CN106297529B - 一种双工位伺服机构负载模拟器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种双工位伺服机构负载模拟器，传动轴穿过加载摇臂，一端固定安装倾角仪，另一端依次穿过惯量盘基座、配重惯量盘、摩擦力矩加载机构和弹性板夹紧套；双向拉压力传感器通过螺纹连接固定在加载摇臂上；力传感器转接块通过螺纹与双向拉压力传感器连接；弹性板夹紧套一端与传动轴固定连接，另一端通过夹紧套上压板与弹性板固定连接；弹性板一端与弹性板夹紧套固定连接，另一端通过基座上压板与弹性板可调基座固定安装。本发明的惯性力矩、摩擦力矩、弹性力矩可以单独加载和组合加载，在一定范围内连续可调；采用双工位测试，可以实时记录负载模拟器的摆角和被试伺服机构的实际输出力值。

Description

一种双工位伺服机构负载模拟器

技术领域

本发明涉及伺服机构领域，尤其是一种双工位、负载可调节的伺服机构负载模拟器。

背景技术

伺服机构负载模拟器是一种在实验室条件下模拟发动机喷管的结构特性的装置，用来测试伺服机构在实际受载条件下的各种性能指标。随着科技的发展，伺服机构的动态性能和控制精度要求越来越高，因此，研究设计高性能的负载模拟器具有很大的意义和价值。

现有的负载模拟机构有机械式、电动式、气动式、电液式四种。电动式、气动式、电液式负载机构依靠驱动机构来实现加载，虽然加载方式灵活，实现比较容易，但都存在着负载不可调，不利于进行严酷工况下的测试，而且三种负载模拟机构都不可避免的存在多余力的抑制问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种双工位伺服机构负载模拟器，解决负载模拟机构负载不可调、存在多余力的问题。

具体的，本发明提供了一种双工位伺服机构负载模拟器，包括倾角仪、传动轴、加载摇臂、双向拉压力传感器、力传感器转接块、惯量盘基座、配重惯量盘、摩擦力矩加载机构、弹性板夹紧套、夹紧套上压板、弹性板、弹性板可调基座和基座上压板；

所述传动轴穿过加载摇臂，一端固定安装倾角仪，另一端依次穿过惯量盘基座、配重惯量盘、摩擦力矩加载机构和弹性板夹紧套；

所述双向拉压力传感器通过螺纹连接固定在加载摇臂上；所述力传感器转接块通过螺纹与双向拉压力传感器连接；

所述弹性板夹紧套一端与传动轴固定连接，另一端通过夹紧套上压板与弹性板固定连接；

所述弹性板一端与弹性板夹紧套固定连接，另一端通过基座上压板与弹性板可调基座固定安装。

进一步地，还包括固定平台、T型槽平台和辅助平台；

所述固定平台固定于地面上；所述固定平台一端安装有辅助平台；所述T型槽平台固定于固定平台上。

进一步地，还包括安装座；

两个所述安装座对称固定安装在T型槽平台的两侧；所述加载摇臂固定在所述安装座上。

进一步地，还包括导向条；

所述导向条横截面为正方形的长条形构件，下半部分装入T型槽平台中央的凹槽内，上半部分用来与轴承座、摩擦力矩加载机构和弹性可调基座的下表面的长方形凹槽配合，起导向的作用。

进一步地，还包括双列圆柱滚子轴承、轴承座和轴承盖；

所述双列圆柱滚子轴承安装于所述轴承座内，所述轴承座固定安装于所述T型槽平台上，所述轴承座两端面安装轴承盖。

进一步地，所述惯量盘基座两个对接固定安装于所述传动轴上，侧面与所述配重惯量盘固定连接；所述摩擦力矩加载机构固定安装于所述T型槽平台上。

进一步地，所述传动轴为一阶梯轴构件，一端有安装平面用来安装所述倾角仪，与安装平面相邻的是键槽，通过键连接固定所述加载摇臂，右侧开有一个锥孔，用来固定所述弹性板夹紧套。

进一步地，所述配重惯量盘为半圆环薄片型结构件，其表面开有光孔，用来和所述惯量盘基座的侧面相连接，其数量为不少于1个。

进一步地，所述弹性板可调基座为一工型构件，包括上板、下板和两个支撑板，上板和下板上均开有通孔，上板面上加工有凹槽，用于安装所进一步地，所述弹性板为矩形板，其一端开有光孔，优选地，为弹簧钢板。

本发明的有益效果是：

1.惯性力矩，摩擦力矩，弹性力矩可以单独加载和组合加载；

2.上述三种力矩在一定范围内连续可调；

3.采用双工位测试，很好解决了发动机喷管X,Y向结构对称的测试需要；

4.采用倾角仪和双向拉压力传感器，可以实时记录负载模拟器的摆角和被试伺服机构的实际输出力值。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1是本发明的双工位伺服机构负载模拟器组成；

图2是本发明的双工位伺服机构负载模拟器俯视图；

图3是本发明的固定平台结构图；

图4是本发明的T型槽平台结构图；

图5是本发明的安装座结构图；

图6是本发明的传动轴结构图；

图7是本发明的加载摇臂结构图；

图8是本发明的轴承座结构图；

图9是本发明的惯量盘基座结构图；

图10是本发明的配重惯量盘结构图；

图11是本发明的弹性板夹紧套结构图；

图12是本发明的夹紧套上压板结构图；

图13是本发明的弹性板结构图；

图14是本发明的弹性板可调基座结构图；

图15是本发明的基座上压板结构图；

图16是本发明的辅助平台结构图。

图中：1-固定平台、2-T型槽平台、3-安装座、4-导向条、5-倾角仪、6-传动轴、7-加载摇臂、8-双向拉压力传感器、9-力传感器转接块、10-双列圆柱滚子轴承、11-轴承座、12-轴承盖、13-惯量盘基座、14-配重惯量盘、15-摩擦力矩加载机构、16-弹性板夹紧套、17-夹紧套上压板、18-弹性板、19-弹性板可调基座、20-基座上压板、21-辅助平台、22-被试伺服机构。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明提供了一种双工位伺服机构负载模拟器，如图1所示，包括固定平台1、T型槽平台2、安装座3、导向条4、倾角仪5、传动轴6、加载摇臂7、双向拉压力传感器8、力传感器转接块9、双列圆柱滚子轴承10、轴承座11、轴承盖12、惯量盘基座13、配重惯量盘14、摩擦力矩加载机构15、弹性板夹紧套16、夹紧套上压板17、弹性板18、弹性板可调基座19、基座上压板20和辅助平台21；

固定平台1固定于地面上；固定平台1一端安装有辅助平台21；T型槽平台2固定于固定平台1上；如图2所示，两个被试机构安装座3对称固定安装在T型槽平台2的两侧；导向条4固定在T型槽平台2上表面；加载摇臂7固定在安装座3上；双向拉压力传感器8通过螺纹连接固定在加载摇臂7上；力传感器转接块9通过螺纹与双向拉压力传感器8连接；传动轴6安装于双列圆柱滚子轴承10内，穿过加载摇臂7，并与加载摇臂7相连接；传动轴6一端固定安装倾角仪5，另一端依次穿过双列圆柱滚子轴承10、惯量盘基座13、配重惯量盘14、摩擦力矩加载机构15、双列圆柱滚子轴承10和弹性板夹紧套16；双列圆柱滚子轴承10安装于轴承座11内，轴承座11固定安装于T型槽平台2上，轴承座11两端面安装轴承盖12；惯量盘基座13两个对接固定安装于传动轴6上，侧面与配重惯量盘14固定连接；摩擦力矩加载机构15固定安装于T型槽平台2上；弹性板夹紧套16一端与传动轴6固定连接，另一端通过夹紧套上压板17与弹性板18固定连接；弹性板18一端与弹性板夹紧套16固定连接，另一端通过基座上压板20与弹性板可调基座19固定安装；弹性板可调基座19固定安装于T型槽平台2上。

如图3所示，固定平台1是由方管焊接而成的台架，上台面和左侧面布有安装孔，用来连接T型槽平台2和辅助平台21，下侧布有光孔，通过4个M20地脚螺栓固定于地面上；

如图4所示，T型槽平台2为T型平板，其上侧开有2长4短同样截面规格的T型槽和中心线上的长方形凹槽,T型槽内开有通孔；

如图5所示，安装座3为带阶梯的矩形平板，平板上有用于连接的U型板凸起，平板上开有四个光孔，通过4个M12六角螺栓对称安装在T型槽平台2的两侧，上侧有凹口并在侧面有圆柱孔，用来和伺服机构22的缸体连接；

导向条4横截面为正方形的长条形构件，下半部分装入T型槽平台2中央的凹槽内，上半部分用来与轴承座11，摩擦力矩加载机构15和弹性可调基座19的下表面的长方形凹槽配合，起导向的作用，提高装配精度；

倾角仪5为一矩形构件，其上有4个光孔，用来和传动轴6左端上侧的平面安装固定；

如图6所示，传动轴6为一阶梯轴构件，一端有安装平面用来安装倾角仪5，与安装平面相邻的是键槽，通过键连接固定加载摇臂7，右侧开有一个锥孔，用来固定弹性板夹紧套16；

如图7所示，加载摇臂7为一曲柄构件，中心处有通孔和键槽，用来与传动轴6配合安装，一端开有M12的螺纹通孔，用来和双向拉压力传感器8进行连接；

双向拉压力传感器8为一圆柱形构件，圆柱上下表面有外螺纹，用来和加载摇臂7和力传感器转接块9进行连接；

力传感器转接块9为一U型构件，其一侧通过螺母与双向拉压力传感器8相连，另一侧与被试伺服机构22的活塞杆相连；

如图8所示，轴承座11为L型结构件，左右两侧开有螺纹孔，用来和轴承盖连接，下侧开有光孔和长方形凹槽，用来和T型槽平台2连接，中间的环形孔用来和双列圆柱滚子轴承11配合；

轴承盖12为开有圆孔的环形构件，外圆周附近开有光孔，用来和轴承座11配合连接；

如图9所示，惯量盘基座13为半环状L型构件，包括侧面和底面，侧面和底面均开通孔，两个惯量盘基座13对接安装使用；

如图10所示，配重惯量盘14为半圆环薄片型结构件，其表面开有光孔，用来和惯量盘基座13的侧面相连接，其数量依情况而定；

如图11所示，弹性板夹紧套16为一圆环和矩形板的组合件，圆环端有锥孔，用来和传动轴连接，矩形板上开有光孔；如图12所示，夹紧套上压板17为一矩形板，上表面均布光孔；如图13所示，弹性板18为矩形板，其一端开有光孔，优选地，为弹簧钢板；弹性板18位于弹性板夹紧套16和夹紧套上压板17之间，通过10个M12螺栓固定连接；

如图14所示，弹性板可调基座19为一工型构件，包括上板、下板和两个支撑板，上板和下板上均开有通孔，上板面上加工有凹槽，用于安装基座上压板20，下板下表面开有长方形凹槽；

如图15所示，基座上压板20为矩形板，其两侧开有光孔，表面加工矩形凸起，和弹性板可调基座19上板面的凹槽配合；

如图16所示，辅助平台21为方管焊接而成，包括面板、支腿和加强筋，支腿上开通孔，通过6个M10内六角螺栓固定在固定平台1的左侧，面板用来放置伺服机构的能源系统；

工作时，被试伺服机构22固定于辅助平台21上，缸体与安装座3通过销轴连接，活塞杆与力传感器转接块9通过销轴连接，被试伺服机构22的活塞杆通过力传感器转接块9带动加载摇臂7转动，加载摇臂7带动传动轴6转动，惯性力矩的加载通过固定在传动轴6上的惯量盘基座13和配重惯量盘14实现，通过增减不同惯量的配重惯量盘14可实现的惯性力矩的连续调节，传动轴6带动配重惯量盘14转动，产生惯性力矩；摩擦力矩的加载通过摩擦力矩加载机构15与传动轴6进行面接触产生干摩擦，通过改变摩擦力矩加载机构15对传动轴6的抱紧力进行调节，抱紧力正比于摩擦力矩加载机构15内部液压油压力；弹性力矩的加载通过扭转高强度弹性板18的方式实现，通过调节弹簧板的跨度，改变弹性可调基座19的位置可以改变弹性板18的有效作用长度，从而改变弹性力矩的力矩梯度。

综上所述，本发明提供了一种双工位伺服机构负载模拟器，具有以下优点：

1.惯性力矩、摩擦力矩和弹性力矩可以单独加载和组合加载；

2.惯性力矩、摩擦力矩和弹性力矩在一定范围内连续可调；

3.采用双工位测试，很好解决了发动机喷管X,Y向结构对称的测试需要；

4.采用倾角仪和双向拉压力传感器，可以实时记录负载模拟器的摆角和被试伺服机构的实际输出力值。

尽管已经结合优选的实施例对本发明进行了详细地描述，但是本领域技术人员应当理解的是在不违背本发明精神和实质的情况下，各种修正都是允许的，它们都落入本发明的权利要求的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种双工位伺服机构负载模拟器，其特征在于，包括倾角仪、传动轴、加载摇臂、双向拉压力传感器、力传感器转接块、惯量盘基座、配重惯量盘、摩擦力矩加载机构、弹性板夹紧套、夹紧套上压板、弹性板、弹性板可调基座、基座上压板、固定平台、T型槽平台、辅助平台、导向条、双列圆柱滚子轴承、轴承座、轴承盖；

所述传动轴穿过加载摇臂，一端固定安装倾角仪，另一端依次穿过惯量盘基座、配重惯量盘、摩擦力矩加载机构和弹性板夹紧套；所述传动轴为一阶梯轴构件，一端有安装平面用来安装所述倾角仪，与安装平面相邻的是键槽，通过键连接固定所述加载摇臂，右侧开有一个锥孔，用来固定所述弹性板夹紧套；

所述双向拉压力传感器通过螺纹连接固定在加载摇臂上；所述力传感器转接块通过螺纹与双向拉压力传感器连接；

所述弹性板夹紧套一端与传动轴固定连接，另一端通过夹紧套上压板与弹性板固定连接；

所述弹性板一端与弹性板夹紧套固定连接，另一端通过基座上压板与弹性板可调基座固定安装；

所述固定平台固定于地面上；所述固定平台一端安装有辅助平台；所述T型槽平台固定于固定平台上；

所述导向条横截面为正方形的长条形构件，下半部分装入T型槽平台中央的凹槽内，上半部分用来与轴承座、摩擦力矩加载机构和弹性可调基座的下表面的长方形凹槽配合，起导向的作用；

所述双列圆柱滚子轴承安装于所述轴承座内，所述轴承座固定安装于所述T型槽平台上，所述轴承座两端面安装轴承盖。

2.根据权利要求1所述的一种双工位伺服机构负载模拟器，其特征在于，还包括安装座；

两个所述安装座对称固定安装在T型槽平台的两侧；所述加载摇臂固定在所述安装座上。

3.根据权利要求1所述的一种双工位伺服机构负载模拟器，其特征在于，所述惯量盘基座两个对接固定安装于所述传动轴上，侧面与所述配重惯量盘固定连接；所述摩擦力矩加载机构固定安装于所述T型槽平台上。

4.根据权利要求1所述的一种双工位伺服机构负载模拟器，其特征在于，所述配重惯量盘为半圆环薄片型结构件，其表面开有光孔，用来和所述惯量盘基座的侧面相连接，其数量为不少于1个。

5.根据权利要求4所述的一种双工位伺服机构负载模拟器，其特征在于，所述弹性板可调基座为一工型构件，包括上板、下板和两个支撑板，上板和下板上均开有通孔，上板面上加工有凹槽，用于安装所述基座上压板。

6.根据权利要求4或5所述的一种双工位伺服机构负载模拟器，其特征在于，所述弹性板为矩形板，其一端开有光孔，为弹簧钢板。