CN103424655B - 一种电动缸拉力负载和寿命试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明一种试验效率高，使用方便，适应性强的电动缸负载和寿命试验装置，包括用于支撑两个电动缸的试验台，用于连接两个电动缸的驱动杆的连接件，用于分别固定两个电动缸并保持其位于同一直线方向的辅助部件，以及用于控制电动缸的电机并采集两个电动缸之间相互作用的拉力数据或压力数据的控制系统；控制系统包括连接在两个驱动杆之间的力传感器。所述的控制系统还包括驱动器，控制器和计算机；驱动器直接对电机实现转动控制；控制器给驱动器发送控制指令，并分别采集由力传感器和电机反馈的信息；计算机通过控制器实现指令的传输和数据的提取。当进行负载和寿命试验时，两个驱动杆的运动方向相同，并且驱动杆之间设置有用于缓冲的弹性连接装置。

Description

一种电动缸拉力负载和寿命试验装置

技术领域

本发明涉及电动缸及其它直线运动机构的拉力负载和寿命试验领域，具体为一种电动缸拉力负载和寿命试验装置。

背景技术

电动缸负载和寿命考核试验是电动缸产品的重要考核指标，而在进行电动缸负载和寿命考核时，电动缸负载寿命试验装置是最为重要的试验和测试设备。现有的电动缸负载试验装置中主要是使用液压缸来专门实现加载，因此在进行试验时，不仅一次只能对一个电动缸进行负载和寿命的试验和测试，而且还需要附加专门的液压缸作为加载设备和昂贵的液压伺服控制系统作为控制伺服设备。所以试验的效率低，成本高，控制复杂，而且无法实现闭环控制，精度还会受到液压系统本身的影响，结果不够精确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电动缸拉力负载和寿命试验装置，其控制简单，成本低，效率高，能够同时对两个电动缸进行拉力负荷和寿命试验。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种电动缸负载和寿命试验装置，其特征在于，包括用于支撑两个电动缸的试验台，用于连接两个电动缸的驱动杆的连接件，用于分别固定两个电动缸并保持其位于同一直线方向的辅助部件，以及用于控制电动缸的电机并采集两个电动缸之间相互作用的拉力数据或压力数据的控制系统；所述的控制系统包括连接在两个驱动杆之间的力传感器。

优选的，所述的控制系统还包括驱动器，控制器和计算机；驱动器直接对电机实现转动控制；控制器给驱动器发送控制指令，并分别采集由力传感器和电机反馈的信息；计算机通过控制器实现指令的传输和数据的提取。

优选的，当进行负载和寿命试验时，两个驱动杆的运动方向相同，并且两个驱动杆之间还设置有用于缓冲的弹性连接装置。

优选的，当进行拉力负载和寿命试验时，所述的弹性连接装置包括一端开口的壳体，与壳体开口端连接的转接杆，以及穿过壳体封闭端并与转接杆间隔位于同一直线上的拉杆；拉杆位于壳体内部的一端和壳体封闭端之间设置有若干安装在拉杆上的弹簧片；拉杆与壳体之间间隙配合；转接杆和拉杆分别与两个驱动杆的自由端连接。

进一步，所述的连接件为卸扣；辅助部件为关节轴承；两个电动缸分别通过关节轴承与试验台固定连接。

优选的，当进行压力负载和寿命试验时，所述的弹性连接装置包括一端开口的壳体，与壳体开口端连接的转接杆，以及穿过壳体封闭端并与转接杆位于同一直线上的拉杆；拉杆位于壳体内部的一端穿插到转接杆中，剩余部分的中部设置凸台，凸台两侧分别设置有若干与壳体封闭端和转接杆对应连接的弹簧片；拉杆与转接杆之间间隙配合，插接的端面之间设有间隔；凸台与壳体之间间隙配合；转接杆和拉杆分别与两个驱动杆的自由端连接。

进一步，所述的连接件为相互配合的转接头；辅助部件为导向机构。

再进一步，所述的导向机构包括两根平行固定设置的直线导轨，以及配合两根直线导轨设置的滑块；转接头与滑块通过旋转副相连接；两个电动缸与直线导轨平行设置，并且分别与试验台固定连接。

优选的，所述的试验台呈矩形框架结构，其长度方向的两端分别设置有电动缸固定架；试验台宽度方向的上方设置有若干电动缸支架，下方设置有若干底端横梁。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明采用将两个电动缸安装在试验台上，同时进行负载和寿命试验的方式，用电动缸的互拉或互压来实现相互加载，减少了辅助力加载设备与其的耗能，提高了试验效率，使用方便，适应性强，试验时只需要通过辅助部件保证两个电动缸的固定和受力的同向性；通过电动缸驱动杆的互拉或互压来设定加载载荷，利用力传感器精确的测量加载力；通过控制系统在对电机伺服的同时，配合力传感器的反馈实现加载力的闭环控制，保证在电动缸运动过程中的加载力的控制精度。改变了现有技术中通过高精度的位移传感器对检测微小位移所带来的成本高昂，操作繁琐，效率低下的弊端。

进一步的，通过计算机和控制器控制电机转动实现电动缸的往复运动，通过控制两台电动缸的往复运动，并始终保持两台缸驱动杆的运动方向一致，也就是一台电动缸驱动杆伸出运动，另一台电动缸驱动杆缩回，配合实时采集力传感器的力实现负载的闭环控制，控制简单，成本低廉，节能降耗。

进一步的，利用弹性连接装置增加电动缸相互施加拉力或压力负载时的工作安全性。降低运动不协调时加载力的剧烈变化，特别是在进行高速加载试验时的安全性。能够防止电动缸刚性对拉或对压引起电动缸或相关连接部件的损坏，给电动缸彼此做为加载系统时，能够具有一定的弹性变形能力，提高了一定的安全余量。

进一步的，辅助部件能够根据试验的不同需求，进行合理的选配；当进行拉力负载时，只需要在电动缸的连接端设置关节轴承；当进行压力负载时，只需要通过导向机构就能实现受载的同一方向，保证试验装置的安全和数据的准确。

附图说明

图1为本发明实例中所述试验装置的结构原理示意框图。

图2为本发明实例中所述试验装置的结构示意图。

图3为本发明实例中所述进行拉力负载时弹性连接装置的结构示意图。

图4为本发明实例中所述进行压力负载时弹性连接装置的结构示意图。

图中：1为电动缸固定架，2为底端横梁，3为电动缸支架，4为试验台，5为电动缸，6为驱动杆，7为弹性连接装置，8为力传感器，9为地锚固定块，701为转接杆，702为壳体，703为弹簧片，704为拉杆。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1和图2，本发明包括用于支撑两个电动缸5的试验台4，用于连接两个电动缸5的驱动杆6的连接件，用于分别固定两个电动缸5并保持两个电动缸5位于同一直线方向的辅助部件，以及用于控制电动缸5的电机并采集两个电动缸5之间相互作用的拉力数据或压力数据的控制系统；所述的控制系统包括连接在两个驱动杆6之间的力传感器8。

在进行试验时，将电动缸5分别固定在试验台4上，将力传感器8与驱动杆6的自由端接头连接，完成电动缸5试验的准备工作。首先通过其中一个电动缸5的自动加载达到电动缸5的试验载荷，然后通过控制系统控制电机实现电动缸5的同步运动，控制系统将力传感器8测量的负载力与对电机的控制相结合实现了加载力的闭环控制，提高了试验的精度和降低了操作的难度，同时由于将两个电动缸5相互做为负载进行试验，试验的效率也成倍的提高，而且消除了独立加载系统成本高，控制无法实现闭环的弊端，结构大为简化，但是试验的效率却实现了提高，精度得到了提高，而且使得操作更加简单，控制也更加的方便。

优选的，如图1所示，控制系统还包括驱动器，控制器和计算机；驱动器直接对电机实现转动控制；控制器给驱动器发送控制指令，并分别采集由力传感器8和电机反馈的信息；计算机通过控制器实现指令的传输和数据的提取。

优选的，如图1和图2所示，当进行负载和寿命试验时，两个驱动杆6的运动方向相同，并且两个驱动杆6之间设置有用于缓冲的弹性连接装置7。

当进行拉力负载和寿命试验时，如图3所示，弹性连接装置7包括一端开口的壳体702，与壳体7开口端连接的转接杆701，以及穿过壳体7封闭端并与转接杆701位于同一直线上的拉杆704；拉杆704位于壳体702内部的一端和壳体702封闭端之间设置有若干安装在拉杆704上的弹簧片703；拉杆704与壳体702之间间隙配合；转接杆701和拉杆704分别与两个驱动杆6的自由端连接。本优选实施例中，壳体702呈圆柱状，开口端通过螺钉与转接杆701安装在一起，弹簧片703采用碟形弹簧片，并安装在拉杆704上，碟形弹簧片；能够根据试验载荷和需要的碟形弹簧片的刚度进行叠加组合，拉杆704与壳体702之间间隙配合，非以防止在受载过程中卡死，内部的润滑能够减小摩擦力对碟形弹簧片刚度的影响。连接件采用卸扣，优选的能够采用D型卸扣，能够方便快捷的实现两个驱动杆6的连接。辅助部件为关节轴承；两个电动缸5分别通过关节轴承与试验台4固定连接，在拉力作用下运动时，关节轴承能够自动调整对直。

当进行压力负载和寿命试验时，如图4所示，弹性连接装置7包括一端开口的壳体702，与壳体7开口端连接的转接杆701，以及穿过壳体7封闭端并与转接杆701位于同一直线上的拉杆704；拉杆704位于壳体702内部的一端穿插到转接杆701中，剩余部分的中部设置凸台，凸台两侧分别设置有若干与壳体702封闭端和转接杆701对应连接的弹簧片703；拉杆704与转接杆701之间间隙配合，插接的端面之间设有间隔；凸台与壳体702之间间隙配合；转接杆701和拉杆704分别与两个驱动杆6的自由端连接。连接件为相互配合的转接头；辅助部件为导向机构，导向机构包括两根平行固定设置的直线导轨，以及配合两根直线导轨设置的滑块；转接头与滑块通过旋转副相连接；两个电动缸5与直线导轨平行设置，并且分别与试验台4固定连接，减小在加载试验过程中的侧向力。

单纯通过控制相对位移来控制两个电动缸时，具有较好的位置控制精度，但是由于电动缸（两个缸体结构可能不同，如电机、丝杠、减速比等）在高速进行试验时，在换向会由于两个缸由于回差和运动精度不同而产生的缸体运行运动不同步，尽管这个不同步位移可能很小，但对于刚性连接的电动缸载荷可能会急剧增加或减小，对试验结果产生影响，即使是使用高精密的位移传感器也很难在高速试验时解决微小位移对载荷及电动缸影响的问题。

当使用位移控制再增加相应的用于缓冲的弹性连接装置7，就能够增加系统的可控性，在微小的位移下对试验加载载荷影响很小，也增加了系统的安全性，和可控性，无需高精度、大量程、快速响应但价格昂贵，安装要求高的位移传感器。通过使用价格便宜、操作简单的、精密的力传感器8就能够实现最优控制，不需实时控制负载载荷，间断的检测载荷，实现闭环控制，而且成本低廉。

优选的，如图2所示，试验台4呈矩形框架结构，其长度方向的两端分别设置有电动缸固定架1；试验台4宽度方向的上方设置有若干电动缸支架3，下方设置有若干底端横梁2。能够更好的保证电动缸5在试验过程中试验台4的强度，提供电动缸5的安装位置和连接空间，保持电动缸5在加载试验过程中的直线运动。本优选实施例在实现时，采用标准型材槽钢制成框架结构的试验台4，两端的电动缸固定架1使用厚钢板焊接而成，为了更好的保证试验台构架的强度，将电动缸固定架1焊接在试验台4的两端；为了增加试验台4的刚性和稳定性，在底部焊接4个空心方钢加工的的底端横梁2，电动缸5优选的通过地锚固定块9连接固定在地锚固定架1上。

Claims (8)

1.一种电动缸负载和寿命试验装置，其特征在于，包括用于支撑两个电动缸(5)的试验台(4)，用于连接两个电动缸(5)的驱动杆(6)的连接件，用于分别固定两个电动缸(5)并保持其位于同一直线方向的辅助部件，以及用于控制电动缸(5)的电机并采集两个电动缸(5)之间相互作用的拉力数据或压力数据的控制系统；所述的控制系统包括连接在两个驱动杆(6)之间的力传感器(8)；

所述的控制系统还包括驱动器，控制器和计算机；驱动器直接对电机实现转动控制；控制器给驱动器发送控制指令，并分别采集由力传感器(8)和电机反馈的信息；计算机通过控制器实现指令的传输和数据的提取。

2.根据权利要求1所述的电动缸负载和寿命试验装置，其特征在于，当进行负载和寿命试验时，两个驱动杆(6)的运动方向相同，并且两个驱动杆(6)之间还设置有用于缓冲的弹性连接装置(7)。

3.根据权利要求2所述的电动缸负载和寿命试验装置，其特征在于，当进行拉力负载和寿命试验时，所述的弹性连接装置(7)包括一端开口的壳体(702)，与壳体(702)开口端连接的转接杆(701)，以及穿过壳体(702)封闭端并与转接杆(701)间隔位于同一直线上的拉杆(704)；拉杆(704)位于壳体(702)内部的一端和壳体(702)封闭端之间设置有若干安装在拉杆(704)上的弹簧片(703)；拉杆(704)与壳体(702)之间间隙配合；转接杆(701)和拉杆(704)分别与两个驱动杆(6)的自由端连接。

4.根据权利要求3所述的电动缸负载和寿命试验装置，其特征在于，所述的连接件为卸扣；辅助部件为关节轴承；两个电动缸(5)分别通过关节轴承与试验台(4)固定连接。

5.根据权利要求2所述的电动缸负载和寿命试验装置，其特征在于，当进行压力负载和寿命试验时，所述的弹性连接装置(7)包括一端开口的壳体(702)，与壳体(702)开口端连接的转接杆(701)，以及穿过壳体(702)封闭 端并与转接杆(701)位于同一直线上的拉杆(704)；拉杆(704)位于壳体(702)内部的一端穿插到转接杆(701)中，剩余部分的中部设置凸台，凸台两侧分别设置有若干与壳体(702)封闭端和转接杆(701)对应连接的弹簧片(703)；拉杆(704)与转接杆(701)之间间隙配合，插接的端面之间设有间隔；凸台与壳体(702)之间间隙配合；转接杆(701)和拉杆(704)分别与两个驱动杆(6)的自由端连接。

6.根据权利要求5所述的电动缸负载和寿命试验装置，其特征在于，所述的连接件为相互配合的转接头；辅助部件为导向机构。

7.根据权利要求6所述的电动缸负载和寿命试验装置，其特征在于，所述的导向机构包括两根相互平行且固定设置的直线导轨，以及配合两根直线导轨设置的滑块；转接头与滑块通过旋转副相连接；两个电动缸(5)与直线导轨平行设置，并且分别与试验台(4)固定连接。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的电动缸负载和寿命试验装置，其特征在于，所述的试验台(4)呈矩形框架结构，其长度方向的两端分别设置有电动缸固定架(1)；试验台(4)宽度方向的上方设置有若干电动缸支架(3)，下方设置有若干底端横梁(2)。