CN117740293A - 模拟电动伺服机构振动环境的装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种模拟电动伺服机构振动环境的装置及试验方法，包括：工装主体、前端固定组件、三轴振动台以及后端移动组件；所述工装主体安装在所述三轴振动台上，所述工装主体上安装所述前端固定组件和所述后端移动组件，伺服机构一端通过所述前端固定组件固定，另一端连接所述后端移动组件，所述后端移动组件在负载组件的作用下带动所述伺服机构一端前后伸缩运动并施加负载。本申请通过三轴振动台可以同时多组伺服机构开展X、Y或Z三个方向的振动试验，同时伺服机构的前后支耳均通过销轴组件形式安装，且能够同时实现负载加载运动，可以实现不同工况下的负载运动，更加贴合箭上真实振动环境。

Description

模拟电动伺服机构振动环境的装置及试验方法

技术领域

本发明涉及电动伺服机构领域，具体地，涉及模拟电动伺服机构振动环境的装置及试验方法。

背景技术

电动伺服机构结构简单、可靠性高、能源方式简单、使用维护方便，在运载火箭全电气化背景下，已成为发展趋势。随着电动伺服机构在不同型号运载火箭中的应用越来越广泛，对电动伺服机构的性能和稳定性的要求也越来越高。伺服机构在运行过程中会遭遇到各种环境因素的影响，其中振动环境的影响尤为显著。因此，一种精确模拟电动伺服机构振动环境的方法对于提高伺服机构的性能、工作稳定性和可靠性具有重要的意义。

如专利文献CN108087382A涉及的一种双能源电液伺服机构可靠性增长试验系统及方法，主要用于电液伺服机构的可靠性增长试验。设计便携式加载缸装置及加载泵，被试产品能够在温度、振动、电、压力、负载等综合应力环境下完成可靠性增长试验，加载缸根据不同需求实现正向、反向加载，亦可实现与被试件联动，加载力为内力，不会传递到振动台和温湿度箱。试验过程中，根据不同需要实现被试件电液伺服机构电机泵能源和地面泵站的自由切换，通过单向阀、液控单向阀的开启、关闭实现各能源的独立工作。现有振动试验工装在伺服机构大多有以下弊端：1、无法完全满足箭上伺服机构的安装环境(箭上电动伺服机构前、后支耳两端都是通过销轴组件安装)；2、不满足火箭1台发动机上伺服机构的安装数量；3、无法满足负载测试工况。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种模拟电动伺服机构振动环境的装置及试验方法。

根据本发明提供的一种模拟电动伺服机构振动环境的装置，包括：工装主体、前端固定组件、三轴振动台以及后端移动组件；

所述工装主体安装在所述三轴振动台上，所述工装主体上安装所述前端固定组件和所述后端移动组件，伺服机构一端通过所述前端固定组件固定，另一端连接所述后端移动组件，所述后端移动组件在负载组件的作用下带动所述伺服机构一端前后伸缩运动并施加负载。

优选地，所述负载组件包括：磁粉加载器、齿轮以及台体；

所述台体上安装所述磁粉加载器，所述磁粉加载器输出端安装所述齿轮。

优选地，所述后端移动组件连接推拉组件的一端，所述推拉组件的另一端连接齿条，所述齿条与所述齿轮啮合。

优选地，所述工装主体上设置滑槽，所述后端移动组件滑动安装在所述滑槽上。

优选地，所述前端固定组件包括：前固定件、前端支耳、套筒、锁紧螺母、关节轴承以及销轴；

所述前端支耳安装在所述前固定件上，所述前端支耳和所述前固定件之间设置所述套筒，所述销轴穿过所述前固定件、所述前端支耳以及所述套筒后通过所述锁紧螺母固定，所述前端支耳和所述销轴之间设置所述关节轴承。

优选地，所述前固定件固定安装在所述工装主体上，所述伺服机构一端连接在所述前端支耳上。

优选地，所述后端移动组件包括：后移动件、后端支耳、第二套筒、第二锁紧螺母、第二关节轴承以及第二销轴；

所述后端支耳安装在所述后移动件上，所述后端支耳和所述后移动件之间设置所述第二套筒，所述第二销轴穿过所述后移动件、所述后端支耳以及所述第二套筒后通过所述第二锁紧螺母固定，所述后端支耳和所述第二销轴之间设置所述第二关节轴承。

优选地，所述后移动件滑动安装在所述滑槽上，所述伺服机构一端连接在所述后端支耳上。

优选地，所述前端固定组件、所述后端移动组件以及所述负载组件设置有一组或多组。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1本申请通过三轴振动台可以同时多组伺服机构开展X、Y或Z三个方向的振动试验，同时伺服机构的前后支耳均通过销轴组件形式安装，且能够同时实现负载加载运动，可以实现不同工况下的负载运动，更加贴合箭上真实振动环境；

2、本申请设计有多台伺服机构，可实现一台伺服机构伸出的同时另一台机构缩回、两台机构同时伸出或缩回、一台机构不动作另一台机构伸缩运动等不同工况更加贴合箭上伺服机构的真实动作；

3、本申请提出的一种模拟电动伺服机构振动环境装置的试验方法，对于有效评估并提高伺服机构的性能、工作稳定性和可靠性具有重要的意义。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为模拟电动伺服机构振动环境装置的整体结构示意图；

图2为前端固定组件结构示意图；

图3为两台伺服机构同时开展负载加载振动试验的主视图；

图4为两台伺服机构同时开展负载加载振动试验的左视图；

图5为两台伺服机构同时开展负载加载振动试验的俯视图。

图中所示：

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，本实施例提供一种用于运载火箭的电动伺服机构的测试装置及其试验过程，两台伺服机构3通过销轴组件安装至振动工装主体1上，并通过磁粉加载器8实现振动试验过程中同时实现负载加载测试，以期最大限度模拟箭上伺服真实工作环境，更加精确地评估伺服机构的性能、工作稳定性和可靠性，并针对试验结果做出针对性地提高和改进，其主要构件有：工装主体1、前端固定组件2、三轴振动台4、后端移动组件5、滑槽6、推拉组件7、磁粉加载器8、齿轮9、齿条10以及台体11。

两台电动伺服机构3的前端支耳13均通过销轴组件安装在振动试验工装的前端固定组件2上，后端支耳均通过销轴组件安装在振动试验工装的后端移动组件5上；前端固定组件2位置固定不动，后端移动组件5伴随电动伺服机构3伸缩运动的同时通过滑槽6实现水平方向直线运动，并采用磁粉加载器8对后端移动组件5施加负载力矩；振动工装主体1通过螺钉固定安装在三轴振动台4上，两台伺服机构3同时完成3个方向不同工况下的负载振动试验。

工装主体1通过与三轴振动台4适配的螺钉进行固定安装，工装主体1上的孔为沉头孔，安装完成后螺钉完全沉入工装主体1中，前端固定组件2通过螺钉安装在工装主体1上，伺服机构1的前端支耳13通过销轴组件安装在前端固定组件2上，后端移动组件5通过滑槽6实现水平方向伸缩运动，滑槽6通过螺钉安装在工装主体1上，后端移动组件5的后端通过螺钉安装推拉组件7，推拉组件7后端是齿条10，推拉组件7上的齿条10和磁粉加载器8上的齿轮9啮合实现连续运动，磁粉加载器8为伺服机构3提供负载力矩，通过调节磁粉加载器8的激励电流调节对伺服机构3施加的负载力矩。

具体地，如图2至图5所示，工装主体1安装在三轴振动台4上，工装主体1上安装前端固定组件2和后端移动组件5，伺服机构3一端通过前端固定组件2固定，另一端连接后端移动组件5，后端移动组件5在负载组件的作用下带动伺服机构3一端前后伸缩运动并施加负载。工装主体1上设置滑槽6，后端移动组件5滑动安装在滑槽6上。前端固定组件2、后端移动组件5以及负载组件设置有多组。

负载组件包括：磁粉加载器8、齿轮9以及台体11；台体11上安装磁粉加载器8，磁粉加载器8输出端安装齿轮9。后端移动组件5连接推拉组件7的一端，推拉组件7的另一端连接齿条10，齿条10与齿轮9啮合。伺服机构3的前端固定组件2包括：前固定件12、前端支耳13、套筒14、锁紧螺母15、关节轴承16以及销轴17；前端支耳13安装在前固定件12上，前端支耳13和前固定件12之间设置套筒14，销轴17穿过前固定件12、前端支耳13以及套筒14后通过锁紧螺母15固定，前端支耳13和销轴17之间设置关节轴承16。前固定件12固定安装在工装主体1上，伺服机构3一端连接在前端支耳13上。

后端移动组件5包括：后移动件、后端支耳、第二套筒、第二锁紧螺母、第二关节轴承以及第二销轴；伺服机构3的后端支耳安装在后移动件上，后端支耳和后移动件之间设置第二套筒，第二销轴穿过后移动件、后端支耳以及第二套筒后通过第二锁紧螺母固定，后端支耳和第二销轴之间设置第二关节轴承。后移动件滑动安装在滑槽6上，伺服机构3一端连接在后端支耳上。

本实施例具体地试验过程为：

步骤S1，在工装主体1上安装多组的前端固定组件2、三轴振动台4、后端移动组件5、滑槽6、推拉组件7以及负载组件；步骤S2，在前端固定组件2和后端移动组件5之间安装伺服机构3；步骤S3，三轴振动台4工作，为试验提供振动环境；步骤S4，伺服机构3通过电缆连接伺服控制驱动器，伺服机构3启控；步骤S5，伺服机构3工作并对后端移动组件5施加推拉力，后端移动组件5通过推拉组件7对负载组件施加推拉力，负载组件的磁粉加载器8提供克服推拉力的负载力矩。

实施例2

实施例2作为实施例1的优选例。

本实施例通过滑槽6和后端移动组件5配套使用实现伺服机构3伸缩运动，通过推拉组件7以及磁粉加载器8的使用实现伺服机构3执行端支耳实现带载通电测试，并实现基于此实现通电带载测试条件下的振动试验。

如图1至图5所示，本实施例包括：工装主体1、前端固定组件2、销轴组件销轴17、套筒14、关节轴承16以及锁紧螺母15、滑槽6、后端移动组件5、推拉组件7等，工装主体1是平板形式，与三轴振动台4通过螺钉固连；伺服机构1的前端支耳13、后端支耳通过销轴组件与工装主体1的连接。

三轴振动台4为用于伺服机构1振动模拟的三自由度试验平台，保证伺服机构1不管先进行X(图3所示的水平方向)、Y(垂直图3纸面的方向)或Z(图3所示的竖直方向)某个方向的振动试验，后续两个方向试验工装以及机构不需要重新拆装，一次安装即可完成三个方向的振动试验。磁粉加载器8用于进行振动试验过程中的负载加载，通过调节激励电流调整负载力矩的大小。

具体地，振动试验工装以工装主体1为基础，前端固定组件2通过螺钉和工装主体1连接，滑槽6通过螺钉和工装主体1连接，后端移动组件5在滑槽6内能够配合伺服机构3直线伸缩运动，后端移动组件5和推拉组件7通过螺钉固连，推拉组件7的头部是齿条10的结构形式，齿条10和磁粉加载器8的伸出轴上的齿轮9啮合，磁粉加载器8通过调节激励电流调整负载力矩的大小，两台伺服机构3在进行X、Y或Z方向上的振动试验时，可以实现负载测试。

伺服机构3的前端支耳13、后端支耳分别安装到前端固定组件2以及后端移动组件5上的结构形式类似，前端支耳13中压配的关节轴承16通过销轴17、套筒14以及锁紧螺母15配合安装到前固定件12上，销轴17贯穿前固定件12、关节轴承16、套筒14，最后通过锁紧螺母15锁紧，将伺服机构的前端支耳13安装到振动工装的前固定件12上，后端支耳安装到后移动件上同理。

伺服机构3振前安装以及振动过程中测试流程如下，先通过螺钉把工装主体1安装到三轴振动台4上，再分别通过螺钉将前固定件12、滑槽6和工装台体1固连，然后将后移动件滑入滑槽6中；准备工作完成后着手伺服机构3的安装，先将推拉组件7安装至后移动件上，再通过销轴组件将前端支耳13安装到前固定件12上，后端支耳安装到后移动件上；齿轮9和推拉组件7头部的齿条10啮合完成后将磁粉加载器8固定在台体11上。安装完毕后通过电缆将伺服机构和控制器连接，实现通电负载测试，最后在此基础上分别开展两台伺服机构3的X、Y、Z三个方向的振动试验。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种模拟电动伺服机构振动环境的装置，其特征在于，包括：工装主体(1)、前端固定组件(2)、三轴振动台(4)以及后端移动组件(5)；

所述工装主体(1)安装在所述三轴振动台(4)上，所述工装主体(1)上安装所述前端固定组件(2)和所述后端移动组件(5)，伺服机构(3)一端通过所述前端固定组件(2)固定，另一端连接所述后端移动组件(5)，所述后端移动组件(5)在负载组件的作用下带动所述伺服机构(3)一端前后伸缩运动并施加负载。

2.根据权利要求1所述模拟电动伺服机构振动环境的装置，其特征在于，所述负载组件包括：磁粉加载器(8)、齿轮(9)以及台体(11)；

所述台体(11)上安装所述磁粉加载器(8)，所述磁粉加载器(8)输出端安装所述齿轮(9)。

3.根据权利要求2所述模拟电动伺服机构振动环境的装置，其特征在于：所述后端移动组件(5)连接推拉组件(7)的一端，所述推拉组件(7)的另一端连接齿条(10)，所述齿条(10)与所述齿轮(9)啮合。

4.根据权利要求1所述模拟电动伺服机构振动环境的装置，其特征在于：所述工装主体(1)上设置滑槽(6)，所述后端移动组件(5)滑动安装在所述滑槽(6)上。

5.根据权利要求1所述模拟电动伺服机构振动环境的装置，其特征在于，所述前端固定组件(2)包括：前固定件(12)、前端支耳(13)、套筒(14)、锁紧螺母(15)、关节轴承(16)以及销轴(17)；

所述伺服机构(3)的前端支耳(13)安装在所述前固定件(12)上，所述前端支耳(13)和所述前固定件(12)之间设置所述套筒(14)，所述销轴(17)穿过所述前固定件(12)、所述前端支耳(13)以及所述套筒(14)后通过所述锁紧螺母(15)固定，所述前端支耳(13)和所述销轴(17)之间设置所述关节轴承(16)。

6.根据权利要求5所述模拟电动伺服机构振动环境的装置，其特征在于：所述前固定件(12)固定安装在所述工装主体(1)上，所述伺服机构(3)一端连接在所述前端支耳(13)上。

7.根据权利要求4所述模拟电动伺服机构振动环境的装置，其特征在于，所述后端移动组件(5)包括：后移动件、后端支耳、第二套筒、第二锁紧螺母、第二关节轴承以及第二销轴；

所述伺服机构(3)的后端支耳安装在所述后移动件上，所述后端支耳和所述后移动件之间设置所述第二套筒，所述第二销轴穿过所述后移动件、所述后端支耳以及所述第二套筒后通过所述第二锁紧螺母固定，所述后端支耳和所述第二销轴之间设置所述第二关节轴承。

8.根据权利要求7所述模拟电动伺服机构振动环境的装置，其特征在于：所述后移动件滑动安装在所述滑槽(6)上，所述伺服机构(3)一端连接在所述后端支耳上。

9.根据权利要求1所述模拟电动伺服机构振动环境的装置，其特征在于：所述前端固定组件(2)、所述后端移动组件(5)以及所述负载组件设置有一组或多组。

10.一种采用权利要求1-9任一项所述模拟电动伺服机构振动环境的装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤S1，在所述工装主体(1)上安装多组的前端固定组件(2)、三轴振动台(4)、后端移动组件(5)、滑槽(6)、推拉组件(7)以及负载组件；

步骤S2，在所述前端固定组件(2)和所述后端移动组件(5)之间安装伺服机构(3)；

步骤S3，所述三轴振动台(4)工作，为试验提供振动环境；

步骤S4，所述伺服机构(3)通过电缆连接伺服控制驱动器，所述伺服机构(3)启控；

步骤S5，所述伺服机构(3)工作并对所述后端移动组件(5)施加推拉力，所述后端移动组件(5)通过所述推拉组件(7)对所述负载组件施加推拉力，所述负载组件的磁粉加载器(8)提供克服推拉力的负载力矩。