CN115451760A - 一种用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置 - Google Patents

Abstract

一种用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，包括机架（1），与机架连接的下支撑环（2），与下支撑环连接的下轴承座（3），与下轴承座连接的传动轴（5），与传动轴连接的上轴承座（7），与上轴承座连接的中支撑环（8），与中支撑环连接的上支撑环（10），与上支撑环连接的翼片固定座（11），与传动轴（5）连接的第一齿轮（12），与下支撑环（2）连接的步进电机（13），与步进电机（13）连接的第二齿轮（14），与所述中支撑环（8）、下支撑环（2）连接的力矩传感器（15），与下支撑环（2）连接的传感器（16），与传动轴（5）连接的转接盘（18），与步进电机（13）、力矩传感器（15）和传感器（16）电连接的控制系统。

Description

一种用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置

技术领域

本发明涉及导弹测试技术领域，尤其涉及一种用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置。

背景技术

导弹测试是导弹研制、生产、使用过程中的重要工作项目，用于检查、验证导弹系统的功能和主要技术性能，进行故障定位，在必要的情况下调整不合格的参数或更换有故障的部件，以保证导弹技术性能符合要求、导弹能处于良好的备战状态。

导弹测试包括设计阶段、生产阶段和使用阶段测试，导弹的测试工作包括弹上各分系统与设备的单元测试及全弹综合测试。生产阶段的测试具有验收性质，各项测试均应满足功能及参数要求，出现功能不正常或参数超差时要进行分析并使故障定位，经测试合格方可出厂。

旋转式尾翼是鸭式布局导弹常见的一种结构形式，一般以套接形式安装在发动机后端，通过尾翼自身绕弹体纵轴的自由旋转从而抑制弹翼上的滚动力矩传递给弹体，尾翼转动的阻力矩大小将直接影响导弹的飞行品质、振动环境和制导精度。尾翼转动阻力矩的产生主要来自于尾翼内轴承自身的摩擦力矩，双轴承旋转结构的同轴度，以及翼面转动时受到的空气风阻。由于尾翼的加工装配存在误差，其误差是否满足导弹设计要求对导弹的性能显得尤为重要，因此，设计开发能对导弹尾翼加工装配精度进行测试的装置具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是如何提供一种能实现快速检测导弹尾翼加工装配精度的测试装置。通过测试弹上尾翼内外圈之间阻力矩，来判断旋转式尾翼的加工装配精度是否满足导弹的设计要求。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，它包括机架，与所述机架连接的下支撑环，与所述下支撑环连接的下轴承座，第一端通过下轴承与所述下轴承座连接的传动轴，与所述传动轴的另一端连接的上轴承，与所述上轴承连接的上轴承座，与所述上轴承座连接的中支撑环，通过若干连接杆与所述中支撑环连接的上支撑环，若干与所述上支撑环连接的翼片固定座，与所述传动轴的第一端连接的第一齿轮，与所述下支撑环连接的步进电机，与所述步进电机传动连接且与所述第一齿轮啮合连接的第二齿轮，测量端与所述中支撑环连接、固定端与所述下支撑环连接的力矩传感器，与所述下支撑环连接用于检测所述传动轴旋转速度的传感器，与所述传动轴的另一端连接、用于与旋转式尾翼连接的转接盘，与所述步进电机、力矩传感器和传感器电连接的控制系统。

作为本发明的进一步改进方案，本发明提供的用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，所述转接盘具有与所述旋转式尾翼的内圈相配合连接的卡环，所述卡环具有豁口，还具有一端与所述旋转式尾翼的内圈连接、另一端卡入所述豁口内的档杆，通过档杆阻止旋转式尾翼的内圈与转接盘之间产生相对转动。

作为本发明的进一步改进方案，本发明提供的用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，所述翼片固定座包括与所述上支撑环连接的固定座座体，设置在所述固定座座体上的尾翼卡槽，位于所述尾翼卡槽一侧的通孔，位于所述通孔内近尾翼卡槽端的钢球，与所述通孔远离近尾翼卡槽端螺纹连接的紧定螺钉，位于所述钢球与紧定螺钉之间的压簧。

在上述改进方案的基础上，作为本发明的进一步改进方案，本发明提供的用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，所述通孔近尾翼卡槽端具有台阶，所述台阶能卡住钢球使其不能从通孔中掉入尾翼卡槽内，且使钢球的球面能嵌入尾翼卡槽内。

作为本发明的进一步改进方案，本发明提供的用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，所述传感器为霍尔传感器，霍尔传感器的磁铁设置在所述第一齿轮上。

作为本发明的进一步改进方案，本发明提供的用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，所述控制系统包括微控制单元，与所述微控制单元和步进电机电连接的电机驱动器，与所述微控制单元电连接的触摸屏控制器；所述力矩传感器和传感器均与所述微控制单元电连接。

在不冲突的情况下，前述改进方案可单独或组合实施。

本发明提供的技术方案，能模拟旋转式尾翼的外圈与内圈的相对转动过程，并检测出旋转式尾翼的外圈与内圈在相对转动时产生的阻力矩，通过阻力矩的大小来判断分析旋转式尾翼的加工装配精度是否满足导弹的设计要求。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为实施例用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置的立体结构示意图；

图2为实施例用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置的主视结构示意图；

图3为实施例用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置的仰视结构示意图；

图4为实施例用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置的剖视结构示意图；

图5为实施例用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置的翼片固定座的剖视结构示意图；

图6为实施例用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置的转接盘的立体结构示意图；

图7为实施例用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置的转接盘与旋转式尾翼连接示意图；

图8为实施例用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置的控制系统的控制原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

旋转式尾翼17为一个装配部件，由内圈和外圈组成，内外圈之间通过轴承连接可相对自由转动，内圈与发动机尾端壳体套接成整弹，外圈装有均布的4个翼片可随外圈同步转动。如图1至图5所示的用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，包括机架1，与机架1连接的下支撑环2，与下支撑环2连接的下轴承座3，第一端通过下轴承4与下轴承座3连接的传动轴5，与传动轴5的另一端连接的上轴承6，与上轴承6连接的上轴承座7，与上轴承座7连接的中支撑环8，通过四根连接杆9与中支撑环8连接的上支撑环10，四个与上支撑环10连接的翼片固定座11，与传动轴5的第一端连接的第一齿轮12，与下支撑环2连接的步进电机13，与步进电机13的转轴连接且与第一齿轮12啮合连接的第二齿轮14，测量端与中支撑环8连接、固定端与下支撑环2连接的力矩传感器15，与下支撑环2连接用于检测传动轴5旋转速度的传感器16，与所述传动轴5的另一端连接、用于与旋转式尾翼17连接的转接盘18，与步进电机13、力矩传感器15和传感器16电连接的控制系统。实施例中，旋转式尾翼17的内圈一端套接在转接盘18内孔内，旋转式尾翼17内圈能与转接盘18一起转动。转接盘18与传动轴5的上端通过卡槽与螺钉紧固，能保证同轴度；传动轴5下端与第一齿轮12内孔通过键槽配合连接保证同轴度，传动轴5上端轴肩与上轴承座7内孔定位，上轴承座7外壳与中支撑环8通过螺钉紧固，传动轴5下端轴肩与下轴承座3内孔定位，下轴承座3外壳与下支撑环2通过螺钉紧固；上支撑环10上均布四个翼片固定座11，旋转式尾翼17的四个翼片分别卡在四个翼片固定座11卡槽内；上支撑环10通过四根连接杆9与中支撑环8连接一起，中支撑环8通过螺钉与力矩传感器15上部测量端连接，下支撑环2通过螺钉与力矩传感器15下部固定端连接；传动轴5置于转动轴心，通过力矩传感器15的中心孔，但与力矩传感器15不接触；步进电机13安装在下支撑环2上，下支撑环2与机架1 固定连接，第二齿轮14通过紧定螺钉与步进电机13的输出轴连接，第二齿轮14与第一齿轮12啮合传动。实施例中传感器16采用的霍尔传感器，霍尔传感器的磁铁25安装在第一齿轮12的凹槽内，传感器16通过支架与下支撑环2连接，其感应芯片位置对应磁铁25；触摸屏控制器26和电机驱动器安装在机架1内，触控屏朝外，方便操作。

工作原理：旋转式尾翼17的内圈与外圈翼片可相对转动，测试时，内圈与转接盘18配合，内圈与转接盘一起转动，外圈翼片端缘直接插在翼片固定座11内，能实现快速安装。传感器16记录传动轴5的转速。步进电机13安装在下支撑环2上，步进电机13的输出轴与第二齿轮14固定，第二齿轮14与第一齿轮12啮合传动，通过二齿轮的啮合传动，消除电机直驱同轴度偏差带来的附加阻力矩，实现传动轴5的高精度转动。测量过程：电机带动第二齿轮14、第一齿轮12、传动轴5、转接盘18、旋转式尾翼17的内圈转动；力矩传感器15下端通过下支撑环2与机架1固定；力矩传感器15上端与中支撑环8连接，测试时中支撑环8、连接杆9、上支撑环10、翼片固定座11、旋转式尾翼17的外圈翼片连接为一体，测得阻力矩值。转动过程中，阻力矩的产生位置来源于旋转式尾翼17的外圈与内圈的相对转动，上轴承座7与传动轴5的相对转动，其相对转动产生的阻力矩属于测试设备的系统误差，通过测量转接盘空转输出值进行误差补偿。旋转式尾翼17的内外圈之间阻力矩测试采用内圈转动，外圈与力矩传感器15测量端连接，消除了翼面空气风阻对阻力矩的影响。通过检测出旋转式尾翼的外圈与内圈在相对转动时产生的阻力矩，从阻力矩的大小来判断分析旋转式尾翼的加工装配精度是否满足导弹的设计要求。

作为实施例之一，如图6和图7所示，本发明提供的用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，转接盘18具有与旋转式尾翼17的内圈相配合连接的卡环27，卡环27具有豁口28，还具有一端与旋转式尾翼17的内圈连接、另一端卡入豁口28内的档杆29，通过档杆29阻止旋转式尾翼17的内圈与转接盘18之间产生相对转动。旋转式尾翼17的内圈安装采用转接盘18模拟发动机后端套接，连接方便迅速，档杆29使旋转式尾翼17的内圈与转接盘18之间在检测时不能相对转动。

作为实施例之一，如图5所示，本发明提供的用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，翼片固定座11包括与上支撑环10连接的固定座座体19，设置在固定座座体19上的尾翼卡槽20，位于尾翼卡槽20一侧的通孔21，位于通孔21内近尾翼卡槽20端的钢球22，与通孔21远离近尾翼卡槽20端螺纹连接的紧定螺钉23，位于钢球22与紧定螺钉23之间的压簧24；通孔21近尾翼卡槽20端具有台阶，台阶能卡住钢球22使其不能从通孔21中掉入尾翼卡槽20内，且能让钢球22的球面能嵌入尾翼卡槽20内。旋转式尾翼17的内圈与外圈翼片可相对转动，测试时，内圈与转接盘18配合，内圈与转接盘一起转动，外圈翼片端缘插在翼片固定座11的尾翼卡槽20内，并通过压簧24推动钢球22挤压翼片，使翼片紧贴尾翼卡槽20的一侧，消除翼片与尾翼卡槽20之间的间隙。采用实施例的技术方案，能实现旋转式尾翼17与测试设备的快速安装。

作为实施例之一，如图3所示，本发明提供的用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，传感器16为霍尔传感器，霍尔传感器的磁铁25设置在第一齿轮12上。霍尔传感器模块安装在下支撑环2上，其芯片位置感应第一齿轮12的磁铁25达到的记录，第一齿轮12与传动轴5、转接盘18的转速相同，通过检测第一齿轮12的转速，能得到传动轴5和转接盘18的转速。

作为实施例之一，如图7所示，本发明提供的用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，所述控制系统包括微控制单元，与所述微控制单元和步进电机13电连接的电机驱动器，与所述微控制单元电连接的触摸屏控制器26；所述力矩传感器15和传感器16与所述微控制单元电连接。机架1中相应位置安装有电机驱动器，触摸屏控制器26。触摸屏控制器26根据人机输入界面输入的转速设定，向电机驱动器发送转速控制信号，电机驱动器驱动步进电机13转动；同时，微控制单元接收霍尔传感器模块反馈的转速信号并发送至电机驱动器，通过内部的控制策略形成稳定的电机转速控制；步进电机13通过第二齿轮14带动旋转式尾翼17的内圈以稳定转速转动。微控制单元同步采集扭矩传感器反馈数据并发送至触摸屏控制器26，触摸屏控制器26显示相应的数据，反馈数据同样会被微控制单元记录用作事后分析。

对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明权利要求的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，其特征在于，包括机架（1），与所述机架（1）连接的下支撑环（2），与所述下支撑环（2）连接的下轴承座（3），第一端通过下轴承（4）与所述下轴承座（3）连接的传动轴（5），与所述传动轴（5）的另一端连接的上轴承（6），与所述上轴承（6）连接的上轴承座（7），与所述上轴承座（7）连接的中支撑环（8），通过若干连接杆（9）与所述中支撑环（8）连接的上支撑环（10），若干与所述上支撑环（10）连接的翼片固定座（11），与所述传动轴（5）的第一端连接的第一齿轮（12），与所述下支撑环（2）连接的步进电机（13），与所述步进电机（13）传动连接且与所述第一齿轮（12）啮合连接的第二齿轮（14），测量端与所述中支撑环（8）连接、固定端与所述下支撑环（2）连接的力矩传感器（15），与所述下支撑环（2）连接用于检测所述传动轴（5）旋转速度的传感器（16），与所述传动轴（5）的另一端连接、用于与旋转式尾翼（17）连接的转接盘（18），与所述步进电机（13）、力矩传感器（15）和传感器（16）电连接的控制系统。

2.根据权利要求1所述的用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，其特征在于，所述转接盘（18）具有与所述旋转式尾翼（17）的内圈相配合连接的卡环（27），所述卡环（27）具有豁口（28），还具有一端与所述旋转式尾翼（17）的内圈连接、另一端卡入所述豁口（28）内的档杆（29），通过档杆（29）阻止旋转式尾翼（17）的内圈与转接盘（18）之间产生相对转动。

3.根据权利要求1所述的用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，其特征在于，所述翼片固定座（11）包括与所述上支撑环（10）连接的固定座座体（19），设置在所述固定座座体（19）上的尾翼卡槽（20），位于所述尾翼卡槽（20）一侧的通孔（21），位于所述通孔（21）内近尾翼卡槽（20）端的钢球（22），与所述通孔（21）远离近尾翼卡槽（20）端螺纹连接的紧定螺钉（23），位于所述钢球（22）与紧定螺钉（23）之间的压簧（24）。

4.根据权利要求3所述的用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，其特征在于，所述通孔（21）近尾翼卡槽（20）端具有台阶，所述台阶能卡住钢球（22）使其不能从通孔（21）中掉入尾翼卡槽（20）内，且使钢球（22）的球面能嵌入尾翼卡槽（20）内。

5.根据权利要求1所述的用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，其特征在于，所述传感器（16）为霍尔传感器，霍尔传感器的磁铁（25）设置在所述第一齿轮（12）上。

6.根据权利要求1所述的用于检测弹上尾翼内外圈之间阻力矩的装置，其特征在于，所述控制系统包括微控制单元，与所述微控制单元和步进电机（13）电连接的电机驱动器，与所述微控制单元电连接的触摸屏控制器（26）；所述力矩传感器（15）和传感器（16）均与所述微控制单元电连接。

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