CN212379044U - 大负载两轴倾斜与摇摆试验系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种大负载两轴倾斜与摇摆试验系统，其包括基座、外环体、内裙体、驱动机构；所述外环体与所述基座沿第一轴线活动连接；所述内裙体与所述外环体沿第二轴线活动连接，并且所述第一轴线与第二轴线处于同一平面内；所述驱动机构包括动力单元和传动单元，所述动力单元通过所述传动单元带动所述内裙体和/或所述外环体转动，可适用于大型、重载试件的倾斜、摇摆测试，如舰船武器装备等的倾斜、摇摆试验。

Description

大负载两轴倾斜与摇摆试验系统

技术领域

本实用新型涉及试验技术领域，特别是涉及一种大型或重型试件的两轴向倾斜与摇摆试验系统。

背景技术

倾斜与摇摆试验台主要用于模拟安装在船舶、水上飞机等装备上的各类机械、电工、电子产品做摇摆和倾斜试验，以考核产品所经受规定的严酷等级；也可用于测试汽车主要部件对倾斜与摇摆环境的适应能力；或对行进中的火炮等装备在凹凸不平的地形而产生大角度倾斜时实际工况的模拟试验。

常规倾斜与摇摆试验台的额定载荷一般在10吨以下，往往采用多组液压缸支撑台面和机架，台面与机架通过解耦机构联接，台面在液压缸的驱动下进行三轴向的倾斜、摇摆动作，该结构类型的倾斜与摇摆试验台的承载能力有限且重心较高，不适用于大型、重载试件的倾斜、摇摆测试，如舰船武器装备等的倾斜、摇摆试验。

专利公开号CN 101487766A三轴摇摆模拟试验装置

使用三组电机、减速机分别驱动X、Y、Z三轴向曲柄摇杆机构，驱动试验台面进行三轴向摇摆运动。通过采用三相变频电机无极调速实现摇摆周期的调节；通过手动调节曲柄长度从而达到摇摆角度的变化；采用多组钢球支撑底板，电机驱动底板来回转动实现Z轴摇摆。该实用新型主要解决的问题是传统摇摆台体积过大、噪音大等问题，但是台体采用多组钢球承载，导致系统负载较小,手动调节摇摆角度致使控制精度不足，采用变频电机和减速机驱动台面摇摆，虽然易于调节摇摆周期，但存在驱动输出较小等问题。

专利授权公告号CN 104596565 B一种大角度摇摆试验台

采用多组液压缸使用两端球形铰链结构连接底板和回转圈，通过合理布置多组油缸的位置实现摇摆试验台两轴向大角度摇摆动作。该实用新型中液压缸同时承担系统承载和摇摆驱动，其结构过于简单，虽可以实现大角度两轴摇摆，但难以实现大负载的摇摆测试。

发明内容

本实用新型的目的在于采用一种新的结构形式实现大型或重型试件的两轴向倾斜与摇摆试验，其具有高达几十吨至上百吨的负载能力。

为了实现上述实用新型目的之一，本实用新型提供了一种倾斜与摇摆试验系统，其包括基座、外环体、内裙体、驱动机构；所述外环体与所述基座沿第一轴线活动连接；所述内裙体与所述外环体沿第二轴线活动连接，并且所述第一轴线与第二轴线处于同一平面内；所述驱动机构包括动力单元和传动单元，所述动力单元通过所述传动单元带动所述内裙体和/或所述外环体转动。

进一步地，所述内裙体为含有至少一层的舱体，每层舱体都设有相应的舱门。

进一步地，所述动力单元包括伺服油缸，所述传动单元包括转轴。

进一步地，所述外环体与所述内裙体之间通过至少一组的第一伺服油缸连接；所述内裙体通过与第一轴向对称的转轴安装在所述外环体上。

进一步地，所述外环体与所述基座之间通过至少一组的第二伺服油缸连接；所述外环体通过与第二轴向对称的转轴安装在所述基座上。

进一步地，所述系统还设有零位锁定装置，以控制所述系统锁定或开机状态。

进一步地，所述基座内侧或外环体的内侧还分别设置了限位缓冲装置。

进一步地，第三伺服油缸一端轴向对称铰链在所述基座的四周内侧，另一端分别与所述外环体和所述内裙体铰链；所述铰链为球头铰链。

进一步地，所述基座还包括固定基础和浮动基础，所述转轴与所述浮动基础是通过轴承和挡圈联接。

进一步地，所述固定基础的外侧可设置隔振层。

有益效果：

本实用新型提供了一种倾斜与摇摆试验系统，采用了台体负载和摇摆驱动独立承载结构，将倾斜与摇摆台的承载和动力驱动分开，常规的台面结构改进为舱体式吊篮结构，以降低摇摆重心、增加台体的装载能力，使用断开式十字交叉轴和两轴向多组动力驱动机构实现两个自由度的倾斜和摇摆动作，具有高达几十吨至上百吨的负载能力。该系统可用于舰载武器装备等在陆地上开展模拟战舰摇摆环境下的动态精度、设计可靠性以及高海情环境适应性等试验。

附图说明

图1是本实用新型中优选的试验系统的立体结构图；

图2是本实用新型中优选的试验系统的平面示意图；

图3是本实用新型中优选的内裙体的立体结构图；

图4A是本实用新型中优选的基座的侧视示意图；

图4B是本实用新型中优选的基座的侧视示意图；

图4C是本实用新型中优选的基座的俯视示意图；

图5是本实用新型中另一优选的试验系统的立体结构图；

图6是本实用新型中另一优选的试验系统的平面示意图；

图7是本实用新型中另一优选的试验系统的立体结构图。

图中：1、基座；2、外环体；3、内裙体；4、纵向转轴；5、横向伺服油缸；6、纵向伺服油缸；7、横向转轴；8、零位锁定装置；9、限位缓冲装置；10、固定基础；11、浮动基础；12、阻尼减震器；13、隔振层；14、稳定阻尼杆。

具体实施方式

以下将结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

本文使用的例如“上”、“上方”、“下”、“下方”等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个单元或特征相对于另一个单元或特征的关系。空间相对位置的术语可以旨在包括设备在使用或工作中除了图中所示方位以外的不同方位。例如，如果将图中的设备翻转，则被描述为位于其他单元或特征“下方”或“之下”的单元将位于其他单元或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以囊括上方和下方这两种方位。设备可以以其他方式被定向(旋转90度或其他朝向)，并相应地解释本文使用的与空间相关的描述语。

并且，应当理解的是尽管术语第一、第二等在本文中可以被用于描述各种元件或结构，但是这些被描述对象不应受到这些术语的限制。这些术语仅用于将这些描述对象彼此区分开。例如，第一立柱可以被称为第二立柱，并且类似地第二立柱也可以被称为第一立柱，这并不背离本申请的保护范围。

如图1-2所示，本实用新型的实施例提供了一种大负载两轴倾斜与摇摆试验系统，其包括基座1、外环体2、内裙体3、驱动机构；驱动机构包括动力单元和传动单元。本实施例的动力单元主要包括伺服油缸，传动单元主要包括转轴。

伺服油缸的动作具有良好的控制精度，如：速度、位移等，配合控制系统的闭环控制，可实现倾斜与摇摆试验台摇摆角度和周期的高精度控制。伺服油缸可定制不同尺寸规格，配合高压油源的高油压输出，可驱动各种大负载进行倾斜、摇摆动作。

外环体2是通过两段纵向转轴4活动连接在基座1的相对两侧，并且这两段纵向转轴4是沿第一轴线(纵轴线)对称的。外环体2与基座1之间还通过横向伺服油缸5连接。

外环体2是内裙体3的装载平台，安装在内裙体3上的两段转轴是沿第二轴线(横轴线)对称的，并且通过轴承和挡圈联接在外环体2上；外环体2与内裙体3之间还通过纵向伺服油缸6连接。

而且，上述横向转轴中心轴线与纵向转轴中心轴线处于同一平面内，其交点即为试验系统横摇和纵摇的中心点。

为提高试验系统的稳定性，伺服油缸的使用数量都至少为一组。本实施例中描述的基座1或者外环体2的轴向对称的两个伺服油缸为一组，每轴向两组油缸一推、一拉配合实现内裙体3的两轴倾斜、摇摆运动。

本优选实施例中，两组纵向伺服油缸6两端的铰链分别安装在外环体2和内裙体3上，纵向伺服油缸6的安装位置与横向转轴7存在一定距离，纵向伺服油缸6受高压油液驱动后产生的力矩作用在内裙体3上，使得内裙体3绕着横向转轴7纵倾或纵摆。纵向伺服油缸6两端的铰链机构可随内裙体3位置角度的变化自行调整伺服油缸自身的倾斜角度，以平衡内裙体3在各个纵向倾斜角度下的载荷。

基座1与外环体2之间另设有两组横向伺服油缸5，横向伺服油缸5的安装位置与外环体2的纵向转轴4之间存在一定距离，两组横向伺服油缸5在高压油液作用下产生的力矩驱动外环体2连同安装在外环体上2的内裙体3一同绕纵轴进行横倾或横摆动作。同样在横向伺服油缸5两端设计成铰链结构，使得横向伺服油缸5在动作时可实时调整自身角度以适应外环体2横摆或横斜时承载的变化。

本试验系统的交叉式分段转轴连接着内裙体3和外环体2及基座1，实现内裙体3两轴向的倾斜、摇摆运动，合理设置转轴的材料、尺寸、结构形式等即可提高台体的承载能力；横向伺服油缸5与纵向伺服油缸6在动作上互不影响，可以进行横向和纵向两个方向耦合倾斜与摇摆试验，也可进行单独一个方向的倾斜与摇摆试验。

如图3所示，内裙体3是测试试件的载体，在本优选实施例中，其顶部即为常规摇摆台台面，在台面下方为三层空间结构，每层空间都设有相应的舱门，三层空间与摇摆、倾斜的中心点分为三种距离，可根据试验要求选择所需放置于上、中、下三层中的任意一层。将内裙体3设置成多层结构，可对试件在摇摆过程中处于摇摆中心不同高度距离的情况下分别进行测试，以模拟安置在舰船各个船舱空间内的设备在摇摆过程中的实际受载情况。吊篮式内裙体3的多层结构提供足够的试件装置空间，降低台体重心，提高摇摆试验的运动稳定性。

为了增强试验安全性，本优选实施例的试验系统上设有零位锁定装置8和限位缓冲装置9；限位缓冲装置9分别设置在基座1内侧或外环体2的内侧。内裙体3与横向转轴7，以及外环体2与纵向转轴4之间设置有安全销轴(图中未示出)，当安全销轴未取出时，试验系统将处于锁定状态，系统不能工作；只有取出所有安全销轴，并且控制系统的操控台上锁定按键解除后方可开机试验，以保证系统的安全性。

如图4A-4C所示，本优选实施例的试验系统的基座1为钢混结构，基座分为固定基础10和浮动基础11两个部分，外环体2的纵向转轴4与浮动基础11是通过轴承和挡圈联接，试验过程中可能产生的冲击载荷反作用于台体，最后传导至纵向转轴4时可由固定基础10和浮动基础11中间连接的阻尼减震器12将冲击载荷削弱，以减小试验过程中冲击载荷对台体产生的损伤。在固定基础10外侧可设置隔振层13，防止试验过程产生的冲击、振动影响至四周。具有阻尼缓冲结构的基座，可对倾斜与摇摆试验台测试过程中产生的冲击、振动载荷减弱或抵消，保证试验系统结构长期运行的稳定和可靠。

如图5-6所示，是本申请的另一优选实施例，将上述技术方案中纵向和横向伺服油缸的安装方式进行调整，如伺服油缸一端全部轴向对称安装在基座1上，另一端分别连接外环体2和内裙体3，只需将纵向伺服油缸的铰链改为球头铰链形式，同样可以实现两轴向倾斜、摇摆动作。当台体横倾、横摇过程中，纵向伺服油缸需要同步进行配合动作。若将所有伺服油缸的铰链结构都采用球头铰链形式，同样也可以实现摇摆台各项功能，但会增加系统整体成本。

至于伺服油缸的数量，若基座1的每个侧面采用单个伺服油缸，并在油缸两侧增加稳定阻尼杆14(如图7所示)也可实现摇摆台的两轴向动作；或将基座1每个侧面的伺服油缸数量增加为3个以上，同样可以实现倾斜和摇摆的功能，只是每侧伺服油缸数量越多，其动作过程的一致性要求也越高。

本实用新型将倾斜与摇摆台的承载和动力驱动分开，将常规的试件装载台面改进为舱体式吊篮结构，采用断开式十字轴和两轴向多组动力驱动机构实现两个轴向的倾斜与摇摆运动，适用于大型、重载试件的倾斜、摇摆测试，如舰船武器装备等的倾斜、摇摆试验。

综上所述，本实用新型的创新之处在于：

1.多层舱体结构吊篮式的内裙体，为试件提供距离摇摆中心不同距离的装载空间，同时降低台体摇摆重心。

2.纵向与横向转轴为倾斜与摇摆试验台的承载部件，保证转轴具有足够的强度，即可实现台体大负载的能力。

3.内裙体、外环体及基座采用断开式十字交叉轴通过轴承联接，纵向和横向多组液压伺服油缸为台体提供倾斜与摇摆的驱动力，实现内裙体两轴向的倾斜与摇摆运动。伺服油缸的动作频率和位移量可由控制系统设定或调整，从而实现台体摇摆的周期和角度的高精度调节。

4.带有阻尼的复合式基座，可有效减弱台体在工作过程中的冲击载荷对台体及周边设施的影响，提高台体长期工作的稳定性和可靠性。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种倾斜与摇摆试验系统，其特征在于，包括基座、外环体、内裙体、驱动机构；所述外环体与所述基座沿第一轴线活动连接；所述内裙体与所述外环体沿第二轴线活动连接，并且所述第一轴线与第二轴线处于同一平面内；所述驱动机构包括动力单元和传动单元，所述动力单元通过所述传动单元带动所述内裙体和/或所述外环体转动。

2.根据权利要求1所述的倾斜与摇摆试验系统，其特征在于，所述内裙体为含有至少一层的舱体，每层舱体都设有相应的舱门。

3.根据权利要求1所述的倾斜与摇摆试验系统，其特征在于，所述动力单元包括伺服油缸，所述传动单元包括转轴。

4.根据权利要求2或3所述的倾斜与摇摆试验系统，其特征在于，所述外环体与所述内裙体之间通过至少一组的第一伺服油缸连接；所述内裙体通过与第一轴向对称的转轴安装在所述外环体上。

5.根据权利要求1或3所述的倾斜与摇摆试验系统，其特征在于，所述外环体与所述基座之间通过至少一组的第二伺服油缸连接；所述外环体通过与第二轴向对称的转轴安装在所述基座上。

6.根据权利要求1或2所述的倾斜与摇摆试验系统，其特征在于，所述系统还设有零位锁定装置，以控制所述系统锁定或开机状态。

7.根据权利要求1或2所述的倾斜与摇摆试验系统，其特征在于，所述基座内侧或外环体的内侧还分别设置了限位缓冲装置。

8.根据权利要求1或3所述的倾斜与摇摆试验系统，其特征在于，第三伺服油缸一端轴向对称铰链在所述基座的四周内侧，另一端分别与所述外环体和所述内裙体铰链；所述铰链为球头铰链。

9.根据权利要求3所述的倾斜与摇摆试验系统，其特征在于，所述基座还包括固定基础和浮动基础，所述转轴与所述浮动基础是通过轴承和挡圈联接。

10.根据权利要求9所述的倾斜与摇摆试验系统，其特征在于，所述固定基础的外侧可设置隔振层。

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