CN208795498U - 一种用于大型设备地面性能测试的动态姿态模拟转台 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种用于大型设备地面性能测试的动态姿态模拟转台，该转台以双立柱作为底座，结合封闭矩形俯仰框架和滚转框架的结构形式，利用伺服电机驱动、蜗轮蜗杆传动和齿轮传动，实现了大惯量框架的俯仰和滚转运动，该转台利用三闭环伺服控制原理，实现多电机在复合驱动形式下的同步驱动和精确定位和定速运行，该转台实现了航空发动机整机进行地面动态姿态测试，可推广应用于其它大型负载的姿态调整机构。

Description

一种用于大型设备地面性能测试的动态姿态模拟转台

技术领域

本实用新型是一种用于大型设备地面性能测试的动态姿态模拟转台，属于航空发动机等大型设备的地面测试领域，该转台针对航空发动机等大型设备测试，能够实现对其的姿态进行实时调整并提供测试必需的油路、电路、测试线路和气路。

背景技术

航空发动机是目前应用最广泛的航空发动机，是一个高度复杂且精密的热力航空发动机是目前应用最广泛的航空发动机，是一个高度复杂且精密的热力机械装置，其内部机械特性、气动、热力等工况尚不能从设计上模拟、计算得出准确的数据，因此必须依靠大量的测试分析。测试技术是研究航空发动机研发的技术支撑，相关测试工作分为地面测试、高空模拟测试和飞行测试，其中地面测试具有测试成本低，测试时间和人员机动性高，测试操作安全性高，可以采用尽可能多的测试设备测试并获得最为详尽的试验数据，因此地面测试是其他测试工作的基础，为后续的测试提供技术参考和数据支撑。现行航空发动机整机地面测试以静态固定测试为主，不能对整机在俯仰、横滚状态下的性能进行测试。

转台是一种提供转动自由度的高精度测试设备，各轴通常为串联结构，用于对惯导产品的标定及运动模拟。但其负载通常为中小尺寸零部件，因此其框架尺寸较小，驱动力矩需求较低。由于涡轮喷气航空发动机地发动机体量较大，测试时还需要安装测试系统零部件，并且试车运行时需要电力、燃油、测试信号传输，因此试车台均具有很大的负载空间、并布置有线路、管路布置等附属设备。

当试车台体积增大后，所需驱动力矩很高。传统的转台采用单力矩电机或双力矩电机驱动，但当需要10kNm以上力矩时价格极高。双齿轮驱动所提供力矩不足，双蜗轮蜗杆驱动由于其有自锁现象，进行同步控制风险较大。

为了实现对航空发动机整机进行地面飞行模拟，需要一种能够同时实现供油供电功能的大型地面转台，必须具备大尺寸负载空间，大负载能力和高的驱动力矩且经济。传统的转台结构不能满足该要求。

发明内容

本实用新型正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种用于大型设备地面性能测试的动态姿态模拟转台，其目的是解决随尺寸增大带来的高驱动力矩和经济性之间的矛盾。

本实用新型的目的是以通过以下技术方案来实现的：

该种用于大型设备地面性能测试的动态姿态模拟转台，其特征在于：该转台包括两个固定在地面上的立柱底座1，俯仰框架3固定安装在两个立柱底座1之间，俯仰框架3为长方形结构，该俯仰框架3的内腔长、宽尺寸为3m×4.5m，该俯仰框架3的俯仰轴的一端连接用于驱动其转动的蜗轮蜗杆驱动装置2，负责不小于50％的驱动力矩输出，另一端连接齿轮驱动装置Ⅰ7，在俯仰框架3的内腔中安装横滚框架4，横滚框架4为拼接结构，横滚框架4为长方形结构，该横滚框架4的横滚轴的两端安装有齿轮驱动装置Ⅱ6，该横滚框架4的负载空间为长、宽尺寸为2m×4m，高为1.5m，负载5安装在横滚框架4上。

本实用新型技术方案能够提供大尺寸负载空间，为此俯仰框架3跨度大，且在高惯量条件下运行，采用双端驱动，一侧为涡轮蜗杆驱动，可提供大扭矩，另一侧为齿轮驱动，双端驱动消除俯仰框架运行时的扭转现象，并可利用蜗轮蜗杆的机械特性实现了框架的自锁，多伺服电机同步驱动可以实现同一框架在多伺服电机和多驱动机构共存时平稳运行。横滚框架4双侧各采用一组单电机驱动的齿轮驱动组件，形成双侧驱动，两侧驱动结构及电机型号相同，较容易进行同步控制。其中一侧有光栅尺提供角度信息进行闭环控制。

附图说明

图1为本实用新型转台的结构示意图

图2为本实用新型转台中蜗轮蜗杆驱动的伺服控制原理图

具体实施方式

以下将结合附图和实施例对本实用新型作进一步地详述：

参见附图1所示，该种用于大型设备地面性能测试的动态姿态模拟转台包括两个固定在地面上的立柱底座1，俯仰框架3固定安装在两个立柱底座1之间，俯仰框架3为长方形结构，该俯仰框架3的内腔长、宽尺寸为3m×4.5m，该俯仰框架3的俯仰轴的一端连接用于驱动其转动的蜗轮蜗杆驱动装置2，负责不小于50％的驱动力矩输出，另一端连接齿轮驱动装置Ⅰ7，在俯仰框架3的内腔中安装横滚框架4，横滚框架4为拼接结构，横滚框架4为长方形结构，该横滚框架4的横滚轴的两端安装有齿轮驱动装置Ⅱ6，该横滚框架4的负载空间为长、宽尺寸为2m×4m，高为1.5m，负载5安装在横滚框架4上。

将三部电机同步驱动系统应用于俯仰框架3上，系统由伺服控制单元、驱动电机、传动机构和光栅传感器组成，设计采用双侧驱动，俯仰框3一侧为单伺服电机配合双级蜗轮蜗杆组成蜗轮蜗杆驱动装置2，负责不小于50％的驱动力矩输出，另一侧为双伺服电机带动齿轮作为齿轮驱动装置6作为辅驱动端，设计三台电机分别由三台驱动器独立驱动，各驱动器接收对应伺服电机的位置反馈，同时主驱动轴端加装一个角位置传感器作为伺服控制单元位置反馈，伺服控制单元读取该光栅数据，并解算输出模拟控制量同时输送给三台驱动器，根据两端实测力矩输出，比例系数为k1、k2、k3，通过系数调整驱动器接收的单位模拟量对应电流输出量，从而保证各电机出力协调一致，有效消除了框轴运行卡顿，保证框轴定位定速平稳运行，如图2所示。

Claims (1)

1.一种用于大型设备地面性能测试的动态姿态模拟转台，其特征在于：该转台包括两个固定在地面上的立柱底座(1)，俯仰框架(3)固定安装在两个立柱底座(1)之间，俯仰框架(3)为长方形结构，该俯仰框架(3)的内腔长、宽尺寸为3m×4.5m，该俯仰框架(3)的俯仰轴的一端连接用于驱动其转动的蜗轮蜗杆驱动装置(2)，另一端连接齿轮驱动装置Ⅰ(7)，在俯仰框架(3)的内腔中安装横滚框架(4)，横滚框架(4)为拼接结构，横滚框架(4)为长方形结构，该横滚框架(4)的横滚轴的两端安装有齿轮驱动装置Ⅱ(6)，该横滚框架(4)的负载空间为长、宽尺寸为2m×4m，高为1.5m，负载(5)安装在横滚框架(4)上。