CN114152453B - 一种浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，属于缆绳操纵机构试验技术领域，解决了现有浮空平台实物由于体积过大，严重受限于厂房高度、面积等限制因素以及传统测试方法无法模拟浮空平台空中飞行姿态变化的问题。浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置包括缩比缆绳操纵机构、缆绳、地面铁板和气囊姿态调节组件；气囊姿态调节组件设于地面铁板上，通过缆绳与缩比缆绳操纵机构连接；气囊姿态调节组件通过控制缆绳使缩比缆绳操纵机构处于悬空状态并调节模拟气囊的空间姿态。本发明实现了大型浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验，可以实现在地面调整气囊动作姿态以模拟浮空平台飞行过程中缆绳操纵机构的功能和性能测试。
Description
技术领域
本发明涉及缆绳操纵机构试验技术领域，尤其涉及一种浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置。
背景技术
缆绳操纵机构以其比较成熟的设计制造技术被广泛应用于矿山、建筑、石油等诸多领域。按照缆绳操纵装置动力源的区别进行划分，可以分为机械式、气动式、液压式和电机驱动式等几大类。机械式缆绳操纵装置通过人工的方式进行缆绳收放操作，并记录缆绳的收放长度，这种机械式缆绳操纵装置的精度和效率受人为因素影响较大，尤其是高精度缆绳收放控制难以实现。气动式缆绳操纵装置是由气动马达通过减速器来实现缆绳的收放，目前多应用于工作环境恶劣、可靠性要求较高的场合。由于采用气动马达作为驱动源，导致整个装置存在输出功率小、效率低、噪音大等缺点。液压式缆绳操纵机构是由液压马达提供功率直接或间接驱动的，它的调速控制是通过对马达的调速来实现。但是这种方式仍然存在机构运行受温度影响大、零部件加工精度要求高、后期维护成本大等问题。电机驱动式缆绳操纵装置一般采用常规步进电机驱动，能实现单速和双向旋转的功能，系统简单，但不能低速启动和平滑变速。步进电机自身存在转速低、转矩小、体积和重量方面没有明显优势的不足，因此传统电机驱动缆绳操纵装置无法适应高转速、大负载和小型化的场合。
目前，缆绳操纵机构与浮空平台姿态相关的技术参数多基于仿真计算和模拟分析，地面试验仅可开展无气囊状态下的输出速度和输出负载的能力测试，项目单一，无法模拟气囊调节过程中姿态角的变化对缆绳操纵机构工作性能的影响。而传统的缆绳操纵机构地面试验测试方式，一种思路是实物性能测试，实物测试由于浮空平台体积过大，对厂房高度和面积要求严苛，会造成研发测试成本巨大，测试空间浪费；另一种思路是在无气囊状态下，利用加载装置开展输出速度和输出负载的能力测试，但无法模拟浮空平台空中飞行姿态变化的真实工况。
因此，大型浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置是地面功能测试和性能测试的重要技术实现途径，为真实产品的设计制造提供技术支撑。
发明内容
鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，用以解决现有浮空平台实物由于体积过大，严重受限于厂房高度、面积等限制因素以及传统测试方法无法模拟浮空平台空中飞行姿态变化的问题。
本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
一种浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，包括缩比缆绳操纵机构、缆绳、地面铁板和气囊姿态调节组件；
气囊姿态调节组件设于地面铁板上，通过缆绳与缩比缆绳操纵机构连接；
气囊姿态调节组件通过控制缆绳使缩比缆绳操纵机构处于悬空状态并调节模拟气囊的空间姿态。
进一步地，气囊姿态调节组件包括四根姿态调节杆，姿态调节杆与地面铁板的四个连接点构成矩形，缩比缆绳操纵机构通过四根缆绳分别与四根姿态调节杆连接；
通过控制四根缆绳与四根姿态调节杆的连接点位置，调节缩比缆绳操纵机构的空间姿态，实现模拟气囊的空间姿态调整。
进一步地，缆绳通过模拟气囊连接组件与姿态调节杆连接；
模拟气囊连接组件包括调节螺栓和锁紧螺母，姿态调节杆设有供调节螺栓穿过的竖直滑槽，通过锁紧螺母将调节螺栓固定在姿态调节杆上。
进一步地，调节螺栓的一端设置缆绳连接环，缆绳连接环的直径大于竖直滑槽的宽度。
进一步地，缩比缆绳操纵机构包括电机支座、缆盘支座以及与电机支座结构相同的配重支座；
配重支座与电机支座的中间设置缆盘支座，电机支座用于安装电机，配重支座用于安装配重。
进一步地，缩比缆绳操纵机构的固定端设置第一高度调节组件，第一高度调节组件能够调节固定端缆绳连结点高度。
进一步地，第一高度调节组件包括第一高度调节底座和高度调节杆；
第一高度调节底座设有高度调节孔，高度调节杆的一端设有用于栓接缆绳的连接环，另一端能够穿入并固定于高度调节孔内。
进一步地，高度调节孔为螺纹孔，高度调节杆为螺杆。
进一步地，缩比缆绳操纵机构的工作端设置第二高度调节组件，第二高度调节组件能够调节工作端缆绳连结点高度。
进一步地，第二高度调节组件包括第二高度调节底座和高度调节架；
高度调节架滑动设于第二高度调节底座。
进一步地，第二高度调节底座的侧壁设有滑轨槽，高度调节架通过滑轨槽与第二高度调节底座连接，并采用螺栓固定。
进一步地，高度调节架为矩形框架结构，包括两条长侧边和两条短侧边。
进一步地，两条短侧边的外侧均设有滚轮连接组件，缆绳与滚轮连接组件连接；两条长侧边对称设有螺栓孔，螺栓孔与第二高度调节底座的滑轨槽正对，高度调节架能够沿滑轨槽上下移动并通过螺栓固定。
与现有技术相比，本发明至少具有如下有益效果之一：
a)本发明提供的浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，用于大型浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验，可以实现在地面调整气囊动作姿态以模拟浮空平台飞行过程中缆绳操纵机构的功能和性能测试，解决了现有缆绳操纵机构实物由于体积过大、厂房高度等因素造成的测试限制、空间浪费和高额成本等问题。
b)本发明提供的浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，能够方便、快捷的模拟气囊俯仰和滚转两个自由度的姿态，并且在试验中能够根据系统工作指标和自身重量匹配，通过调节缩比装置上缆绳连结点的高度寻找最佳工作性能以及最优浮空平台姿态的连结点最佳工作高度，实现快速性高精度并模拟浮空飞行姿态的地面试验，是地面功能测试和性能测试的重要技术实现途径，为真实产品的设计制造提供技术支撑，能够大幅度降低研发设计、测试试验的成本和人力物力，具有很大的实际应用价值。
c)本发明提供的浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，通过在姿态调节杆设置供调节螺栓穿过的竖直滑槽，并通过锁紧螺母将调节螺栓固定在姿态调节杆上的不同高度位置，模拟浮空平台飞行过程中气囊姿态角的变化，高度调节组件的结构简单，操作方便，制作成本低。
d)本发明提供的浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，第一高度调节底座设有高度调节孔，高度调节孔为螺纹孔，高度调节杆为螺杆，采用螺旋升降的方式调节高度调节杆位于高度调节孔内的深度，不仅能够实现高度微调，还能够防止测试过程中高度调节杆从高度调节孔内脱出，提高了实验装置的工作稳定性。
本发明中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
图1为本发明的浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置的结构示意图；
图2为本发明的模拟气囊连结点的局部放大图；
图3为本发明的缩比缆绳操纵机构固定端连结点高度调节组件的放大图；
图4为本发明的缩比缆绳操纵机构操纵端连结点高度调节组件的放大图；
图5为本发明的缩比缆绳操纵机构的结构示意图。
附图标记：
1-缆绳；2-地面铁板；3-姿态调节杆；4-缩比缆绳操纵机构；5-模拟气囊连接组件；6-调节螺栓；7-锁紧螺母；8-第一高度调节底座；9-高度调节杆；10-第二高度调节底座；11-高度调节架；12-工作端；13-第一高度调节组件；14-第二高度调节组件；15-配重；16-安装底座。
具体实施方式
下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理，并非用于限定本发明的范围。
本发明的一个具体实施例，公开了一种浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，如图1至图5所示，包括缩比缆绳操纵机构4、缆绳1、地面铁板2和气囊姿态调节组件，气囊姿态调节组件设于地面铁板2上，气囊姿态调节组件通过缆绳与缩比缆绳操纵机构4连接，使缩比缆绳操纵机构4处于悬空状态；气囊姿态调节组件通过控制缆绳调节模拟气囊的空间姿态。
本实施例中，气囊姿态调节组件包括四根姿态调节杆3，四根姿态调节杆3固定式设于地面铁板2上，姿态调节杆3与地面铁板2的四个连接点构成矩形，缩比缆绳操纵机构4通过四根缆绳1分别与四根姿态调节杆3连接，缆绳1通过模拟气囊连接组件5与姿态调节杆3连接，通过控制四根缆绳1与四根姿态调节杆3的连接点位置，调节缩比缆绳操纵机构4的空间姿态，实现模拟气囊的空间姿态调整。
进一步的，模拟气囊连接组件5包括调节螺栓6和锁紧螺母7，姿态调节杆3设有供调节螺栓6穿过的竖直滑槽，调节螺栓6的一端设置缆绳连接环，缆绳连接环的直径大于竖直滑槽的宽度，竖直滑槽与姿态调节杆3的中心线平行，竖直滑槽安装有调节螺栓6，并通过锁紧螺母7将调节螺栓6固定在姿态调节杆3上，通过调节四个调节螺栓6的竖直高度位置，模拟浮空平台飞行过程中气囊姿态角的变化；当姿态角调整好后，通过缩比缆绳操纵机构可以开展俯仰方向或滚转方向的输出速度和负载能力测试。
本实施例中，缩比缆绳操纵机构4包括缆盘、电机、电机支座、缆盘支座和安装底座16，如图5所示。其中，安装底座16用于承载安装缩比缆绳操纵机构4；缆绳一端缠绕在缩比缆绳操纵机构4上；缆盘通过连接轴与电机连接，电机通过螺钉与电机支座固定连接，电机与连接轴、缆盘同轴安装，缆盘通过螺钉固定在缆盘支座上，电机通过电缆与控制驱动器的插座连接。
本实施例中，电机支座、缆盘支座均设于安装底座16上。缩比缆绳操纵机构4还包括与电机支座结构相同的配重支座，配重支座与电机支座的中间设置缆盘支座，电机支座用于安装电机，配重支座用于安装配重15，通过设置配重15调节缩比缆绳操纵机构的重心，以保证测试效果。
为了更好地调节缩比缆绳操纵机构的空间姿态，缩比缆绳操纵机构4与缆绳1连接点的高度具有可调节功能，缩比缆绳操纵机构的工作端的吊点高度及固定端的吊点高度均可调。
进一步的，缩比缆绳操纵机构的固定端设置第一高度调节组件13，第一高度调节组件13能够调节固定端缆绳连结点高度，缩比缆绳操纵机构的工作端12设置第二高度调节组件14，第二高度调节组件14能够调节工作端缆绳连结点高度。
本实施例中，第一高度调节组件13包括第一高度调节底座8和高度调节杆9，第一高度调节底座8设有高度调节孔，高度调节杆9的一端设有用于栓接缆绳的连接环，高度调节杆9的另一端能够穿入并固定于高度调节孔内，从而实现调节缩比缆绳操纵机构固定端连结点的高度。
进一步的，高度调节孔为螺纹孔，高度调节杆9为螺杆，采用螺旋升降的方式调节高度调节杆9位于高度调节孔内的深度，不仅能够实现高度微调，还能够防止测试过程中高度调节杆9从高度调节孔内脱出，提高了实验装置的工作稳定性。
本实施例中，如图4所示，第二高度调节组件14包括第二高度调节底座10和高度调节架11，高度调节架11滑动设于第二高度调节底座10，缆盘支座设于第二高度调节底座10的顶端，第二高度调节底座10的侧壁设有滑轨槽，高度调节架11通过滑轨槽与第二高度调节底座10连接，并通过螺栓固定于第二高度调节底座10，从而实现缩比缆绳操纵机构操纵端连结点高度的调节。
进一步的，高度调节架11为矩形框架结构，包括两条长侧边和两条短侧边，两条短侧边的外侧均设有滚轮连接组件，缆绳1与滚轮连接组件连接；两条长侧边对称设有螺栓孔，螺栓孔与第二高度调节底座10的滑轨槽正对，高度调节架11能够沿滑轨槽上下移动，并通过螺栓将高度调节架11固定于第二高度调节底座10，从而实现缩比缆绳操纵机构操纵端连结点高度的调节。
本实施例中，姿态调节杆3的下端通过加强筋组件固定设于地面铁板2上，能够防止测试过程中姿态调节杆3与地面铁板2连接段发生弯曲，影响测试效果。
实施时，制作按比例缩小的缆绳操纵机构，将缩比缆绳操纵机构通过四根缆绳1分别与四根姿态调节杆3连接，缆绳1通过模拟气囊连接组件5与姿态调节杆3连接，通过控制四根缆绳1与四根姿态调节杆3的连接点位置高度，调节缩比缆绳操纵机构的空间姿态，实现模拟气囊的空间姿态调整。当姿态角调整好后，通过缩比缆绳操纵机构开展俯仰方向或滚转方向的输出速度和负载能力测试。
与现有技术相比，本实施例提供的浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，用于大型浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验，可以实现在地面调整气囊动作姿态以模拟浮空平台飞行过程中缆绳操纵机构的功能和性能测试，解决了现有缆绳操纵机构实物由于体积过大、厂房高度等因素造成的测试限制、空间浪费和高额成本等问题。
本实施例的浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置能够方便、快捷的模拟气囊俯仰和滚转两个自由度的姿态，并且在试验中能够通过调节缩比装置上缆绳连结点的高度寻找最佳工作性能以及最优浮空平台姿态的连结点最佳工作高度，是地面功能测试和性能测试的重要技术实现途径，为真实产品的设计制造提供技术支撑，能够大幅度降低研发设计、测试试验的成本和人力物力，具有很大的实际应用价值。
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。
Claims (9)
1.一种浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，其特征在于，包括缩比缆绳操纵机构(4)、缆绳(1)、地面铁板(2)和气囊姿态调节组件；
所述气囊姿态调节组件设于地面铁板(2)上，通过缆绳与缩比缆绳操纵机构(4)连接；
所述气囊姿态调节组件包括四根姿态调节杆(3)，所述姿态调节杆(3)与地面铁板(2)的四个连接点构成矩形，所述缩比缆绳操纵机构(4)通过四根缆绳(1)分别与四根姿态调节杆(3)连接；
所述气囊姿态调节组件通过控制缆绳使缩比缆绳操纵机构处于悬空状态，通过控制四根缆绳(1)与四根姿态调节杆(3)的连接点位置，调节缩比缆绳操纵机构(4)的空间姿态，实现模拟气囊的空间姿态调整。
2.根据权利要求1所述的浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，其特征在于，所述缆绳(1)通过模拟气囊连接组件(5)与姿态调节杆(3)连接；
所述模拟气囊连接组件(5)包括调节螺栓(6)和锁紧螺母(7)，所述姿态调节杆(3)设有供调节螺栓(6)穿过的竖直滑槽，通过锁紧螺母(7)将调节螺栓(6)固定在姿态调节杆(3)上。
3.根据权利要求2所述的浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，其特征在于，所述调节螺栓(6)的一端设置缆绳连接环，缆绳连接环的直径大于竖直滑槽的宽度。
4.根据权利要求1所述的浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，其特征在于，所述缩比缆绳操纵机构(4)包括电机支座、缆盘支座以及与电机支座结构相同的配重支座；
所述配重支座与电机支座的中间设置缆盘支座，所述电机支座用于安装电机，所述配重支座用于安装配重(15)。
5.根据权利要求1所述的浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，其特征在于，所述缩比缆绳操纵机构(4)的固定端设置第一高度调节组件(13)，所述第一高度调节组件(13)能够调节固定端缆绳连结点高度。
6.根据权利要求5所述的浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，其特征在于，所述第一高度调节组件(13)包括第一高度调节底座(8)和高度调节杆(9)；
所述第一高度调节底座(8)设有高度调节孔，高度调节杆(9)的一端设有用于栓接缆绳的连接环，另一端能够穿入并固定于高度调节孔内。
7.根据权利要求6所述的浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，其特征在于，所述高度调节孔为螺纹孔，高度调节杆(9)为螺杆。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，其特征在于，所述缩比缆绳操纵机构(4)的工作端(12)设置第二高度调节组件(14)，第二高度调节组件(14)能够调节工作端缆绳连结点高度。
9.根据权利要求8所述的浮空平台缆绳操纵机构地面缩比试验装置，其特征在于，所述第二高度调节组件(14)包括第二高度调节底座(10)和高度调节架(11)；
所述高度调节架(11)滑动设于第二高度调节底座(10)。
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