CN112345228A - 用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机 - Google Patents

Abstract

用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机属于炮塔座圈试验技术领域，目的在于解决现有技术存在的效率低、智能化程度低、体力消耗大以及测量不够精准问题问题。本发明包括：基础支撑框架；位于基础支撑框架上方的座圈定位夹紧装置；设置在基础支撑框架上的扭矩驱动装置，扭矩驱动装置至少包括回转驱动装置以及扭矩传感器，通过回转驱动装置带动座圈的上环和下环相对转动；扭矩传感器设置在回转驱动装置的回转轴上，获得座圈驱动力矩；以及加载装置，加载装置包括T型传感器安装支座和加载体；通过加载体对T型传感器安装支座施加向下加载力，T型传感器安装支座通过偏置驱动装置推动相对基板水平滑动。

Description

用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机

技术领域

本发明属于炮塔座圈试验技术领域，具体涉及一种用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机。

背景技术

炮塔承担着坦克和步战车等装甲战斗车辆的主要防护作用，同时在射击过程中承受着强大的火药气体冲击载荷，炮塔及炮塔座圈的刚度和强度对火炮射击精度也有很大的影响，炮塔通过炮塔座圈与车体相连。炮塔座圈是由上环，滚动体，保持架，下环组成，其工作过程是座圈下环固定不动，上环是在轴心或偏置一定位置向下施加轴向力的情况下，使上环相对旋转。因此对炮塔座圈的各项性能参数是十分必要的。

现有技术中对炮塔座圈的动态摩擦力矩通常靠人工推动座圈旋转，存在效率低、智能化程度低、体力消耗大、测量不够精准等问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机，解决现有技术存在的效率低、智能化程度低、体力消耗大以及测量不够精准问题。

为实现上述目的，本发明的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机包括：

基础支撑框架；

位于所述基础支撑框架上方的座圈定位夹紧装置，通过所述座圈定位夹紧装置将待检测的座圈定位压紧在所述基础支撑框架上；

设置在所述基础支撑框架上的扭矩驱动装置，所述扭矩驱动装置至少包括回转驱动装置以及扭矩传感器，通过所述回转驱动装置带动位于座圈定位夹紧装置上的座圈的上环和下环相对转动；所述扭矩传感器设置在所述回转驱动装置的回转轴上，获得座圈驱动力矩；

以及加载装置，所述加载装置包括T型传感器安装支座和加载体；所述T型传感器安装支座和所述座圈定位夹紧装置的基板下表面沿水平方向滑动配合，通过所述加载体对T型传感器安装支座施加向下加载力，所述T型传感器安装支座通过偏置驱动装置推动相对基板水平滑动。

所述座圈定位夹紧装置包括：

基板，所述基板下表面设置有T型槽，和所述T型传感器安装支座滑动配合；

同轴设置在所述基板上表面的滚筒机构；

以及圆周均布在所述基板外环的多个定位体，每个所述定位体至少包括和所述基板铰接的翻板以及锁紧机构，通过所述滚筒机构带动多个所述定位体的所述翻板相对所述基板转动配合，通过所述锁紧机构锁紧翻板，停止转动运动。

所述滚筒机构包括：

设置在所述基板上表面的滚筒；

设置在所述滚筒上的驱动电机；

和所述驱动电机输出轴连接的减速机；

以及钢丝绳，多个所述钢丝绳一端均和所述滚筒固定连接，多个所述钢丝绳的另一端一一对应的和多个所述翻板固定连接。

所述定位体还包括：

连接块，所述连接块一端固定在所述基板的外环面，另一端和所述翻板一端铰接；

以及设置在所述翻板下表面沿径向位置可调的定位块，所述定位块和所述座圈的上环的内环面接触配合。

所述锁紧机构包括：

和所述连接块上表面沿垂直径向方向滑动配合的顶块；

沿径向设置在所述顶块中间位置的T型丝杠；

以及手轮，所述手轮和所述T型丝杠端部连接。

所述扭矩驱动装置包括：

通过底座安装在所述基础支撑框架上的回转驱动装置，所述回转驱动装置的中心和待测的座圈中心同轴；

一端同轴安装在所述回转驱动装置上方的花键轴；

和所述花键轴另一端连接的十字万向节；

和所述十字万向节连接的扭矩传感器；

以及U型板，所述U型板下端中心位置和所述扭矩传感器连接，上端穿过所述基板和所述基板滑动配合。

所述加载体包括：

拉力传感器，所述拉力传感器上端和所述T型传感器安装支座连接；

和所述拉力传感器下端通过柔性钢丝连接的加载块，所述加载块设置有贯穿两侧的贯穿孔，所述贯穿孔上宽下窄；

以及杠杆，所述杠杆穿过所述加载块的贯穿孔，两端通过加载驱动结构调整高度。

所述加载驱动结构对称设置在加载块两侧的驱动体，每个所述驱动体包括：

设置在所述回转驱动装置上端面的升降导向体；

设置在所述升降导向体内的液压缸，两个所述驱动体的液压缸缸径不同；

以及升降轴，所述升降轴一端和所述液压缸的缸杆连接，另一端和所述基板固定连接，所述升降轴中间和所述升降导向体滑动配合。

所述偏置驱动装置包括：

沿T型传感器安装支座滑动方向设置的直线导轨；

和所述直线导轨平行设置的丝杠；

和所述丝杠螺纹配合的滑块，所述滑块和所述直线导轨滑动配合；

和所述滑块固定连接并沿T型传感器安装支座滑动方向设置的伸缩杆，所述伸缩杆和所述丝杠平行设置；

以及伺服电机，所述伺服电机和所述丝杠一端固定连接。

所述基础支撑框架包括围栏、周围框架和底盘；所述围栏设置在所述底盘的上端面外圆周位置，所述周围框架设置在所述底盘下端面外圆周位置。

本发明的有益效果为：本发明的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机通过座圈定位夹紧装置实现对待测座圈的定位安装，通过扭矩驱动该装置对座圈模拟旋转运动，通过加载装置模拟座圈的中心或偏心位置加载，通过偏置驱动装置完成加载单元相对中心位置的偏置移动；由于座圈型号较多，为达到工装夹具的通用性和经济性，以最少的工装套数适应最多的座圈的目的，本发明的座圈定位夹紧装置在每个翻板下平面设置一个沿径向可调整定位块，六个定位块分别与座圈上环内圈接触。通过可调整定位块，可实现上基板单元中心与不同直径的座圈中心同轴，理论上使试验台定位部分可以适应不同型号座圈。但是实际上由于座圈直径范围过大，因此不能保证一套压板可以适应全部座圈，而此类设计的优点在于整个工装只需要更换相应直径范围的翻板即可完成安装座圈在规定直径范围内调整；本发明整体结构简单，可以直接准确的完成座圈动态摩擦力矩的测量。效率高、智能化程度高、测量结果准确。

附图说明

图1为本发明的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机整体结构示意图；

图2为本发明的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机隐藏基础支撑框架后俯视角结构示意图；

图3为本发明的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机隐藏基础支撑框架后仰视角结构示意图；

图4为本发明的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机中座圈定位夹紧装置翻板处于水平状态结构示意图；

图5为本发明的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机中座圈定位夹紧装置翻板处于翻转状态结构示意图；

图6为本发明的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机中锁紧机构示意图；

图7为本发明的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机中扭矩驱动装置及加载装置结构示意图；

图8为本发明的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机中加载装置以及偏置驱动装置结构示意图；

图9为本发明的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机中偏置驱动装置和T型传感器安装支座配合图；

其中：1、基础支撑框架，101、围栏，102、周围框架，103、底盘，2、座圈定位夹紧装置，201、基板，202、滚筒，203、驱动电机，204、减速机，205、钢丝绳，206、翻板，207、连接块，208、定位块，209、顶块，210、手轮，3、扭矩驱动装置，301、回转驱动装置，302、花键轴，303、十字万向节，304、扭矩传感器，305、U型板，4、加载装置，401、T型传感器安装支座，402、拉力传感器，403、柔性钢丝，404、加载块，405、升降导向体，406、液压缸，407、升降轴，408、杠杆，5、偏置驱动装置，501、直线导轨，502、丝杠，503、伸缩杆，504、伺服电机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

参见附图1-附图9，本发明的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机包括：

基础支撑框架1；

位于所述基础支撑框架1上方的座圈定位夹紧装置2，通过所述座圈定位夹紧装置2将待检测的座圈定位压紧在所述基础支撑框架1上；

设置在所述基础支撑框架1上的扭矩驱动装置3，所述扭矩驱动装置3至少包括回转驱动装置301以及扭矩传感器304，通过所述回转驱动装置301带动位于座圈定位夹紧装置2上的座圈的上环和下环相对转动；所述扭矩传感器304设置在所述回转驱动装置301的回转轴上，获得座圈驱动力矩；

以及加载装置4，所述加载装置4包括T型传感器安装支座401和加载体；所述T型传感器安装支座401和所述座圈定位夹紧装置2的基板201下表面沿水平方向滑动配合，通过所述加载体对T型传感器安装支座401施加向下加载力，所述T型传感器安装支座401通过偏置驱动装置5推动相对基板201水平滑动。

所述座圈定位夹紧装置2包括：

基板201，所述基板201下表面设置有T型槽，和所述T型传感器安装支座401滑动配合；

同轴设置在所述基板201上表面的滚筒机构；

以及圆周均布在所述基板201外环的多个定位体，每个所述定位体至少包括和所述基板201铰接的翻板206以及锁紧机构，通过所述滚筒机构带动多个所述定位体的所述翻板206相对所述基板201转动配合，通过所述锁紧机构锁紧翻板206，停止转动运动。

所述滚筒机构包括：

设置在所述基板201上表面的滚筒202；

设置在所述滚筒202上的驱动电机203；

和所述驱动电机203输出轴连接的减速机204；

以及钢丝绳205，多个所述钢丝绳205一端均和所述滚筒202固定连接，多个所述钢丝绳205的另一端一一对应的和多个所述翻板206固定连接。

所述定位体还包括：

连接块207，所述连接块207一端固定在所述基板201的外环面，另一端和所述翻板206一端铰接；

以及设置在所述翻板206下表面沿径向位置可调的定位块208，所述定位块208和所述座圈的上环的内环面接触配合。

所述锁紧机构包括：

和所述连接块207上表面沿垂直径向方向滑动配合的顶块209；

沿径向设置在所述顶块209中间位置的T型丝杠502；

以及手轮210，所述手轮210和所述T型丝杠502端部连接。

所述座圈定位夹紧装置2是将座圈按照实际工作要求定位夹紧在试验机上，辅助加载系统、偏置驱动系统和扭矩驱动装置3完成试验；所述基板201设置在设备上的中心位置，下面的T型槽，其一方面与加载系统的T型传感器安装支座401相连接，另一方面通过连接块207与翻板206连接成一体组成压板结构，基板201外环通过连接块207分别与六个翻板206铰接，六个翻板206水平放置时，其搭载在座圈上，与座圈上端面接触；所述翻板206与连接块207相铰接，顶块209位于连接块207上端可相对连接块207左右滑动，顶块209中间沿径向设置T型丝杠502。当翻板206水平放置时，顶块209位于连接块207中间位置，T型丝杠502通过手轮210将其施加径向力。当翻板206竖直翻起时，顶块209向一侧移动，以避开翻板206。基板201上端面中心位置设置了用于翻起/落下翻板206的滚筒202机构，由电机、减速机204、滚筒202以及钢丝绳205组成，驱动电机203驱动减速机204运动，减速机204具有减速增力，控制滚筒202拉动钢丝绳205实现翻板206的拉起与落下。其中减速机204选用蜗轮蜗杆传动结构，可以实现定位自锁的功能。

所述扭矩驱动装置3包括：

通过底座安装在所述基础支撑框架1上的回转驱动装置301，所述回转驱动装置301的中心和待测的座圈中心同轴；本实施例可以采用蜗轮蜗杆的结构形式进行驱动。

一端同轴安装在所述回转驱动装置301上方的花键轴302；

和所述花键轴302另一端连接的十字万向节303；

和所述十字万向节303连接的扭矩传感器304；

以及U型板305，所述U型板305下端中心位置和所述扭矩传感器304连接，上端穿过所述基板201和所述基板201滑动配合。

所述扭矩驱动装置3是对座圈进行模拟旋转运动的装置；所述回转驱动装置301安装在与所述基础支撑框架1的底盘103固定连接的底座上，U型板305中心位置将为加载装置4预留空间。花键轴302安装固定在回转驱动装置301上面中心位置，可随回转驱动装置301转动，具有轴向窜动功能，具有补偿高度方向误差的作用。

所述加载体包括：

拉力传感器402，所述拉力传感器402上端和所述T型传感器安装支座401连接；

和所述拉力传感器402下端通过柔性钢丝403连接的加载块404，所述加载块404设置有贯穿两侧的贯穿孔，所述贯穿孔上宽下窄；

以及杠杆408，所述杠杆408穿过所述加载块404的贯穿孔，两端通过加载驱动结构调整高度。

所述加载驱动结构对称设置在加载块404两侧的驱动体，每个所述驱动体包括：

设置在所述回转驱动装置301上端面的升降导向体405；

设置在所述升降导向体405内的液压缸406，两个所述驱动体的液压缸406缸径不同；

以及升降轴407，所述升降轴407一端和所述液压缸406的缸杆连接，另一端和所述基板201固定连接，所述升降轴407中间和所述升降导向体405滑动配合。

所述加载装置4是模拟对座圈的中心或偏心位置加载的装置，加载装置4设置在扭矩驱动装置3的上端，随着扭矩驱动装置3同步转动；所述T型传感器安装支座401设置在基板201的T型槽内，与偏置驱动装置5伸缩杆503的卡爪配合完成径向偏载量的调整；所述拉力传感器402上端与T型传感器安装支座401相连，下端通过柔性钢丝403与加载块404连接；所述加载块404为中空，且上宽下窄，便于杠杆408与加载块404中空下面接触，同时杠杆408上移可与加载块404脱开，便于加载块404随加载单元沿T型槽偏置自由移动，不受杠杆408影响；所述杠杆408两端带有孔分别与升降杆接触连接，实现升降及对中间的加载块404施加向下的加载力；所述升降杆下端与液压缸406活塞缸连接，可与杠杆408连接，并可带动杠杆408上下移动及向下加载，上端与基板201螺栓连接；所述导向座用于实现对升降杆导向作用；所述油缸安装在回转驱动装置301上，上端与升降周同轴连接。

两侧的液压缸406缸径不同，缸径大的可认为是固定拉杆，当其到位后加载力不变，缸径小的缸可根据需要的力大小进行加载，其优势是可以避免因缸径相同，作用力大小相当而产生的不稳定现象。

所述偏置驱动装置5包括：

沿T型传感器安装支座401滑动方向设置的直线导轨501；

和所述直线导轨501平行设置的丝杠502；

和所述丝杠502螺纹配合的滑块，所述滑块和所述直线导轨501滑动配合；

和所述滑块固定连接并沿T型传感器安装支座401滑动方向设置的伸缩杆503，所述伸缩杆503和所述丝杠502平行设置；

以及伺服电机504，所述伺服电机504和所述丝杠502一端固定连接。

所述偏置驱动装置5安装在加载装置4平衡加载杆的两端上侧U型槽上，伸缩杆503前端的卡爪可以根据需要自动的与加载机构的T型传感器安装支座401相连，所述丝杠502丝母传动和伺服电机504保证了偏置位移的准确性。本实施例中的伸缩杆503端部的卡爪为U型板305端部设置相对的弹性夹块的形式，和所述卡爪配合处的T型传感器安装支座401为杆结构，弹性夹块和杆结构配合实现定位连接。

所述基础支撑框架1包括围栏101、周围框架102和底盘103；所述围栏101设置在所述底盘103的上端面外圆周位置，所述周围框架102设置在所述底盘103下端面外圆周位置。

所述基础支撑框架1与地面通过地基固定相连，在试验过程中起到稳定支撑、抗冲击与振动的作用。

本发明的检测原理是根据座圈加载条件下，直接测量匀速运动的座圈驱动力矩，再根据驱动力矩与摩擦力矩平衡的原理换算得到。因为座圈匀速转动，受力平衡，驱动力矩和摩擦力矩相同。

整个座圈负荷试验机的实际工作过程步骤如下：

1.将座圈吊装到试验机的基础支撑框架1上；

2.座圈定位夹紧装置2的减速电机驱动钢丝绳205放下翻板206置于水平位置，与座圈上环面接触，然后通过手轮210驱动顶块209锁死翻版。

3.座圈偏置调整是通过偏置驱动装置5与加载装置4配合完成：

1)首先偏置驱动装置5的伸缩杆503不动，驱动加载装置4液压缸406向下加载，对基板201的T形槽内的T型形传感器安装支座进行预紧；

2)偏置驱动装置5的伸缩杆503伸出运动，完成前置抓手与T型传感器安装支座401锁紧；

3)加载装置4卸载预紧力，偏置驱动装置5的伸缩杆503带动T型传感器安装支座401完成偏置调整；

4)加载装置4按要求加载，偏置驱动装置5的伸缩杆503与T型传感器安装支座401解锁，伸缩杆503退回初始位置；

4.炮塔座圈扭矩驱动装置3对炮塔座圈的上环施加扭矩，控制座圈按试验规定的速度旋转；

5.驱动座圈定位夹紧装置2的减速电机，翻板206向上翻起，将座圈吊装撤离试验台。

Claims (10)

1.用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机，其特征在于，包括：

基础支撑框架(1)；

位于所述基础支撑框架(1)上方的座圈定位夹紧装置(2)，通过所述座圈定位夹紧装置(2)将待检测的座圈定位压紧在所述基础支撑框架(1)上；

设置在所述基础支撑框架(1)上的扭矩驱动装置(3)，所述扭矩驱动装置(3)至少包括回转驱动装置(301)以及扭矩传感器(304)，通过所述回转驱动装置(301)带动位于座圈定位夹紧装置(2)上的座圈的上环和下环相对转动；所述扭矩传感器(304)设置在所述回转驱动装置(301)的回转轴上，获得座圈驱动力矩；

以及加载装置(4)，所述加载装置(4)包括T型传感器安装支座(401)和加载体；所述T型传感器安装支座(401)和所述座圈定位夹紧装置(2)的基板(201)下表面沿水平方向滑动配合，通过所述加载体对T型传感器安装支座(401)施加向下加载力，所述T型传感器安装支座(401)通过偏置驱动装置(5)推动相对基板(201)水平滑动。

2.根据权利要求1所述的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机，其特征在于，所述座圈定位夹紧装置(2)包括：

基板(201)，所述基板(201)下表面设置有T型槽，和所述T型传感器安装支座(401)滑动配合；

同轴设置在所述基板(201)上表面的滚筒机构；

以及圆周均布在所述基板(201)外环的多个定位体，每个所述定位体至少包括和所述基板(201)铰接的翻板(206)以及锁紧机构，通过所述滚筒机构带动多个所述定位体的所述翻板(206)相对所述基板(201)转动配合，通过所述锁紧机构锁紧翻板(206)，停止转动运动。

3.根据权利要求2所述的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机，其特征在于，所述滚筒机构包括：

设置在所述基板(201)上表面的滚筒(202)；

设置在所述滚筒(202)上的驱动电机(203)；

和所述驱动电机(203)输出轴连接的减速机(204)；

以及钢丝绳(205)，多个所述钢丝绳(205)一端均和所述滚筒(202)固定连接，多个所述钢丝绳(205)的另一端一一对应的和多个所述翻板(206)固定连接。

4.根据权利要求2所述的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机，其特征在于，所述定位体还包括：

连接块(207)，所述连接块(207)一端固定在所述基板(201)的外环面，另一端和所述翻板(206)一端铰接；

以及设置在所述翻板(206)下表面沿径向位置可调的定位块(208)，所述定位块(208)和所述座圈的上环的内环面接触配合。

5.根据权利要求4所述的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机，其特征在于，所述锁紧机构包括：

和所述连接块(207)上表面沿垂直径向方向滑动配合的顶块(209)；

沿径向设置在所述顶块(209)中间位置的T型丝杠(502)；

以及手轮(210)，所述手轮(210)和所述T型丝杠(502)端部连接。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机，其特征在于，所述扭矩驱动装置(3)包括：

通过底座安装在所述基础支撑框架(1)上的回转驱动装置(301)，所述回转驱动装置(301)的中心和待测的座圈中心同轴；

一端同轴安装在所述回转驱动装置(301)上方的花键轴(302)；

和所述花键轴(302)另一端连接的十字万向节(303)；

和所述十字万向节(303)连接的扭矩传感器(304)；

以及U型板(305)，所述U型板(305)下端中心位置和所述扭矩传感器(304)连接，上端穿过所述基板(201)和所述基板(201)滑动配合。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机，其特征在于，所述加载体包括：

拉力传感器(402)，所述拉力传感器(402)上端和所述T型传感器安装支座(401)连接；

和所述拉力传感器(402)下端通过柔性钢丝(403)连接的加载块(404)，所述加载块(404)设置有贯穿两侧的贯穿孔，所述贯穿孔上宽下窄；

以及杠杆(408)，所述杠杆(408)穿过所述加载块(404)的贯穿孔，两端通过加载驱动结构调整高度。

8.根据权利要求7所述的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机，其特征在于，所述加载驱动结构对称设置在加载块(404)两侧的驱动体，每个所述驱动体包括：

设置在所述回转驱动装置(301)上端面的升降导向体(405)；

设置在所述升降导向体(405)内的液压缸(406)，两个所述驱动体的液压缸(406)缸径不同；

以及升降轴(407)，所述升降轴(407)一端和所述液压缸(406)的缸杆连接，另一端和所述基板(201)固定连接，所述升降轴(407)中间和所述升降导向体(405)滑动配合。

9.根据权利要求1所述的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机，其特征在于，所述偏置驱动装置(5)包括：

沿T型传感器安装支座(401)滑动方向设置的直线导轨(501)；

和所述直线导轨(501)平行设置的丝杠(502)；

和所述丝杠(502)螺纹配合的滑块，所述滑块和所述直线导轨(501)滑动配合；

和所述滑块固定连接并沿T型传感器安装支座(401)滑动方向设置的伸缩杆(503)，所述伸缩杆(503)和所述丝杠(502)平行设置；

以及伺服电机(504)，所述伺服电机(504)和所述丝杠(502)一端固定连接。

10.根据权利要求1所述的用于检测炮塔座圈动态摩擦力矩的试验机，其特征在于，所述基础支撑框架(1)包括围栏(101)、周围框架(102)和底盘(103)；所述围栏(101)设置在所述底盘(103)的上端面外圆周位置，所述周围框架(102)设置在所述底盘(103)下端面外圆周位置。

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