CN110398335A - 一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统 - Google Patents

一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统 Download PDF

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Abstract

一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统，其特征在于包括支撑框架、振动装置、水平滑台、振动固定工装、控制系统、旋转动力装置、旋转通气装置、旋转通电装置、弹性联轴器、可伸缩万向节、导引头。本发明的优点在于：实现了导引头旋转和振动应力的同时施加，真实的模拟了导引头的实际载荷环境，可以复现导引头在复合工况下出现的问题，采用的激光测振仪属于非接触式激光传感器，实现了导引头旋转状态下的振动精准控制，解决了带线缆加速度传感器无法用于旋转部件振动控制的难题，采用了弹性联轴器和可伸缩万向节，有效的降低了由于装配误差产生的各轴线不同轴造成的影响，同时可伸缩万向节的可伸缩性，可以补偿振动过程产生的位移偏差的影响。

Description

一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统
技术领域
本发明涉及一种试验系统，尤其涉及一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统。
背景技术
导引头是截获、跟踪辐射源的核心部件，在导弹飞行过程中，处于旋转状态时会同时受到气动、部件振动产生的振动应力环境的影响，导引头在批产前需要经过一系列的地面试验来验证其可靠性，其中振动试验是导引头可靠性考核的重要项目。
目前，对于导引头的振动试验考核一般是在导引头非旋转状态下进行的，在振动试验结束后，使导引头处于旋转状态下，测试导引头性能，而导引头实际工作环境下是多种复杂环境应力的叠加，原有的考核方式均不能真实的模拟导引头的实际工况，从而无法复现在复合工况下出现的问题。
为了能够真实的模拟导引头的实际载荷工况，需要设计一种新型的试验系统，实现导引头在旋转状态和振动应力共同作用下的试验考核。
发明内容
根据以上技术问题，本发明提供一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统，其特征在于包括支撑框架、振动装置、水平滑台、振动固定工装、控制系统、旋转动力装置、旋转通气装置、旋转通电装置、弹性联轴器、可伸缩万向节、导引头；
所述控制系统包括功率放大器、振动控制仪、激光测振仪；
所述振动装置与功率放大器、水平滑台、振动控制仪、激光测振仪组成闭环振动控制试验系统，所述振动装置为电磁式振动台，所述电磁式振动台的动圈通过螺栓与水平滑台刚性连接，所述电磁式振动台与功率放大器通过线缆连接，所述功率放大器与振动控制仪通过线缆连接，所述振动控制仪与激光测振仪通过线缆连接；
所述水平滑台外部设有支撑框架，所述支撑框架上安装有固定底板，所述固定底板与支撑框架通过螺栓连接，所述固定底板上表面通过螺栓安装有旋转动力装置、弹性联轴器、可伸缩万向节、气滑环固定架、止转支架、轴承座；
所述旋转动力装置包括变频电机、变速齿轮箱、空心轴、转动连接部件，所述变频电机与变速齿轮箱通过弹性联轴器连接，所述变速齿轮箱为T型变速齿轮箱；
所述转动连接部件又包括转动连接主轴、圆锥滚子轴承、万向节连接工装；
所述导引头与转动连接主轴通过螺栓连接，所述圆锥滚子轴承的内圈与转动连接主轴采用过盈配合，所述万向节连接工装一端与转动连接主轴通过螺栓连接，另一端与可伸缩万向节连接，所述转动连接主轴和圆锥滚子轴承组成的整体安装在振动固定工装的抱箍内，所述侧面固定法兰通过螺栓固定在振动固定工装的侧面，将圆锥滚子轴承的外圈压紧，所述振动固定工装的底板与水平滑台通过螺栓刚性连接，所述转动连接主轴的内部为中空结构；
所述空心轴的两端与两个轴承座装配，所述空心轴一端与变速齿轮箱通过弹性联轴器连接，另一端与可伸缩万向节连接；
所述变速齿轮箱的左、右两侧分别设有旋转通气装置、旋转通电装置。
进一步的，所述旋转通气装置为气滑环。
进一步的，所述气滑环与气滑环固定架通过螺栓连接，所述气滑环前端与高压气源连接，后端通过刚性轴套与变速齿轮箱连接。
进一步的，所述气滑环后端还连接有细长气管，气管通过变速齿轮箱、空心轴以及转动连接主轴后与导引头连接。
进一步的，所述气滑环在旋转状态下可输送不小于25MPa的高压气体。
进一步的，所述旋转通电装置为电滑环。
进一步的，所述电滑环包括外环和内环两部分，内环和外环上均有相同数量的电缆。
进一步的，所述内环有中心孔，所述空心轴穿过电滑环内环中心孔，通过拧紧电滑环内环上的螺钉实现与空心轴的牢固连接。
进一步的，所述电滑环的外环与止转支架通过螺栓连接，所述电滑环外环上的线缆与电源连接。
进一步的，所述电滑环具有50路供电电缆，每一路供电电缆的额定通电电流最大为15A。
本发明的有益效果为：
1、本发明实现了导引头旋转和振动应力的同时施加，真实的模拟了导引头的实际载荷环境，可以复现导引头在复合工况下出现的问题；
2、本发明中采用的激光测振仪属于非接触式激光传感器，实现了导引头旋转状态下的振动精准控制，解决了带线缆加速度传感器无法用于旋转部件振动控制的难题；
3、本发明中采用了弹性联轴器和可伸缩万向节，有效的降低了由于装配误差产生的各轴线不同轴造成的影响，同时可伸缩万向节的可伸缩性，可以补偿振动过程产生的位移偏差的影响。
4、本试验中采用的气滑环采用可以实现在高转速(13r/s)下传输25MPa以上的高压气体。
附图说明
图1为本发明主体结构图；
图2为转动连接主轴处的连接示意图。
如图，电磁式振动台-1、功率放大器-2、水平滑台-3、振动控制仪-4、导引头-5、转动连接主轴-6、侧面固定法兰-7、振动固定工装-8、激光测振仪-9、支撑框架-10、固定底板-11、变频电机-12、弹性联轴器-13、变速齿轮箱-14、气滑环固定架-15、气滑环-16、高压气源及电源-17、刚性轴套-18、轴承座-19、电滑环-20、止转支架-21、空心轴-22、可伸缩万向节-23、圆锥滚子轴承-24、万向节连接工装-25。
具体实施方式
下面结合附图所示，对本发明进行进一步说明：本发明为一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统，其特征在于包括支撑框架19、振动装置、水平滑台3、振动固定工装8、控制系统、旋转动力装置、旋转通气装置、旋转通电装置、弹性联轴器13、可伸缩万向节23、导引头5；
所述控制系统包括功率放大器2、振动控制仪4、激光测振仪9；
所述振动装置与功率放大器2、水平滑台3、振动控制仪4、激光测振仪9组成闭环振动控制试验系统，所述振动装置为电磁式振动台1，所述电磁式振动台1的动圈通过螺栓与水平滑台3刚性连接，所述电磁式振动台1与功率放大器2通过线缆连接，所述功率放大器2与振动控制仪4通过线缆连接，所述振动控制仪4与激光测振仪9通过线缆连接，振动控制仪4输出电压信号给功率放大器2，功率放大器2将信号放大后输出到电磁振动台1，使电磁振动台1的动圈产生振动，传递给水平滑台3，激光测振仪9测取水平滑台3上的振动信号，反馈给振动控制仪4，振动控制仪4通过比较反馈信号与目标信号谱，不断修正，最终输出符合目标信号谱要求的电压信号。
所述水平滑台3外部设有支撑框架10，支撑框架10的高度可以根据试验需要上下调节，所述支撑框架10上安装有固定底板11，所述固定底板11与支撑框架10通过螺栓连接，所述固定底板11上表面通过螺栓安装有旋转动力装置、弹性联轴器13、可伸缩万向节23、气滑环固定架15、止转支架21、轴承座19；
所述旋转动力装置包括变频电机12、变速齿轮箱14、空心轴22、转动连接部件，所述变频电机12与变速齿轮箱14通过弹性联轴器13连接，弹性联轴器13的轴向和径向都可以发生少量变形，用于补偿变频电机12转轴与变速齿轮箱14转轴轴线轻微不同轴的影响，所述变速齿轮箱14为T型变速齿轮箱，实现转速的传递。
所述转动连接部件又包括转动连接主轴6、圆锥滚子轴承24、万向节连接工装25；
所述导引头5与转动连接主轴6通过螺栓连接，所述圆锥滚子轴24承的内圈与转动连接主轴6采用过盈配合，所述万向节连接工装25一端与转动连接主轴6通过螺栓连接，另一端与可伸缩万向节23连接，所述转动连接主轴6和圆锥滚子轴承24组成的整体安装在振动固定工装8的抱箍内，所述侧面固定法兰7通过螺栓固定在振动固定工装8的侧面，将圆锥滚子轴承24的外圈压紧，所述振动固定工装8的底板与水平滑台3通过螺栓刚性连接，所述转动连接主轴6的内部为中空结构，可以用于线缆或气管的铺设。
所述空心轴22的两端与两个轴承座19装配，起到支撑空心轴22的作用，所述空心轴22一端与变速齿轮箱14通过弹性联轴器13连接，变速齿轮箱14的转动，带动空心轴22的转动，另一端与可伸缩万向节23连接，空心轴22的转动带动可伸缩万向节23的转动，从而带动万向节连接工装25、转动连接主轴6、圆锥滚子轴承24、导引头5的转动。
所述变速齿轮箱14的左、右两侧分别设有旋转通气装置、旋转通电装置。
进一步的，所述旋转通气装置为气滑环16。
进一步的，所述气滑环16与气滑环固定架15通过螺栓连接，所述气滑环16前端与高压气源17连接，后端通过刚性轴套18与变速齿轮箱14连接，变速齿轮箱14的转动，带动气滑环16的转动。
进一步的，所述气滑环16后端还连接有细长气管，气管通过变速齿轮箱14、空心轴22以及转动连接主轴6后与导引头5连接，提供高压气体。
进一步的，所述气滑环16在旋转状态下可输送不小于25MPa的高压气体。
进一步的，所述旋转通电装置为电滑环20。
进一步的，所述电滑环20包括外环和内环两部分，内环和外环上均有相同数量的电缆。
进一步的，所述内环有中心孔，所述空心轴22穿过电滑环20内环中心孔，通过拧紧电滑环20内环上的螺钉实现与空心轴22的牢固连接，通过空心轴22的转动带动电滑环20内环的转动。
进一步的，所述电滑环20的外环与止转支架21通过螺栓连接，限制外环的转动，所述电滑环外20环上的线缆与电源17连接，在转动过程中，电源17通过电滑环20的外环传递到电滑环20的内环，然后通过电滑环20内环上的电缆，与导引头5连接，为导引头5供电。
进一步的，所述电滑环20具有50路供电电缆，每一路供电电缆的额定通电电流最大为15A。
工作原理：1)将圆锥滚子轴承24和万向节连接工装25装配到转动连接主轴6上，将该装配体放入振动固定工装8的下抱箍内，然后将侧面固定法兰7固定在振动固定工装8的侧面，用于将圆锥滚子轴承24的外圈压紧，然后安装振动固定工装8的上抱箍，将圆锥滚子轴承的径向压紧；
2)通过螺栓将振动固定工装8固定在水平滑台3上；
3)将支撑框架10固定在地面上，然后将固定底板11固定在支撑框架10上表面，分别将变频电机12、T型变速齿轮箱14、气滑环固定架15固定在固定底板11上表面预先设计好的固定孔处，调整变频电机12与T型变速齿轮箱14的连接轴至同轴位置，然后安装弹性联轴器13，将气滑环16安装在气滑环固定架15上，调整气滑环16轴线与T型变速齿轮箱14的连接轴至同轴位置，然后安装刚性轴套18；
4)将电滑环20与空心轴22装配，使电滑环20的内环与空心轴22固定，然后将2个轴承座19与与空心轴22装配，分布于空心轴22的两端，然后将轴承座19固定在固定底板11上，同时将电滑环20外环上的止转片固定在止转支架21上，限制电滑环20外环的旋转，同时调整空心轴22的轴线与T型变速齿轮箱14的连接轴至同轴位置，然后安装弹性联轴器13；
5)调整支撑框架10的高度和固定底板11前后左右的位置，使空心轴22的轴线与万向节连接工装25的轴线至同轴位置，然后安装可伸缩万向节23；
6)将高压气源和电源17与气滑环16和电滑环20连接，气滑环16的气管和电滑环20的电缆通过空心轴22、可伸缩万向节23、万向节连接工装25、转动连接主轴6后，连接到导引头5上；
7)将激光测振仪9用可调节支架固定在水平滑台3的前方约0.5m处，使激光测振仪9通电运行，然后调节可调节支架的位置，使激光测振仪9发出的激光线束对准导引头5的表面，并且确保从导引头5反射回的光束能够被激光测振仪9接收到；
8)连接振动控制仪4、功率放大器2、电磁振动台1、水平滑台3、激光测振仪9，组成闭环振动控制系统；
9)在振动控制仪4上设置规定的振动试验条件，调试闭环振动控制系统至正常状态；
10)启动振动控制仪4、功率放大器2，观察振动控制曲线，当振动达到规定条件且控制稳定后，开展规定时间的试验。
综上所述，本发明提供的导引头旋转振动试验系统系统结构合理，操作方便，连接可靠，同时实现了导引头旋转和振动的精准控制，同时该系统兼具一定的通用性，可适应不同转速以及不同振动两级的要求，通过改变振动固定工装和轴承的尺寸，可以适用于不同尺寸试验件的试验需求。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统，其特征在于包括支撑框架、振动装置、水平滑台、振动固定工装、控制系统、旋转动力装置、旋转通气装置、旋转通电装置、弹性联轴器、可伸缩万向节、导引头；
所述控制系统包括功率放大器、振动控制仪、激光测振仪；
所述振动装置与功率放大器、水平滑台、振动控制仪、激光测振仪组成闭环振动控制试验系统，所述振动装置为电磁式振动台，所述电磁式振动台的动圈通过螺栓与水平滑台刚性连接，所述电磁式振动台与功率放大器通过线缆连接，所述功率放大器与振动控制仪通过线缆连接，所述振动控制仪与激光测振仪通过线缆连接；
所述水平滑台外部设有支撑框架，所述支撑框架上安装有固定底板，所述固定底板与支撑框架通过螺栓连接，所述固定底板上表面通过螺栓安装有旋转动力装置、弹性联轴器、可伸缩万向节、气滑环固定架、止转支架、轴承座；
所述旋转动力装置包括变频电机、变速齿轮箱、空心轴、转动连接部件，所述变频电机与变速齿轮箱通过弹性联轴器连接，所述变速齿轮箱为T型变速齿轮箱；
所述转动连接部件又包括转动连接主轴、圆锥滚子轴承、万向节连接工装；
所述导引头与转动连接主轴通过螺栓连接，所述圆锥滚子轴承的内圈与转动连接主轴采用过盈配合，所述万向节连接工装一端与转动连接主轴通过螺栓连接，另一端与可伸缩万向节连接，所述转动连接主轴和圆锥滚子轴承组成的整体安装在振动固定工装的抱箍内，所述侧面固定法兰通过螺栓固定在振动固定工装的侧面，将圆锥滚子轴承的外圈压紧，所述振动固定工装的底板与水平滑台通过螺栓刚性连接，所述转动连接主轴的内部为中空结构；
所述空心轴的两端与两个轴承座装配，所述空心轴一端与变速齿轮箱通过弹性联轴器连接，另一端与可伸缩万向节连接；
所述变速齿轮箱的左、右两侧分别设有旋转通气装置、旋转通电装置。
2.按照权利要求1所述的一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统，其特征在于所述旋转通气装置为气滑环。
3.按照权利要求2所述的一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统，其特征在于所述气滑环与气滑环固定架通过螺栓连接，所述气滑环前端与高压气源连接，后端通过刚性轴套与变速齿轮箱连接。
4.按照权利要求3所述的一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统，其特征在于所述气滑环后端还连接有细长气管，气管通过变速齿轮箱、空心轴以及转动连接主轴后与导引头连接。
5.按照权利要求4所述的一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统，其特征在于所述气滑环在旋转状态下可输送不小于25MPa的高压气体。
6.按照权利要求1所述的一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统，其特征在于所述旋转通电装置为电滑环。
7.按照权利要求6所述的一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统，其特征在于所述电滑环包括外环和内环两部分，内环和外环上均有相同数量的电缆。
8.按照权利要求7所述的一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统，其特征在于所述内环有中心孔，所述空心轴穿过电滑环内环中心孔，通过拧紧电滑环内环上的螺钉实现与空心轴的牢固连接。
9.按照权利要求7所述的一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统，其特征在于所述电滑环的外环与止转支架通过螺栓连接，所述电滑环外环上的线缆与电源连接。
10.按照权利要求7所述的一种用于导弹导引头旋转叠加振动的试验系统，其特征在于所述电滑环具有50路供电电缆，每一路供电电缆的额定通电电流最大为15A。
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CN114320870B (zh) * 2021-12-07 2023-07-14 中国航发控制系统研究所 一种具备旋转运动传递的振动夹具

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