CN209689914U - 倾斜摇摆环境试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了倾斜摇摆环境试验系统，包括用于试验件的一个旋转自由度控制的动力输出设备Ⅰ、用于试验件和动力输出设备Ⅰ的另一个旋转自由度控制的动力输出设备Ⅱ；两个旋转自由度相互垂直。本实用新型的倾斜摇摆环境试验系统，通过内外框耦合旋转的结构形式实现了试验件的两个自由度的旋转，精确的模拟了水上装备上的各类产品在海上所处的环境。

Description

倾斜摇摆环境试验系统

技术领域

本实用新型属于环境试验装备技术领域，具体涉及倾斜摇摆环境试验系统。

背景技术

安置在水上装备(包括船舶、水上飞机、海洋石油勘探平台)上的机械、电工、电子等各类产品都要承受海上环境的作用。为保证安置在水上装备上的各类产品能正常使用，需要对产品进行海上环境适应性考核试验。而进行该试验需要使用到环境试验系统。

现有技术的环境试验系统不能准确再现海上环境。

为了解决以上问题我方研发出了倾斜摇摆环境试验系统。

发明内容

本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供倾斜摇摆环境试验系统。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

倾斜摇摆环境试验系统，包括：

用于试验件的一个旋转自由度控制的动力输出设备Ⅰ；

用于试验件和动力输出设备Ⅰ的另一个旋转自由度控制的动力输出设备Ⅱ；

两个旋转自由度相互垂直。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的倾斜摇摆环境试验系统；

1、通过内外框耦合旋转的结构形式实现了试验件的两个自由度的旋转，精确的模拟了水上装备上的各类产品在海上所处的环境。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为图1中外驱动电机Ⅱ的安装结构示意图；

图3为本实用新型的外框传动结构示意图；

图4为图3中球面滚子轴承Ⅰ的安装结构示意图；

图5为本实用新型的内框传动结构示意图；

图6为图5中球面滚子轴承Ⅱ、联轴器Ⅳ的安装结构示意图。

图中：1.液压旋转接头Ⅰ，2.支架Ⅰ，3.电磁制动器Ⅰ，4.底座Ⅰ，5.外框驱动电机Ⅰ，6.地基，7.电机底座Ⅰ，8.联轴器Ⅰ，9.轴承箱Ⅰ，10.外框，11.内框，12.液压伺服摆动缸Ⅰ，13.摆动缸基座Ⅰ，14.试验件，15.摆动缸基座Ⅱ，16.液压伺服摆动缸Ⅱ，17.轴承箱Ⅱ，18.联轴器Ⅱ，19.电机底座Ⅱ，20.外框驱动电机Ⅱ，21.底座Ⅱ，22.电磁制动器Ⅱ，23.支架Ⅱ，24.液压旋转接头Ⅱ，25.双列圆锥滚子轴承Ⅰ，26.传动轴Ⅰ，27.胀套Ⅰ，28.胀套Ⅱ，29.传动轴Ⅱ，30.球面滚子轴承Ⅰ，31.锁紧胀套Ⅰ，32.锁紧盖Ⅰ，33.联轴器Ⅲ，34.双列圆锥滚子轴承Ⅱ，35.传动轴Ⅲ，36.胀套Ⅲ，37.配重筒，38.配重块，39.胀套Ⅳ，40.传动轴Ⅳ，41.球面滚子轴承Ⅱ，42.联轴器Ⅳ，43.锁紧盖Ⅱ，44.锁紧胀套Ⅱ。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明：

实施例1，如图1所示；

倾斜摇摆环境试验系统，包括：

用于试验件14的一个旋转自由度控制的动力输出设备Ⅰ；

用于试验件14和动力输出设备Ⅰ的另一个旋转自由度控制的动力输出设备Ⅱ；

两个旋转自由度相互垂直。

动力输出设备Ⅰ和动力输出设备Ⅱ均可采用任意可以驱动它物进行旋转的动力设备，可以选用电机、气缸、油缸等；

实施例2，如图1所示；

本实施例与实施例1的区别在于：倾斜摇摆环境试验系统还包括：

内框11；试验件14固定置于内框11内，动力输出设备Ⅰ的动力输出端与内框11传动连接；

外框10：外框10套装在内框11外部，动力输出设备Ⅰ固定安装在外框10上，动力输出设备Ⅱ的动力输出端与外框10传动连接，动力输出设备Ⅱ固定在地基6上。

实施例3，如图1所示；

本实施例与实施例2的区别在于：动力输出设备Ⅰ包括两个相对设置在内框11两外侧的液压伺服摆动缸Ⅰ12、液压伺服摆动缸Ⅱ16，液压伺服摆动缸Ⅰ12的旋转轴、液压伺服摆动缸Ⅱ16的旋转轴分别与内框11的两外侧连接；

动力输出设备Ⅱ包括两个相对设置在外框10两外侧的外框驱动电机Ⅰ5、外框驱动电机Ⅱ20，外框驱动电机Ⅰ5的旋转轴、外框驱动电机Ⅱ20的旋转轴分别与外框10的两外侧连接。

本实施例中为了对应液压伺服摆动缸Ⅰ12、液压伺服摆动缸Ⅱ16的安装，是在外框10的第一侧壁和第二侧壁上设置槽孔，液压伺服摆动缸Ⅰ12和液压伺服摆动缸Ⅱ16分别置于外框10的第一侧壁和第二侧壁上的两个槽孔内；外框10的第一侧壁和第二侧壁为两对侧壁；

本实施例中为了对应液压伺服摆动缸Ⅰ12的旋转轴、液压伺服摆动缸Ⅱ16的旋转轴的安装，是在内框11的第一侧壁和第二侧壁上设置槽孔，液压伺服摆动缸Ⅰ12的旋转轴和液压伺服摆动缸Ⅱ16的旋转轴分别置于内框11的第一侧壁和第二侧壁上的两个槽孔内；内框11的第一侧壁和第二侧壁为两对侧壁；

本实施例中为了对应外框驱动电机Ⅰ5的旋转轴、外框驱动电机Ⅱ20的旋转轴安装，是在外框10的第三侧壁和第四侧壁上设置槽孔，外框驱动电机Ⅰ5的旋转轴、外框驱动电机Ⅱ20的旋转轴分别置于外框10的第三侧壁和第四侧壁上的两个槽孔内；外框10的第三侧壁和第四侧壁为两对侧壁；

本实施例中液压伺服摆动缸Ⅰ12的旋转轴轴心线和液压伺服摆动缸Ⅱ16的旋转轴轴心线共线，且记为线Ⅰ；外框驱动电机Ⅰ5的旋转轴轴心线和外框驱动电机Ⅱ20的旋转轴轴心线共线，且记为线Ⅱ；线Ⅰ和线Ⅱ垂直；

本实施例中，内框11采用液压伺服摆动缸的驱动方式，可以实现对较大负载的驱动同时，由于液压伺服摆动缸质量较轻，可以有效降低外框10传动系统的转动惯量。

本实施例中，外框驱动电机Ⅰ5和外框驱动电机Ⅱ20为两台相同力矩的电机，两台电机同步并联驱动。液压伺服摆动缸Ⅰ12和液压伺服摆动缸Ⅱ16为两台相同的液压缸，液压伺服摆动缸Ⅰ12和液压伺服摆动缸Ⅱ16摆动同步且并联驱动。

本实施例中，摆动缸基座Ⅰ13通过螺栓连接固定在外框10上。液压伺服摆动缸Ⅰ12通过螺栓连接固定在摆动缸基座Ⅰ13上。摆动缸基座Ⅱ15通过螺栓连接固定在外框10上。

实施例4，如图3和图5所示；

本实施例与实施例3的区别在于：倾斜摇摆环境试验系统还包括：

传动轴Ⅰ26；传动轴Ⅰ26的一端通过联轴器Ⅰ8与外框驱动电机Ⅰ5头部一端的旋转轴连接，传动轴Ⅰ26的另一端通过胀套Ⅰ27与外框10连接；

传动轴Ⅱ29；传动轴Ⅱ29的一端通过联轴器Ⅱ18与外框驱动电机Ⅱ20头部一端的旋转轴连接，传动轴Ⅱ29的另一端通过胀套Ⅱ28与外框10连接；

传动轴Ⅲ35；传动轴Ⅲ35的一端通过联轴器Ⅲ33与液压伺服摆动缸Ⅰ12头部一端的旋转轴连接，传动轴Ⅲ35的另一端通过胀套Ⅲ36与内框11连接；

传动轴Ⅳ40；传动轴Ⅳ40的一端通过联轴器Ⅳ42与液压伺服摆动缸Ⅱ16头部一端的旋转轴连接，传动轴Ⅳ40的另一端通过胀套Ⅳ39与内框11连接。

本实施例中联轴器Ⅰ8、联轴器Ⅱ18、联轴器Ⅲ33、联轴器Ⅳ42均为采用基于胀套连接的膜片式联轴器的方式；内框11和外框10均与传动轴之间采用胀套进行连接；传动轴与内框11通过胀套进行连接，内框11旋转所须的扭矩，以及外框10转动时，内框11由于重力而产生的轴向载荷均通过胀套传递给传动轴；在实现传动部件之间无缝连接的同时，有效地消除了内框11和外框10往复转动的间隙。

实施例5，如图1所示；

本实施例与实施例3或4的区别在于：倾斜摇摆环境试验系统还包括：

电磁制动器Ⅰ3；外框驱动电机Ⅰ5尾部一端的旋转轴与电磁制动器Ⅰ3的轴套连接；

电磁制动器Ⅱ22；外框驱动电机Ⅱ20尾部一端的旋转轴与电磁制动器Ⅱ22的轴套连接。

本实施例中，电磁制动器Ⅰ3安装在电机Ⅰ的尾部，并与电机Ⅰ尾部的旋转轴相连接；电磁制动器Ⅱ22安装在电机Ⅱ的尾部，并与电机Ⅱ尾部的旋转轴相连接；本实施例中，电磁制动器Ⅰ3和电磁制动器Ⅱ22分别通过螺栓连接固定在底座Ⅰ4和底座Ⅱ21上；电机底座Ⅰ7和电机底座Ⅱ19分别通过螺栓连接固定在地基6上。

实施例6，如图1所示；

本实施例与实施例3或4的区别在于：倾斜摇摆环境试验系统还包括：

液压旋转接头Ⅰ1；液压旋转接头Ⅰ1的旋转轴与外框驱动电机Ⅰ5尾部一端的旋转轴连接；

液压旋转接头Ⅱ24；液压旋转接头Ⅱ24的旋转轴与外框驱动电机Ⅱ20尾部一端的旋转轴连接。

本实施例中，液压旋转接头Ⅰ1和液压旋转接头Ⅱ24通过螺栓连接分别安装在支架Ⅰ2和支架Ⅱ23上，支架Ⅰ2和支架Ⅱ23通过螺栓连接分别安装在外框驱动电机Ⅰ5和外框驱动电机Ⅱ20的壳体上。

本实施例中，电机旋转轴、传动轴Ⅰ26、传动轴Ⅱ29均为空心轴结构，液压旋转接头引出的液压油通过空心轴接到安装在外框10上的液压伺服摆动缸上；

实施例7，如图1-图6所示；

本实施例与实施例4的区别在于：倾斜摇摆环境试验系统还包括：

轴承箱Ⅰ9、双列圆锥滚子轴承Ⅰ25；双列圆锥滚子轴承Ⅰ25安装在轴承箱Ⅰ9内，传动轴Ⅰ26与双列圆锥滚子轴承Ⅰ25通过过盈配合连接；

轴承箱Ⅱ17、球面滚子轴承Ⅰ30；球面滚子轴承Ⅰ30安装在轴承箱Ⅱ17内，传动轴Ⅱ29与球面滚子轴承Ⅰ30通过过盈配合连接；

双列圆锥滚子轴承Ⅱ34；双列圆锥滚子轴承Ⅱ34安装在外框10内，传动轴Ⅲ35与双列圆锥滚子轴承Ⅱ34通过过盈配合连接；

球面滚子轴承Ⅱ41；球面滚子轴承Ⅱ41安装在外框10内，传动轴Ⅳ40与球面滚子轴承Ⅱ41通过过盈配合连接。

本实施例中，外框10传动系统与内框11传动系统均通过背靠背双列圆锥滚子轴承25和球面滚子轴承进行组合支承，可以有效消除同轴度误差，同时，轴承采用固定-游动的支承方式，有效地消除了温度变化所带来的轴系长度方向尺寸变化所带来的影响。

实施例8，如图5所示；

本实施例与实施例3或4的区别在于：倾斜摇摆环境试验系统还包括：

用于将内框11固定在任意倾斜角度的锁紧胀套Ⅰ31和锁紧盖Ⅰ32；锁紧盖Ⅰ32安装在液压伺服摆动缸Ⅰ12的尾部，锁紧胀套Ⅰ31安装在锁紧盖Ⅰ32内；

用于将内框11固定在任意倾斜角度的锁紧胀套Ⅱ44和锁紧盖Ⅱ43；锁紧盖Ⅱ43安装在液压伺服摆动缸Ⅱ16的尾部，锁紧胀套Ⅱ44安装在锁紧盖Ⅱ43内。

本实施例中，通过锁紧盖和锁紧胀套将内框11固定在任意倾斜角度，实现对试验件14长时间的倾斜摇摆试验考核，从而较为可靠、有效地实现试验件14倾斜摇摆环境试验的考核。

实施例9，如图5所示；

本实施例与实施例2-4任一项的区别在于：倾斜摇摆环境试验系统还包括：配重筒37、配重块38；配重筒37连接固定在外框10的下表面，配重块38连接固定在配重筒37内。

本实施例中，通过调整配重筒37内配重块38的质量，将内框11传动系统的质心调整至系统几何中心位置，以有效减小旋转过程中，质心偏移所产生的重力方向的偏载力矩。

本实施例中，配重筒37通过螺栓连接固定在外框10的下表面，配重块38通过螺栓连接固定在配重筒37内。

本实施例中，在内框11的中间设有方形孔，可以直接通过吊车从内框11的上方对配重筒37内的配重块38质量进行调整，以保证系统质心在旋转轴线上。

实施例10；

本实施例与实施例2-9任一项的区别在于：外框10和内框11均是由板材整体焊接而成的箱式结构。有效降低了系统的质量和转动惯量。

本申请在试验准备阶段，断开电磁制动器的电源，使得外框10驱动电机的旋转轴锁死，外框10得以固定，同时，将液压伺服摆动缸尾部的锁紧胀套锁紧，使得内框11得以固定，其次，调整配重筒37内配重块38的质量，然后，在内框11的上表面安装好试验件14后，松开液压伺服摆动缸的锁紧胀套和外框10驱动电机的电磁制动器，就可以进行试验件14的横摇和纵摇两个方向的摇摆试验。如果要进行倾斜摇摆复合试验，则通过液压伺服摆动缸将内框11旋转至试验所需要的角度，然后将锁紧胀套锁死，则可以完成试验件14倾斜摇摆复合环境试验。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。

Claims (9)

1.倾斜摇摆环境试验系统，其特征在于，包括：

用于试验件的一个旋转自由度控制的动力输出设备Ⅰ；

用于试验件和动力输出设备Ⅰ的另一个旋转自由度控制的动力输出设备Ⅱ；

两个旋转自由度相互垂直。

2.根据权利要求1所述的倾斜摇摆环境试验系统，其特征在于，倾斜摇摆环境试验系统还包括：

内框；试验件固定置于内框内，动力输出设备Ⅰ的动力输出端与内框传动连接；

外框：外框套装在内框外部，动力输出设备Ⅰ固定安装在外框上，动力输出设备Ⅱ的动力输出端与外框传动连接，动力输出设备Ⅱ固定在地基上。

3.根据权利要求2所述的倾斜摇摆环境试验系统，其特征在于：

动力输出设备Ⅰ包括两个相对设置在内框两外侧的液压伺服摆动缸Ⅰ、液压伺服摆动缸Ⅱ，液压伺服摆动缸Ⅰ的旋转轴、液压伺服摆动缸Ⅱ的旋转轴分别与内框的两外侧连接；

动力输出设备Ⅱ包括两个相对设置在外框两外侧的外框驱动电机Ⅰ、外框驱动电机Ⅱ，外框驱动电机Ⅰ的旋转轴、外框驱动电机Ⅱ的旋转轴分别与外框的两外侧连接。

4.根据权利要求3所述的倾斜摇摆环境试验系统，其特征在于，倾斜摇摆环境试验系统还包括：

传动轴Ⅰ；传动轴Ⅰ的一端通过联轴器Ⅰ与外框驱动电机Ⅰ头部一端的旋转轴连接，传动轴Ⅰ的另一端通过胀套Ⅰ与外框连接；

传动轴Ⅱ；传动轴Ⅱ的一端通过联轴器Ⅱ与外框驱动电机Ⅱ头部一端的旋转轴连接，传动轴Ⅱ的另一端通过胀套Ⅱ与外框连接；

传动轴Ⅲ；传动轴Ⅲ的一端通过联轴器Ⅲ与液压伺服摆动缸Ⅰ头部一端的旋转轴连接，传动轴Ⅲ的另一端通过胀套Ⅲ与内框连接；

传动轴Ⅳ；传动轴Ⅳ的一端通过联轴器Ⅳ与液压伺服摆动缸Ⅱ头部一端的旋转轴连接，传动轴Ⅳ的另一端通过胀套Ⅳ与内框连接。

5.根据权利要求3或4所述的倾斜摇摆环境试验系统，其特征在于，倾斜摇摆环境试验系统还包括：

电磁制动器Ⅰ；外框驱动电机Ⅰ尾部一端的旋转轴与电磁制动器Ⅰ的轴套连接；

电磁制动器Ⅱ；外框驱动电机Ⅱ尾部一端的旋转轴与电磁制动器Ⅱ的轴套连接。

6.根据权利要求3或4所述的倾斜摇摆环境试验系统，其特征在于，倾斜摇摆环境试验系统还包括：

液压旋转接头Ⅰ；液压旋转接头Ⅰ的旋转轴与外框驱动电机Ⅰ尾部一端的旋转轴连接；

液压旋转接头Ⅱ；液压旋转接头Ⅱ的旋转轴与外框驱动电机Ⅱ尾部一端的旋转轴连接。

7.根据权利要求4所述的倾斜摇摆环境试验系统，其特征在于，倾斜摇摆环境试验系统还包括：

轴承箱Ⅰ、双列圆锥滚子轴承Ⅰ；双列圆锥滚子轴承Ⅰ安装在轴承箱Ⅰ内，传动轴Ⅰ与双列圆锥滚子轴承Ⅰ通过过盈配合连接；

轴承箱Ⅱ、球面滚子轴承Ⅰ；球面滚子轴承Ⅰ安装在轴承箱Ⅱ内，传动轴Ⅱ与球面滚子轴承Ⅰ通过过盈配合连接；

双列圆锥滚子轴承Ⅱ；双列圆锥滚子轴承Ⅱ安装在外框内，传动轴Ⅲ与双列圆锥滚子轴承Ⅱ通过过盈配合连接；

球面滚子轴承Ⅱ；球面滚子轴承Ⅱ安装在外框内，传动轴Ⅳ与球面滚子轴承Ⅱ通过过盈配合连接。

8.根据权利要求3或4所述的倾斜摇摆环境试验系统，其特征在于，倾斜摇摆环境试验系统还包括：

用于将内框固定在任意倾斜角度的锁紧胀套Ⅰ和锁紧盖Ⅰ；锁紧盖Ⅰ安装在液压伺服摆动缸Ⅰ的尾部，锁紧胀套Ⅰ安装在锁紧盖Ⅰ内；

用于将内框固定在任意倾斜角度的锁紧胀套Ⅱ和锁紧盖Ⅱ；锁紧盖Ⅱ安装在液压伺服摆动缸Ⅱ的尾部，锁紧胀套Ⅱ安装在锁紧盖Ⅱ内。

9.根据权利要求2-4任一项所述的倾斜摇摆环境试验系统，其特征在于，倾斜摇摆环境试验系统还包括：

配重筒、配重块；配重筒连接固定在外框的下表面，配重块连接固定在配重筒内。