專利名稱：電動(dòng)力加載負(fù)載模擬裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
電動(dòng)力加載負(fù)載模擬裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種能提高系統(tǒng)響應(yīng)速度和加載精度的直線形式電動(dòng)力加載負(fù)載模擬裝置。
背景技術(shù)：
[0002]力加載負(fù)載模擬裝置可以模擬飛行部件在運(yùn)行過程中舵面所受空氣氣動(dòng)力(或水動(dòng)載荷)，加載器是武器系統(tǒng)地面仿真設(shè)備之一。隨著科技和國防事業(yè)的發(fā)展，迫切需要高性能的負(fù)載模擬器，為新型飛機(jī)、導(dǎo)彈、魚雷等飛行器應(yīng)用提供性能實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，為新技術(shù)的推廣提供可靠的實(shí)驗(yàn)資料，而國防軍事、工業(yè)的需求也大大推動(dòng)了負(fù)載模擬器的發(fā)展。[0003]力加載負(fù)載模擬裝置是在半實(shí)物仿真過程中，給參試舵機(jī)施加力，用以模擬參試部件飛行過程中作用在部件舵面上的氣動(dòng)(或水動(dòng))載荷，使得在實(shí)驗(yàn)室條件下復(fù)現(xiàn)參試部件在運(yùn)行時(shí)舵面所受的各種載荷，從而檢測(cè)其舵機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)性能指標(biāo)，將傳統(tǒng)的自破壞性全實(shí)物實(shí)驗(yàn)轉(zhuǎn)化為實(shí)驗(yàn)室條件下的預(yù)測(cè)性研究，以達(dá)到縮短研制周期，節(jié)約研制經(jīng)費(fèi)，提高可靠性和成功率的目的。[0004]目前，直線力加載系統(tǒng)通常采用液壓油缸或電動(dòng)缸進(jìn)行，液壓油缸加載系統(tǒng)維護(hù)復(fù)雜、且污染環(huán)境；電動(dòng)缸加載系統(tǒng)響應(yīng)速度慢、加載精度不高。發(fā)明內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型的目的為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，而提供一種電動(dòng)力加載負(fù)載模擬裝置，本裝置克服了液壓油缸加載帶來的維護(hù)困難、環(huán)境污染問題，解決了采用電動(dòng)缸加載響應(yīng)速度慢、加載精度不高的問題，該裝置具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、易于維護(hù)、響應(yīng)速度快、加載精度高等優(yōu)點(diǎn)。[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案為[0007]電動(dòng)力加載負(fù)載模擬裝置，由機(jī)械部分和測(cè)控系統(tǒng)組成，機(jī)械部分包括機(jī)械臺(tái)體、 直線電機(jī)、光柵尺或磁柵尺、輸出軸、限位塊、拉壓力傳感器以及拉環(huán)；光柵尺或磁柵尺用于測(cè)量直線電機(jī)動(dòng)子運(yùn)動(dòng)的位移；拉壓力傳感器用于測(cè)量系統(tǒng)輸出力的大??；直線電機(jī)的底座通過T型螺桿固定安裝在機(jī)械臺(tái)體上且直線電機(jī)的動(dòng)子放置在機(jī)械臺(tái)體的直線導(dǎo)軌上， 機(jī)械臺(tái)體上設(shè)有“T”型槽，可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整直線電機(jī)的固定位置；光柵尺或磁柵尺通過安裝座安裝在直線電機(jī)的底座一側(cè)和直線電機(jī)動(dòng)子上，輸出軸安裝在直線電機(jī)動(dòng)子部分的前端，并與力傳感器聯(lián)接；限位塊安裝在直線電機(jī)的底座上并限制直線電機(jī)動(dòng)子的行程， 拉環(huán)安裝在力傳感器另一端，直接與負(fù)載相連；測(cè)控系統(tǒng)用于控制直線電機(jī)。測(cè)控系統(tǒng)用于采集電機(jī)輸出力的大小并控制直線電機(jī)出力。[0008]所述的直線電機(jī)的直接驅(qū)動(dòng)動(dòng)子做直線運(yùn)動(dòng)，并通過安裝在動(dòng)子前端的輸出軸將運(yùn)動(dòng)傳導(dǎo)到被加載的試件上；直線電機(jī)的動(dòng)子放置在精密的滑動(dòng)導(dǎo)軌上，以減少摩擦力，降低裝置中的非線性環(huán)節(jié)。[0009]所述的力傳感器為拉壓力傳感器。[0010]所述的輸出軸或拉環(huán)的材料為45號(hào)鋼。[0011]所述的限位塊由限位座和緩沖橡膠組成，限位座通過緩沖橡膠安裝在直線電機(jī)的底座上。[0012]所述的機(jī)械部分還包括電氣限位組件，由限位擋塊和電氣限位開關(guān)組成，限位擋塊通過內(nèi)六角螺釘固定在直線電機(jī)的動(dòng)子上，電氣限位開關(guān)通過另一內(nèi)六角螺釘安裝在安裝座上，安裝座固定在直線電機(jī)的底座上。[0013]所述的機(jī)械部分還包括右調(diào)整墊塊和左調(diào)整墊塊，右調(diào)整墊塊和左調(diào)整墊塊分別安裝在直線導(dǎo)軌兩側(cè)上。[0014]使用本裝置時(shí)，將電氣的測(cè)控系統(tǒng)完成各種數(shù)據(jù)的管理、處理和顯示功能，以控制管理計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，由伺服控制模塊(含有數(shù)據(jù)采集模塊)、通訊模塊以及驅(qū)動(dòng)單元、拉壓力傳感器和光柵尺構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，控制計(jì)算機(jī)是電氣測(cè)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)直線電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制管理、對(duì)用戶的各種輸入/輸出進(jìn)行管理以及故障檢測(cè)和安全保護(hù)等控制管理功能，它還完成各種數(shù)據(jù)的管理、處理和顯示功能。[0015]本實(shí)用新型的原理為系統(tǒng)通過控制計(jì)算機(jī)發(fā)送控制指令，并控制加載系統(tǒng)按照指令完成力伺服跟蹤。加載系統(tǒng)的輸出軸與舵機(jī)的輸出軸通過力傳感器剛性連接。在舵機(jī)輸入指令信號(hào)瞬間，加載系統(tǒng)的輸入信號(hào)U1=O,系統(tǒng)處于啟動(dòng)狀態(tài)，電機(jī)尚未轉(zhuǎn)動(dòng)但已加壓，在舵機(jī)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的作用下，力傳感器輸出力信號(hào)Uf古0，這個(gè)力就是多余力。力傳感器測(cè)試的力信號(hào)反饋給加載系統(tǒng)，加載控制器輸出控制信號(hào)，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)電機(jī)加載，使加載系統(tǒng)的軸與舵機(jī)一起運(yùn)動(dòng)，多余力也隨之減小。[0016]本實(shí)用新型與現(xiàn)有裝置相比的優(yōu)點(diǎn)在于本實(shí)用新型由于采用了直線電機(jī)作為加載動(dòng)力單元提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度及加載精度，取代了液壓油缸加載帶來的維護(hù)困難及環(huán)境污染問題；本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、易于維護(hù)、響應(yīng)速度快、加載精度高等優(yōu)
[0017]圖[0018]圖[0019]圖[0020]圖[0021]圖I為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。2為本實(shí)用新型的安裝結(jié)構(gòu)圖。3為使用于本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。4為本實(shí)用新型的控制部分原理圖。5為本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)控制流程圖。
具體實(shí)施方式
[0022]結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。[0023]如圖I所示，本實(shí)用新型由由機(jī)械部分和測(cè)控系統(tǒng)組成，其中機(jī)械部分包括機(jī)械臺(tái)體I、直線電機(jī)2、光柵尺3、輸出軸4、限位塊5、拉壓力傳感器6以及拉環(huán)7，光柵尺3用于測(cè)量直線電機(jī)2動(dòng)子運(yùn)動(dòng)的位移；力傳感器6用于測(cè)量系統(tǒng)輸出力的大??；直線電機(jī)2的底座通過T型螺桿固定安裝在機(jī)械臺(tái)體I上且直線電機(jī)2的動(dòng)子放置在機(jī)械臺(tái)體I的直線導(dǎo)軌10上，機(jī)械臺(tái)體I上設(shè)有“T”型槽，可根據(jù)實(shí)際需要調(diào)整直線電機(jī)2的固定位置。光柵尺3通過安裝座19安裝在直線電機(jī)2的底座一側(cè)和直線電機(jī)2動(dòng)子上，輸出軸4安裝在4直線電機(jī)動(dòng)子部分的前端，并與力傳感器6聯(lián)接，限位塊5安裝在直線電機(jī)2的底座上并限制直線電機(jī)動(dòng)子的行程，拉環(huán)7安裝在力傳感器6的另一端，直接與負(fù)載相連；測(cè)控系統(tǒng)用于采集電機(jī)輸出力的大小并控制直線電機(jī)出力。[0024]如圖2所示，為本實(shí)用新型的安裝結(jié)構(gòu)圖，限位座8和緩沖橡膠9這兩個(gè)組件構(gòu)成了圖I中的限位塊5 ;限位擋塊12和電氣限位開關(guān)14組成電氣限位組件，限位擋塊12通過內(nèi)六角螺釘13固定在直線電機(jī)的動(dòng)子上，電氣限位開關(guān)通過另一內(nèi)六角螺釘15安裝在安裝座19上，安裝座19固定在直線電機(jī)2的底座21上；右調(diào)整墊塊和左調(diào)整墊塊分別安裝在直線導(dǎo)軌兩側(cè)上，直線電機(jī)的動(dòng)子通過右調(diào)整墊塊11和左調(diào)整墊塊20連接到直線導(dǎo)軌10上，并使其能平滑運(yùn)動(dòng)。光柵尺3通過又一內(nèi)六角螺釘16和再一內(nèi)六角螺釘17分別安裝在安裝座19和直線電機(jī)的動(dòng)子上。[0025]如圖3所示，使用于本系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。左邊是力加載設(shè)備，右邊是承載舵機(jī)，加載設(shè)備的輸出軸與舵機(jī)的輸出軸分別與拉壓力傳感器6剛性連接。在舵機(jī)輸入指令信號(hào)瞬間，加載設(shè)備的輸入信號(hào)Ur=O,裝置處于啟動(dòng)狀態(tài)，電機(jī)尚未轉(zhuǎn)動(dòng)但已加壓，在舵機(jī)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的作用下，力傳感器輸出力信號(hào)Uf古0，這個(gè)力就是多余力。力傳感器測(cè)試的力信號(hào)反饋給加載設(shè)備，加載控制器輸出控制信號(hào)，經(jīng)放大后驅(qū)動(dòng)電機(jī)加載，使加載設(shè)備的軸與舵機(jī)一起運(yùn)動(dòng)，多余力也隨之減小。[0026]使用仿真機(jī)或控制計(jì)算機(jī)發(fā)生指令加載時(shí)，由仿真計(jì)算機(jī)或控制計(jì)算機(jī)產(chǎn)生加載指令，發(fā)送給伺服控制系統(tǒng)，指令通過伺服閉環(huán)算法后輸出為電信號(hào)指令給伺服驅(qū)動(dòng)，并驅(qū)動(dòng)電機(jī)給舵機(jī)進(jìn)行加載。[0027]使用梯度加載時(shí)，由于舵機(jī)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生了線位移Sf，其位移信號(hào)Sf經(jīng)光柵尺測(cè)量輸出，此信號(hào)經(jīng)過函數(shù)發(fā)生器，變換成加載設(shè)備的輸入力信號(hào)Ur=KUf (Sf)，加載系統(tǒng)在Ur和Uf 的共同作用下通過加載控制器控制電機(jī)對(duì)舵機(jī)加載。[0028]如圖4所示，為本實(shí)用新型的測(cè)控系統(tǒng)原理圖。電氣的測(cè)控系統(tǒng)完成各種數(shù)據(jù)的管理、處理和顯示功能，以控制管理計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，由伺服控制模塊(含有數(shù)據(jù)采集模塊)、 通訊模塊以及驅(qū)動(dòng)單元、力傳感器和光柵尺構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，控制計(jì)算機(jī)是電氣測(cè)控系統(tǒng)的基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對(duì)直線電機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制管理、對(duì)用戶的各種輸入/輸出進(jìn)行管理以及故障檢測(cè)和安全保護(hù)等控制管理功能，它還完成各種數(shù)據(jù)的管理、處理和顯示功能。[0029]如圖5所示，為本實(shí)用新型的計(jì)算機(jī)控制流程圖。系統(tǒng)初始化后，首先選擇工作方式選擇系統(tǒng)測(cè)試方式還是控制加載方式。對(duì)于系統(tǒng)測(cè)試方式，首先選擇測(cè)試模式，然后輸入測(cè)試參數(shù)開始測(cè)試，達(dá)到工作時(shí)間后結(jié)束退出。對(duì)于控制加載方式，系統(tǒng)與仿真機(jī)開始通訊，接收仿真機(jī)發(fā)送過來的參數(shù)開始測(cè)試，達(dá)到工作時(shí)間后結(jié)束退出。
權(quán)利要求1.電動(dòng)力加載負(fù)載模擬裝置，由機(jī)械部分和測(cè)控系統(tǒng)組成，機(jī)械部分包括機(jī)械臺(tái)體、直線電機(jī)、光柵尺或磁柵尺、輸出軸、限位塊、拉壓力傳感器以及拉環(huán)；其特征在于直線電機(jī)通過T型螺桿固定安裝在機(jī)械臺(tái)體上且直線電機(jī)的動(dòng)子放置在機(jī)械臺(tái)體的直線導(dǎo)軌上，機(jī)械臺(tái)體上設(shè)有“T”型槽；光柵尺或磁柵尺通過安裝座安裝在直線電機(jī)的底座一側(cè)和直線電機(jī)動(dòng)子上；輸出軸安裝在直線電機(jī)動(dòng)子部分的前端，并與拉壓力傳感器聯(lián)接；限位塊安裝在直線電機(jī)的底座上并限制直線電機(jī)動(dòng)子的行程，拉環(huán)安裝在力傳感器另一端，直接與負(fù)載相連；測(cè)控系統(tǒng)用于采集電機(jī)輸出力的大小并控制直線電機(jī)出力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)力加載負(fù)載模擬裝置，其特征在于所述的力傳感器為拉壓力傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)力加載負(fù)載模擬裝置，其特征在于所述的輸出軸或拉環(huán)的材料為45號(hào)鋼。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電動(dòng)力加載負(fù)載模擬裝置，其特征在于所述的限位塊由限位座和緩沖橡膠組成，限位座通過緩沖橡膠安裝在直線電機(jī)的底座上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I一 4之一所述的電動(dòng)力加載負(fù)載模擬裝置，其特征在于所述的機(jī)械部分還包括電氣限位組件，由限位擋塊和電氣限位開關(guān)組成，限位擋塊通過內(nèi)六角螺釘固定在直線電機(jī)的動(dòng)子上，電氣限位開關(guān)通過另一內(nèi)六角螺釘安裝在安裝座上，安裝座固定在直線電機(jī)的底座上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I一 4之一所述的電動(dòng)力加載負(fù)載模擬裝置，其特征在于所述的機(jī)械部分還包括右調(diào)整墊塊和左調(diào)整墊塊，右調(diào)整墊塊和左調(diào)整墊塊分別安裝在直線導(dǎo)軌兩側(cè)上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及電動(dòng)力加載負(fù)載模擬裝置，由機(jī)械部分和測(cè)控系統(tǒng)組成，機(jī)械部分包括機(jī)械臺(tái)體、直線電機(jī)、光柵尺或磁柵尺、輸出軸、限位塊、拉壓力傳感器以及拉環(huán)；直線電機(jī)通過T型螺桿固定安裝在機(jī)械臺(tái)體上且直線電機(jī)的動(dòng)子放置在機(jī)械臺(tái)體的直線導(dǎo)軌上，機(jī)械臺(tái)體上設(shè)有“T”型槽；光柵尺或磁柵尺通過安裝座安裝在直線電機(jī)的底座一側(cè)和直線電機(jī)動(dòng)子上；輸出軸安裝在直線電機(jī)動(dòng)子部分的前端，并與拉壓力傳感器聯(lián)接；限位塊安裝在直線電機(jī)的底座上并限制直線電機(jī)動(dòng)子的行程，拉環(huán)安裝在拉壓力傳感器另一端，直接與負(fù)載相連；測(cè)控系統(tǒng)用于采集電機(jī)輸出力的大小并控制直線電機(jī)出力。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、易于維護(hù)、響應(yīng)速度快、加載精度高等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01M15/02GK202748225SQ201220371260
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者劉沖, 胡良, 黃海明 申請(qǐng)人:武漢華中航空測(cè)控技術(shù)有限公司