專利名稱：過載復(fù)合環(huán)境測試試驗(yàn)臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于測試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種過載復(fù)合環(huán)境測試試驗(yàn)臺。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代武器裝備技術(shù)的快速發(fā)展，慣導(dǎo)測試與運(yùn)動仿真設(shè)備被廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海技術(shù)及武器裝備研制過程中的各個領(lǐng)域和各個階段。目前，慣導(dǎo)測試與運(yùn)動仿真設(shè)備大多數(shù)只提供單一的試驗(yàn)環(huán)境，與真實(shí)環(huán)境存在較大差別。目前慣導(dǎo)測試與運(yùn)動仿真設(shè)備中的離心機(jī)是負(fù)載直接固定在過載臺上，負(fù)載在過載臺運(yùn)動測試中只能做離心運(yùn)動。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種能模擬實(shí)際應(yīng)用環(huán)境，具有操作簡單、組合類型多、精度高的過載復(fù)合環(huán)境測試試驗(yàn)臺。本發(fā)明的技術(shù)問題解決方案是，包括電控系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)兩部分，機(jī)械系統(tǒng)包括過載臺和隨動臺，過載臺和隨動臺分別包括角接觸軸承、編碼器、力矩電機(jī)、工作臺面和底座，其特征在于:過載臺工作臺面上布置兩個直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)和兩條直線軌道，兩個直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)各帶動一個隨動臺；兩條直線軌道上各安裝一個線性滑軌；隨動臺通過滑塊與線性滑軌相連；所述的直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)、減速器、底座、推力軸承及深溝球軸承、絲杠、螺母和角接觸軸承七部分，伺服電機(jī)經(jīng)減速機(jī)減速后帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，絲杠驅(qū)動螺母做直線位移運(yùn)動，螺母與隨動臺相連；直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)、過載臺、隨動臺通過電纜與電控系統(tǒng)相接。所述的隨動臺包括基座、隨動臺力矩電機(jī)、底板、隨動臺編碼器、隨動臺主軸、軸承、隨動臺臺面七部分；力矩電機(jī)定子與基座相連，力矩電機(jī)轉(zhuǎn)子與隨動臺主軸相連，底板位于隨動臺下端，與直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)中的螺母相連；隨動臺編碼器固定于隨動臺主軸下端，軸承裝在隨動臺主軸下端，隨動臺主軸的上端安裝隨動臺臺面。所述的過載臺力矩電機(jī)為交流力矩電機(jī)。所述的過載臺編碼器采用非接觸角位置編碼器。所述的非接觸角位置編碼器為光電編碼器。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果，本發(fā)明采用在過載臺上加裝兩個直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)，直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)上各安裝一個隨動臺的結(jié)構(gòu)方式，創(chuàng)造了在試驗(yàn)室中模擬對象在真實(shí)環(huán)境中的各種動態(tài)運(yùn)動情況的一種新方法。本方法可以通過控制過載臺、直線運(yùn)動結(jié)構(gòu)、隨動臺的相互協(xié)同運(yùn)動來實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜運(yùn)動發(fā)式，如離心直線運(yùn)動、正余弦運(yùn)動及各種復(fù)雜曲線運(yùn)動。此方法可對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，以提高產(chǎn)品測試性能和使用性能的一致性。過載復(fù)合環(huán)境測試試驗(yàn)臺，可在試驗(yàn)室中，模擬對象在真實(shí)環(huán)境中的各種動態(tài)運(yùn)動情況。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2為本發(fā)明的直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明的隨動臺結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的電控系統(tǒng)原理框圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明由機(jī)械臺體和電控系統(tǒng)組成，其中機(jī)械臺體包括過載臺1、隨動臺5、直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)2。過載臺由角接觸軸承9、過載臺主軸編碼器7、過載臺力矩電機(jī)8、過載臺工作臺面10和底座6等組成。角接觸軸承9安裝在過載臺I中部，與底座6連接，用于支撐軸系和過載臺工作臺面10。過載臺主軸編碼器7安裝在過載臺I下部，用于測量轉(zhuǎn)臺的角位置。過載臺力矩電機(jī)8安裝在角接觸軸承9的下端，用于驅(qū)動過載臺軸系運(yùn)動。過載臺工作臺面10上方布置兩個直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)2，直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)2各帶動一個隨動臺5。在過載臺工作臺面10上安裝有兩條軌道3，軌道3上安裝線性滑軌8。隨動臺5通過滑塊11與線性滑軌8相連。直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)2由伺服電機(jī)61、減速器62、底座63、推力軸承及深溝球軸承64、絲杠65、螺母66、角接觸軸承67七部分組成。伺服電機(jī)61經(jīng)減速器62減速后帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，絲杠驅(qū)動螺母66做直線位移運(yùn)動，螺母66與隨動臺5相連，從而帶動隨動臺5，改變隨動臺5在過載臺工作臺10上的徑向位置；直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)2通過底座6連接在過載臺I的工作臺上。隨動臺5由基座91、隨動臺力矩電機(jī)92、底板93、隨動臺編碼器94、隨動臺主軸95、軸承96、隨動臺臺面97七部分組成；力矩電機(jī)92定子與基座91相連，轉(zhuǎn)子與隨動臺主軸95相連，隨動臺軸系由直流力矩電機(jī)92直接驅(qū)動并利用安裝在回轉(zhuǎn)軸上的光電軸角編碼器94進(jìn)行角位置、角速率測量構(gòu)成雙閉環(huán)系統(tǒng)；底板93位于隨動臺5下端，與直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)中2的螺母66相連；隨動臺編碼器94位于隨動臺主軸95下端，用于測量轉(zhuǎn)臺的角位置；軸承96裝在隨動臺主軸95下端，用以支撐隨動臺主軸95旋轉(zhuǎn)；隨動臺臺面97安裝在隨動臺5上部，與隨動臺主軸95相連，用于安裝負(fù)載。過載臺5在勻速運(yùn)動時，隨動臺5可沿過載臺臺面10徑向作線位移、線速率以及正弦線振動運(yùn)動，同時隨動臺5還可繞自身軸線作角位移、角速率和正弦角振動運(yùn)動；上述運(yùn)動方式相互組合,構(gòu)成各種不同的復(fù)合運(yùn)動。本發(fā)明的原理是:過載臺5的旋轉(zhuǎn)臺面直徑方向上安裝直線導(dǎo)軌2，在直線導(dǎo)軌2上安裝兩個相同的隨動臺5，隨動臺5能沿直線導(dǎo)軌2運(yùn)動。被測慣性元部件安裝在隨動臺的臺面上97，通過隨動臺5的角位置、角速率、搖擺等角運(yùn)動為被測慣性元部件提供測試基準(zhǔn)，以對被測慣性元部件的性能進(jìn)行測試或標(biāo)定。過載臺5通過角速率運(yùn)動產(chǎn)生離心加速度，為被測慣性元部件提供近似實(shí)際使用環(huán)境的過載加速度。同時，通過隨動臺5在過載臺I直徑方向沿直線導(dǎo)軌的線位移、線速率、線正弦振動還可以為被測產(chǎn)品提供變化的過載加速度，以更加真實(shí)地模擬被測產(chǎn)品實(shí)際的過載環(huán)境。通過本設(shè)備的組合運(yùn)動，可在模擬產(chǎn)品實(shí)際過載環(huán)境條件下對產(chǎn)品的性能進(jìn)行測試和標(biāo)定，以測試和了解產(chǎn)品在實(shí)際使用環(huán)境中的“真實(shí)性能”。如圖1所示，過載臺I由角接觸軸承9、過載臺編碼器7、過載臺力矩電機(jī)8、過載臺工作臺面10和底座6等組成。角接觸軸承9安裝在過載臺I中部，與底座6連接，用于支撐軸系和過載臺工作臺面10。過載臺編碼器7安裝在過載臺I下部，用于測量轉(zhuǎn)臺的角位置。過載臺力矩電機(jī)8安裝在角接觸軸承9的下端，用于驅(qū)動過載臺5軸系。過載臺工作臺面10上方布置兩個直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)2，直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)2各帶動一個隨動臺5。在過載臺工作臺面10上安裝有兩條軌道3，軌道上安裝線性滑軌4。隨動臺5通過滑塊11與線性滑軌4相連。過載臺I采用精密機(jī)械軸系T型結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)軸由高速交流力矩電機(jī)直接驅(qū)動，角編碼器進(jìn)行運(yùn)動狀態(tài)測量反饋，通過控制系統(tǒng)構(gòu)成雙閉環(huán)系統(tǒng)，為復(fù)合環(huán)境試驗(yàn)轉(zhuǎn)臺提供高精度的轉(zhuǎn)速基準(zhǔn)，回轉(zhuǎn)軸上安裝有導(dǎo)電滑環(huán)提供信號的電通路。過載臺I基座下部配置調(diào)平地腳，用于過載臺工作臺面10的水平調(diào)整。如圖2所示，直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)61、減速器62、底座63、推力軸承及深溝球軸承64、絲杠65、螺母66、角接觸軸承67七部分組成。伺服電機(jī)￠1)經(jīng)減速機(jī)62減速后帶動絲杠65旋轉(zhuǎn)，絲杠65驅(qū)動螺母66做直線位移運(yùn)動，螺母66與隨動臺5相連，從而帶動隨動臺5，改變隨動臺5在過載臺I工作臺上的徑向位置。直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)2通過底座63連接在過載臺I工作臺上。如圖3所示，本發(fā)明的隨動臺由基座91、力矩電機(jī)92、底板93、隨動臺編碼器94、隨動臺主軸95、軸承96、隨動臺臺面97七部分組成。力矩電機(jī)92定子與基座91相連，轉(zhuǎn)子與隨動臺主軸95相連。底板93位于隨動臺5下端，與直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)中2的螺母66相連。隨動臺編碼器94位于主軸95下端，用于測量轉(zhuǎn)臺的角位置。軸承96裝在主軸95上下端，用以支撐隨動臺主軸95旋轉(zhuǎn)。隨動臺臺面97安裝在隨動臺5上部，與隨動臺主軸95相連，用于安裝負(fù)載。隨動臺5采用精密機(jī)械軸系T型結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)軸由力矩電機(jī)92直接驅(qū)動并利用安裝在回轉(zhuǎn)軸上的角編碼器進(jìn)行角位置、角速率測量，構(gòu)成雙閉環(huán)系統(tǒng)。隨動臺臺面97有安裝基準(zhǔn)，用于安裝被測試件。如圖4所示，本發(fā)明的電控系統(tǒng)主要包括控制計算機(jī)、DSP運(yùn)動控制模板、總線擴(kuò)展模板、信號接口適配單元、驅(qū)動放大器?？刂朴嬎銠C(jī)是電控系統(tǒng)的主要部分，它實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺的各種操作、數(shù)據(jù)輸入輸出、各功能模板的管理功能及轉(zhuǎn)臺故障自動監(jiān)測和安全運(yùn)行的保障。搭載于控制計算機(jī)中的雙DSP運(yùn)動控制模板是各軸運(yùn)動控制的核心，它與各軸的驅(qū)動單元、運(yùn)動機(jī)構(gòu)、軸角或直線測量反饋單元構(gòu)成位置閉環(huán)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)各五軸協(xié)調(diào)的運(yùn)動控制?？偩€擴(kuò)展模板用于控制計算機(jī)與信號配置單元間的信號接口。通過以太網(wǎng)口與上位機(jī)實(shí)時通訊，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的功能?？刂朴嬎銠C(jī)還擁有轉(zhuǎn)臺的人機(jī)界面的管理功能，例如用戶數(shù)據(jù)輸入，轉(zhuǎn)臺現(xiàn)場數(shù)據(jù)輸出及運(yùn)動軌 跡曲線顯示等等。信號適配單元通過總線接口電路與控制計算機(jī)連接，以完成各種信號的變換和調(diào)速系統(tǒng)的綜合。由于系統(tǒng)采用以控制計算機(jī)為基礎(chǔ)的多級控制方式，這既能夠?yàn)閷?shí)現(xiàn)各項運(yùn)動控制性能提供保證，同時也能為適應(yīng)技術(shù)發(fā)展而進(jìn)行系統(tǒng)功能擴(kuò)展打下了基礎(chǔ)。
權(quán)利要求
1.一種過載復(fù)合環(huán)境測試試驗(yàn)臺，包括電控系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)兩部分，機(jī)械系統(tǒng)包括過載臺(I)和隨動臺(5)，過載臺(I)和隨動臺(5)分別包括角接觸軸承、編碼器、力矩電機(jī)、工作臺面和底座，其特征在于:過載臺工作臺面(10)上布置兩個直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)(2)和兩條直線軌道(3)，兩個直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)(2)各帶動一個隨動臺(5);兩條直線軌道(3)上各安裝一個線性滑軌(4);隨動臺(5)通過滑塊(11)與線性滑軌(4)相連；所述的直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)(2)包括伺服電機(jī)(61)、減速器(62)、底座(63)、推力軸承￠4)及深溝球軸承(68)、絲杠(65)、螺母￠6)和角接觸軸承￠7)七部分，伺服電機(jī)￠1)經(jīng)減速機(jī)￠2)減速后帶動絲杠(65)旋轉(zhuǎn)，絲杠￠5)驅(qū)動螺母￠6)做直線位移運(yùn)動，螺母￠6)與隨動臺(5)相連；直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)(2)、過載臺( I)、隨動臺(5)通過電纜與電控系統(tǒng)相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過載復(fù)合環(huán)境測試試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于:所述的隨動臺包括基座(91)、隨動臺力矩電機(jī)(92)、底板(93)、隨動臺編碼器(94)、隨動臺主軸(95)、軸承(96)、隨動臺臺面(97)七部分；力矩電機(jī)(92)定子與基座(91)相連，力矩電機(jī)(92)轉(zhuǎn)子與隨動臺主軸(95)相連，底板(93)位于隨動臺(5)下端，與直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)(2)中的螺母(66)相連；隨動臺編碼器(94)固定于隨動臺主軸(95)下端，軸承(96)裝在隨動臺主軸(95)下端，隨動臺主軸(95)的上端安裝隨動臺臺面(97)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過載復(fù)合環(huán)境測試試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于:所述的過載臺力矩電機(jī)⑶為交流力矩電機(jī)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合環(huán)境測試試驗(yàn)臺，其特征在于:所述的過載臺編碼器(7)采用非接觸角位置編碼器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合環(huán)境測試試驗(yàn)臺，其特征在于:所述的非接觸角位置編碼器為光電編碼器。
全文摘要
本發(fā)明屬于測試技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種過載復(fù)合環(huán)境測試試驗(yàn)臺。過載臺工作臺面上布置兩個直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)和兩條直線軌道，兩個直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)各帶動一個隨動臺；兩條直線軌道上各安裝一個線性滑軌；隨動臺通過滑塊與線性滑軌相連；所述的直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)包括伺服電機(jī)、減速器、底座、推力軸承及深溝球軸承、絲杠、螺母和角接觸軸承七部分，伺服電機(jī)經(jīng)減速機(jī)減速后帶動絲杠旋轉(zhuǎn)，絲杠驅(qū)動螺母做直線位移運(yùn)動，螺母與隨動臺相連；直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)、過載臺、隨動臺通過電纜與電控系統(tǒng)相接。本發(fā)明采用在過載臺上加裝兩個直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)，直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)上各安裝一個隨動臺的結(jié)構(gòu)方式，創(chuàng)造了在試驗(yàn)室中模擬對象在真實(shí)環(huán)境中的各種動態(tài)運(yùn)動情況的一種新方法。
文檔編號G01C25/00GK103091118SQ20111034019
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者金濤, 徐國柱, 李碧政, 李楊 申請人:中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空精密機(jī)械研究所