CN212321062U - 一种动态模拟力加载装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及执行器输出力模拟测试技术领域，尤其涉及一种动态模拟力加载装置。该动态模拟力加载装置包括框架、加载力驱动机构和检测机构，框架包括沿第一方向依次连接的第一固定板、连接板和第二固定板，加载力驱动机构包括加载力驱动件、安装组件和浮动组件，加载力驱动件设置在第二固定板上，加载力驱动件能够驱动安装组件沿第一方向移动，浮动组件沿第一方向可移动地弹性连接于安装组件上，浮动组件能够与执行器的输出轴相抵接，检测机构包括用于检测浮动组件的第一方向位移的位移传感器和用于检测浮动组件与执行器的输出轴之间的作用力的力传感器，以实现模拟真实载荷的曲线变化，满足模拟执行器全工作行程基于曲线的加载力需求。

Description

一种动态模拟力加载装置

技术领域

本实用新型涉及执行器输出力模拟测试技术领域，尤其涉及一种动态模拟力加载装置。

背景技术

在执行器的性能测试中，需要模拟执行器工作状况下的负载动态变化，并在该动态载荷下，测量执行器的输入、传动等参数，进而检查执行器的工作性能或调节设定执行器的工作参数。目前，常见的模拟加载方式一般为恒定力加载或线性变化加载，上述两种模拟力加载方式均不不能模拟基于曲线的加载力变化。

因此，亟待需要一种动态模拟力加载装置以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种动态模拟力加载装置，能够模拟真实载荷的曲线变化，满足模拟执行器全工作行程基于曲线的加载力需求。

为实现上述目的，提供以下技术方案：

一种动态模拟力加载装置，包括：

框架，包括沿第一方向依次连接的第一固定板、连接板和第二固定板；

加载力驱动机构，包括加载力驱动件、安装组件和浮动组件，所述加载力驱动件设置在所述第二固定板上，所述加载力驱动件能够驱动所述安装组件沿第一方向移动，所述浮动组件沿第一方向可移动地弹性连接于所述安装组件上，所述浮动组件能够与执行器的输出轴相抵接；

检测机构，包括位移传感器和力传感器，所述位移传感器设置在所述第二固定板上，所述位移传感器用于检测所述浮动组件的沿第一方向的位移，所述力传感器安装所述浮动组件上，所述力传感器用于检测所述浮动组件与所述执行器的输出轴之间的作用力。

作为动态模拟力加载装置的可选方案，所述安装组件包括第一安装板、第二安装板和导柱，所述第一安装板与所述加载力驱动件的输出轴固定连接，所述导柱的两端分别与所述第一安装板和所述第二安装板固定连接，所述浮动组件可移动地套设在所述导柱上。

作为动态模拟力加载装置的可选方案，所述安装组件还包括导向件，所述导向件固定在所述第一安装板上，所述第二固定板上设置有导向筒，所述导向件可滑动地穿设在所述导向筒中。

作为动态模拟力加载装置的可选方案，所述浮动组件包括浮动板、弹性件和定心柱，所述浮动板可移动地套设在所述导柱上，所述定心柱垂直固定于所述浮动板上，且其端部与所述第一安装板间隔设置，所述弹性件套设在所述定心柱上，且所述弹性件的一端与所述定心柱上的凸台相抵接，其另一端与所述第一安装板相抵接。

作为动态模拟力加载装置的可选方案，所述第一安装板与所述弹性件相配合的表面上设置有限位槽，所述弹性件与所述限位槽的槽底面相抵接。

作为动态模拟力加载装置的可选方案，所述浮动组件还包括感测条，所述感测条固定在所述浮动板上，且所述感测条延伸至所述位移传感器的检测范围内，所述位移传感器用于检测所述感测条的沿第一方向的位移。

作为动态模拟力加载装置的可选方案，所述浮动组件还包括感测座，所述感测座为U型，所述感测座开口端固定在所述感测条上，所述力传感器设置在所述感测座的外表面上。

作为动态模拟力加载装置的可选方案，所述浮动组件还包括感测头，所述感测头设置在所述力传感器上，所述感测头用于直接与执行器的输出轴相抵接。

作为动态模拟力加载装置的可选方案，所述检测机构还包括位移传感器安装座，所述位移传感器安装座包括相垂直的第一平面和第二平面，所述第一平面固定在第二固定板上，所述位移传感器设置在所述第二平面上。

作为动态模拟力加载装置的可选方案，所述动态模拟力加载装置还包括定位夹具，所述定位夹具固定在所述第一固定板上，所述定位夹具用于夹紧定位执行器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型提供的动态模拟力加载装置，包括框架、加载力驱动机构和检测机构，框架包括沿第一方向依次连接的第一固定板、连接板和第二固定板，加载力驱动机构包括加载力驱动件、安装组件和浮动组件，加载力驱动件设置在第二固定板上，加载力驱动件能够驱动安装组件沿第一方向移动，浮动组件沿第一方向可移动地弹性连接于安装组件上，浮动组件能够与执行器的输出轴相抵接；检测机构包括位移传感器和力传感器，位移传感器设置在第二固定板上，位移传感器用于检测浮动组件的沿第一方向的位移，力传感器安装浮动组件上，力传感器用于检测浮动组件与执行器的输出轴之间的作用力。该动态模拟力加载装置，能够实现模拟真实载荷的曲线变化，满足模拟执行器全工作行程基于曲线的加载力需求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对本实用新型实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本实用新型实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的动态模拟力加载装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的加载力驱动机构和检测机构配合的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的加载力驱动机构的结构示意图。

附图标记：

100-执行器；

1-框架；11-第一固定板；12-连接板；13-第二固定板；

2-加载力驱动机构；21-加载力驱动件；22-安装组件；221-第一安装板；222-导向件；223-第二安装板；224-导柱；23-浮动组件；231-浮动板；232-弹性件；233-定心柱；2331-凸台；234-感测条；235-感测座；236-感测头；

3-检测机构；31-位移传感器安装座；32-位移传感器；33-力传感器；

4-定位夹具。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

如图1所示，本实施例提供了一种动态模拟力加载装置，包括框架1、加载力驱动机构2、检测机构3和定位夹具4，其中，框架1作为整个装置的安装基础，加载力驱动机构2固定在框架1上，加载力驱动机构2用于模拟加载力，定位夹具4固定在框架1上，定位夹具4用于夹紧定位执行器100，检测机构3用于检测不同测试点下执行器100的性能参数。

可选地，框架1包括依次连接的第一固定板11、连接板12和第二固定板13；加载力驱动机构2固定在第二固定板13上，定位夹具4固定在第一固定板11上，连接板12用于连接第一固定板11和第二固定板13。

优选地，第一固定板11和第二固定板13均为四边形，连接板12的数量为四个，四个连接板12均匀分布在第一固定板11的四个边角上，以保证框架1结构的稳定性。

在本实施例中，框架1呈竖向设置，第一固定板11相当于底板，连接板12相当于立柱，第二固定板13相当于顶板。而在其他实施例中，框架1还可以水平设置。

接下来为了便于准确描述本实施例的方案，以框架1呈竖向设置为例进行进一步地说明，其中，沿第一方向移动即为沿竖直方向升降，本实施例的方案具体为：

为了实现按照设定曲线模拟加载力，在本实施例中，加载力驱动机构2包括加载力驱动件21、安装组件22和浮动组件23，加载力驱动件21设置在第二固定板13上，加载力驱动件21能够驱动安装组件22沿竖直方向升降(即沿第一方向移动)，浮动组件23沿竖直方向可移动地弹性连接于安装组件22上，浮动组件23能够与执行器100的输出轴相抵接，以实现模拟真实载荷的曲线变化，满足模拟执行器全工作行程基于曲线的加载力需求。

示例性地，加载力驱动件21为伺服电机。本实施例采用伺服电机相比于现有技术中采用的音圈电机的电流调节加载力，具有更宽的加载力范围、覆盖的行程长等优点。

如图2所示，安装组件22包括第一安装板221、导向件222、第二安装板223和导柱224，安装组件22可作为浮动组件23的安装基础，且能够保证浮动组件23沿竖直方向升降，以实现模拟曲线变化的加载力。

具体地，第一安装板221与加载力驱动件21的输出轴固定连接，导向件222固定在第一安装板221上，第二固定板13上设置有导向筒，导向件222可滑动地穿设在导向筒中，以保证加载力驱动件21驱动第一安装板221升降时，第一安装板221能够沿导向件222稳定升降。

可选地，导向件222的数量为两个，两个导向件222分别位于第一安装板221的两侧，第二固定板13上设置有两个导向筒，两个导向筒对称设置在加载力驱动件21的两侧，以使第二固定板13受力均衡，同时保证第一安装板221稳定升降。

进一步地，导柱224的两端分别与第一安装板221和第二安装板223固定连接，浮动组件23可移动地套设在导柱224上，以保证浮动组件23沿导柱224稳定升降。

可选地，导柱224的数量为两个，两个导柱224分别位于第二安装板223的两侧。

继续如图2所示，检测机构3包括位移传感器32和力传感器33，位移传感器32设置在第二固定板13上，位移传感器32用于检测浮动组件23的沿第一方向位移，力传感器33安装浮动组件23的端部，力传感器33用于检测浮动组件23与执行器100的输出轴之间的作用力。

进一步地，检测机构3还包括位移传感器安装座31，位移传感器安装座31固定在第二固定板13上，位移传感器32固定在位移传感器安装座31上。具体地，位移传感器安装座31包括相垂直的第一平面和第二平面，第一平面固定在第二固定板13上，位移传感器32设置在第二平面上。

在本实施例中，位移传感器安装座31为倒L型，位移传感器32固定在第二平面的外表面上。

如图3所示，浮动组件23包括浮动板231、弹性件232、定心柱233、感测条234、感测座235和感测头236。浮动组件23用于与执行器100的输出轴相抵接，并实现随执行器100的输出轴的伸长或缩短、以及加载力驱动件21的输出轴的伸长或缩短而适应性地上下浮动，以模拟按曲线变化的加载力。

优选地，浮动板231可移动地套设在导柱224上，定心柱233垂直固定于浮动板231上，且其顶部与第一安装板221间隔设置，弹性件232套设在定心柱233上，且弹性件232的下端与定心柱233上的凸台2331相抵接，其上端与第一安装板221相抵接，以实现浮动板231沿竖直方向弹性升降。

需要说明的是，弹性件232处于被压缩状态，浮动板231在弹性件232的作用下的初始位置位于距离第一安装板221最远位置。

示例性地，弹性件232为螺旋弹簧。

优选地，浮动板231通过直线轴承与导柱224滑动配合。

可选地，第一安装板221的下表面上设置有限位槽，弹性件232的上端与限位槽的槽底面相抵接，以对弹性件232的一端进行限位，同时避免在弹性件232压缩或复位过程中，弹性件232脱离第一安装板221。

为了便于位移传感器32检测浮动组件23的竖向位移，感测条234固定在浮动板231上，且感测条234延伸至位移传感器32的下方，位移传感器32用于检测感测条234的竖向位移。

进一步地，感测座235为U型，感测座235开口朝上固定在感测条234上，力传感器33设置在感测座235的下表面上。

优选地，感测座235的U型深度大于定心柱233的顶部与第一安装板221之间的距离，以保证第二安装板223始终与感测条234以及感测座235保持间隙，使第二安装板223保持悬浮状态。

为了保护力传感器33，将感测头236设置在力传感器33的下方，感测头236用于直接与执行器100的输出轴相抵接。

为了方便理解，本实施例提供的动态模拟力加载装置的工作过程如下：

启动测试，加载力驱动件21下行，第一安装板221下降，带动感测头236接近进而紧贴执行器100的输出轴球头上；启动执行器100，执行器100的输出轴球头上升(到一个测试点)，浮动板231上行，弹性件232被压缩，感测板234上行，直线轴承离开第二安装板223，位移传感器32检测出上行的位移量(计算出执行器100输出轴球头的运动距离)，力传感器33检测出施加到执行器100输出轴球头的力，分析计算位移-力关系，根据分析结果加载力驱动件21上下运动，由于受到执行器100输出轴球头的限制，感测板234和浮动板231不能下行，加载力驱动件21的上下运动通过第一安装板221改变弹性件232的压缩量，进而改变施加到执行器100上的力，使其满足加载曲线对该测试点的要求。

借助加载力驱动件21的上下伺服运动，实现了整个测试行程中感测头236对执行器100输出轴球头的伸缩运动的随动，保证其下表面紧贴球头上端面，在每个测试点通过加载力驱动件21的微小范围内的快速上下运动，借助改变弹性件232的压缩量实现对该测试点的加载力的调定，从而实现了按曲线的动态加载。

在整个加载力调定过程中，需要保证第二安装板223的下表面和感测座235的U型槽底面之间存在适当的间隙，使得弹性件232始终处于线性工作区，通过软件计算可以实时地测定弹性件232的压缩力，此力减去标定过的系统误差(运动件的重力、直线轴承的摩擦力等)就可以计算出施加到执行器100输出轴的力。

为降低测试过程中运动零件惯性力的影响，所有的运动零件(感测板234、感测座235、感测头236、浮动板231、直线轴承)都需要考虑降低自身质量的方式方法，如用轻质材料、去材减重等。

注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所说的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种动态模拟力加载装置，其特征在于，包括：

框架(1)，包括沿第一方向依次连接的第一固定板(11)、连接板(12)和第二固定板(13)；

加载力驱动机构(2)，包括加载力驱动件(21)、安装组件(22)和浮动组件(23)，所述加载力驱动件(21)设置在所述第二固定板(13)上，所述加载力驱动件(21)能够驱动所述安装组件(22)沿第一方向移动，所述浮动组件(23)沿第一方向可移动地弹性连接于所述安装组件(22)上，所述浮动组件(23)能够与执行器(100)的输出轴相抵接；

检测机构(3)，包括位移传感器(32)和力传感器(33)，所述位移传感器(32)设置在所述第二固定板(13)上，所述位移传感器(32)用于检测所述浮动组件(23)的沿第一方向的位移，所述力传感器(33)安装所述浮动组件(23)上，所述力传感器(33)用于检测所述浮动组件(23)与所述执行器(100)的输出轴之间的作用力。

2.根据权利要求1所述的动态模拟力加载装置，其特征在于，所述安装组件(22)包括第一安装板(221)、第二安装板(223)和导柱(224)，所述第一安装板(221)与所述加载力驱动件(21)的输出轴固定连接，所述导柱(224)的两端分别与所述第一安装板(221)和所述第二安装板(223)固定连接，所述浮动组件(23)可移动地套设在所述导柱(224)上。

3.根据权利要求2所述的动态模拟力加载装置，其特征在于，所述安装组件(22)还包括导向件(222)，所述导向件(222)固定在所述第一安装板(221)上，所述第二固定板(13)上设置有导向筒，所述导向件(222)可滑动地穿设在所述导向筒中。

4.根据权利要求2所述的动态模拟力加载装置，其特征在于，所述浮动组件(23)包括浮动板(231)、弹性件(232)和定心柱(233)，所述浮动板(231)可移动地套设在所述导柱(224)上，所述定心柱(233)垂直固定于所述浮动板(231)上，且其端部与所述第一安装板(221)间隔设置，所述弹性件(232)套设在所述定心柱(233)上，且所述弹性件(232)的一端与所述定心柱(233)上的凸台(2331)相抵接，其另一端与所述第一安装板(221)相抵接。

5.根据权利要求4所述的动态模拟力加载装置，其特征在于，所述第一安装板(221)上与所述弹性件(232)相配合的表面上设置有限位槽，所述弹性件(232)与所述限位槽的槽底面相抵接。

6.根据权利要求4所述的动态模拟力加载装置，其特征在于，所述浮动组件(23)还包括感测条(234)，所述感测条(234)固定在所述浮动板(231)上，且所述感测条(234)延伸至所述位移传感器(32)的检测范围内，所述位移传感器(32)用于检测所述感测条(234)的沿第一方向的位移。

7.根据权利要求6所述的动态模拟力加载装置，其特征在于，所述浮动组件(23)还包括感测座(235)，所述感测座(235)为U型，所述感测座(235)开口端固定在所述感测条(234)上，所述力传感器(33)设置在所述感测座(235)的外表面上。

8.根据权利要求7所述的动态模拟力加载装置，其特征在于，所述浮动组件(23)还包括感测头(236)，所述感测头(236)设置在所述力传感器(33)上，所述感测头(236)用于直接与执行器(100)的输出轴相抵接。

9.根据权利要求1所述的动态模拟力加载装置，其特征在于，所述检测机构(3)还包括位移传感器安装座(31)，所述位移传感器安装座(31)包括相垂直的第一平面和第二平面，所述第一平面固定在第二固定板(13)上，所述位移传感器(32)设置在所述第二平面上。

10.根据权利要求1-9任一项所述的动态模拟力加载装置，其特征在于，所述动态模拟力加载装置还包括定位夹具(4)，所述定位夹具(4)固定在所述第一固定板(11)上，所述定位夹具(4)用于夹紧定位执行器(100)。

Images