；四个开有中心圆孔的可拆卸挡块（210）安装在导轨（202）上，滚动轴承（208）安装在转动轴（209）上，其轴承外圈与挡块（210）的中心圆孔相配合；垂直作动器（206）安装在工作台面（201）和水平转台面（205）中间中心位置，其轴线与两个平台面垂直，两端连接方式均为铰接。
绕Z轴的转动：如图1所示，四个挡块210正常装配，给水平作动器4一个激励信号，水平作动器4的液压缸在激励信号下做往复运动；喷杆式喷雾机1和垂直工作台2在水平作动器4的液压缸的带动下绕转盘3的中心轴做往复旋转运动，即实现绕Z轴的转动；
Z方向的移动：如图5所示，拆除四个挡块210，滑动轴203正常装配，则导轨202与导轨支撑204和垂直作动器206组成一个并联滑动机构，当给垂直作动器206激励信号时，则喷杆式喷雾机1、工作台面201和导轨202在垂直液压缸往复运动激励下做上下往复运动，即实现Z方向的移动；
绕X轴的转动：如图6所示，安装转动轴209两端轴承上的挡块210，锁定转动轴209与导轨202之间的滑动，即将导轨202和导轨支撑204和移动副转化为绕转动轴209中心的转动副，拆除滑动轴203，即去除导轨202和导轨支撑204右边的移动副，则工作台面201、导轨支撑204和垂直作动器206组成一个曲柄滑块机构，当给定垂直作动器206激励信号时，喷杆式喷雾机1和工作台面201在垂直作动器206液压缸的往复移动下做绕转动轴209中心的往复转动，即实现绕X轴的转动；
复合运动：由于水平作动器4和垂直作动器206是并联结构，绕Z轴的转动与Z方向的移动和绕X轴的转动为不相干涉的运动，由此可以实现：绕Z轴的转动和Z方向的移动，绕Z轴的转动和绕X轴的转动。
Claims (3)
1.一种模拟喷杆运动的试验装置，其特征在于：包括喷杆式喷雾机（1）、垂直工作台（2）、转盘（3）、水平作动器（4）和底座（5）；
所述的垂直工作台（2），包括工作台面（201）、导轨（202）、滑动轴（203）、导轨支撑（204）、水平转台面（205）、垂直作动器（206）、滚动轴承（208）、转动轴（209）和挡块（210），工作台面（201）与水平转台面（205）平行且两台面中心呈竖直连线；两导轨（202）垂直固定在工作台面（201）上且对称布置，两导轨支撑（204）垂直固定在水平转台面（205）上且对称布置，两导轨（202）上对称开有通透导向槽，两导轨支撑（204）顶端对称开有通透圆孔，滑动轴（203）分别对应穿过导轨（202）上的导向槽和导轨支撑（204）上的圆孔，并且转动轴（209）分别对应穿过导轨（202）上的导向槽和导轨支撑（204）上的圆孔，滑动轴（203）、转动轴（209）一起沿导向槽与导轨（202）实现滑动连接；四个开有中心圆孔的可拆卸挡块（210）安装在导轨（202）上，滚动轴承（208）安装在转动轴（209）上，其轴承外圈与挡块（210）的中心圆孔相配合；垂直作动器（206）安装在工作台面（201）和水平转台面（205）中间中心位置，其轴线与两个平台面垂直，两端连接方式均为铰接；
所述喷杆式喷雾机（1）安装在垂直工作台（2）的工作台面（201）上，喷杆式喷雾机（1）的重心在垂直作动器（206）的轴线上，垂直工作台（2）安放在转盘上（3），转盘（3）直接与底座（5）连接，水平作动器（4）一端与垂直工作台（2）的水平转台面（205）通过铰支座连接，另一端铰接在底座上，水平作动器（4）的轴线与垂直作动器（206）的轴线相垂直。
2.根据权利要求1所述的模拟喷杆运动的试验装置，其特征在于：所述导轨（202）上的导向槽中装有导套。
3.根据权利要求1或2所述的模拟喷杆运动的试验装置，其特征在于：所述垂直作动器（206）、水平作动器（4）为伺服液压缸。
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