CN110683013A - 一种用于舵机的加载测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于舵机的加载测试装置，设置了加载机构通过驱动转轴与摇臂向待测舵机液压缸施加载荷，实现力矩加载，以及模拟真实负载环境；本发明提供的加载测试装置具有如下优点：加载机构通过摇臂和转轴向舵机液压缸加载力矩，力矩转换效率高，结构简单；双层结构的试验架台，加载机构与待测舵机液压缸层叠布置，结构紧凑；用于承载舵机液压缸的支座位置可调，适用于多种尺寸的液压缸测试，通用性强；使用液压系统的加载机构，加载力矩大，响应速度快，动作平稳，可模拟多种负载环境，测试准确度高；采用框架结构，关键部件工作过程可目视监控，并且维护方便。

Description

一种用于舵机的加载测试装置

技术领域

本发明涉及加载装置技术领域，尤其涉及一种用于舵机的加载测试装置。

背景技术

由于水下环境复杂多变，舵机受到各种水动力、摩擦力、惯性力等，如何测试水下航行器的舵机是否满足设计要求的各项参数指标，对于水下航行器的航行性能至关重要，因此需要应用地面舵机加载装置对航行器进行综合加载测试，这样不仅缩短水下设备研发的周期，而且节约了开发成本。通过在实验室环境下，对被试舵机在各种加载工况下的各种运动结果数据的采集，来分析被试舵机的动静态性能、稳定性及可靠性等指标要求。

但目前已有的舵机加载装置主要用于飞行器领域，而对船舶或水下设备的加载装置研究较少，由于需要较大输出力与频率，这增大了船舶舵机加载装置的设计难度，而且存在力函数加载精度、力矩加载非线性死区与多余力等问题。

发明内容

本发明的实施例提供了一种用于舵机的加载测试装置，用于解决现有技术中出现的船舶舵机加载装置多为液压系统结构设计、存在通用性差，结构与控制复杂的问题。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

一种用于舵机的加载测试装置，包括：

试验台架，试验台架的上部具有上层安装平台，待测舵机液压缸可拆卸地与上层安装平台相连接；

转轴，该转轴位于试验台架内纵向延伸布置；

上层摇臂，该上层摇臂与转轴相连接，可与转轴一起转动，还与待测舵机液压缸相连接；

加载机构，该加载机构与转轴驱动连接，并通过转轴与上层摇臂驱动待测舵机液压缸。

优选地，加载机构包括：

下层摇臂，该下层摇臂位于试验台架的下部，并与转轴相连接，可与转轴一起转动；

液压驱动组件，该液压驱动组件具有加载液压缸和关节轴承，该加载液压缸通过关节轴承与下层摇臂相连接；液压驱动组件通过加载液压缸、下层摇臂、转轴、上层摇臂驱动待测舵机液压缸；加载液压缸具有力传感器。

优选地，上层摇臂和下层摇臂分别套装在转轴的两端；上层摇臂和下层摇臂还分别通过圆锥销与转轴相配合。

优选地，试验架台的上部具有沿试验架台长度方向布置的第一上层安装平台和第二上层安装平台，一对待测舵机液压缸分别可拆卸地安装在该第一上层安装平台和第二上层安装平台上；该对待测舵机液压缸沿试验架台宽度方向同侧布置，并且该对待测舵机液压缸的伸缩状态相反；

转轴包括，位于试验架台内并且纵向延伸布置的第一转轴和第二转轴；

上层摇臂包括，分别套装在第一转轴和第二转轴的顶端的第一上层摇臂和第二上层摇臂，该第一上层摇臂和第二上层摇臂的一端分别连接一个待测舵机液压缸；

下层摇臂套装在第一转轴或第二转轴的底端；

加载测试装置还具有分别与第一上层摇臂和第二上层摇臂的另一端相连接的连杆；

液压驱动组件通过加载液压缸、下层摇臂、转轴、第一上层摇臂、连杆、第二上层摇臂驱动该对待测舵机液压缸。

优选地，试验架台的上部具有沿试验架台长度方向布置的第一上层安装平台和第二上层安装平台，一对待测舵机液压缸分别可拆卸地安装在该第一上层安装平台和第二上层安装平台上；该对待测舵机液压缸沿试验架台宽度方向同侧布置，并且该对待测舵机液压缸的伸缩状态相反；

加载测试装置还包括：

位于试验架台内并且分别纵向延伸布置的第一转轴和第二转轴；

分别套装在第一转轴两端的第一上层摇臂和第一下层摇臂；

分别套装在第二转轴两端的第二上层摇臂和第二下层摇臂；

第一上层摇臂和第二上层摇臂的一端分别连接一个待测舵机液压缸；

液压驱动组件具有通过关节轴承分别连接第一下层摇臂、第二下层摇臂的第一加载液压缸和第二加载液压缸；该第一加载液压缸和第二加载液压缸分别位于试验架台宽度方向的两侧。

优选地，加载测试装置还具有分别与第一上层摇臂和第二上层摇臂的另一端相连接的连杆。

优选地，试验台架具有轴承架，转轴贯穿该轴承架，轴承架内具有与转轴相配合的调心球轴承。

优选地，试验台架具有与待测舵机液压缸相连接的液压缸支座，该液压缸支座置于上层安装平台上；上层安装平台具有滑槽，液压缸支座与该滑槽相配合，可通过滑槽沿上层安装平台表面滑动。

优选地，上层安装平台具有多条滑槽；液压缸支座具有多列紧固螺栓，每列紧固螺栓与一条滑槽相配合。

优选地，还包括相互配合的角度编码器与角度刻度盘；角度刻度盘与试验台架相连接，角度编码器与转轴相连接；角度编码器具有指针，该指针与角度刻度盘相对应。

由上述本发明的实施例提供的技术方案可以看出，本发明提供的加载测试装置使用加载机构驱动待测舵机，通过调节加载机构施加载荷，以及监测待测舵机液压缸的活动状态，实现对舵机液压缸的测试；本发明提供的加载测试装置可以在待测试液压缸还未安装前模拟被测试液压缸的所需测试的条件来进行初步调试。提高产品加载调试的效率。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种用于舵机的加载测试装置的立体示意图；

图2为本发明提供的一种用于舵机的加载测试装置的主视图；

图3为本发明提供的一种用于舵机的加载测试装置的俯视图；

图4为本发明提供的一种用于舵机的加载测试装置的底部剖视图；

图5为本发明提供的一种用于舵机的加载测试装置的局部示意图，用于显示上层摇臂、下层摇臂、转轴与轴承架的配合关系；

图6为本发明提供的一种用于舵机的加载测试装置的局部示意图，用于显示底部支座。

图中：

1.试验台架 11.上层安装平台 111.滑槽 12.上层摇臂 121.第一上层摇臂 122.第二上层摇臂 13.转轴 131.第一转轴 132.第二转轴 14.下层摇臂 141.第一下层摇臂142.第二下层摇臂 15.液压缸支座 151.紧固螺栓 16.连杆 17.轴承架 18.底部放置架181.底部支座 182.支脚螺栓孔 19.圆锥销；

2.加载机构 21.加载液压缸 211.第一加载液压缸 212.第二加载液压缸 22.关节轴承 23.力传感器；

3.角度编码器 4.角度刻度盘 5.待测舵机液压缸。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本发明实施例的限定。

参见图1，本发明提供的一种用于舵机的加载测试装置，主要用于测试航行器方向舵舵机的液压系统，该加载测试装置包括：

试验台架1，试验台架1为上下两层结构，上部具有上层安装平台11，待测舵机液压缸5可拆卸地安装在所述上层安装平台11上；

转轴13，该转轴13的主体位于试验台架1内纵向布置，顶端伸出；

上层摇臂12，其位于试验架台上方，并与转轴13相连接，可随转轴13以前转动；在本发明提供的实施例中，待测舵机液压缸5的活塞杆端部与该上层摇臂12相连接，缸筒相对固定；上层摇臂12可通过转动使待测舵机液压缸5的活塞杆相对于缸筒伸出/收回；

加载机构2，其位于试验台架1下部，与转轴13驱动连接，并通过转轴13与上层摇臂12驱动待测舵机液压缸5；

本发明提供的加载测试装置使用加载机构2驱动待测舵机，通过调节加载机构2施加载荷，以及监测待测舵机液压缸5的活动状态，实现对舵机液压缸的测试；本发明提供的加载测试装置可以在待测试液压缸还未安装前模拟被测试液压缸的所需测试的条件来进行初步调试。提高产品加载调试的效率。

进一步的，在一些优选实施例中，试验台架1具有与待测舵机液压缸5的缸筒相铰接的液压缸支座15，该液压缸支座15被置于上层安装平台11上；上层安装平台11具有滑槽111，所述液压缸支座15与该滑槽111相配合，可通过所述滑槽111沿所述安装平台表面滑动；通过上述设置实现根据需求移动液压缸支座15，使待测液压缸的零位长度在一定范围内自由调节，也便于其它各种尺寸的舵机用液压缸的安装；

更进一步的，如图1所示，该液压缸支座15具有板状底部；上层安装平台11具有多条滑槽111，在该实施例中，采用截面为倒T字型的滑槽111；液压缸支座15的底部具有多列紧固螺栓151，每列紧固螺栓151的位置与一条滑槽111相互对应；紧固螺栓151可根据现有技术设置，例如，紧固螺栓151的一端通过螺帽卡合在倒T字型滑槽111的底部，另一端贯穿液压缸支座15板状的底部，端头使用螺母旋紧；当旋紧螺母时，液压缸支座15与上层安装平台11相对固定，松开螺母时，可使液压缸支座15通过滑槽111沿上层安装平台11表面滑动。

进一步的，在一些优选实施例中，本加载测试装置还包括相互配合的角度编码器3与角度刻度盘4；如图1所示，角度刻度盘位于试验台架1上部一侧，上层摇臂12邻近该角度刻度盘4；角度编码器3与转轴13相连接，并且还具有指针，指针与角度刻度盘4上的刻度相对应，当角度编码器3随转轴13转动时，可通过指针所指刻度示数读出摇臂转角。

本加载测试装置的加载机构2，用于驱动下层摆臂带动转轴13，其可根据现有技术，采用齿轮组传动装置或者齿轮-轴传动的方式驱动转轴13；在此类驱动方式中，需要使用低速电机，并且上述驱动方式对于施加的载荷需要通过换算的方式获得，为了确保数据准确性，数据获取过程较为繁琐；为此，在一些优选实施例中，本加载测试装置的加载机构2还包括：

下层摇臂14，该下层摇臂14位于所述试验台架1的下部，并与所述转轴13相连接，可驱动转轴13一起转动；

液压驱动组件，位于试验台架1的下部，该液压驱动组件具有加载液压缸21，加载液压缸21通过关节轴承22与下层摇臂14的端部相连接，液压驱动组件通过加载液压缸21、下层摇臂14、转轴13、上层摇臂12驱动待测舵机液压缸5；在加载液压缸21活塞杆端部还具有力传感器23，用于获取加载液压缸21向加载液压缸21施加的压力数据。

为了防止摇臂与转轴13之间发生相对转动，减少数据偏差，在一些优选实施例中，如图1所示，上层摇臂12和下层摇臂14分别套装在所述转轴13的两端；所述上层摇臂12和下层摇臂14还分别通过圆锥销19与所述转轴13相配合；安装时，圆锥销19可水平贯穿摇臂与转轴13；利用圆锥销19的自锁能力确保摇臂与转轴13之间的稳固；

在另一些优选实施例中，试验台架1内具有轴承架17，转轴13贯穿该轴承架17；如图2所示，转轴13中部被轴承架17环绕；轴承架17内具有调心轴承，用于套接转轴13；调心轴承具有自动调心性，可以补偿转轴13与轴承架17的同心度与轴挠度的误差；

通过上述结构，减少机械机构的非线性死区，相较与以往的舵机加载装置提高了加载装置的可控性与动态性能。

航行器的舵机控制机构包括液压控制机构，此类机构中一般采用双液压缸结构，即两个液压缸分别控制方向舵的两侧偏转，为了使方向舵动作平稳，控制时采取两个液压缸对向伸缩，即方向舵对中时两个液压缸的活塞杆处于初始位置，方向舵偏转时一个液压缸活塞杆伸出，另一个液压缸活塞杆回缩；为了模拟上述工作状态，在一些优选实施例中，如图3所示，待测液压缸为一对，试验架台的上部具有沿所述试验架台长度方向布置的第一上层安装平台11和第二上层安装平台11，该对待测舵机液压缸5分别通过液压缸支座15可拆卸地安装在该第一上层安装平台11和第二上层安装平台11上；该对待测舵机液压缸5沿所述试验架台宽度方向同侧布置，并且该对待测舵机液压缸5相互对置，即伸缩方向相反；

转轴13包括，位于所述试验架台内并且纵向延伸布置的第一转轴131和第二转轴132；在该实施例中，第一转轴131和第二转轴132分别位于试验架台长度方向两侧；

上层摇臂12包括，分别套装在所述第一转轴131和第二转轴132的顶端的第一上层摇臂121和第二上层摇臂122，该第一上层摇臂121和第二上层摇臂122同一侧的端部分别连接一个待测舵机液压缸5；

下层摇臂14套装在所述第一转轴131或第二转轴132的底端；

为了承载测试所需的大力矩，使两个上层摇臂12实现并联加载，加载测试装置还具有分别与第一上层摇臂121和第二上层摇臂122的另一端相连接的连杆16；

在该实施例中，加载机构2具有一个加载液压缸21，其与下层摇臂14相连接，通过加载液压缸21驱动下层摇臂14摆动，带动第一转轴131或第二转轴132转动，进一步通过第一上层摇臂121或第二上层摇臂122向其所连接的待测舵机液压缸5施加载荷；当一个上层摇臂12摆动时，还通过连杆16带动另一摇臂一起同向摆动；由于待测舵机液压缸5相互对置，受到上层摇臂12施加的驱动力，使待测舵机液压缸5的活塞杆同步伸出和回缩，通过调节加载液压缸21的压力，即可实现测舵机液压缸的测试；

在另一些优选实施例中，如图4所示，加载测试装置还包括：

位于所述试验架台内并且纵向延伸布置的第一转轴131和第二转轴132；在该实施例中，第一转轴131和第二转轴132分别位于试验架台长度方向两侧；

分别套装在所述第一转轴131两端的第一上层摇臂121和第一下层摇臂141；

分别套装在所述第二转轴132两端的第二上层摇臂122和第二下层摇臂142；

第一上层摇臂121和第二上层摇臂122同一侧的端部分别连接一个待测舵机液压缸5；

液压驱动组件具有通过所述关节轴承22分别连接所述第一下层摇臂141、第二下层摇臂142的第一加载液压缸211和第二加载液压缸212；该第一加载液压缸211和第二加载液压缸212分别位于所述试验架台宽度方向的两侧，如图4所示，其呈镜像对称布置，当两个加载液压缸21处于工作状态时，其伸缩状态相同，即两个加载液压缸21的活塞杆分别伸出时，驱动两个下层摇臂14摆动，进一步带动两个转轴13与上层摇臂12，向待测液压缸施加载荷，待测液压缸的状态为一伸一缩，反之亦然；

在该实施例中，两个加载液压缸21可同时启动，进行两个待测液压缸的同步测试；也可以通过对两个加载液压缸21进行控制，关闭其中一个，进行待测液压缸的联动测试；

更进一步的，当需要两个上层摇臂12同步动作时，第一上层摇臂121和第二上层摇臂122也可以通过设置连杆16，以将其各自一端(相对于连接待测液压缸的另一端)相互连接；

上述两个实施例的连杆16可依据现有技术进行设置，例如可采用空心圆柱管，两端具有螺纹连接结构，通过可拆卸的关节轴承22与上层摇臂12相连接；

应当理解的是，上述采用液压驱动的加载机构2，还具有其它必要的部件，例如，提供动力的油箱、马达或泵；用于调节两个加载液压缸21的动作，实现其同步动作或差动的方向控制阀；调节油压或流量的压力控制阀或流量控制阀；用于感知加载液压缸21活塞杆伸缩量的位移传感器，其通常设置在加载液压缸21内；以及相应的传感器如油压表等；上述部件可由本领域技术人员根据测试工作的实际情况适当设置，此处不再赘述；

试验台架1整体为框架或板架结构，具有足够的设计刚度；安装时需要保证装置整体的稳固，可采用底部通过螺栓固定于水平地面的方式；例如图1和5所显示的，在试验台架1底部具有用于承载加载液压缸21的底部放置架18，该底部放置架具有多个用于固定安装于地面的支脚螺栓孔182，其一端具有底部支座181，用于与加载液压缸21的固定端(缸筒端)通过关节轴承相连接，关节轴承可采用螺纹连接的方式，便于维护。

综上所述，本发明提供的一种用于舵机的加载测试装置，设置了加载机构2通过驱动转轴13与摇臂向待测舵机液压缸5施加载荷，实现力矩加载，以及模拟真实负载环境；本发明提供的加载测试装置具有如下优点：

加载机构2通过摇臂和转轴13向舵机液压缸加载力矩，力矩转换效率高，结构简单；

双层结构的试验架台，加载机构2与待测舵机液压缸5层叠布置，结构紧凑；

用于承载舵机液压缸的支座位置可调，适用于多种尺寸的液压缸测试，通用性强；

使用液压系统的加载机构2，加载力矩大，响应速度快，动作平稳，可模拟多种负载环境，测试准确度高；

采用框架结构，关键部件工作过程可目视监控，并且维护方便。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，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，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种用于舵机的加载测试装置，其特征在于，包括：

试验台架，所述试验台架的上部具有上层安装平台，待测舵机液压缸可拆卸地与所述上层安装平台相连接；

转轴，该转轴位于所述试验台架内纵向延伸布置；

上层摇臂，该上层摇臂与所述转轴相连接，可与所述转轴一起转动，还与待测舵机液压缸相连接；

加载机构，该加载机构与所述转轴驱动连接，并通过所述转轴与上层摇臂驱动待测舵机液压缸。

2.根据权利要求1所述的加载测试装置，其特征在于，所述加载机构包括：

下层摇臂，该下层摇臂位于所述试验台架的下部，并与所述转轴相连接，可与所述转轴一起转动；

液压驱动组件，该液压驱动组件具有加载液压缸和关节轴承，该加载液压缸通过所述关节轴承与所述下层摇臂相连接；所述液压驱动组件通过所述加载液压缸、下层摇臂、转轴、上层摇臂驱动待测舵机液压缸；所述加载液压缸具有力传感器。

3.根据权利要求2所述的加载测试装置，其特征在于，所述上层摇臂和下层摇臂分别套装在所述转轴的两端；所述上层摇臂和下层摇臂还分别通过圆锥销与所述转轴相配合。

4.根据权利要求2所述的加载测试装置，其特征在于，所述试验架台的上部具有沿所述试验架台长度方向布置的第一上层安装平台和第二上层安装平台，一对待测舵机液压缸分别可拆卸地安装在该第一上层安装平台和第二上层安装平台上；该对待测舵机液压缸沿所述试验架台宽度方向同侧布置，并且该对待测舵机液压缸的伸缩状态相反；

所述转轴包括，位于所述试验架台内并且纵向延伸布置的第一转轴和第二转轴；

所述上层摇臂包括，分别套装在所述第一转轴和第二转轴的顶端的第一上层摇臂和第二上层摇臂，该第一上层摇臂和第二上层摇臂的一端分别连接一个待测舵机液压缸；

所述下层摇臂套装在所述第一转轴或第二转轴的底端；

所述加载测试装置还具有分别与所述第一上层摇臂和第二上层摇臂的另一端相连接的连杆；

所述液压驱动组件通过所述加载液压缸、下层摇臂、转轴、第一上层摇臂、连杆、第二上层摇臂驱动该对待测舵机液压缸。

5.根据权利要求2所述的加载测试装置，其特征在于，所述试验架台的上部具有沿所述试验架台长度方向布置的第一上层安装平台和第二上层安装平台，一对待测舵机液压缸分别可拆卸地安装在该第一上层安装平台和第二上层安装平台上；该对待测舵机液压缸沿所述试验架台宽度方向同侧布置，并且该对待测舵机液压缸的伸缩状态相反；

所述加载测试装置还包括：

位于所述试验架台内并且分别纵向延伸布置的第一转轴和第二转轴；

分别套装在所述第一转轴两端的第一上层摇臂和第一下层摇臂；

分别套装在所述第二转轴两端的第二上层摇臂和第二下层摇臂；

所述第一上层摇臂和第二上层摇臂的一端分别连接一个待测舵机液压缸；

液压驱动组件具有通过所述关节轴承分别连接所述第一下层摇臂、第二下层摇臂的第一加载液压缸和第二加载液压缸；该第一加载液压缸和第二加载液压缸分别位于所述试验架台宽度方向的两侧。

6.根据权利要求5所述的加载测试装置，其特征在于，所述加载测试装置还具有分别与所述第一上层摇臂和第二上层摇臂的另一端相连接的连杆。

7.根据权利要求1或2所述的加载测试装置，其特征在于，所述试验台架具有轴承架，所述转轴贯穿该轴承架，所述轴承架内具有与所述转轴相配合的调心球轴承。

8.根据权利要求1所述的加载测试装置，其特征在于，所述试验台架具有与待测舵机液压缸相连接的液压缸支座，该液压缸支座置于所述上层安装平台上；所述上层安装平台具有滑槽，所述液压缸支座与该滑槽相配合，可通过所述滑槽沿所述上层安装平台表面滑动。

9.根据权利要求8所述的加载测试装置，其特征在于，所述上层安装平台具有多条所述滑槽；所述液压缸支座具有多列紧固螺栓，每列所述紧固螺栓与一条所述滑槽相配合。

10.根据权利要求1所述的加载测试装置，其特征在于，还包括相互配合的角度编码器与角度刻度盘；所述角度刻度盘与所述试验台架相连接，所述角度编码器与所述转轴相连接；所述角度编码器具有指针，该指针与所述角度刻度盘相对应。

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