CN105258969A - 加速度场中集中力加载试验系统 - Google Patents
加速度场中集中力加载试验系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105258969A CN105258969A CN201510786474.8A CN201510786474A CN105258969A CN 105258969 A CN105258969 A CN 105258969A CN 201510786474 A CN201510786474 A CN 201510786474A CN 105258969 A CN105258969 A CN 105258969A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electric cylinder
- concentrated force
- flange
- control system
- torque
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Abstract
本发明公开了一种加速度场中集中力加载试验系统，包括离心机和集中力加载装置，所述集中力加载装置固定安装在所述离心机的安装平台上，所述集中力加载装置包括力矩电机、轴承座、电动缸和加载头，所述力矩电机固定安装在所述轴承座上，所述轴承座和所述电动缸均与所述安装平台固定连接，所述力矩电机的转矩输出轴与所述电动缸的转矩输入轴连接，所述电动缸的输出轴与所述加载头连接。本发明安装在离心机安装平台上，并随着离心机的转臂一起转动，离心机对试验系统提供一个可控的加速度场，再通过对集中力加载装置所施加的加载力和离心机所施加的加速度进行控制，实现对试验件进行离心力-集中力协调加载的试验。
Description
技术领域
本发明涉及一种航天试验系统，尤其涉及一种加速度场中集中力加载试验系统。
背景技术
一种加速度场中的集中力加载试验系统，集中力的加载方向可以是水平方向与加速度方向成任意角度，离心力与集中力可按要求协调加载或独立加载。加速度场中的集中力加载技术是在加速度试验中探索一种新的加载方式，目前的加速度试验中不具备实现集中力加载的能力。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种可以在用于航天试验的离心机上实现离心力-集中力协调加载或离心力与集中力独立加载的加速度场中集中力加载试验系统。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
一种加速度场中集中力加载试验系统，包括离心机和集中力加载装置，所述集中力加载装置固定安装在所述离心机的安装平台上，所述集中力加载装置包括力矩电机、轴承座、电动缸和加载头，所述力矩电机固定安装在所述轴承座上，所述轴承座和所述电动缸均与所述安装平台固定连接，所述力矩电机的转矩输出轴与所述电动缸的转矩输入轴连接，所述电动缸的输出轴与所述加载头连接。
进一步，所述试验系统还包括协调加载控制系统，所述协调加载控制系统包括上位机控制系统和下位机控制系统，所述上位机控制系统设置在地面上，所述下位机控制系统设置在所述离心机和所述集中力加载装置上，所述上位机控制系统和所述下位机控制系统通过光电滑环实现数据通信；
所述上位机控制系统包括数据采集模块、数据显示模块、指令解析/发送模块和数据交互模块，所述数据采集模块、所述数据显示模块和所述指令解析/发送模块的内部信号端均与所述数据交互模块的内部信号端连接，所述数据采集模块和所述数据显示模块的外部信号端与外部实时监控模块连接，所述指令解析/发送模块的外部信号端与人机交互模块连接；
所述下位机控制系统包括编码器、力传感器、伺服控制器和驱动器，所述编码器的定子安装在所述力矩电机的外壳上，所述编码器的转子与所述力矩电机的转轴固定连接，所述力传感器安装在所述电动缸的输出轴与所述加载头之间，所述编码器的信号输出端与所述驱动器的信号输入端连接，所述驱动器的控制信号输出端分别与所述电机和所述电动缸的控制信号输入端连接，所述伺服控制器的内部信号输入端分别与所述驱动器的信号输出端和所述力传感器的信号输出端连接，所述伺服控制器的外部信号端通过光电滑环和以太网与所述数据交互模块的外部信号端连接。
具体地，所述集中力加载装置还包括传动轴和过渡接头，所述传动轴设置在所述力矩电机与所述电动缸之间，且其两端均通过平键与所述力矩电机的转矩输出轴和所述电动缸的转矩输入轴固定连接，所述传动轴通过轴承与所述轴承座可转动连接，所述过渡接头设置在所述力传感器和所述加载头之间，并通过螺纹与所述力传感器和所述加载头固定连接。
进一步，所述集中力加载装置还包括底座，所述电动缸通过螺钉与所述底座固定连接，所述底座通过螺钉与所述安装平台固定连接，所述轴承座通过螺钉与所述安装平台固定连接。
更进一步，所述集中力加载装置还包括第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰对所述轴承的外圈轴向定位，所述传动轴通过所述轴承轴向定位，所述第一法兰和所述第二法兰均通过螺钉与所述轴承座固定连接，所述电机的转矩输出轴、所述电动缸、所述第一法兰、所述第二法兰、所述轴承的中轴线均重合。
优选地，所述第一法兰和所述第二法兰均设置有防尘圈。
优选地，所述集中力加载装置的安装方向与水平方向和加速度方向成任意角度，并由加速度相对于试验件的方向确定。
本发明的有益效果在于：
本发明一种加速度场中集中力加载试验系统安装在离心机安装平台上，并随着离心机的转臂一起转动，离心机对试验系统提供一个可控的加速度场，再通过协调加载控制系统对集中力加载装置所施加的加载力和离心机所施加的加速度进行控制，实现对试验件进行离心力-集中力协调加载的试验。
附图说明
图1是本发明所述集中力加载装置的结构示意图；
图2是本发明所述协调加载控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
如图1所示，本发明一种加速度场中集中力加载试验系统，包括离心机和集中力加载装置，集中力加载装置固定安装在离心机的安装平台13上；
集中力加载装置包括力矩电机2、轴承座4、电动缸7、加载头11、传动轴6、底座8、过渡接头9、第一法兰3和第二法兰14，力矩电机2固定安装在轴承座4上，电动缸7通过螺钉与底座8固定连接，底座8通过螺钉与安装平台13固定连接，轴承座4通过螺钉与安装平台13固定连接，传动轴6设置在力矩电机2与电动缸7之间，且其两端均通过平键与力矩电机2的转矩输出轴和电动缸7的转矩输入轴固定连接，传动轴6通过轴承5与轴承座4可转动连接，过渡接头9设置在力传感器10和加载头11之间，并通过螺纹与力传感器10和加载头11固定连接。第一法兰3和第二法兰14对轴承5的外圈轴向定位，传动轴6通过轴承5轴向定位，第一法兰3和第二法兰14均通过螺钉与轴承座4固定连接，电机的转矩输出轴、电动缸7、第一法兰3、第二法兰14、轴承5的中轴线均重合，第一法兰3和第二法兰14均设置有防尘圈。
如图1和图2试验系统还包括协调加载控制系统，协调加载控制系统包括上位机控制系统和下位机控制系统，上位机控制系统设置在地面上，下位机控制系统设置在离心机和集中力加载装置上，上位机控制系统和下位机控制系统通过光电滑环实现数据通信；
上位机控制系统包括数据采集模块、数据显示模块、指令解析/发送模块和数据交互模块，数据采集模块、数据显示模块和指令解析/发送模块的内部信号端均与数据交互模块的内部信号端连接，数据采集模块和数据显示模块的外部信号端与外部实时监控模块连接，指令解析/发送模块的外部信号端与人机交互模块连接；
下位机控制系统包括编码器1、力传感器10、伺服控制器和驱动器，编码器1的定子安装在力矩电机2的外壳上，编码器1的转子与力矩电机2的转轴固定连接，力传感器10安装在电动缸7的输出轴与加载头11之间，编码器1的信号输出端与驱动器的信号输入端连接，驱动器的控制信号输出端分别与电机和电动缸7的控制信号输入端连接，伺服控制器的内部信号输入端分别与驱动器的信号输出端和力传感器10的信号输出端连接，伺服控制器的外部信号端通过光电滑环和以太网与数据交互模块的外部信号端连接。
本发明加速度场中集中力加载试验系统的工作原理如下：
传动轴6由轴承座4内部轴承5进行轴向定位，并通过平键连接将力矩电机2输出的扭矩传递给电动缸7，通过安装在力矩电机2上的编码器1对力矩电机2的转速和位置进行检测，传动轴6在加速度环境下所产生的离心力由轴承5进行支承，电动缸7固定连接在底座8上，并将传动轴6传递来的扭矩转换成集中力进行输出，并直接作用在固定在安装平台13上的试验件12上，连接在电动缸7输出轴一端的力传感器10对于输出力的大小进行实时的反馈。
上位机控制系统，实现人机交互、离心力与集中力协调加载控制及状态监控，
下位机实现驱动器、电机和电动缸7输出集中力的控制。
上位机通过离心机转速和加速度的关系式，将离心机实际转速换算为离心机运行加速度，利用加速度与集中力的协调关系式(或集中力的独立控制指令，即与加速度值无关的任意给定值)计算电动缸7系统的输出集中力给定值，通过光电滑环将给定集中力发送给下位机控制系统；力传感器10实时采集电动缸7实际输出力,伺服控制器通过光电滑环将实际输出力发送给上位机控制系统，伺服控制器根据给定集中力和实际测量集中力的偏差和控制算法得到控制信号，此控制信号通过现场总线技术传输给电机驱动器，电机驱动器调节力矩电机2来控制电动缸7输出力的大小，从而实现电动缸7集中力与加速度的协调控制或独立控制。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种加速度场中集中力加载试验系统，包括离心机，其特征在于：还包括集中力加载装置，所述集中力加载装置固定安装在所述离心机的安装平台上，所述集中力加载装置包括力矩电机、轴承座、电动缸和加载头，所述力矩电机固定安装在所述轴承座上，所述轴承座和所述电动缸均与所述安装平台固定连接，所述力矩电机的转矩输出轴与所述电动缸的转矩输入轴连接，所述电动缸的输出轴与所述加载头连接。
2.根据权利要求1所述的一种加速度场中集中力加载试验系统，其特征在于：还包括协调加载控制系统，所述协调加载控制系统包括上位机控制系统和下位机控制系统，所述上位机控制系统设置在地面上，所述下位机控制系统设置在所述离心机和所述集中力加载装置上，所述上位机控制系统和所述下位机控制系统通过光电滑环实现数据通信；
所述上位机控制系统包括数据采集模块、数据显示模块、指令解析/发送模块和数据交互模块，所述数据采集模块、所述数据显示模块和所述指令解析/发送模块的内部信号端均与所述数据交互模块的内部信号端连接，所述数据采集模块和所述数据显示模块的外部信号端与外部实时监控模块连接，所述指令解析/发送模块的外部信号端与人机交互模块连接；
所述下位机控制系统包括编码器、力传感器、伺服控制器和驱动器，所述编码器的定子安装在所述力矩电机的外壳上，所述编码器的转子与所述力矩电机的转轴固定连接，所述力传感器安装在所述电动缸的输出轴与所述加载头之间，所述编码器的信号输出端与所述驱动器的信号输入端连接，所述驱动器的控制信号输出端分别与所述电机和所述电动缸的控制信号输入端连接，所述伺服控制器的内部信号输入端分别与所述驱动器的信号输出端和所述力传感器的信号输出端连接，所述伺服控制器的外部信号端通过光电滑环和以太网与所述数据交互模块的外部信号端连接。
3.根据权利要求2所述的一种加速度场中集中力加载试验系统，其特征在于：所述集中力加载装置还包括传动轴和过渡接头，所述传动轴设置在所述力矩电机与所述电动缸之间，且其两端均通过平键与所述力矩电机的转矩输出轴和所述电动缸的转矩输入轴固定连接，所述传动轴通过轴承与所述轴承座可转动连接，所述过渡接头设置在所述力传感器和所述加载头之间，并通过螺纹与所述力传感器和所述加载头固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种加速度场中集中力加载试验系统，其特征在于：还包括底座，所述电动缸通过螺钉与所述底座固定连接，所述底座通过螺钉与所述安装平台固定连接，所述轴承座通过螺钉与所述安装平台固定连接。
5.根据权利要求3所述的一种加速度场中集中力加载试验系统，其特征在于：还包括第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰对所述轴承的外圈轴向定位，所述传动轴通过所述轴承轴向定位，所述第一法兰和所述第二法兰均通过螺钉与所述轴承座固定连接，所述电机的转矩输出轴、所述电动缸、所述第一法兰、所述第二法兰、所述轴承的中轴线均重合。
6.根据权利要求5所述的一种加速度场中集中力加载试验系统，其特征在于：所述第一法兰和所述第二法兰均设置有防尘圈。
7.根据权利要求1所述的一种加速度场中集中力加载试验系统，其特征在于：所述集中力加载装置的安装方向与水平方向和加速度方向成任意角度，并由加速度相对于试验件的方向确定。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510786474.8A CN105258969A (zh) | 2015-12-10 | 2015-12-10 | 加速度场中集中力加载试验系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510786474.8A CN105258969A (zh) | 2015-12-10 | 2015-12-10 | 加速度场中集中力加载试验系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105258969A true CN105258969A (zh) | 2016-01-20 |
Family
ID=55098746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510786474.8A Pending CN105258969A (zh) | 2015-12-10 | 2015-12-10 | 加速度场中集中力加载试验系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105258969A (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004093482A (ja) * | 2002-09-03 | 2004-03-25 | Shiiwei Engineering:Kk | アーム可動型遠心力載荷試験装置 |
| CN203414286U (zh) * | 2013-05-28 | 2014-01-29 | 上海市质量监督检验技术研究院 | 新型的多功能变角度加载试验机 |
| CN103837339A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-04 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种动态伺服力驱动系统 |
| CN104132802A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-11-05 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 离心模型试验竖向大行程加荷装置及测试方法 |
| CN104515684A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-04-15 | 北京瑞赛长城航空测控技术有限公司 | 直流力矩电机驱动滚珠丝杠副加载的原位校准装置 |
| CN205192770U (zh) * | 2015-12-10 | 2016-04-27 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 加速度场中集中力加载试验系统 |
-
2015
- 2015-12-10 CN CN201510786474.8A patent/CN105258969A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004093482A (ja) * | 2002-09-03 | 2004-03-25 | Shiiwei Engineering:Kk | アーム可動型遠心力載荷試験装置 |
| CN203414286U (zh) * | 2013-05-28 | 2014-01-29 | 上海市质量监督检验技术研究院 | 新型的多功能变角度加载试验机 |
| CN103837339A (zh) * | 2014-03-26 | 2014-06-04 | 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所 | 一种动态伺服力驱动系统 |
| CN104132802A (zh) * | 2014-06-26 | 2014-11-05 | 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 | 离心模型试验竖向大行程加荷装置及测试方法 |
| CN104515684A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-04-15 | 北京瑞赛长城航空测控技术有限公司 | 直流力矩电机驱动滚珠丝杠副加载的原位校准装置 |
| CN205192770U (zh) * | 2015-12-10 | 2016-04-27 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 加速度场中集中力加载试验系统 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103753535A (zh) | 一种机器人单总线模块化数字舵机控制装置及控制方法 | |
| CN203929912U (zh) | 一种伺服驱动器的测试系统 | |
| CN105584637A (zh) | 一种用于航拍相机增稳云台的伺服组件及具有该伺服组件的增稳云台 | |
| CN102935640B (zh) | 一种用于搭建水下电动机械手的驱动模块 | |
| CN110579980A (zh) | 一种通用型伺服控制算法有效性验证装置 | |
| CN102494820A (zh) | 一种电力测功机 | |
| CN205192770U (zh) | 加速度场中集中力加载试验系统 | |
| CN104600901B (zh) | 一种四余度机电伺服机构 | |
| CN103516263A (zh) | 在电动机的驱动准备完成时变更数据通信速度的主机装置 | |
| CN201812031U (zh) | 一种用于伺服驱动测试的测试平台 | |
| CN103066761A (zh) | 一种轴向力平衡装置及应用其的高速电机 | |
| CN105929727A (zh) | 一种基于i2c总线的电机控制方法及系统 | |
| CN205545054U (zh) | 一种基于i2c总线的电机控制系统 | |
| CN105680621A (zh) | 中空的力矩驱动单元 | |
| CN105258969A (zh) | 加速度场中集中力加载试验系统 | |
| CN203851068U (zh) | 一种多电机拖动系统功率平衡控制装置 | |
| CN103196471B (zh) | 应用于机器人的模块化关节位移传感器 | |
| CN203984286U (zh) | 一种电机位置传感器零位自动学习系统 | |
| CN203726493U (zh) | 一种机器人单总线模块化数字舵机控制装置 | |
| CN105865818A (zh) | 双通道直线舵机电动加载系统 | |
| CN104158470A (zh) | 一种用于雷达伺服系统的驱动器 | |
| CN102059625A (zh) | 一种改进的球面双滚道修整器 | |
| CN205725307U (zh) | 中空的力矩驱动单元 | |
| CN104597834A (zh) | 一种多升降舞台群组控制系统 | |
| CN208174590U (zh) | 一种料卷双侧驱动控制系统及料卷设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160120 |