一種快加速離心場下雙環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種快加速離心場下雙環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，包括機(jī)座、驅(qū)動系統(tǒng)、主旋動系統(tǒng)和自旋動系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)包括伺服電機(jī)和減速器，驅(qū)動系統(tǒng)與主旋動系統(tǒng)連接，主旋動系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)支撐件、第一聯(lián)軸器、主集流環(huán)、配重塊和自旋動系統(tǒng)，伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與減速器的輸入端連接，減速器的輸出軸與旋轉(zhuǎn)支撐件連接，旋轉(zhuǎn)支撐件上設(shè)置有自旋電機(jī)支架，所述自旋電機(jī)支架設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)支撐件的旋轉(zhuǎn)軸心上，所述第一聯(lián)軸器的另一端與所述主集流環(huán)的轉(zhuǎn)子端連接，所述配重塊設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)支撐件上一側(cè)用以平衡所述旋轉(zhuǎn)支撐件旋轉(zhuǎn)軸心兩側(cè)的不平衡力，所述自旋轉(zhuǎn)動系統(tǒng)安裝在所述旋轉(zhuǎn)支撐件上用于固定試件并使所述試件旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明能夠模擬出快加速同時(shí)具有雙環(huán)境試驗(yàn)條件，具有結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動慣量小，安裝、維護(hù)和使用方便特點(diǎn)。
【專利說明】一種快加速離心場下雙環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種離心模擬實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種快加速離心場下雙環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]離心模擬試驗(yàn)技術(shù)在不同的行業(yè)如國防、醫(yī)療、土工等方面研究中得到廣泛應(yīng)用，并快速發(fā)展的新興技術(shù)，而離心試驗(yàn)設(shè)備則是實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)的重要試驗(yàn)平臺。
[0003]離心試驗(yàn)設(shè)備根據(jù)用途主要有土工離心機(jī)、精密離心機(jī)、例行試驗(yàn)機(jī)、載人離心機(jī)等，均是利用試驗(yàn)設(shè)備的轉(zhuǎn)臂或轉(zhuǎn)盤高速運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生徑向離心場，實(shí)現(xiàn)離心模擬實(shí)驗(yàn)。
[0004]上述離心試驗(yàn)設(shè)備一般只實(shí)現(xiàn)離心場單環(huán)境模擬，無法滿足特殊產(chǎn)品(試件)所需的快加速徑向離心場下同時(shí)自旋的雙環(huán)境模擬功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于解決上述問題而提供一種結(jié)構(gòu)緊湊，性能穩(wěn)定，成本低廉的快加速離心場下雙環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備。
[0006]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0007]本發(fā)明包括機(jī)座、驅(qū)動系統(tǒng)、主旋動系統(tǒng)和自旋動系統(tǒng)，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括伺服電機(jī)和減速器，所述驅(qū)動系統(tǒng)與所述主旋動系統(tǒng)連接，所述主旋動系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)支撐件、第一聯(lián)軸器、主集流環(huán)、配重塊和自旋動系統(tǒng)，所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與所述減速器的輸入端連接，所述減速器的輸出軸與所述旋轉(zhuǎn)支撐件連接，所述自旋電機(jī)支架設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)支撐件的旋轉(zhuǎn)軸心上，所述自旋電機(jī)支架的上端設(shè)置支架轉(zhuǎn)軸，所述支架轉(zhuǎn)軸與第一聯(lián)軸器的一端連接，所述第一聯(lián)軸器的另一端與所述主集流環(huán)的轉(zhuǎn)子端連接，所述配重塊設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)支撐件上一側(cè)，以使所述主旋動系統(tǒng)質(zhì)心靠近其旋轉(zhuǎn)中心，從而防止所述主旋動系統(tǒng)在離心場下出現(xiàn)較大不平衡力，所述伺服電機(jī)驅(qū)動所述主旋動系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)，從而可實(shí)現(xiàn)快加速離心環(huán)境模擬，所述自旋動系統(tǒng)安裝在所述旋轉(zhuǎn)支撐件上用于固定試件并使所述試件繞所述自旋電機(jī)的軸線旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)自旋環(huán)境的模擬。
[0008]進(jìn)一步地，所述自旋動系統(tǒng)包括自旋電機(jī)、第二聯(lián)軸器、自旋集流環(huán)、夾具聯(lián)接軸、夾具和軸承，所述自旋電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與所述第二聯(lián)軸器的一端連接，所述第二聯(lián)軸器的另一端與所述夾具聯(lián)接軸的一端連接，所述夾具聯(lián)接軸的另一端與所述夾具的一端連接，所述夾具的另一端與所述軸承連接，所述軸承通過軸承座與所述旋轉(zhuǎn)支撐件連接，所述第二聯(lián)軸器與所述夾具聯(lián)接軸之間設(shè)置有所述自旋集流環(huán)。
[0009]進(jìn)一步地，所述旋轉(zhuǎn)支撐件為鋁合金材料轉(zhuǎn)臂式結(jié)構(gòu)。
[0010]具體地，所述自旋電機(jī)套裝在所述自旋電機(jī)支架內(nèi)，并通過所述第一支座固定安裝在所述旋轉(zhuǎn)支撐件上。
[0011]作為優(yōu)選，所述第一聯(lián)軸器和所述第二聯(lián)軸器均為彈性膜片聯(lián)軸器。
[0012]進(jìn)一步地，所述機(jī)座上設(shè)有機(jī)室門。[0013]具體地，所述減速器的輸出軸上設(shè)置有過渡套并通過脹套與所述旋轉(zhuǎn)支撐件連接，所述旋轉(zhuǎn)支撐件內(nèi)設(shè)置有加強(qiáng)套并與所述脹套連接。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
[0015]本發(fā)明能夠模擬出快加速和雙環(huán)境試驗(yàn)條件，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動慣量小，安裝、維護(hù)和使用方便。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的硬件結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的剖視圖。
[0018]圖3是本發(fā)明所述支架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:1_驅(qū)動系統(tǒng)，2-主旋動系統(tǒng)，3-自旋動系統(tǒng)，4-第一彈性膜片聯(lián)軸器，5-機(jī)室門，6-主集流環(huán)，7-機(jī)室底板，8-機(jī)座，9-伺服電機(jī)，10-減速器，11-過渡套，12-脹套，13-配重塊，14-電機(jī)插頭支架，15-自旋電機(jī)支架，151-支架轉(zhuǎn)軸，16-自旋電機(jī)，17-第二彈性膜片聯(lián)軸器，18-自旋集流環(huán)，19-夾具聯(lián)接軸，20-夾具，21-試件，22-軸承，23-軸承座，24-轉(zhuǎn)臂，25-第一支座26-第二支座，27-加強(qiáng)套。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0021]如圖1和2所示,在本實(shí)施例中,本發(fā)明包括機(jī)座8、驅(qū)動系統(tǒng)I和主旋動系統(tǒng)2,驅(qū)動系統(tǒng)I包括伺服電機(jī)9和減速器10、驅(qū)動系統(tǒng)I與主旋動系統(tǒng)2連接，主旋動系統(tǒng)2包括轉(zhuǎn)臂24、第一彈性膜片聯(lián)軸器4、主集流環(huán)6、配重塊13和自旋動系統(tǒng)3，伺服電機(jī)9的轉(zhuǎn)軸與減速器10的輸入端連接，減速器10的輸出軸與轉(zhuǎn)臂24連接，自旋電機(jī)支架15設(shè)置在轉(zhuǎn)臂24的旋轉(zhuǎn)軸心上，自旋電機(jī)支架15的上端設(shè)置支架轉(zhuǎn)軸151，支架轉(zhuǎn)軸151與第一彈性膜片聯(lián)軸器4的一端連接，第一彈性膜片聯(lián)軸器4的另一端與主集流環(huán)6的轉(zhuǎn)子端連接，配重塊13設(shè)置在轉(zhuǎn)臂24上一側(cè)用以使主旋動系統(tǒng)2質(zhì)心靠近其旋轉(zhuǎn)中心，從而防止主旋動系統(tǒng)2在離心場下出現(xiàn)較大不平衡力，自旋動系統(tǒng)3安裝在轉(zhuǎn)臂24上，用于固定試件21并使試件21繞自旋電機(jī)16軸線旋轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)自旋環(huán)境模擬。
[0022]如圖2所示，自旋動系統(tǒng)2包括自旋電機(jī)16、第二彈性膜片聯(lián)軸器17、自旋集流環(huán)18、夾具聯(lián)接軸19、夾具20和軸承22，自旋電機(jī)16的轉(zhuǎn)軸與第二彈性膜片聯(lián)軸器17的一端連接，第二彈性膜片聯(lián)軸器17的另一端與夾具聯(lián)接軸19的一端連接，第二聯(lián)軸器17與夾具聯(lián)接軸19之間設(shè)置有自旋集流環(huán)18，夾具聯(lián)接軸19的另一端與夾具20的一端連接，夾具20的另一端與軸承22連接，軸承22通過軸承座23與轉(zhuǎn)臂24連接。
[0023]主集流環(huán)6和自旋集流環(huán)18是屬于精密電器裝置，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相對旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的動力、信號及數(shù)據(jù)不間斷傳輸，主集流環(huán)6的定子輸出線纜與設(shè)備控制系統(tǒng)聯(lián)接，主集流環(huán)6轉(zhuǎn)子輸出線纜一部分與自旋電機(jī)16聯(lián)接，以提供自旋電機(jī)16驅(qū)動電源和控制信號，并將自旋電機(jī)16運(yùn)行狀態(tài)信號通過主集流環(huán)6反饋到設(shè)備控制系統(tǒng)，主集流環(huán)6轉(zhuǎn)子其余輸出線纜與自旋集流環(huán)18定子聯(lián)接，自旋集流環(huán)18轉(zhuǎn)子輸出線纜與夾具內(nèi)試件測試傳感器聯(lián)接，從而可實(shí)現(xiàn)雙環(huán)境試驗(yàn)條件下對試驗(yàn)信息的傳輸監(jiān)測。
[0024]轉(zhuǎn)臂24為鋁合金材料的轉(zhuǎn)臂，為獲得主旋動系統(tǒng)2快加速性能，轉(zhuǎn)臂24轉(zhuǎn)動慣量應(yīng)盡量小，在轉(zhuǎn)臂24主要結(jié)構(gòu)尺寸確定的條件下，選用鋁合金材料，除可保證其剛強(qiáng)度要求外，還可有效減小轉(zhuǎn)臂24的質(zhì)量，從而減小其轉(zhuǎn)動慣量。
[0025]如圖3所示，自旋電機(jī)16套裝在自旋電機(jī)支架15內(nèi)并通過第一支座25固定安裝在轉(zhuǎn)臂24上，支架轉(zhuǎn)軸151下端與自旋電機(jī)支架15上端均為半方孔，通過螺釘聯(lián)接后，中部形成一個(gè)與自旋電機(jī)16外形尺寸相同的完整方孔。自旋電機(jī)支架15下端的法蘭盤通過螺釘與轉(zhuǎn)臂24聯(lián)接后，將自旋電機(jī)16套裝入自旋電機(jī)支架15半方孔內(nèi)，再將支架轉(zhuǎn)軸151通過螺釘與自旋電機(jī)支架15聯(lián)接夾緊自旋電機(jī)16。同時(shí)，自旋電機(jī)16旋轉(zhuǎn)軸端面通過螺釘與第一支座25的安裝面聯(lián)接，第一支座25下端通過螺釘與轉(zhuǎn)臂24固定連接，從而將自旋電機(jī)16固定安裝在轉(zhuǎn)臂24上。
[0026]機(jī)座8上設(shè)有機(jī)室門5，機(jī)室門5扣合后，與機(jī)室底板7形成相對密閉空間，相對密閉空間可以減少氣動消耗，有利于主旋動系統(tǒng)2實(shí)現(xiàn)快加速，防止主旋動系統(tǒng)2在高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)行時(shí)，操作不當(dāng)導(dǎo)致甩出異物傷人或操作人員誤碰轉(zhuǎn)動體而受傷。
[0027]減速器10的輸出軸上設(shè)置有過渡套11并通過脹套12與轉(zhuǎn)臂24連接，轉(zhuǎn)臂24內(nèi)設(shè)置有加強(qiáng)套27并與脹套12連接，減速器10的輸出軸設(shè)置聯(lián)接方式為鍵聯(lián)接，緊密鍵聯(lián)接不利于精密裝置安裝拆卸，所以優(yōu)選安裝方便的脹套12聯(lián)接，脹套12聯(lián)接是利用鎖緊螺釘將內(nèi)外圈同時(shí)脹緊，依靠脹緊摩擦力進(jìn)行聯(lián)接的方式，脹套12需要所聯(lián)接配合面為連續(xù)光滑圓柱面，所以設(shè)置過渡套11內(nèi)部與減速器10輸出軸進(jìn)行鍵聯(lián)接，過渡套11外圓形成與脹套12聯(lián)接的配合脹緊面，另外，轉(zhuǎn)臂24為鋁合金材料，為防止因脹緊擠壓變形，在轉(zhuǎn)臂24中心也鑲嵌一個(gè)硬度相對較高的lCrl8Ni9Ti不銹鋼加強(qiáng)套27。
[0028]本發(fā)明的工作流程如下:首先啟動伺服電機(jī)9 (高速交流伺服電機(jī))，驅(qū)動系統(tǒng)中伺服電機(jī)9帶動前端的減速器10 (1=5行星齒輪減速器)，通過減速器10獲得足夠大轉(zhuǎn)矩，減速器10輸出軸上的過渡套11通過脹套12與主旋動系統(tǒng)2聯(lián)接，使主旋動系統(tǒng)2獲得加速轉(zhuǎn)矩，實(shí)現(xiàn)主旋動系統(tǒng)2在0.3s內(nèi)試件21位置處達(dá)到50g (加速度上升、下降斜率在50g/0.3s?50g/20s內(nèi)可調(diào))，同時(shí)通過主集流環(huán)6提供啟動信號及動力電源，啟動轉(zhuǎn)臂24上的自旋電機(jī)16 (額定轉(zhuǎn)速為3000r/min的交流伺服電機(jī))，自旋電機(jī)16輸出軸通過第二彈性膜片聯(lián)軸器17將自旋電機(jī)16輸出扭矩傳遞給夾具聯(lián)接軸19，帶動夾具20及夾具20內(nèi)試件21旋轉(zhuǎn)，使夾具20上的試件21獲得轉(zhuǎn)速為300r/min?2000r/min的雙環(huán)境試驗(yàn)條件，穿過自旋集流環(huán)18轉(zhuǎn)子中心孔的夾具聯(lián)接軸19通過緊釘螺釘帶動自旋集流環(huán)18轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，自旋集流環(huán)18定子線纜與主集流環(huán)6的轉(zhuǎn)子線纜聯(lián)接使測試信號實(shí)現(xiàn)雙環(huán)境下的傳輸獲得試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0029]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。盡管參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，都不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【權(quán)利要求】
1.一種快加速離心場下雙環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，包括機(jī)座和驅(qū)動系統(tǒng)，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括伺服電機(jī)和減速器，其特征在于:還包括主旋動系統(tǒng)，所述主旋動系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)支撐件、第一聯(lián)軸器、主集流環(huán)、配重塊和自旋動系統(tǒng)，所述伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與所述減速器的輸入端連接，所述減速器的輸出軸與所述旋轉(zhuǎn)支撐件連接，所述旋轉(zhuǎn)支撐件上設(shè)置有自旋電機(jī)支架，所述自旋電機(jī)支架設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)支撐件的旋轉(zhuǎn)軸心上，所述自旋電機(jī)支架的上端設(shè)置支架轉(zhuǎn)軸，所述支架轉(zhuǎn)軸與所述第一聯(lián)軸器的一端連接，所述第一聯(lián)軸器的另一端與所述主集流環(huán)的轉(zhuǎn)子端連接，所述配重塊設(shè)置在所述旋轉(zhuǎn)支撐件上一側(cè)用以平衡所述旋轉(zhuǎn)支撐件旋轉(zhuǎn)軸心兩側(cè)的不平衡力，所述自旋轉(zhuǎn)動系統(tǒng)安裝在所述旋轉(zhuǎn)支撐件上用于固定試件并使所述試件旋轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快加速離心場下雙環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于:所述自旋轉(zhuǎn)動系統(tǒng)包括自旋電機(jī)、第二聯(lián)軸器、自旋、集流環(huán)、夾具聯(lián)接軸、夾具和軸承，所述自旋電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與所述第二聯(lián)軸器的一端連接，所述第二聯(lián)軸器的另一端與所述夾具聯(lián)接軸的一端連接，所述夾具聯(lián)接軸的另一端與所述夾具的一端連接，所述夾具的另一端與所述軸承連接，所述軸承通過軸承座與所述旋轉(zhuǎn)支撐件連接，所述第二聯(lián)軸器與所述夾具聯(lián)接軸之間設(shè)置有所述自旋集流環(huán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種快加速離心場下雙環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于:所述自旋電機(jī)套裝在所述自旋電機(jī)支架內(nèi)并通過第一支座固定安裝在所述旋轉(zhuǎn)支撐件上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的一種快加速離心場下雙環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于:所述旋轉(zhuǎn)支撐件為鋁合金材料的轉(zhuǎn)臂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快加速離心場下雙環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于:所述第一聯(lián)軸器和所述第二聯(lián)軸器均為彈性膜片聯(lián)軸器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快加速離心場下雙環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于:所述機(jī)座上設(shè)有機(jī)室門。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種快加速離心場下雙環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，其特征在于:所述減速器的輸出軸上設(shè)置有過渡套并通過脹套與所述旋轉(zhuǎn)支撐件連接，所述旋轉(zhuǎn)支撐件內(nèi)設(shè)置有加強(qiáng)套并與所述脹套連接。
【文檔編號】G01D21/00GK103487081SQ201310433737
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】趙寶忠, 羅昭宇, 吳文凱, 趙玉虎, 林明, 蔣春梅, 趙世鵬 申請人:中國工程物理研究院總體工程研究所