CN106840725A - 一种伺服机构力矩加载设备 - Google Patents

Abstract

一种伺服机构力矩加载设备，属于机械系统试验设施技术领域，本设备的摩擦力矩的加载可以通过加载液压油实现连续的调节，同时可以通过摩擦力矩传感器实时监测加载力矩的大小；弹性力矩的加载可以实现连续的调节，为了克服弹簧力矩弹簧板的强度要求，支撑弹簧板用于实现伺服机构支撑刚度，采用悬臂梁的结构形式，可以通过调整支撑弹簧板的夹持位置实现支撑刚度的连续调节。该发明的有益之处是：与传统伺服机构力矩加载设备对比，本设备的摩擦力矩的加载可以通过加载液压油实现连续的调节。

Description

一种伺服机构力矩加载设备

技术领域

本发明涉及一种伺服机构力矩加载设备，具体地说是应用弹性力矩装置，摩擦力矩加载装置，惯量模拟盘,支承刚度模拟装置，负载力矩显示仪组成，本发明涉及机械系统试验设施技术领域。

背景技术

伺服机构力矩加载设备是一种用来在地面实验室环境下模拟火箭尾喷管结构特性的装置。随着科学技术的发展，对于火箭的大运载能力、机动性和控制精度的要求越来越高，进而对伺服机构地面试验提出了更高的要求，由此推动了伺服机构负载模拟器的研究进展。

传统的伺服机构力矩加载设备多为摆钟式结构，也就是惯性负载的模拟采用偏心的钟摆式结构，这种偏心式负载模拟器，在进行伺服机构扫频试验过程中会出现整体较大的振动，对周围试验环境带来不利影响，同时惯量调节方式不是很方便。另外之前的伺服机构负载模拟器对于弹性力矩的加载多考虑不足。因此针对更准确模拟火箭尾喷管结构特性的品质，设计了这种伺服机构力矩加载设备。

发明内容

针对上述的不足，本发明提供了一种伺服机构力矩加载设备。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种伺服机构力矩加载设备，是由底座、支架、弹性力矩加载支架、弹性力矩装置支座、弹性力矩加载装置、弹性力矩传感器、主轴、摩擦力矩加载装置、负载力矩显示仪、惯量模拟盘、伺服机构力臂、被试伺服机构、伺服机构支座、支承刚度模拟装置、支点定位板、挡板、弹簧板夹持架、弹性力矩装置安装座、摆动轴、弹簧板、滚轴、摆动拨叉、摩擦力矩装置安装座、轴承120、隔套、轴承座、加载内座、加载外座、定盘卡座、摩擦定盘、摩擦动盘、固定盘、摩擦轴、摩擦力矩传感器、接头安装座、接头、活塞、托架、支承弹簧板、支座底板、支座压板、手轮、丝杠、丝杠支座、螺母、调力支架、调力杆、拉压力传感器、球铰连接杆、销轴组成的，其特征在于：底座固定在地面上，两个支架固定在底座上表面，主轴安装在支架之间，弹性力矩加载支架固定在支架与底座上，弹性力矩装置支座一端与支架固连，弹性力矩加载装置是由弹簧板、滚轴、摆动拨叉组成，弹性力矩加载装置一端通过摆动拨叉与弹性力矩装置支座内的摆动轴连接，一端与弹簧板夹持架连接，在弹簧板夹持架下部安装有安全防滑落挡板，弹性力矩传感器安装在弹性力矩装置安装座内且与主轴相连，摩擦力矩加载装置安装在另一个支架上，负载力矩显示仪安装在该支架顶端，惯量模拟盘安装在两支架中部，被试伺服机构运动一端与伺服机构力臂连接，另一端与伺服机构支座连接，支承刚度模拟装置安装在底座上表面，用于系统刚度调节。

所述摩擦力矩加载装置是由摩擦力矩装置安装座、轴承120、隔套、轴承座、加载内座、加载外座、定盘卡座、摩擦定盘、摩擦动盘、固定盘、摩擦轴、摩擦力矩传感器、接头安装座、接头、活塞、托架组成，轴承120采用特轻(1)系列：d＝100,D＝150,B＝24，安装在轴承座内，轴承通过隔套隔开，加载内座与摩擦力矩装置安装座固接，两个摩擦定盘与两个摩擦动盘相互接触连接，其中摩擦定盘安装在定盘卡座内，固定盘一面安装在加载内座底部，另一面与摩擦动盘接触连接，摩擦力矩传感器安装在摩擦力矩装置安装座内部，摩擦轴一端与摩擦力矩传感器连接，一端与摩擦定盘、摩擦动盘接触连接，接头安装在接头安装座内，接头安装座安装在加载外座底部，用于加载油压，油液作用于安装在加载外座内部的四个活塞上，活塞与最外侧摩擦顶盘接触，支架与摩擦力矩装置安装座连接。

所述摩擦动盘是由铍青铜材料加工制作，摩擦定盘是由65Mn加工制作，固定盘是由45号钢加工而成。

所述支承刚度模拟装置是由支承弹簧板、支座底板、支座压板、手轮、丝杠、丝杠支座、螺母、调力支架、调力杆、拉压力传感器、球铰连接杆、销轴组成，支座底板与支座压板由螺栓固连，支承弹簧板一端由支座底板与支座压板夹紧固定，一端由支点定位板固定位置，手轮与丝杠连接，通过转动手轮调节支承弹簧板的伸出长度，进而调节刚度，丝杠通过丝杠支座导向，调力支架安装在支承弹簧板上部，螺母安装在调力支架导向槽内并拧进调力杆的下部螺纹杆上，拉压力传感器两端由球铰连接杆连接，上端与下端球铰连接杆分别通过销轴与伺服机构力臂和调力杆连接，调节螺母转动方向进行拉压力调节，进而测定刚度。

该发明的有益之处是：与传统伺服机构力矩加载设备对比，本设备的摩擦力矩的加载可以通过加载液压油实现连续的调节，同时可以通过摩擦力矩传感器实时监测加载力矩的大小；弹性力矩的加载可以实现连续的调节，为了克服弹簧力矩弹簧板的强度要求，采用摆动拨叉与弹簧力矩弹簧板串联的结构形式，同时可以通过弹性力矩传感器实时监测弹性力矩的大小；支撑弹簧板用于实现伺服机构支撑刚度，采用悬臂梁的结构形式，可以通过调整支撑弹簧板的夹持位置实现支撑刚度的连续调节；此伺服机构力矩加载设备在航空、航天领域的应用和推广提供较好的理论和实验支撑。

附图说明

附图1为伺服机构力矩加载设备组成结构图；

附图2为伺服机构力矩加载设备侧视图及工作示意图；

附图3为弹性力矩加载支架结构图；

附图4为弹性力矩装置支座整体结构图；

附图5为弹性力矩加载装置结构图；

附图6为摩擦力矩加载装置结构图；

附图7为摩擦力矩装置安装座结构图；

附图8为轴承座结构图；

附图9为定盘卡座结构图；

附图10为摩擦定盘结构图；

附图11为摩擦动盘结构图；

附图12为固定盘结构图；

附图13为摩擦轴结构图；

附图14为惯量模拟盘结构图；

附图15为支承刚度模拟装置工作示意图；

附图16为球铰连接杆结构图；

附图17为调力支架结构图；

附图18为支点定位板结构图；

附图19为调力杆结构图。

图中，1、底座，2、支架，3、弹性力矩加载支架，4、弹性力矩装置支座，5、弹性力矩加载装置，6、弹性力矩传感器，7、主轴，8、摩擦力矩加载装置，9、负载力矩显示仪，10、惯量模拟盘，11、伺服机构力臂，12、被试伺服机构，13、伺服机构支座，14、支承刚度模拟装置，15、支点定位板，16、挡板，17、弹簧板夹持架，18、弹性力矩装置安装座，19、摆动轴,20、弹簧板，21、滚轴，22、摆动拨叉，23、摩擦力矩装置安装座，24、轴承120，25、隔套，26、轴承座，27、加载内座，28、加载外座，29、定盘卡座，30、摩擦定盘，31、摩擦动盘，32、固定盘，33、摩擦轴，34、摩擦力矩传感器，35、接头安装座，36、接头，37、活塞，38、托架，39、支承弹簧板，40、支座底板，41、支座压板，42、手轮，43、丝杠，44、丝杠支座，45、螺母，46、调力支架，47、调力杆，48、拉压力传感器，49、球铰连接杆，50、销轴。

具体实施方式

一种伺服机构力矩加载设备，是由底座1、支架2、弹性力矩加载支架3、弹性力矩装置支座4、弹性力矩加载装置5、弹性力矩传感器6、主轴7、摩擦力矩加载装置8、负载力矩显示仪9、惯量模拟盘10、伺服机构力臂11、被试伺服机构12、伺服机构支座13、支承刚度模拟装置14、支点定位板15、挡板16、弹簧板夹持架17、弹性力矩装置安装座18、摆动轴19、弹簧板20、滚轴21、摆动拨叉22、摩擦力矩装置安装座23、轴承(120)24、隔套25、轴承座26、加载内座27、加载外座28、定盘卡座29、摩擦定盘30、摩擦动盘31、固定盘32、摩擦轴33、摩擦力矩传感器34、接头安装座35、接头36、活塞37、托架38、支承弹簧板39、支座底板40、支座压板41、手轮42、丝杠43、丝杠支座44、螺母45、调力支架46、调力杆47、拉压力传感器48、球铰连接杆49、销轴50组成的，其特征在于：底座1固定在地面上，两个支架2固定在底座1上表面，主轴7安装在支架2之间，弹性力矩加载支架3固定在支架2与底座1上，弹性力矩装置支座4一端与支架2固连，弹性力矩加载装置5是由弹簧板20、滚轴21、摆动拨叉22组成，弹性力矩加载装置5一端通过摆动拨叉22与弹性力矩装置支座4内的摆动轴19连接，一端与弹簧板夹持架17连接，在弹簧板夹持架17下部安装有安全防滑落挡板16，弹性力矩传感器6安装在弹性力矩装置安装座18内且与主轴7相连，摩擦力矩加载装置8安装在另一个支架2上，负载力矩显示仪9安装在该支架2顶端，惯量模拟盘10安装在两支架2中部，被试伺服机构12运动一端与伺服机构力臂11连接，另一端与伺服机构支座13连接，支承刚度模拟装置14安装在底座1上表面，用于系统刚度调节。

所述摩擦力矩加载装置8是由摩擦力矩装置安装座23、轴承(120)24、隔套25、轴承座26、加载内座27、加载外座28、定盘卡座29、摩擦定盘30、摩擦动盘31、固定盘32、摩擦轴33、摩擦力矩传感器34、接头安装座35、接头36、活塞37、托架38组成，轴承(120)24采用特轻(1)系列：d＝100,D＝150,B＝24，安装在轴承座26内，轴承(120)24通过隔套25隔开，加载内座27与摩擦力矩装置安装座23固接，两个摩擦定盘30与两个摩擦动盘31相互接触连接，其中摩擦定盘30安装在定盘卡座29内，固定盘32一面安装在加载内座27底部，另一面与摩擦动盘31接触连接，摩擦力矩传感器34安装在摩擦力矩装置安装座23内部，摩擦轴33一端与摩擦力矩传感器34连接，一端与摩擦定盘30、摩擦动盘31接触连接，接头36安装在接头安装座35内，接头安装座35安装在加载外座28底部，用于加载油压，油液作用于安装在加载外座28内部的四个活塞37上，活塞37与最外侧摩擦定盘30接触，支架2与摩擦力矩装置安装座23连接。

所述摩擦动盘31是由铍青铜材料加工制作，摩擦定盘30是由65Mn加工制作，固定盘32是由45号钢加工而成。

所述支承刚度模拟装置14是由支承弹簧板39、支座底板40、支座压板41、手轮42、丝杠43、丝杠支座44、螺母45、调力支架46、调力杆47、拉压力传感器48、球铰连接杆49、销轴50、支点定位板15组成，支座底板40与支座压板41由螺栓固连，支承弹簧板39一端由支座底板40与支座压板41夹紧固定，一端由支点定位板15固定位置，手轮42与丝杠43连接，通过转动手轮42调节支承弹簧板39的伸出长度，进而调节刚度，丝杠43通过丝杠支座44导向，调力支架46安装在支承弹簧板39上部，螺母45安装在调力支架46导向槽内并拧进调力杆47的下部螺纹杆上，拉压力传感器48两端由球铰连接杆49连接，上端与下端球铰连接杆49分别通过销轴50与伺服机构力臂11和调力杆47连接，调节螺母45转动方向进行拉压力调节，进而测定刚度。

对于本领域的普通技术人员而言，根据本发明的教导，在不脱离本发明的原理与精神的情况下，对实施方式所进行的改变、修改、替换和变型仍落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种伺服机构力矩加载设备，是由底座、支架、弹性力矩加载支架、弹性力矩装置支座、弹性力矩加载装置、弹性力矩传感器、主轴、摩擦力矩加载装置、负载力矩显示仪、惯量模拟盘、伺服机构力臂、被试伺服机构、伺服机构支座、支承刚度模拟装置、支点定位板、挡板、弹簧板夹持架、弹性力矩装置安装座、摆动轴、弹簧板、滚轴、摆动拨叉、摩擦力矩装置安装座、轴承120、隔套、轴承座、加载内座、加载外座、定盘卡座、摩擦定盘、摩擦动盘、固定盘、摩擦轴、摩擦力矩传感器、接头安装座、接头、活塞、托架、支承弹簧板、支座底板、支座压板、手轮、丝杠、丝杠支座、螺母、调力支架、调力杆、拉压力传感器、球铰连接杆、销轴组成的，其特征在于：底座固定在地面上，两个支架固定在底座上表面，主轴安装在支架之间，弹性力矩加载支架固定在支架与底座上，弹性力矩装置支座一端与支架固连，弹性力矩加载装置是由弹簧板、滚轴、摆动拨叉组成，弹性力矩加载装置一端通过摆动拨叉与弹性力矩装置支座内的摆动轴连接，一端与弹簧板夹持架连接，在弹簧板夹持架下部安装有安全防滑落挡板，弹性力矩传感器安装在弹性力矩装置安装座内且与主轴相连，摩擦力矩加载装置安装在另一个支架上，负载力矩显示仪安装在该支架顶端，惯量模拟盘安装在两支架中部，被试伺服机构运动一端与伺服机构力臂连接，另一端与伺服机构支座连接，支承刚度模拟装置安装在底座上表面，用于系统刚度调节。

2.根据权利要求1所述的一种伺服机构力矩加载设备，其特征在于：所述摩擦力矩加载装置是由摩擦力矩装置安装座、轴承(120)、隔套、轴承座、加载内座、加载外座、定盘卡座、摩擦定盘、摩擦动盘、固定盘、摩擦轴、摩擦力矩传感器、接头安装座、接头、活塞、托架组成，轴承(120)采用特轻(1)系列：d＝100,D＝150,B＝24，安装在轴承座内，轴承通过隔套隔开，加载内座与摩擦力矩装置安装座固接，两个摩擦定盘与两个摩擦动盘相互接触连接，其中摩擦定盘安装在定盘卡座内，固定盘一面安装在加载内座底部，另一面与摩擦动盘接触连接，摩擦力矩传感器安装在摩擦力矩装置安装座内部，摩擦轴一端与摩擦力矩传感器连接，一端与摩擦定盘、摩擦动盘接触连接，接头安装在接头安装座内，接头安装座安装在加载外座底部，用于加载油压，油液作用于安装在加载外座内部的四个活塞上，活塞与最外侧摩擦顶盘接触，支架与摩擦力矩装置安装座连接。

3.根据权利要求2所述的摩擦力矩加载装置，其特征在于：所述摩擦动盘是由铍青铜材料加工制作，摩擦定盘是由65Mn加工制作，固定盘是由45号钢加工而成。

4.根据权利要求1所述的一种伺服机构力矩加载设备，其特征在于：所述支承刚度模拟装置是由支承弹簧板、支座底板、支座压板、手轮、丝杠、丝杠支座、螺母、调力支架、调力杆、拉压力传感器、球铰连接杆、销轴组成，支座底板与支座压板由螺栓固连，支承弹簧板一端由支座底板与支座压板夹紧固定，一端由支点定位板固定位置，手轮与丝杠连接，通过转动手轮调节支承弹簧板的伸出长度，进而调节刚度，丝杠通过丝杠支座导向，调力支架安装在支承弹簧板上部，螺母安装在调力支架导向槽内并拧进调力杆的下部螺纹杆上，拉压力传感器两端由球铰连接杆连接，上端与下端球铰连接杆分别通过销轴与伺服机构力臂和调力杆连接，调节螺母转动方向进行拉压力调节，进而测定刚度。