CN105954053A - 一种负载模拟器的摩擦力矩加载机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种负载模拟器的摩擦力矩加载机构，所述摩擦力矩加载机构由液体缸活塞制动及复位机构、摩擦力矩加载实现机构、固定机构和摩擦片位置可调机构组成。

Description

一种负载模拟器的摩擦力矩加载机构

技术领域

本发明属摩负载模拟器领域，具体涉及一种负载模拟器的摩擦力矩加载机构。

背景技术

负载模拟器要求模拟惯性、摩擦、位置、常值四种负载力矩的单独施加和组合施加情况，其中经常性试验用负载为惯性、摩擦和位置的组合力矩，常值负载用于研究性试验。

负载模拟器是一种重要的半实物仿真设备，国内外有很多的专家学者对负载模拟器做了很多的研究工作，研制性能优良的负载模拟器具有重要的意义。以摩擦加载式的负载模拟器为研究对象，主要技术是利用液压缸推动摩擦片，从而产生摩擦力实现加载。通过改变液压缸内的油压大小，进而调节摩擦片之间的摩擦力大小。经国内外学者的长期研究，电液负载模拟器被成功用于飞行器舵机加载试验中，取得了许多有价值的研究成果。

本发明是负载模拟器上的一部分，要求负载模拟器在惯性、摩擦、位置、常值四种负载力矩的组合施加情况下能够出现双谐振峰，此机构是负载模拟器的摩擦力矩加载装置，此摩擦力矩的值直接影响着二阶谐振峰的频率位置和峰值的大小。现有负载模拟器上的摩擦力矩加载机构不能实现摩擦力矩的连续调节。本发明可以使摩擦片与活塞之间有一个初始的预紧力，并可以实现摩擦力矩的连续调节。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种负载模拟器的摩擦力矩加载机构。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

本发明的目的是在负载模拟器上进行摩擦力矩且能实现对摩擦力矩值为在一定范围连续调节的液压摩擦力矩加载装置。其特征在于此制动机构由四部分组成：液体缸活塞制动及复位机构；摩擦力矩加载实现机构；固定机构；摩擦片位置可调机构。

方案中选定摩擦盘直径为D，摩擦片数量n＝2，根据选定的材料，取摩擦系数μ＝0.4，则作用于摩擦片上的力F1有如下关系：

$F_1\mathrm{\μ}=\frac{2M}{nD}$

根据要求的额定扭矩，计算得F1。由公式计算数据得出以下的结论。

(1)摩擦片及摩擦盘的摩擦系数对整个系统的摩擦力矩影响很大，因此在选择材料是要选择有较大摩擦系数的材料；

(2)摩擦盘直径的大小对摩擦力矩的改变影响很大，因此要根据要求设计合适的摩擦盘直径大小，便于对摩擦加载机构的设计；

(3)根据尺寸参数计算出的摩擦力矩大小范围，同时满足摩擦力矩在一定范围内连续调节；

(4)设计过程中，考虑中间调整螺钉的强度足够；

(5)为了满足摩擦片在加载之后回到初始位置，应合理选择弹簧的类型及尺寸。

所述液体缸活塞制动及复位机构中复位弹簧加在缸体内部围绕在活塞上，而一般制动装置采用的多是复位弹簧在缸体的外部对称布置，在制动块和制动器支架都需要进行孔和螺纹的加工，另外难于实现对制动块和摩擦片初始位置的调节。活塞嵌入到缸体内，与缸体之间有密封圈和密封圈用挡圈保证其密封性能。液压缸一端开有油路，当系统给其供油时，液体压力推动活塞向前，由活塞推动制动块和摩擦片实现制动。复位弹簧装在活塞小端处，一端与活塞端贴紧，另一端与缸体贴紧。初始位置时，由调整螺钉将活塞，复位弹簧及缸体压紧，有一个初始的加载力使制动块和缸体及机座贴紧。

所述摩擦力矩加载实现机构，由制动块、摩擦片以及固定螺栓等零件组成，摩擦片由耐磨材料铍青铜加工制成，在其中央开有沉头孔，保证调整螺钉的调整作用。制动块为圆盘形，其中央开有带螺纹的孔，调整螺钉从中穿过。在制动块的中间有突起，以使其与摩擦片同轴并贴合。在摩擦片和制动块上分别开有螺纹孔和沉头螺纹套，用固定螺栓将摩擦片和制动块连接在一起。

所述固定机构主要由制动器座、制动器支架、制动器连接板以及固定螺栓组成。将整个摩擦制动机构与负载模拟器的台架相连组成一个框架机构。将制动器支架的两端分别与底座用螺栓固定，再将制动器连接板分别与制动器支架用螺栓固定。液压缸体被固定在制动器的支架上，制动块和摩擦片用螺栓固定连接在一起，可以在制动器支架孔内轴向移动，实现对负载模拟装置的制动。整个固定装置固定在负载模拟器机座上。

所述摩擦片位置可调机构是为了保证活塞与制动块之间的贴合力能够在一定范围内调节。调整螺钉穿过摩擦片上的孔，将活塞与制动块紧密固定在一起，通过旋转调整螺钉，使得活塞-制动块与缸体之间有一个预设的可调压紧力。

有益效果

1、摩擦片设计成半圆形状，保证其与摩擦盘之间的接触面积较大，有利于增加摩擦力矩；制动块的结构设计成有突起，可以和摩擦片很好的配合。

2、调整螺钉穿过摩擦片上的孔，将活塞与制动块紧密固定在一起，通过旋转调整螺钉，使得活塞-制动块与缸体之间有一个预设的可调压紧力。

3、两侧的摩擦盘分别由两个液压缸驱动，可以自由调节摩擦加载力矩。因此可以实现负载模拟器上的摩擦力矩加载连续调节。并且可以使摩擦片与活塞之间有一个初始的预紧力。

附图说明

图1负载模拟器摩擦力矩加载机构主视图。

图2为负载模拟器摩擦力矩加载机构A向剖面图。

图3活塞与缸体接触处密封结构图。

图4为负载模拟器摩擦力矩加载机构左视图。

其中，1、油缸体；2、活塞；3、复位弹簧；4、调整螺钉M16X150；5、制动器连接板；6、内六角螺钉M16X45；7、制动块；8、摩擦片；9、制动器支架；10、制动器座；11、制动盘；12、主轴；13、内六角螺钉M6X20；14、密封圈用挡圈；15、O型密封圈；16、内六角螺钉M8X30；17、内六角螺钉M15X65。

具体实施方式

实施例1

一种负载模拟器的摩擦力矩加载机构，所述摩擦力矩加载机构由液体缸活塞制动及复位机构、摩擦力矩加载实现机构、固定机构和摩擦片位置可调机构组成。

所述液体缸活塞制动及复位机构中，复位弹簧加在缸体内部围绕在活塞上，活塞嵌入到缸体内，与缸体之间有密封圈和密封圈用挡圈，保证其密封性能；液压缸一端开有油路，当系统给其供油时，液体压力推动活塞向前，由活塞推动制动块和摩擦片实现制动；复位弹簧装在活塞小端处，一端与活塞端贴紧，另一端与缸体贴紧，初始位置时，由调整螺钉将活塞，复位弹簧及缸体压紧，有一个初始的加载力，使制动块和缸体及机座贴紧。

所述摩擦力矩加载实现机构，由制动块、摩擦片以及固定螺栓组成，摩擦片由耐磨材料铍青铜加工制成，在其中央开有沉头孔，保证调整螺钉的调整作用；制动块为圆盘形，其中央开有带螺纹的孔，调整螺钉从中穿过；在制动块的中间有突起，以使其与摩擦片同轴并贴合；在摩擦片和制动块上分别开有螺纹孔和沉头螺纹套，用固定螺栓将摩擦片和制动块连接在一起。

所述固定机构主要由制动器座、制动器支架、制动器连接板以及固定螺栓组成，所述固定机构将整个摩擦制动机构与负载模拟器的台架相连组成一个框架机构，将制动器支架的两端分别与底座用螺栓固定，再将制动器连接板分别与制动器支架用螺栓固定，液压缸体被固定在制动器的支架上，制动块和摩擦片用螺栓固定连接在一起，在制动器支架孔内轴向移动，实现对负载模拟装置的制动，整个固定装置固定在负载模拟器机座上。

所述摩擦片位置可调机构是为了保证活塞与制动块之间的贴合力能够在一定范围内调节，调整螺钉穿过摩擦片上的孔，将活塞与制动块固定在一起，通过旋转调整螺钉，使得活塞-制动块与缸体之间有一个预设的可调压紧力。

实施例2

液压制动器安装时，先将制动器座安装在件负载模拟器总成上

将制动支架两端分别安装在制动器座上，并用螺栓连接固定

将摩擦盘安装到主轴上

把制动块和摩擦片用螺钉连接固定组装好，并装入制动支架的孔内

在油缸体内分别转入复位弹簧、活塞、密封圈用挡圈和O型密封圈，组装好。再将油缸体端盖盖好，并用螺钉连接固定

将调整螺钉穿过摩擦片和制动块，以及油缸体的孔，将调整螺钉与活塞、制动块连接，并保证复位弹簧有一定的预紧力，使得制动块与活塞贴紧

将制动器连接板装在制动器支架上，并分别用螺钉连接固定好

当系统给油缸体内注入液压油时，液体压力推动活塞向前，由活塞推动制动块和摩擦片实现制动。

实施例3

负载模拟器工作前的准备工作：确认负载模拟器二阶谐振峰的位置和峰值，计算出两摩擦片的相对位置。

使负载模拟器上电，打开液压缸进行加载，此时活塞推动制动块和摩擦片加载，主轴与摩擦片之间实现摩擦加载。观察记录实验现象

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本申请所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本申请型的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种负载模拟器的摩擦力矩加载机构，其特征在于：所述摩擦力矩加载机构由液体缸活塞制动及复位机构、摩擦力矩加载实现机构、固定机构和摩擦片位置可调机构组成。

所述液压缸活塞及复位机构安装在所述固定机构中制动器支架孔内，其中油缸体与制动器支座侧壁压紧，活塞与所述摩擦力矩加载机构中制动块用螺钉连接在一起；

所述摩擦力矩加载机构安装在所述固定机构中的制动器支架孔内，其中制动块一段与所述液压缸活塞及复位机构活塞连接，摩擦片半圆截面与轴套同心；

所述固定机构将整个摩擦制动机构与负载模拟器的台架相连接，缸活塞制动及复位机构、摩擦力矩加载实现机构和摩擦片位置可调机构安装在其中。

所述摩擦片位置可调机构，连接所述液压缸活塞及复位机构及所述摩擦力矩加载机构。

2.根据权利要求1所述的摩擦力矩加载机构，其特征在于：所述液体缸活塞制动及复位机构中，复位弹簧加在缸体内部围绕在活塞上，活塞嵌入到缸体内，与缸体之间有密封圈和密封圈用挡圈，保证其密封性能；液压缸一端开有油路，当系统给其供油时，液体压力推动活塞向前，由活塞推动制动块和摩擦片实现制动；复位弹簧装在活塞小端处，一端与活塞端贴紧，另一端与缸体贴紧，初始位置时，由调整螺钉将活塞，复位弹簧及缸体压紧，有一个初始的加载力，使制动块和缸体及机座贴紧。

3.根据权利要求1所述的摩擦力矩加载机构，其特征在于：所述摩擦力矩加载实现机构，由制动块、摩擦片以及固定螺栓组成，摩擦片由耐磨材料铍青铜加工制成，在其中央开有沉头孔，保证调整螺钉的调整作用；制动块为圆盘形，其中央开有带螺纹的孔，调整螺钉从中穿过；在制动块的中间有突起，以使其与摩擦片同轴并贴合；在摩擦片和制动块上分别开有螺纹孔和沉头螺纹套，用固定螺栓将摩擦片和制动块连接在一起。

4.根据权利要求1所述的固定机构，其特征在于：所述固定机构主要由制动器座、制动器支架、制动器连接板以及固定螺栓组成，所述固定机构将整个摩擦制动机构与负载模拟器的台架相连组成一个框架机构，将制动器支架的两端分别与底座用螺栓固定，再将制动器连接板分别与制动器支架用螺栓固定，液压缸体被固定在制动器的支架上，制动块和摩擦片用螺栓固定连接在一起，在制动器支架孔内轴向移动，实现对负载模拟装置的制动，整个固定装置固定在负载模拟器机座上。

5.根据权利要求1所述的摩擦片位置可调机构，其特征在于：所述摩擦片位置可调机构是为了保证活塞与制动块之间的贴合力能够调节，调整螺钉穿过摩擦片上的孔，将活塞与制动块固定在一起，通过旋转调整螺钉，使得活塞-制动块与缸体之间有一个预设的可调压紧力。