CN107941392B - 一种线缆弯曲力矩测试平台 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种线缆弯曲力矩测试平台，其包括转动传动单元、转台单元、滑块单元和测试单元。滑块单元包括导轨、滑块和丝杠螺母传动机构，导轨固定在竖直固定于地面的背板上，丝杠螺母传动机构包括丝杠、传动螺母和锥齿轮传动副，丝杠竖直立起于背板的侧方，传动螺母与滑块固连。测试单元包括传感器和测试轴棒，传感器与测试轴棒同轴固连，传感器固定在所述滑块上，转动传动单元输出轴与所述测试轴棒同轴的方式固定在测试单元的下方。转台单元包括转台和立于转台之上的线缆压柱，转台与转动传动单元输出轴相连。线缆压柱中轴线与测试轴棒的中轴线平行，用于抵压测试线缆。该平台可靠性高、操作方便，能很好地满足线缆弯曲力矩测试需求。
Description
技术领域
本发明属于传感器测试测量领域，特别涉及一种线缆弯曲力矩检测的测试平台。
背景技术
在航空航天等领域，线缆的弯曲力矩指标在设备走线布线中具有指导意义。在高低温、真空等特定环境条件下，线缆的弯曲力矩测试对提高设备的可靠性具有重要意义。
线缆弯曲力矩测试平台是用来检测电线电缆在特定弯曲半径和特定环境条件下弯曲力矩的仪器。通过仪器设计，将线缆弯曲时产生的力矩精准地传递到扭矩传感器上，从而获得线缆弯曲力矩数据。
目前，测试线缆弯曲力矩的专用仪器并不多见，因此，为线缆生产厂家设计一种简单可靠精确的弯曲力矩测试仪器，具有实际应用价值。
发明内容
本发明解决的技术问题是：提供一种准确可靠的线缆弯曲力矩测试计量仪器，利用扭矩传感器辅以相应的工装设计，测试线缆的弯曲力矩。
本发明的线缆弯曲力矩测试平台包括转动传动单元、转台单元、滑块单元和测试单元，所述滑块单元包括导轨、滑块和丝杠螺母传动机构，所述导轨固定在竖直固定于地面的背板上，所述丝杠螺母传动机构包括丝杠、传动螺母和锥齿轮传动副，所述锥齿轮传动副借助壳体固定于背板下部，所述丝杠竖直立起于所述背板的侧方，所述传动螺母与所述滑块固连，所述测试单元包括传感器和测试轴棒，所述传感器与所述测试轴棒同轴固连，所述传感器固定在所述滑块上，由此，所述测试单元能够在所述丝杠螺母传动机构的作用下借助所述滑块沿所述导轨上下滑动，所述转动传动单元输出轴与所述测试轴棒同轴的方式固定在所述测试单元的下方，所述转台单元包括转台和立于转台之上的线缆压柱，所述转台与所述转动传动单元输出轴相连，所述线缆压柱中轴线与所述测试轴棒的中轴线平行，用于抵压测试线缆，在所述传动机构带动所述转台转动的情况下，所述线缆压柱能够围绕所述测试轴棒进行转动，并将所述测试轴棒压接在所述测试轴棒的外周上。
优选所述测试轴棒的轴心处设置有通孔，所述传感器与所述测试轴棒固连，并且带有顶尖的柱体即上顶尖配合于所述通孔中，所述转台借助带有顶尖的柱体即下顶尖同轴固定在所述转动传动单元输出轴上，通过下顶尖与所述通孔对准配合，能够实现所述测试单元与所述转台单元的同轴校准。
优选所述转动传动单元包括电机、编码器、减速器，其通过工装固定在所述背板上，所述减速器优采用双端输入，双端输出的轮蜗杆减速器其输入端的一端与所述电机相连，实现电动输入，另一端与手轮相连，实现手动输入；其输出端的一端与所述编码器相连，检测转动角度，另一端与所述下顶尖相连，带动所述转台转动。
优选所述上顶尖和所述下顶尖的同轴度为0.05mm。
优选所述测试轴棒的直径根据被测线缆的弯曲半径选择，所述线缆压柱能够根据线缆弯曲半径的大小在所述转台上调整位置。
优选所述丝杠螺母传动机构选用梯形丝杠和铜螺母，并具有自锁功能。
优选所述上顶尖装有滚动轴承，承受轴向力和倾覆力，以避免传递到扭矩传感器上，影响弯曲力矩测试精度。
优选所述线缆压柱上装有滚动轴承，以减小测试时的摩擦力矩。
优选所述滚动轴承选用免润滑的陶瓷轴承。
优选所述电机、所述编码器、所述扭矩传感器外壳均包覆有加热装置，使得设备温度控制在一定范围内，以满足高低温环境测试需求。
本发明与现有技术的优点在于：
1、本发明提供了一种线缆力矩测试专用平台，可以测量不同种类线缆的弯曲力矩，通过结构设计，最大限度减小测试误差，减小弯曲力矩传递过程中，摩擦力矩产生的影响，使得线缆弯曲力矩测试结果准确；
2、本发明测试平台可以满足线缆在真空环境和高低温环境下的测试要求。
附图说明
图1为本发明测试平台组成原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1所示，本发明提供的一种线缆弯曲力矩测试平台主要包括减速器工装15、传感器测试工装2、丝杠螺母传动工装18、直线导轨1。
减速器工装15主要包括电机13、编码器14、蜗轮蜗杆减速器12、转台10、线缆压柱8、下顶尖9等。
传感器测试工装2主要包括扭矩传感器4、测试轴棒6、上顶尖5等。
丝杠螺母传动工装18主要包括梯形丝杠16、传动螺母17、锥齿轮传动副19等。
减速器工装15的具体描述：电机13选用步进电机，蜗轮蜗杆减速器12选用双输入双输出类型，步进电机与减速器输入轴一端相连，输入轴另一端与手轮21相连，可以选择自动和手动两种方式带动减速器工作。减速器输出轴一端与编码器14相连，可以实时读取转动角度，另一端与下顶尖9同轴相连，转台10套在下顶尖9上，转台10上装立有线缆压柱8，线缆压柱8的中轴线与测试轴棒6的中轴线平行，在电机13带动转台10转动的情况下，线缆压柱8能够围绕测试轴棒6进行转动，并将测试线缆压接在测试轴棒6的外周上。线缆压柱8可以根据线缆弯曲半径的大小在转台10上调整位置，线缆压柱8上套有陶瓷滚动轴承，减小线缆7与线缆压柱8之间的摩擦力矩对弯曲力矩测试的影响，提高测试精度。
传感器测试工装2的具体描述：扭矩传感器4包含多种量程，可以测试不同线缆的弯曲力矩，扭矩传感器测试端与上顶尖5相连，测试轴棒6的轴心处设置有通孔，传感器4在上顶尖5与通孔配合的情况下与测试轴棒6同轴固连，并且通过下顶尖9与测试轴棒6的通孔对准配合，能够实现减速器工装15和传感器测试工装2同轴校准。被测线缆一端固定在测试轴棒6上，另一端可以绕着测试轴棒6转动，将产生的弯曲力矩通过上顶尖5传递到扭矩传感器4上。测试轴棒6可以选用多种直径不同的规格，可以测试线缆7在不同弯曲半径下的弯曲力矩。上顶尖5通过滚动轴承与扭矩传感器4相连，承受轴向力和倾覆力，经过合理的结构设计，使得弯曲力矩在传递过程中受摩擦力矩的影响最小。
丝杠螺母传动工装18的具体描述：丝杠选用梯形丝杠16，可以实现自锁功能，丝杠螺母17材质选用黄铜，可以减小摩擦，丝杠螺母17套在梯形丝杠16上，并具有自锁功能，丝杠传动螺母17通过滑块3与传感器测试工装2固连，梯形丝杠16的一端与锥齿轮传动副19相连，可以通过手轮20摇动锥齿轮副，使得梯形丝杠16旋转，带动丝杠螺母17上下移动。丝杠螺母传动工装18的锥齿轮传动副部分借助壳体固定于背板下部。
直线导轨1上有上下两个滑块3和11，其中滑块3可以在导轨上自由移动，滑块11和直线导轨1均固定在一块竖直固定于地面的背板上。减速器工装15和丝杠螺母传动工装18的下端均通过连接件与直线导轨1的下滑块11相连，通过滑块11固定在背板上。传感器测试工装2通过连接件固定在直线导轨1的上滑块3上，梯形丝杠16竖直立起于背板的侧方，通过丝杠螺母传动工装18，传感器测试工装2借助滑块3可以在直线导轨1上上下移动。
为了提高测试精度，要求线缆压柱8与测试轴棒6轴线平行度误差控制在0.05mm，上顶尖5与下顶尖9之间的同轴度误差控制在0.05mm。
电机13、编码器14和扭矩传感器4的外壳均包覆加热装置，使得设备温度控制在一定范围内，以满足高低温环境测试需求。减速器采用真空脂润滑方式，以满足真空环境测试需求。根据防腐蚀和外观需求，装置所有零部件均采用铝合金和不锈钢材料。
测试过程：测试线缆7固定在测试轴棒6上，测试轴棒6通过上顶尖5与扭矩传感器4相连，在电机13和减速器12的带动下，线缆压柱8绕测试轴棒6转动，使得测试线缆7弯曲产生弯曲力矩，并传递给扭矩传感器4，力矩值通过扭矩传感器4检测并传输。当编码器14指示线缆转动角度到达测试角度时，电机13停止，完成测试。可以根据被测线缆在特定弯曲半径下弯曲力矩的大小，更换不同量程的扭矩传感器4。减速器12可以采用真空脂润滑方式，以满足真空环境测试需求。滚动轴承选用免润滑的陶瓷轴承，以减小摩擦。所有零部件采用铝合金和不锈钢材料。
Claims (10)
1.一种线缆弯曲力矩测试平台，其特征在于：包括转动传动单元、转台单元、滑块单元和测试单元，所述滑块单元包括导轨、滑块和丝杠螺母传动机构，所述导轨固定在竖直固定于地面的背板上，所述丝杠螺母传动机构包括丝杠、传动螺母和锥齿轮传动副，所述锥齿轮传动副借助壳体固定于背板下部，所述丝杠竖直立起于所述背板的侧方，所述传动螺母与所述滑块固连，所述测试单元包括传感器和测试轴棒，所述传感器与所述测试轴棒同轴固连，所述传感器固定在所述滑块上，由此，所述测试单元在所述丝杠螺母传动机构的作用下借助所述滑块沿所述导轨上下滑动，所述转动传动单元以输出轴与所述测试轴棒同轴的方式固定在所述测试单元的下方，所述转台单元包括转台和立于转台之上的线缆压柱，所述转台与所述转动传动单元输出轴相连，所述线缆压柱中轴线与所述测试轴棒的中轴线平行，用于抵压测试线缆，在所述传动机构带动所述转台转动的情况下，所述线缆压柱围绕所述测试轴棒进行转动，并将所述测试轴棒压接在所述测试轴棒的外周上。
2.根据权利要求1所述的一种线缆弯曲力矩测试平台，其特征在于：所述测试轴棒的轴心处设置有通孔，所述传感器与所述测试轴棒固连，并且带有顶尖的柱体即上顶尖配合于所述通孔中，所述转台借助带有顶尖的柱体即下顶尖同轴固定在所述转动传动单元输出轴上，通过下顶尖与所述通孔对准配合，实现所述测试单元与所述转台单元的同轴校准。
3.根据权利要求2所述的一种线缆弯曲力矩测试平台，其特征在于：所述转动传动单元包括电机、编码器、减速器，转动传动单元通过工装固定在所述背板上，所述减速器采用双端输入双端输出的蜗杆减速器，蜗杆减速器输入端的一端与所述电机相连，实现电动输入，另一端与手轮相连，实现手动输入；蜗杆减速器输出端的一端与所述编码器相连，检测转动角度，另一端与所述下顶尖相连，带动所述转台转动。
4.根据权利要求2所述的一种线缆弯曲力矩测试平台，其特征在于：所述上顶尖和所述下顶尖的同轴度为0.05mm。
5.根据权利要求1所述的一种线缆弯曲力矩测试平台，其特征在于：所述测试轴棒的直径根据被测线缆的弯曲半径选择，所述线缆压柱根据线缆弯曲半径的大小在所述转台上调整位置。
6.根据权利要求1所述的一种线缆弯曲力矩测试平台，其特征在于：所述丝杠螺母传动机构选用梯形丝杠和铜螺母，并具有自锁功能。
7.根据权利要求2所述的一种线缆弯曲力矩测试平台，其特征在于：所述上顶尖装有滚动轴承，承受轴向力和倾覆力。
8.根据权利要求1所述的一种线缆弯曲力矩测试平台，其特征在于：所述线缆压柱上装有减小摩擦力矩的滚动轴承。
9.根据权利要求7或8所述的一种线缆弯曲力矩测试平台，其特征在于：所述滚动轴承选用免润滑的陶瓷轴承。
10.根据权利要求3所述的一种线缆弯曲力矩测试平台，其特征在于：所述电机、所述编码器、所述传感器外壳均包覆有加热装置。
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