CN106372355B - 通用起竖负载模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通用起竖负载模拟装置，包括：起竖负载模拟装置、下支点移动装置、上支点移动装置、安全防护装置；主要用于空载、满载、偏载等实际工况条件下垂直起竖模拟试验，起竖时间、起竖角度及起竖位置精度等测试验证，电源、起竖控制器、起竖电动缸之间功率匹配试验验证，起竖电动缸推力、运行速度、换级平稳性及换挡平稳性等性能测试验证，起竖及回平过程中正常及异常失电制动性能验证，模拟起竖机构的运动过程，推导各构件的运动参数方程，使其准确反映运动参数变化的全过程，直观、真实地了解和预示发射车各主要受力部位的应力和位移，找出系统的薄弱环节进行改进，使得满足导弹起竖过程的快速性、平稳性、可靠性、安全性等要求。

Description

通用起竖负载模拟装置

技术领域

本发明涉及一种通用起竖负载模拟装置。

背景技术

现代战争中，由于侦察技术的发展和打击精度的提高，导弹武器的生存能力受到了严重威胁。为了提高导弹武器系统的生存能力和快速反应能力，机动发射的导弹要缩短反应时间，就必须实现快速调平和起竖。如俄罗斯的SS-20、SS-25导弹采用液压加燃气助力的方法将起竖时间缩短到30秒，导弹起竖后可立即发射。据报道，这两种导弹的最快发射准备时间为15分钟，而处于待发射状态的导弹，其反应时间仅为90秒。随着军事准备的需要，我国导弹武器越来越朝着快速起竖的方向发展。目前陆基机动发射导弹武器系统起竖机构一般采用液压油缸或者电动缸来实现，其导弹发射架起竖过程伴随着动态载荷和拓扑变化，装置产生了复杂的动态响应，同时导弹也获得了角位移和角速度，形成了离箱姿态散布，严重时可能导致后续发射任务的失败。

而对于导弹发射装置的设计工作是个反复过程，要经过多次的设计与修改才能获得满意的结果。以往进行发射装置的设计与修改时基本上是采用经验类比法，按照经验设计，根据经验修改，是设计、加工、试验、修改的简单重复，缺乏全面系统的理论分析与方案优选。设计修改过程中所作的计算，基本上是以刚体动力学为基础，或仅仅考虑了刚性系统在不稳定运动时的惯性力，没有考虑弹性系统振动的作用。选择设计参数时都作为定值，没有看作是多值随机现象，和考虑参数分散性的影响。显然，这样的设计有很大的盲目性，而且计算往往与实际有较大的出入，因此产品性能难以保证。

目前，关于导弹发射装置的建模仿真研究很多，但是，关于车载导弹起竖过程动态特性(包括起竖快速性、力学特性、油压特性、结构紧凑性等)完整模拟的研究尚不多见，无法全面研究起竖过程系统的响应特性以及运动特性，更无法对工作过程中系统易出现的启停抖动和爬行现象进行动态特性分析。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种通用起竖负载模拟装置，对起竖过程系统的响应特性以及运动特性进行研究，使得满足导弹起竖过程的快速性、平稳性、可靠性、安全性等要求。通过系统仿真模拟整个起竖过程，模拟起竖机构的运动过程，推导各构件的运动参数方程，使其准确反映运动参数变化的全过程，直观、真实地了解和预示发射车各主要受力部位的应力和位移，找出系统的薄弱环节进行改进，对提高起竖机构的设计质量和效率具有重要的意义。

为此，本发明提供一种通用起竖负载模拟装置，包括：起竖负载模拟装置、下支点移动装置、上支点移动装置、安全防护装置；所述起竖负载模拟装置包括底座、耳座、框架、配重块及编码器，根据不同型号的电动缸实际使用工况的要求，通过改变负载块的数量及安装位置来调整负载模拟装置的重量以及重心位置，真实地模拟电动缸的实际工况；所述上支点移动装置可根据不同型号的电动缸对不同上支撑点位置的要求，改变电动缸上支点的空间位置，真实地模拟实际工况；所述下支点移动装置可根据不同型号的电动缸对不同下支撑点位置的要求，改变电动缸下支点的空间位置，真实地模拟实际工况；所述安全防护装置主要起到支撑起竖框架的作用，防止模拟装置在起竖及回平过程中异常失电或电机控制器失效时而造成起竖框架失速下落损坏设备甚至伤害人员。

作为优选，通过配重块的组合来模拟不同形式的负载(空载、满载、偏载)，所述配重块规格分别为100Kg、200Kg、500Kg、1000Kg，根据负载质心的需要，配重块可进行多层组合以及配重块在轴向位置的组合，根据实际工况对负载模拟装置质心高度及轴向位置，配置各层配重块数量、低层两侧配重块数量以及配重块的轴向位置，实现质心的空间位置要求，所述配重块通过螺栓固定，防止起竖过程中配重块在重力的作用下向下滑动；所述配重块上设计有吊装孔，方便安装。

所述框架采用型钢焊接而成，为配重块提供固定平台；配重块固定层分为上下两层，可以通过对两层配重块质量的分配来调节负载模拟装置的质心高度。

所述框架通过三个耳座与底座相连接，底座用螺栓固定在平台上，并且底部用平键加强固定，所述耳座包括支撑耳座、连接耳座以及耳轴等，支撑耳座通过螺栓固定在底座上，连接耳座通过螺栓固定在框架上，支撑耳座与固定耳座通过耳轴相连接，耳轴的一端设计有角度编码器，实时检测负载模拟装置起竖过程的角度及角速度变化，并且耳轴连接采用铰接方式，防止出现因不对中造成连接耳轴别劲的现象；所述耳轴上设计有固体润滑轴承。

所述上支点移动装置主要由导轨、重载滑块、上支撑箱体、连接法兰、电动执行器、定位箱体、螺杆、耳座、吊环等构成，所述导轨安装在框架的横梁上，框架横梁两侧设计有定位孔，与定位箱体上的定位孔大小相对应，并通过锁紧销将定位箱体固定在框架横梁上，改变定位箱体的固定位置，从而改变上支点移动装置相对于框架的位置；所述电动执行器安装在定位箱体上，电动执行器的另一端与上支撑箱体相连接，推动上支撑箱体移动并能实现对上支撑箱体的支撑作用；所述上支撑箱体采用钢板焊接而成，保证刚度强度的要求，箱体两侧设计有重载滑块，使得上支撑箱体在导轨上可靠移动；上支撑箱体前端两侧钢板均采用弯边结构，以增强箱体的刚度强度，箱体的前侧钢板设计有定位孔，固定板通过螺栓固定在上支撑箱体上；所述固定板外形采用L形并采用8个螺栓固定，以保证固定可靠，固定板上设计有吊环，便于吊装，固定板上还设计有5个螺纹孔，螺杆通过上下固定板将过渡板固定住；耳座固定在过渡板上，调节上下螺杆的伸缩长度，实现对耳座位置的微调。

所述下支点移动装置主要包括电动执行器、底部导轨、重在滑块、底座、过渡件等，可根据实际工况要求调整电动缸下支点的位置，所述电动执行器通过底座固定在固定架上，电动执行器的电动缸一端通过连接法兰与底座相连接，一方面电动执行器伸缩，调整底座的位置，另一方面，电动执行器具有自锁功能，能够可靠的支撑底座固定在某一位置，所述底座安装在底部导轨上，底座与电动缸连接面垂直于底部平台，底座通过过渡件与耳座为螺栓连接，连接面为倾斜面，并且连接面上设置两列间距为50mm的螺纹孔，通过调整不同的安装孔，实现对耳座空间位置的调整，所述底部导轨为支点的水平方向的移动提供平稳的移动环境，主要是由钢板焊接而成，表面镀铜，减小滑动摩擦力，底座与底部导轨之间设计有8个滚柱重载滑块用来减小摩擦力，重载滑块在底部导轨上下侧各分部4个，其中上部左右侧各分部两个，下部左右侧各分部两个。

所述安全防护装置主要用于试验台在起竖及回平过程中异常失电、电机控制器失效时，支撑起竖台架，防止起竖台架失速下落损坏设备及伤害人员；安全防护装置主要包括支撑架、螺母、丝杠、手轮、减震垫，所述支撑架是由型钢焊接而成，为负载模拟装置提供支撑及螺母、丝杠提供安装平台，支撑架两侧各设计有8个丝杠、螺母，转动手轮，手轮带动丝杠旋转，从而实现丝杠升降，调整丝杠位置来调整起竖负载模拟装置的初始位置，所述丝杠顶部设置有减振垫，能够承受最大撞击速度为1.5m/s,最大吸收能量为24000Nm。

本发明主要用于空载、满载、偏载等实际工况条件下电动垂直起竖模拟试验，起竖时间、起竖角度及起竖位置精度等测试验证，电源、起竖控制器、起竖电动缸之间功率匹配试验验证，起竖电动缸推力、运行速度、换级平稳性及换挡平稳性等性能测试验证，起竖及回平过程中正常及异常失电制动性能验证，本发明具有开放性、柔性设计、精度高等诸多优点，为研究电动缸综合性能、导弹起竖过程特性研究提供理论依据和技术支撑。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施方式的通用起竖负载模拟装置轴测图1；

图2是根据本发明的一个实施方式的通用起竖负载模拟装置轴测图2；

图3是根据本发明的另一个实施方式的通用起竖负载模拟装置轴测图1；

图4是根据本发明的另一个实施方式的通用起竖负载模拟装置轴测图2；

图5是根据本发明的一个实施方式的通用起竖负载模拟装置框架轴测图1；

图6是根据本发明的一个实施方式的通用起竖负载模拟装置框架主视图；

图7是根据本发明的一个实施方式的通用起竖负载模拟装置框架轴测图2；

图8是根据本发明的一个实施方式的通用起竖负载模拟装置底部支撑机构轴测图1；

图9是根据本发明的一个实施方式的通用起竖负载模拟装置底部支撑机构轴测图2；

图10是根据本发明的一个实施方式的通用起竖负载模拟装置上支撑机构轴测图1；

图11是根据本发明的一个实施方式的通用起竖负载模拟装置上支撑机构轴测图2；

图12是根据本发明的一个实施方式的通用起竖负载模拟装置上支撑机构轴测图3；

图13是根据本发明的一个实施方式的通用起竖负载模拟装置上支撑机构轴测图4；

图14是根据本发明的一个实施方式的通用起竖负载模拟装置安全防护装置轴测图；

图15是根据本发明的一个实施方式的通用起竖负载模拟装置耳座轴测图；

图16是根据本发明的一个实施方式的通用起竖负载模拟装置耳座剖视图；

图17是根据本发明的一个实施方式的通用起竖负载模拟装置负载轴测图；

图中：1、底部平台；2、安全防护装置；3、固定架；4、框架；5、配重块；6、支撑架；7、螺母；8、丝杠；9、手轮；10、减震垫；11、下支点移动装置；12、被测件；13、上支点移动装置；14、耳座；15、下负载支架；16、上负载支架；17、横梁；18、电动执行器底座；19、电动执行器；20、底部导轨；21、重载滑块；22、底座；23、过渡件；24、耳座；25、螺栓；26、连接法兰；27、定位孔；28、导轨；29、重载滑块；30、滑块连接板；31、上支撑箱体；32、连接法兰；33、固定架；34、电动执行器；35、重载滑块；36、定位箱体；37、固定板；38、螺杆；39、吊环；40、过渡板；41、耳座；42、轴；43、支撑耳座；44、连接耳座；45、编码器；46、铰接。

具体实施方式

下面结合附图详细说明根据本发明的实施方式。

如图1所示，通用起竖负载模拟装置，包括：起竖负载模拟装置、下支点移动装置11、上支点移动装置13、安全防护装置；所述起竖负载模拟装置包括固定架3、耳座14、框架4、配重块及编码器45，根据不同型号的电动缸实际使用工况的要求，通过改变负载块的数量及安装位置来调整负载模拟装置的重量以及重心位置，真实地模拟电动缸的实际工况；所述上支点移动装置13可根据不同型号的电动缸对不同上支撑点位置的要求，改变电动缸上支点的空间位置，真实地模拟实际工况；所述下支点移动装置11可根据不同型号的电动缸对不同下支撑点位置的要求，改变电动缸下支点的空间位置，真实地模拟实际工况；所述安全防护装置主要起到支撑起竖框架的作用，防止模拟装置在起竖及回平过程中异常失电或电机控制器失效时而造成起竖框架失速下落损坏设备甚至伤害人员。

作为优选，通过配重块的组合来模拟不同形式的负载(空载、满载、偏载)，所述配重块规格分别为100Kg、200Kg、500Kg、1000Kg，根据负载质心的需要，配重块可进行多层组合以及配重块在轴向位置的组合，根据实际工况对负载模拟装置质心高度及轴向位置，配置各层配重块数量、低层两侧配重块数量以及配重块的轴向位置，实现质心的空间位置要求，所述配重块通过螺栓固定，防止起竖过程中配重块在重力的作用下向下滑动；所述配重块上设计有吊装孔，方便安装。

所述框架4采用型钢焊接而成，为配重块提供固定平台；配重块5固定层分为上下两层，可以通过对两层配重块质量的分配来调节负载模拟装置的质心高度。

所述框架4通过三个耳座14与固定架3相连接，底座用螺栓固定在平台上，并且底部用平键加强固定，所述耳座14包括支撑耳座43、连接耳座44以及耳轴等，支撑耳座43通过螺栓固定在固定架3上，连接耳座44通过螺栓固定在框架上，支撑耳座43与连接耳座44通过耳轴相连接，耳轴的一端设计有编码器45，实时检测负载模拟装置起竖过程的角度及角速度变化，并且耳轴连接采用铰接方式，防止出现因不对中造成连接耳轴别劲的现象；所述耳轴上设计有固体润滑轴承。

所述上支点移动装置13主要由导轨28、重载滑块29、上支撑箱体31、连接法兰32、电动执行器34、定位箱体36、螺杆38、耳座41、吊环39等构成，所述导轨28安装在框架4的横梁上，框架4横梁两侧设计有定位孔27，与定位箱体36上的定位孔大小相对应，并通过锁紧销将定位箱体固定在框架横梁上，改变定位箱体的固定位置，从而改变上支点移动装置13相对于框架4的位置；所述电动执行器34安装在定位箱体36上，电动执行器34的另一端与上支撑箱体31相连接，推动上支撑箱体31移动并能实现对上支撑箱体31的支撑作用；所述上支撑箱体31采用钢板焊接而成，保证刚度强度的要求，箱体两侧设计有重载滑块29，使得上支撑箱体31在导轨上可靠移动；上支撑箱体31前端两侧钢板均采用弯边结构，以增强箱体的刚度强度，箱体的前侧钢板设计有定位孔，固定板通过螺栓固定在上支撑箱体上；所述固定板37外形采用L形并采用8个螺栓固定，以保证固定可靠，固定板37上设计有吊环39，便于吊装，固定板37上还设计有5个螺纹孔，螺杆38通过上下固定板37将过渡板40固定住；耳座41固定在过渡板上，调节上下螺杆38的伸缩长度，实现对耳座41位置的微调。

所述下支点移动装置11主要包括电动执行器19、底部导轨20、重在滑块21、底座22、过渡件23等，可根据实际工况要求调整电动缸下支点的位置，所述电动执行器19通过底座固定在固定架3上，电动执行器19的电动缸一端通过连接法兰与底座22相连接，一方面电动执行器伸缩，调整底座22的位置，另一方面，电动执行器19具有自锁功能，能够可靠的支撑底座22固定在某一位置，所述底座安装在底部导轨上，底座与电动缸连接面垂直于底部平台1，底座22通过过渡件23与耳座24为螺栓连接，连接面为倾斜面，并且连接面上设置两列间距为50mm的螺纹孔，通过调整不同的安装孔，实现对耳座24空间位置的调整，所述底部导轨20为支点的水平方向的移动提供平稳的移动环境，主要是由钢板焊接而成，表面镀铜，减小滑动摩擦力，底座22与底部导轨20之间设计有8个滚柱重载滑块用来减小摩擦力，重载滑块在底部导轨上下侧各分部4个，其中上部左右侧各分部两个，下部左右侧各分部两个。

所述安全防护装置主要用于试验台在起竖及回平过程中异常失电、电机控制器失效时，支撑起竖台架，防止起竖台架失速下落损坏设备及伤害人员；安全防护装置主要包括支撑架6、螺母7、丝杠8、手轮9、减震垫10，所述支撑架6是由型钢焊接而成，为负载模拟装置提供支撑及螺母、丝杠提供安装平台，支撑架两侧各设计有8个丝杠8、螺母7，转动手轮9，手轮9带动丝杠8旋转，从而实现丝杠升降，调整丝杠位置来调整起竖负载模拟装置的初始位置，所述丝杠顶部设置有减振垫，能够承受最大撞击速度为1.5m/s,最大吸收能量为24000Nm。

通用起竖负载模拟装置的一个示例性实施方式的工作方式如下，也可以其他方式工作。

根据起竖负载模拟装置起竖位置的要求，转动手轮9，实现对框架4位置的调整以满足工况要求，根据负载质心空间位置的要求，计算上下两层配重块质量，满足负载质心高度要求，计算前后配重块质量，满足负载质心轴向位置要求，计算配重块两侧质量，满足负载质心偏心要求，根据计算结果配置配重块数量，根据被测件12上支撑点的空间位置要求，调整定位箱体36位置并通过拔销固定在导轨28上，电动执行器34伸缩，对上支撑点位置进行微调，转动螺杆38，调整耳座41的高度，实现对上支撑点空间位置的调整，从而满足工况要求，耳座24在底座22的倾斜斜面上进行位置调整，满足下支点空间高度的要求，电动执行器19伸缩，使得下支撑点满足工况要求，被测件伸缩，使得模拟负载在规定的角度范围内运动，对被测件在空载、满载、偏载等实际工况条件下进行垂直起竖模拟试验，对起竖时间、起竖角度及起竖位置精度等测试验证，不仅能够实现电源、起竖控制器、起竖电动缸之间功率匹配试验验证，还能够对起竖电动缸推力、运行速度、换级平稳性及换挡平稳性等性能测试验证，起竖及回平过程中正常及异常失电制动性能验证。

本发明具有开放性、柔性设计、精度高等诸多优点，为研究电动缸综合性能、导弹起竖过程特性研究提供理论依据和技术支撑。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种通用起竖负载模拟装置，其特征在于，包括：起竖负载模拟装置、下支点移动装置、上支点移动装置和安全防护装置；所述起竖负载模拟装置包括底座、耳座、框架、配重块及编码器，根据不同型号的电动缸实际使用工况的要求，通过改变配重块的数量及安装位置来调整负载模拟装置的重量以及重心位置，真实地模拟电动缸的实际工况；所述上支点移动装置可根据不同型号的电动缸对不同上支撑点位置的要求，改变电动缸上支点的空间位置，真实地模拟实际工况；所述下支点移动装置可根据不同型号的电动缸对不同下支撑点位置的要求，改变电动缸下支点的空间位置，真实地模拟实际工况；所述安全防护装置起到支撑起竖框架的作用，防止模拟装置在起竖及回平过程中异常失电或电机控制器失效时而造成起竖框架失速下落损坏设备甚至伤害人员；通过配重块的组合来模拟不同形式的负载包括空载、满载和偏载，所述配重块规格分别为100Kg、200Kg、500Kg、1000Kg，根据负载质心的需要，配重块可进行多层组合以及配重块在轴向位置的组合，根据实际工况对负载模拟装置质心高度及轴向位置，配置各层配重块数量、低层两侧配重块数量以及配重块的轴向位置，实现质心的空间位置要求，所述配重块通过螺栓固定，防止起竖过程中配重块在重力的作用下向下滑动；所述配重块上设计有吊装孔，方便安装；配重块固定层分为上下两层，可以通过对两层配重块质量的分配来调节负载模拟装置的质心高度。

2.根据权利要求1所述的通用起竖负载模拟装置，其特征在于，所述框架通过三个耳座与底座相连接，底座用螺栓固定在平台上，并且底部用平键加强固定，所述耳座包括支撑耳座、连接耳座以及耳轴，支撑耳座通过螺栓固定在底座上，连接耳座通过螺栓固定在框架上，支撑耳座与固定耳座通过耳轴相连接，耳轴的一端设计有角度编码器，实时检测负载模拟装置起竖过程的角度及角速度变化，并且耳轴连接采用铰接方式，防止出现因不对中造成连接耳轴别劲的现象；所述耳轴上设计有固体润滑轴承。

3.根据权利要求1所述的通用起竖负载模拟装置，其特征在于，所述上支点移动装置由导轨、重载滑块、上支撑箱体、连接法兰、电动执行器、定位箱体、螺杆、耳座和吊环构成，所述导轨安装在框架的横梁上，框架横梁两侧设计有定位孔，与定位箱体上的定位孔大小相对应，并通过锁紧销将定位箱体固定在框架横梁上，改变定位箱体的固定位置，从而改变上支点移动装置相对于框架的位置；所述电动执行器安装在定位箱体上，电动执行器的另一端与上支撑箱体相连接，推动上支撑箱体移动并能实现对上支撑箱体的支撑作用；所述上支撑箱体采用钢板焊接而成，保证刚度强度的要求，箱体两侧设计有重载滑块，使得上支撑箱体在导轨上可靠移动；上支撑箱体前端两侧钢板均采用弯边结构，以增强箱体的刚度强度，箱体的前侧钢板设计有定位孔，固定板通过螺栓固定在上支撑箱体上；所述固定板外形采用L形并采用8个螺栓固定，以保证固定可靠，固定板上设计有吊环，便于吊装，固定板上还设计有5个螺纹孔，螺杆通过上下固定板将过渡板固定住；耳座固定在过渡板上，调节上下螺杆的伸缩长度，实现对耳座位置的微调。

4.根据权利要求1所述的通用起竖负载模拟装置，其特征在于，所述下支点移动装置包括电动执行器、底部导轨、重载 滑块、底座和过渡件，可根据实际工况要求调整电动缸下支点的位置，所述电动执行器通过底座固定在固定架上，电动执行器的电动缸一端通过连接法兰与底座相连接，一方面电动执行器伸缩，调整底座的位置，另一方面，电动执行器具有自锁功能，能够可靠的支撑底座固定在某一位置，所述底座安装在底部导轨上，底座与电动缸连接面垂直于底部平台，底座通过过渡件与耳座为螺栓连接，连接面为倾斜面，并且连接面上设置两列间距为50mm的螺纹孔，通过调整不同的安装孔，实现对耳座空间位置的调整，所述底部导轨为支点的水平方向的移动提供平稳的移动环境，是由钢板焊接而成，表面镀铜，减小滑动摩擦力，底座与底部导轨之间设计有8个滚柱重载滑块用来减小摩擦力，重载滑块在底部导轨上下侧各分部4个，其中上部左右侧各分部两个，下部左右侧各分部两个。

5.根据权利要求1所述的通用起竖负载模拟装置，其特征在于，所述安全防护装置用于试验台在起竖及回平过程中异常失电、电机控制器失效时，支撑起竖台架，防止起竖台架失速下落损坏设备及伤害人员；安全防护装置主要包括支撑架、螺母、丝杠、手轮和减震垫，所述支撑架是由型钢焊接而成，为负载模拟装置提供支撑及螺母、丝杠提供安装平台，支撑架两侧各设计有8个丝杠、螺母，转动手轮，手轮带动丝杠旋转，从而实现丝杠升降，调整丝杠位置来调整起竖负载模拟装置的初始位置，所述丝杠顶部设置有减振垫，能够承受最大撞击速度为1.5m/s,最大吸收能量为24000Nm。