CN106908320B - 一种实现直线与扭转加载的复合加载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现直线与扭转加载的复合加载装置，包括基础台架、伺服加载装置、运动转换装置及被测伺服装置。针对被测机构的受载形式，本发明可实现直线加载与扭转加载；直线加载时，采用滚珠丝杠副作为运动转换结构并结合直线导轨限制转动输出，故实现直线力加载；对于电液式加载所存在的问题，本发明采用伺服电机取代液压阀构成电动加载系统，具有响应快速、体积小、结构简单、成本低及控制方便等优点；相对于以直线伺服电机为执行机构的主动式加载，本发明为被动式加载，技术成熟，性价比较高；相对于现有的单一加载形式的试验台，本发明将直线加载与扭转加载形式加以整合构成多功能复合加载试验装置，通用性强，操作简单方便。
Description
技术领域
本发明属于控制装置技术领域，特别是一种实现直线与扭转加载的复合加载装置。
背景技术
近些年来，随着我国综合国力增长以及国防建设的需要，一批具有自主知识产权的装备设备投入使用，先后启动了如大推力火箭、大重载飞机、航母以及各类新型导弹等项目的研究，而在这类装备中，直线与扭转运动伺服驱动系统作为伺服执行机构扮演着极其重要的角色，因此对其性能及可靠性也提出了更高的要求。
通过该伺服加载系统进行模拟加载并测试其动态特性，可以及时发现系统中的问题，并根据性能测试的结果，方便地对该伺服驱动系统性能参数进行调整并找到相应的优化途径，还可以减少反复装车调试和修改带来的研制周期的加长和研制费用的提高，大大提高研制效率和质量。
但是目前国内主要研究的事以液压马达或作动筒为执行机构的电液式伺服加载系统，这种加载方式存在着漏油、维护不便、对油污敏感且经常性发生故障等缺点，另外大惯性以及密封摩擦等非线性因素也很大程度上影响了加载精度；而采用直线伺服电机的电动式伺服加载存在着局限于主动式加载、成本比较高、制造维修不太方便等缺点；目前加载试验台一般为单一加载形式，专用的伺服加载测试设备成本昂贵，且通用性差，性价比低，不能实现直线与扭转复合加载形式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种实现直线与扭转加载的复合加载装置。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种实现直线与扭转加载的复合加载装置，包括基础台架、伺服加载装置及被测伺服装置，其中基础台架包括基座和T型槽板，伺服加载装置包括伺服加载电机、伺服加载电机支座、波纹管联轴器、波纹管联轴器、转矩转速传感器及转矩转速传感器支座，被测伺服装置包括被测旋转运动机构、固定夹板、升降台、编码器支座、编码器；
所述基础台架中，基座的顶部设置T型槽板，T型槽板有长度、宽度两个方向的T槽通道，用来调整安装升降台以适应不同规格的被测伺服机构，T型槽板过紧固件与基座连接固定，伺服加载电机支座、转矩转速传感器支座、升降台、编码器支座通过紧固件与T型槽板连接固定；升降台安装于宽度方向一侧的T槽通道上，编码器支座、伺服加载电机支座、转矩转速传感器支座安装于长度方向的T槽通道上，升降台位于转矩转速传感器支座和编码器支座之间，伺服加载电机支座位于转矩转速传感器支座的另一侧；
所述伺服加载装置中，伺服加载电机通过紧固件与伺服加载电机支座紧固连接，伺服加载电机电机轴与转矩转速传感器之间通过第一波纹管联轴器相连，转矩转速传感器的另一端与第二波纹管联轴器一端相连，转矩转速传感器通过紧固件安装在转矩转速传感器支座上；
所述被测伺服装置中，升降台安装于T型槽板上，被测旋转运动机构通过固定夹板安装于升降台台面上，被测旋转运动机构的一端输出轴与波纹管联轴器的一端相连，波纹管联轴器的另一端与转矩转速传感器相连，被测旋转运动机构的另一端输出轴与编码器相连，编码器通过紧固件安装于编码器支座上，编码器支座通过紧固件固定于T型槽板上。
当加载形式为直线加载时，还包括一种运动转换装置，该运动转换装置位于伺服加载装置和被测伺服装置之间，用于将伺服加载装置输出的旋转运动转换为直线运动，从而对被测直线运动机构进行直线加载，同时，被测伺服装置中的被测直线运动机构相应替代被测旋转运动机构；
该运动转换装置包括支撑平台、滚珠丝杠副支撑单元、滚珠丝杠、滚珠丝杠副螺母、套筒、连接板、光栅尺连接板、光栅尺读数头、滑块、导轨、光栅尺、连接头、拉压力传感器、拖链、限位开关挡板、限位开关支座、限位开关、连接节、连接轴、被测轴套、微位移传感器及微位移传感器支座；
所述运动转换装置中，支撑平台上设置滚珠丝杠副支撑单元、导轨、光栅尺、限位开关支座以及拖链的固定端；滚珠丝杠一端固定，另一端自由，固定端由滚珠丝杠副支撑单元固定，滚珠丝杠副支撑单元通过紧固件固定到支撑平台上；
滚珠丝杠副螺母与套筒前端通过紧固件连接，套筒上端面通过紧固件与连接板固定，套筒尾端通过紧固件与连接头连接固定以实现直线运动输出；
套筒端部被限制在支撑平台中部以实现机械限位，限位开关支座安装在支撑平台侧面，限位开关挡板安装在连接板上，限位开关安装在限位开关支座上以实现电气限位；
连接板中部与套筒通过紧固件连接固定，连接板两端与滑块连接固定，并通过直线导轨的作用限制滚珠丝杠副螺母和套筒的转动，确保套筒输出直线运动，连接板与光栅尺连接板通过紧固件连接固定；
光栅尺安装在支撑平台一凹槽内，光栅尺读数头与光栅尺连接板通过紧固件连接固定，光栅尺采集系统的位移信号反馈给计算机控制系统；
拉压力传感器一端与连接头通过螺纹连接，另一端与连接节通过螺纹连接，拉压力传感器一侧安装有信号线，信号线将加载力反馈给计算机控制系统，信号线置于拖链中，拖链移动端固定在连接板上，拖链固定端安装在支撑平台上；
连接节螺纹端与拉压力传感器以螺纹方式连接，另一端通过连接轴与被测直线运动机构连接；
被测轴套与连接轴配合连接，微位移传感器安装在微位移传感器支座上，微位移传感器测得被测轴套的位移输出并反馈给计算机控制系统；
所述被测伺服装置中，，被测直线运动机构通过固定夹板固定安装在升降台上，升降台一侧装有高度微调旋钮，可满足不同类型被测直线运动机构对中性的要求，微位移传感器支座通过紧固件固定在升降台上，编码器支座安装在T型槽板上，编码器安装在编码器支座上，被测直线运动机构输出轴另一侧与编码器相连；
加载形式为扭转加载时，支撑平台整体从T型槽板上拆卸，被测伺服装置可沿T型槽板长度方向调整装配位置，被测伺服机构输出轴直接与波纹管联轴器紧定连接，被测伺服装置安装于T型通道宽度方向一侧，伺服加载装置安装于T型通道长度方向一侧，拆卸运动转换装置，转矩转速传感器支座位于伺服加载电机支座和升降台之间。
当直线加载时，所述的伺服加载电机、转矩转速传感器、滚珠丝杠、连接头、拉压力传感器、连接节、被测直线运动机构及编码器同轴连接；当扭转加载时，所述的伺服加载电机、转矩转速传感器、被测旋转运动机构及编码器同轴连接。
所述的套筒、连接板、光栅尺连接板、限位开关挡板及限位开关支座采用高强度硬铝合金材料，连接头、连接节、连接轴采用45钢材料并经过调质处理。
加载形式为扭转加载时，支撑平台整体从T型槽板上拆卸，被测伺服装置可沿T型槽板长度方向调整装配位置，被测旋转运动机构输出轴直接与波纹管联轴器紧定连接；当加载形式为直线加载时，支撑平台整体沿T型槽板一侧装配，滚珠丝杠与波纹管联轴器紧定连接，连接节通过连接轴与被测直线运动机构连接。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)相对于现有的单一加载形式的试验台，本发明将直线加载与扭转加载形式加以整合构成多功能复合加载试验装置，通用性强，性价比高，操作简单方便；2)相对于现有的电液伺服加载系统因加载对象的主动运动而对加载系统所造成很强位置干扰、较大的多余力、维护不方便等问题，本发明采用伺服电机取代液压阀构成的电动加载系统具有响应快速、体积小、结构简单、成本低、控制方便、维护使用方便等优点；3)相对于采用直线伺服电机的电动式伺服加载存在着局限于主动式加载、成本比较高、制造维修不太方便等缺点，本发明虽然在设计时结构相对复杂，但可用于被动式加载，技术比较成熟，加载控制比较方便，制造成本比较低，是一种性价比比较高的伺服加载形式；4)本发明将直线导轨、滚珠丝杠副支撑单元、位移传感器、拖链、限位开关集成安装到同一平台，可以降低安装误差，降低振动所带来的干扰，保证加载测试整体性能；5)本发明中套筒、连接板、光栅尺连接板、限位开关挡板及限位开关支座采用高强度硬铝合金材料，加载系统本身惯量小，有利于提高系统的动态性能；本发明在运动转换结构设计中转动部件仅有丝杆，其转动惯量的组成部分少且单一，转动惯量数值小，有利于克服多余力矩、提高系统加载频率；6)本发明套筒端部被限制在支撑平台中部以实现机械限位，限位开关支座安装在支撑平台侧面，限位开关挡板安装在连接板上，限位开关安装在限位开关支座上以实现电气限位，能够避免因电机故障对传感器及系统部件的损坏，起到双重安全保护的作用；7)本发明具有广泛的适用性，可以根据机构的实际受载变动情况，有效地针对某系列不同尺寸、不同受载形式的被加载系统使用合适的载荷谱对机构进行模拟加载，以考核机构在实际工况下的工作性能及工作可靠性。
附图说明
图1是本发明一种实现直线与扭转加载的复合加载装置扭转加载时的俯视图。
图2是本发明一种实现直线与扭转加载的复合加载装置直线加载状态时的俯视图。
图3是本发明一种实现直线与扭转加载的复合加载装置直线加载状态时的主视图。
图4是本发明一种实现直线与扭转加载的复合加载装置的运动转换装置图。
图中编号所代表的含义为：1-基座 2-T型槽板 3-伺服加载电机 4-伺服加载电机支座 5-波纹管联轴器 6-转矩转速传感器 7-转矩转速传感器支座 8-支撑平台 9-滚珠丝杠副支撑单元 10-滚珠丝杠 11-滚珠丝杠副螺母 12-套筒 13-连接板 14-光栅尺连接板15-光栅尺读数头 16-滑块 17-导轨 18-光栅尺 19-连接头 20-拉应力传感器 21-拖链22-限位开关挡板 23-限位开关支座 24-限位开关 25-连接节 26-连接轴 27-被测轴套28-微位移传感器 29-微位移传感器支座 30-被测直线运动机构 31-固定夹板 32-升降台33-编码器支座 34-编码器 35-紧固件 36-被测旋转运动机构
具体实施方式
本发明的目的是为了解决现有的电液伺服加载系统因加载对象的主动运动而对加载系统所造成很强位置干扰、较大的多余力、维护不方便等问题，提出一种实现直线与扭转加载的复合加载系统，加载系统能够有效针对被加载系统的不同加载形式施加合适的载荷形式和载荷谱对伺服机构进行模拟加载，以考核机构在实际工作情况下的工作性能及工作可靠性。
本发明的一种实现直线与扭转加载的复合加载装置，包括基础台架、伺服加载装置及被测伺服装置，其中基础台架包括基座1和T型槽板2，伺服加载装置包括伺服加载电机3、伺服加载电机支座4、波纹管联轴器5-1、波纹管联轴器5-2、转矩转速传感器6及转矩转速传感器支座7，被测伺服装置包括被测旋转运动机构36、固定夹板31、升降台32、编码器支座33、编码器34；
所述基础台架中，基座1的顶部设置T型槽板2，T型槽板2有长度、宽度两个方向的T槽通道，用来调整安装升降台32以适应不同规格的被测伺服机构，T型槽板2通过紧固件与基座1连接固定，伺服加载电机支座4、转矩转速传感器支座7、升降台32、编码器支座33通过紧固件与T型槽板2连接固定；升降台32安装于宽度方向一侧的T槽通道上，编码器支座33、伺服加载电机支座4、转矩转速传感器支座7安装于长度方向的T槽通道上，升降台32位于转矩转速传感器支座7和编码器支座33之间，伺服加载电机支座4位于转矩转速传感器支座7的另一侧；
所述伺服加载装置中，伺服加载电机3通过紧固件与伺服加载电机支座4紧固连接，伺服加载电机3电机轴与转矩转速传感器6之间通过第一波纹管联轴器5-1相连，转矩转速传感器6的另一端与第二波纹管联轴器5-2一端相连，转矩转速传感器6通过紧固件安装在转矩转速传感器支座7上；
所述被测伺服装置中，升降台32安装于T型槽板2上，被测旋转运动机构36通过固定夹板31安装于升降台32台面上，被测旋转运动机构36的一端输出轴与波纹管联轴器5-2的一端相连，波纹管联轴器5-2的另一端与转矩转速传感器6相连，被测旋转运动机构36的另一端输出轴与编码器34相连，编码器34通过紧固件安装于编码器支座33上，编码器支座33通过紧固件固定于T型槽板2上。
当加载形式为直线加载时，还包括一种运动转换装置，该运动转换装置位于伺服加载装置和被测伺服装置之间，用于将伺服加载装置输出的旋转运动转换为直线运动，从而对被测直线运动机构30进行直线加载，同时，被测伺服装置中的被测直线运动机构30替代被测旋转运动机构36；
该运动转换装置包括支撑平台8、滚珠丝杠副支撑单元9、滚珠丝杠10、滚珠丝杠副螺母11、套筒12、连接板13、光栅尺连接板14、光栅尺读数头15、滑块16、导轨17、光栅尺18、连接头19、拉压力传感器20、拖链21、限位开关挡板22、限位开关支座23、限位开关24、连接节25、连接轴26、被测轴套27、微位移传感器29及微位移传感器支座28；
所述运动转换装置中，支撑平台8上设置滚珠丝杠副支撑单元9、导轨17、光栅尺18、限位开关支座23以及拖链21的固定端；滚珠丝杠10一端固定，另一端自由，固定端由滚珠丝杠副支撑单元9固定，滚珠丝杠副支撑单元9通过紧固件固定到支撑平台8上，滚珠丝杠10的固定端同时与第二波纹管联轴器5-2的一端相连；
滚珠丝杠副螺母11与套筒12前端通过紧固件连接，套筒12上端面通过紧固件与连接板13固定，套筒12尾端通过紧固件与连接头19连接固定以实现直线运动输出；
套筒12端部被限制在支撑平台8中部以实现机械限位，限位开关支座23安装在支撑平台8侧面，限位开关挡板22安装在连接板13上，限位开关24安装在限位开关支座23上以实现电气限位；
连接板13中部与套筒12通过紧固件连接固定，连接板13两端与滑块16连接固定，并通过直线导轨的作用限制滚珠丝杠副螺母11和套筒12的转动，确保套筒12输出直线运动，连接板13与光栅尺连接板14通过紧固件连接固定；
光栅尺18安装在支撑平台8一凹槽内，光栅尺读数头15与光栅尺连接板14通过紧固件连接固定，光栅尺18采集系统的位移信号反馈给计算机控制系统；
拉压力传感器20一端与连接头19通过螺纹连接，另一端与连接节25通过螺纹连接，拉压力传感器20一侧安装有信号线，信号线将加载力反馈给计算机控制系统，信号线置于拖链21中，拖链21移动端固定在连接板13上，拖链21固定端安装在支撑平台8上；
连接节25螺纹端与拉压力传感器20以螺纹方式连接，另一端通过连接轴26与被测直线运动机构30连接；
被测轴套27与连接轴26配合连接，微位移传感器29安装在微位移传感器支座28上，微位移传感器29测得被测轴套27的位移输出并反馈给计算机控制系统；
所述被测伺服装置中，被测直线运动机构30通过固定夹板31固定安装在升降台32上，升降台32一侧装有高度微调旋钮，可满足不同类型被测直线运动机构30对中性的要求，微位移传感器支座28通过紧固件固定在升降台32上，编码器支座33安装在T型槽板2上，编码器34安装在编码器支座33上，被测直线运动机构30输出轴另一侧与编码器34相连。
扭转加载时，所述的伺服加载电机3、转矩转速传感器6、被测旋转运动机构36及编码器34同轴连接。
直线加载时，所述的伺服加载电机3、转矩转速传感器6、滚珠丝杠10、连接头19、拉压力传感器20、连接节25、被测直线运动机构30及编码器34同轴连接。
所述的套筒12、连接板13、光栅尺连接板14、限位开关挡板22及限位开关支座23采用高强度硬铝合金材料。
连接头19、连接节25、连接轴26采用45钢材料并经过调质处理。
加载形式为扭转加载时，支撑平台8整体从T型槽板2上拆卸，被测伺服装置可沿T型槽板2长度方向调整装配位置，被测旋转运动机构36输出轴直接与波纹管联轴器5-2紧定连接；当加载形式为直线加载时，支撑平台8整体沿T型槽板2一侧装配，滚珠丝杠10与波纹管联轴器5-2紧定连接，连接节25通过连接轴26与被测直线运动机构30连接。
本发明具有广泛的适用性，可以根据机构的实际受载变动情况，有效地针对某系列不同尺寸、不同受载形式的被加载系统使用合适的载荷谱对机构进行模拟加载，以考核机构在实际工况下的工作性能及工作可靠性。
下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例
一种实现直线与扭转加载的复合加载装置，包括基础台架、伺服加载装置及被测伺服装置，其中基础台架包括基座1和T型槽板2，伺服加载装置包括伺服加载电机3、伺服加载电机支座4、波纹管联轴器5-1、波纹管联轴器5-2、转矩转速传感器6及转矩转速传感器支座7，被测伺服装置包括被测旋转运动机构36、固定夹板31、升降台32、编码器支座33、编码器34；
所述基础台架中，基座1的顶部设置T型槽板2，T型槽板2有长度、宽度两个方向的T槽通道，用来调整安装升降台32以适应不同规格的被测伺服机构，T型槽板2通过紧固件与基座1连接固定，伺服加载电机支座4、转矩转速传感器支座7、升降台32、编码器支座33通过紧固件与T型槽板2连接固定；升降台32安装于宽度方向一侧的T槽通道上，编码器支座33、伺服加载电机支座4、转矩转速传感器支座7安装于长度方向的T槽通道上，升降台32位于转矩转速传感器支座7和编码器支座33之间，伺服加载电机支座4位于转矩转速传感器支座7的另一侧；
所述伺服加载装置中，伺服加载电机3通过紧固件与伺服加载电机支座4紧固连接，伺服加载电机3电机轴与转矩转速传感器6之间通过第一波纹管联轴器5-1相连，转矩转速传感器6的另一端与第二波纹管联轴器5-2一端相连，转矩转速传感器6通过紧固件安装在转矩转速传感器支座7上；
所述被测伺服装置中，升降台32安装于T型槽板2上，被测旋转运动机构36通过固定夹板31安装于升降台32台面上，被测旋转运动机构36的一端输出轴与波纹管联轴器5-2的一端相连，波纹管联轴器5-2的另一端与转矩转速传感器6相连，被测旋转运动机构36的另一端输出轴与编码器34相连，编码器34通过紧固件安装于编码器支座33上，编码器支座33通过紧固件固定于T型槽板2上。
当加载形式为直线加载时，还包括一种运动转换装置，该运动转换装置位于伺服加载装置和被测伺服装置之间，用于将伺服加载装置输出的旋转运动转换为直线运动，从而对被测直线运动机构30进行直线加载，同时，被测伺服装置中的被测直线运动机构30相应替代被测旋转运动机构36；
该运动转换装置包括支撑平台8、滚珠丝杠副支撑单元9、滚珠丝杠10、滚珠丝杠副螺母11、套筒12、连接板13、光栅尺连接板14、光栅尺读数头15、滑块16、导轨17、光栅尺18、连接头19、拉压力传感器20、拖链21、限位开关挡板22、限位开关支座23、限位开关24、连接节25、连接轴26、被测轴套27、微位移传感器29及微位移传感器支座28；
所述运动转换装置中，支撑平台8上设置滚珠丝杠副支撑单元9、导轨17、光栅尺18、限位开关支座23以及拖链21的固定端；滚珠丝杠10一端固定，另一端自由，固定端由滚珠丝杠副支撑单元9固定，滚珠丝杠副支撑单元9通过紧固件固定到支撑平台8上；
滚珠丝杠副螺母11与套筒12前端通过紧固件连接，套筒12上端面通过紧固件与连接板13固定，套筒12尾端通过紧固件与连接头19连接固定以实现直线运动输出；
套筒12端部被限制在支撑平台8中部以实现机械限位，限位开关支座23安装在支撑平台8侧面，限位开关挡板22安装在连接板13上，限位开关24安装在限位开关支座23上以实现电气限位；
连接板13中部与套筒12通过紧固件连接固定，连接板13两端与滑块16连接固定，并通过直线导轨的作用限制滚珠丝杠副螺母11和套筒12的转动，确保套筒12输出直线运动，连接板13与光栅尺连接板14通过紧固件连接固定；
光栅尺18安装在支撑平台8一凹槽内，光栅尺读数头15与光栅尺连接板14通过紧固件连接固定，光栅尺18采集系统的位移信号反馈给计算机控制系统；
拉压力传感器20一端与连接头19通过螺纹连接，另一端与连接节25通过螺纹连接，拉压力传感器20一侧安装有信号线，信号线将加载力反馈给计算机控制系统，信号线置于拖链21中，拖链21移动端固定在连接板13上，拖链21固定端安装在支撑平台8上；
连接节25螺纹端与拉压力传感器20以螺纹方式连接，另一端通过连接轴26与被测直线运动机构30连接；
被测轴套27与连接轴26配合连接，微位移传感器29安装在微位移传感器支座28上，微位移传感器29测得被测轴套27的位移输出并反馈给计算机控制系统；
所述被测伺服装置中，，被测直线运动机构30通过固定夹板31固定安装在升降台32上，升降台32一侧装有高度微调旋钮，可满足不同类型被测直线运动机构30对中性的要求，微位移传感器支座28通过紧固件固定在升降台32上，
编码器支座33安装在T型槽板2上，编码器34安装在编码器支座33上，被测直线运动机构30输出轴另一侧与编码器34相连；
加载形式为扭转加载时，支撑平台8整体从T型槽板2上拆卸，被测伺服装置可沿T型槽板2长度方向调整装配位置，被测伺服机构30输出轴直接与波纹管联轴器5紧定连接，被测伺服装置安装于T型通道宽度方向一侧，伺服加载装置安装于T型通道长度方向一侧，拆卸运动转换装置，转矩转速传感器支座7位于伺服加载电机支座4和升降台32之间。
当直线加载时，所述的伺服加载电机3、转矩转速传感器6、滚珠丝杠10、连接头19、拉压力传感器20、连接节25、被测直线运动机构30及编码器34同轴连接；当扭转加载时，所述的伺服加载电机3、转矩转速传感器6、被测旋转运动机构36及编码器34同轴连接。
所述的套筒12、连接板13、光栅尺连接板14、限位开关挡板22及限位开关支座23采用高强度硬铝合金材料，连接头19、连接节25、连接轴26采用45钢材料并经过调质处理。
本发明的工作过程：
当加载形式为扭转加载时，支撑平台8整体从T型槽板2上拆卸，被测伺服装置可沿T型槽板2长度方向调整装配位置，被测旋转运动机构36输出轴直接与波纹管联轴器5-2紧定连接，被测伺服装置安装于T型通道宽度方向一侧，伺服加载装置安装于T型通道长度方向一侧，拆卸运动转换装置，转矩转速传感器支座7位于伺服加载电机支座4和升降台32之间；
当加载形式为直线加载时，支撑平台8整体沿T型槽板2一侧装配，滚珠丝杠10与波纹管联轴器5-2紧定连接，连接节25通过连接轴26与被测直线机构30连接；
工控机设定加载模式及加载力，经D/A转换、信号调理电路调理后输出电压控制信号，通过驱动器控制伺服加载电机3运转；
当加载形式为直线加载时，伺服加载电机3经转矩转速传感器6将输出扭矩传递给滚珠丝杠10，并将旋转运动转化为直线运动，即将旋转的加载扭矩转化为直线的加载力，推动套筒12直线运动，从而实现对被加载系统30的力加载；被加载系统30与套筒12通过连接头19、拉应力传感器20及连接节25相连；
当加载形式为扭转加载时，伺服加载电机3经转矩转速传感器6将输出扭矩传递给被加载系统30对其进行扭转加载；
直线加载中，拉应力传感器20测得实际加载力信号，经信号调理电路及A/D转换反馈给工控机，形成闭环控制；扭转加载中，转矩转速传感器6测得实际加载扭矩信号，经信号调理电路及A/D转换反馈给工控机，形成闭环控制；
工控机将驱动信号与反馈信号比较得出调节误差，经PID运算，给出调节后的电压控制信号，反复运行上述过程。本发明具有广泛的适用性，可以根据机构的实际受载变动情况，有效地针对某系列不同尺寸、不同受载形式的被加载系统使用合适的载荷谱对机构进行模拟加载，以考核机构在实际工况下的工作性能及工作可靠性。
Claims (6)
1.一种实现直线与扭转加载的复合加载装置，其特征在于，包括基础台架、伺服加载装置及被测伺服装置，其中基础台架包括基座(1)和T型槽板(2)，伺服加载装置包括伺服加载电机(3)、伺服加载电机支座(4)、第一波纹管联轴器(5-1)、第二波纹管联轴器(5-2)、转矩转速传感器(6)及转矩转速传感器支座(7)，被测伺服装置包括被测旋转运动机构(36)、固定夹板(31)、升降台(32)、编码器支座(33)、编码器(34)；
所述基础台架中，基座(1)的顶部设置T型槽板(2)，T型槽板(2)有长度、宽度两个方向的T槽通道，用来调整安装升降台(32)以适应不同规格的被测伺服机构，T型槽板(2)通过紧固件与基座(1)连接固定，伺服加载电机支座(4)、转矩转速传感器支座(7)、升降台(32)、编码器支座(33)通过紧固件与T型槽板(2)连接固定；升降台(32)安装于宽度方向一侧的T槽通道上，编码器支座(33)、伺服加载电机支座(4)、转矩转速传感器支座(7)安装于长度方向的T槽通道上，升降台(32)位于转矩转速传感器支座(7)和编码器支座(33)之间，伺服加载电机支座(4)位于转矩转速传感器支座(7)的另一侧；
所述伺服加载装置中，伺服加载电机(3)通过紧固件与伺服加载电机支座(4)紧固连接，伺服加载电机(3)电机轴与转矩转速传感器(6)之间通过第一波纹管联轴器(5-1)相连，转矩转速传感器(6)的另一端与第二波纹管联轴器(5-2)一端相连，转矩转速传感器(6)通过紧固件安装在转矩转速传感器支座(7)上；
所述被测伺服装置中，升降台(32)安装于T型槽板(2)上，被测旋转运动机构(36)通过固定夹板(31)安装于升降台(32)台面上，被测旋转运动机构(36)的一端输出轴与第二波纹管联轴器(5-2)的一端相连，第二波纹管联轴器(5-2)的另一端与转矩转速传感器(6)相连，被测旋转运动机构(36)的另一端输出轴与编码器(34)相连，编码器(34)通过紧固件安装于编码器支座(33)上，编码器支座(33)通过紧固件固定于T型槽板(2)上；
当加载形式为直线加载时，还包括一种运动转换装置，该运动转换装置位于伺服加载装置和被测伺服装置之间，用于将伺服加载装置输出的旋转运动转换为直线运动，从而对被测直线运动机构(30)进行直线加载，同时，被测伺服装置中的被测直线运动机构(30)替代被测旋转运动机构(36)；
该运动转换装置包括支撑平台(8)、滚珠丝杠副支撑单元(9)、滚珠丝杠(10)、滚珠丝杠副螺母(11)、套筒(12)、连接板(13)、光栅尺连接板(14)、光栅尺读数头(15)、滑块(16)、导轨(17)、光栅尺(18)、连接头(19)、拉压力传感器(20)、拖链(21)、限位开关挡板(22)、限位开关支座(23)、限位开关(24)、连接节(25)、连接轴(26)、被测轴套(27)、微位移传感器(29)及微位移传感器支座(28)；
所述运动转换装置中，支撑平台(8)上设置滚珠丝杠副支撑单元(9)、导轨(17)、光栅尺(18)、限位开关支座(23)以及拖链(21)的固定端；滚珠丝杠(10)一端固定，另一端自由，固定端由滚珠丝杠副支撑单元(9)固定，滚珠丝杠副支撑单元(9)通过紧固件固定到支撑平台(8)上，滚珠丝杠(10)的固定端同时与第二波纹管联轴器(5-2)的一端相连；
滚珠丝杠副螺母(11)与套筒(12)前端通过紧固件连接，套筒(12)上端面通过紧固件与连接板(13)固定，套筒(12)尾端通过紧固件与连接头(19)连接固定以实现直线运动输出；
套筒(12)端部被限制在支撑平台(8)中部以实现机械限位，限位开关支座(23)安装在支撑平台(8)侧面，限位开关挡板(22)安装在连接板(13)上，限位开关(24)安装在限位开关支座(23)上以实现电气限位；
连接板(13)中部与套筒(12)通过紧固件连接固定，连接板(13)两端与滑块(16)连接固定，并通过直线导轨的作用限制滚珠丝杠副螺母(11)和套筒(12)的转动，确保套筒(12)输出直线运动，连接板(13)与光栅尺连接板(14)通过紧固件连接固定；
光栅尺(18)安装在支撑平台(8)一凹槽内，光栅尺读数头(15)与光栅尺连接板(14)通过紧固件连接固定，光栅尺(18)采集系统的位移信号反馈给计算机控制系统；
拉压力传感器(20)一端与连接头(19)通过螺纹连接，另一端与连接节(25)通过螺纹连接，拉压力传感器(20)一侧安装有信号线，信号线将加载力反馈给计算机控制系统，信号线置于拖链(21)中，拖链(21)移动端固定在连接板(13)上，拖链(21)固定端安装在支撑平台(8)上；
连接节(25)螺纹端与拉压力传感器(20)以螺纹方式连接，另一端通过连接轴(26)与被测直线运动机构(30)连接；
被测轴套(27)与连接轴(26)配合连接，微位移传感器(29)安装在微位移传感器支座(28)上，微位移传感器(29)测得被测轴套(27)的位移输出并反馈给计算机控制系统；
所述被测伺服装置中，被测直线运动机构(30)通过固定夹板(31)固定安装在升降台(32)上，升降台(32)一侧装有高度微调旋钮，可满足不同类型被测直线运动机构(30)对中性的要求，微位移传感器支座(28)通过紧固件固定在升降台(32)上，编码器支座(33)安装在T型槽板(2)上，编码器(34)安装在编码器支座(33)上，被测直线运动机构(30)输出轴另一侧与编码器(34)相连。
2.根据权利要求1所述的一种实现直线与扭转加载的复合加载装置，其特征在于，扭转加载时，所述的伺服加载电机(3)、转矩转速传感器(6)、被测旋转运动机构(36)及编码器(34)同轴连接。
3.根据权利要求1所述的一种实现直线与扭转加载的复合加载装置，其特征在于，直线加载时，所述的伺服加载电机(3)、转矩转速传感器(6)、滚珠丝杠(10)、连接头(19)、拉压力传感器(20)、连接节(25)、被测直线运动机构(30)及编码器(34)同轴连接。
4.根据权利要求1所述的一种实现直线与扭转加载的复合加载装置，其特征在于，所述的套筒(12)、连接板(13)、光栅尺连接板(14)、限位开关挡板(22)及限位开关支座(23)采用高强度硬铝合金材料。
5.根据权利要求1所述的一种实现直线与扭转加载的复合加载装置，其特征在于，连接头(19)、连接节(25)、连接轴(26)采用45钢材料并经过调质处理。
6.根据权利要求1所述的一种实现直线与扭转加载的复合加载装置，其特征在于，加载形式为扭转加载时，支撑平台(8)整体从T型槽板(2)上拆卸，被测伺服装置可沿T型槽板(2)长度方向调整装配位置，被测旋转运动机构(36)输出轴直接与第二波纹管联轴器(5-2)紧定连接；当加载形式为直线加载时，支撑平台(8)整体沿T型槽板(2)一侧装配，滚珠丝杠(10)与第二波纹管联轴器(5-2)紧定连接，连接节(25)通过连接轴(26)与被测直线运动机构(30)连接。
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