CN103091118A - 过载复合环境测试试验台 - Google Patents

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金涛
徐国柱
李碧政
李杨
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Abstract

本发明属于测试技术领域，涉及一种过载复合环境测试试验台。过载台工作台面上布置两个直线运动机构和两条直线轨道，两个直线运动机构各带动一个随动台；两条直线轨道上各安装一个线性滑轨；随动台通过滑块与线性滑轨相连；所述的直线运动机构包括伺服电机、减速器、底座、推力轴承及深沟球轴承、丝杠、螺母和角接触轴承七部分，伺服电机经减速机减速后带动丝杠旋转，丝杠驱动螺母做直线位移运动，螺母与随动台相连；直线运动机构、过载台、随动台通过电缆与电控***相接。本发明采用在过载台上加装两个直线运动机构，直线运动机构上各安装一个随动台的结构方式，创造了在试验室中模拟对象在真实环境中的各种动态运动情况的一种新方法。

Description

过载复合环境测试试验台
技术领域
本发明属于测试技术领域，涉及一种过载复合环境测试试验台。
背景技术
随着现代武器装备技术的快速发展，惯导测试与运动仿真设备被广泛应用于航空、航天、航海技术及武器装备研制过程中的各个领域和各个阶段。目前，惯导测试与运动仿真设备大多数只提供单一的试验环境，与真实环境存在较大差别。目前惯导测试与运动仿真设备中的离心机是负载直接固定在过载台上，负载在过载台运动测试中只能做离心运动。
发明内容
本发明的目的是提出一种能模拟实际应用环境，具有操作简单、组合类型多、精度高的过载复合环境测试试验台。
本发明的技术问题解决方案是，包括电控***和机械***两部分，机械***包括过载台和随动台，过载台和随动台分别包括角接触轴承、编码器、力矩电机、工作台面和底座，其特征在于：过载台工作台面上布置两个直线运动机构和两条直线轨道，两个直线运动机构各带动一个随动台；两条直线轨道上各安装一个线性滑轨；随动台通过滑块与线性滑轨相连；所述的直线运动机构包括伺服电机、减速器、底座、推力轴承及深沟球轴承、丝杠、螺母和角接触轴承七部分，伺服电机经减速机减速后带动丝杠旋转，丝杠驱动螺母做直线位移运动，螺母与随动台相连；直线运动机构、过载台、随动台通过电缆与电控***相接。
所述的随动台包括基座、随动台力矩电机、底板、随动台编码器、随动台主轴、轴承、随动台台面七部分；力矩电机定子与基座相连，力矩电机转子与随动台主轴相连，底板位于随动台下端，与直线运动机构中的螺母相连；随动台编码器固定于随动台主轴下端，轴承装在随动台主轴下端，随动台主轴的上端安装随动台台面。
所述的过载台力矩电机为交流力矩电机。
所述的过载台编码器采用非接触角位置编码器。
所述的非接触角位置编码器为光电编码器。
本发明具有的优点和有益效果，本发明采用在过载台上加装两个直线运动机构，直线运动机构上各安装一个随动台的结构方式，创造了在试验室中模拟对象在真实环境中的各种动态运动情况的一种新方法。本方法可以通过控制过载台、直线运动结构、随动台的相互协同运动来实现各种复杂运动发式，如离心直线运动、正余弦运动及各种复杂曲线运动。此方法可对产品进行优化设计，以提高产品测试性能和使用性能的一致性。过载复合环境测试试验台，可在试验室中，模拟对象在真实环境中的各种动态运动情况。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的直线运动机构结构示意图；
图3为本发明的随动台结构示意图；
图4为本发明的电控***原理框图。
具体实施方式
本发明由机械台体和电控***组成，其中机械台体包括过载台1、随动台5、直线运动机构2。过载台由角接触轴承9、过载台主轴编码器7、过载台力矩电机8、过载台工作台面10和底座6等组成。角接触轴承9安装在过载台1中部，与底座6连接，用于支撑轴系和过载台工作台面10。过载台主轴编码器7安装在过载台1下部，用于测量转台的角位置。过载台力矩电机8安装在角接触轴承9的下端，用于驱动过载台轴系运动。过载台工作台面10上方布置两个直线运动机构2，直线运动机构2各带动一个随动台5。在过载台工作台面10上安装有两条轨道3，轨道3上安装线性滑轨8。随动台5通过滑块11与线性滑轨8相连。直线运动机构2由伺服电机61、减速器62、底座63、推力轴承及深沟球轴承64、丝杠65、螺母66、角接触轴承67七部分组成。伺服电机61经减速器62减速后带动丝杠旋转，丝杠驱动螺母66做直线位移运动，螺母66与随动台5相连，从而带动随动台5，改变随动台5在过载台工作台10上的径向位置；直线运动机构2通过底座6连接在过载台1的工作台上。随动台5由基座91、随动台力矩电机92、底板93、随动台编码器94、随动台主轴95、轴承96、随动台台面97七部分组成；力矩电机92定子与基座91相连，转子与随动台主轴95相连，随动台轴系由直流力矩电机92直接驱动并利用安装在回转轴上的光电轴角编码器94进行角位置、角速率测量构成双闭环***；底板93位于随动台5下端，与直线运动机构中2的螺母66相连；随动台编码器94位于随动台主轴95下端，用于测量转台的角位置；轴承96装在随动台主轴95下端，用以支撑随动台主轴95旋转；随动台台面97安装在随动台5上部，与随动台主轴95相连，用于安装负载。过载台5在匀速运动时，随动台5可沿过载台台面10径向作线位移、线速率以及正弦线振动运动，同时随动台5还可绕自身轴线作角位移、角速率和正弦角振动运动；上述运动方式相互组合，构成各种不同的复合运动。
本发明的原理是：过载台5的旋转台面直径方向上安装直线导轨2，在直线导轨2上安装两个相同的随动台5，随动台5能沿直线导轨2运动。被测惯性元部件安装在随动台的台面上97，通过随动台5的角位置、角速率、摇摆等角运动为被测惯性元部件提供测试基准，以对被测惯性元部件的性能进行测试或标定。过载台5通过角速率运动产生离心加速度，为被测惯性元部件提供近似实际使用环境的过载加速度。同时，通过随动台5在过载台1直径方向沿直线导轨的线位移、线速率、线正弦振动还可以为被测产品提供变化的过载加速度，以更加真实地模拟被测产品实际的过载环境。通过本设备的组合运动，可在模拟产品实际过载环境条件下对产品的性能进行测试和标定，以测试和了解产品在实际使用环境中的“真实性能”。
如图1所示，过载台1由角接触轴承9、过载台编码器7、过载台力矩电机8、过载台工作台面10和底座6等组成。角接触轴承9安装在过载台1中部，与底座6连接，用于支撑轴系和过载台工作台面10。过载台编码器7安装在过载台1下部，用于测量转台的角位置。过载台力矩电机8安装在角接触轴承9的下端，用于驱动过载台5轴系。过载台工作台面10上方布置两个直线运动机构2，直线运动机构2各带动一个随动台5。在过载台工作台面10上安装有两条轨道3，轨道上安装线性滑轨4。随动台5通过滑块11与线性滑轨4相连。过载台1采用精密机械轴系T型结构，回转轴由高速交流力矩电机直接驱动，角编码器进行运动状态测量反馈，通过控制***构成双闭环***，为复合环境试验转台提供高精度的转速基准，回转轴上安装有导电滑环提供信号的电通路。过载台1基座下部配置调平地脚，用于过载台工作台面10的水平调整。
如图2所示，直线运动机构由伺服电机61、减速器62、底座63、推力轴承及深沟球轴承64、丝杠65、螺母66、角接触轴承67七部分组成。伺服电机(61)经减速机62减速后带动丝杠65旋转，丝杠65驱动螺母66做直线位移运动，螺母66与随动台5相连，从而带动随动台5，改变随动台5在过载台1工作台上的径向位置。直线运动机构2通过底座63连接在过载台1工作台上。
如图3所示，本发明的随动台由基座91、力矩电机92、底板93、随动台编码器94、随动台主轴95、轴承96、随动台台面97七部分组成。力矩电机92定子与基座91相连，转子与随动台主轴95相连。底板93位于随动台5下端，与直线运动机构中2的螺母66相连。随动台编码器94位于主轴95下端，用于测量转台的角位置。轴承96装在主轴95上下端，用以支撑随动台主轴95旋转。随动台台面97安装在随动台5上部，与随动台主轴95相连，用于安装负载。随动台5采用精密机械轴系T型结构，回转轴由力矩电机92直接驱动并利用安装在回转轴上的角编码器进行角位置、角速率测量，构成双闭环***。随动台台面97有安装基准，用于安装被测试件。
如图4所示，本发明的电控***主要包括控制计算机、DSP运动控制模板、总线扩展模板、信号接口适配单元、驱动放大器。控制计算机是电控***的主要部分，它实现转台的各种操作、数据输入输出、各功能模板的管理功能及转台故障自动监测和安全运行的保障。搭载于控制计算机中的双DSP运动控制模板是各轴运动控制的核心，它与各轴的驱动单元、运动机构、轴角或直线测量反馈单元构成位置闭环***，实现各五轴协调的运动控制。总线扩展模板用于控制计算机与信号配置单元间的信号接口。通过以太网口与上位机实时通讯，以实现远程控制的功能。控制计算机还拥有转台的人机界面的管理功能，例如用户数据输入，转台现场数据输出及运动轨迹曲线显示等等。信号适配单元通过总线接口电路与控制计算机连接，以完成各种信号的变换和调速***的综合。由于***采用以控制计算机为基础的多级控制方式，这既能够为实现各项运动控制性能提供保证，同时也能为适应技术发展而进行***功能扩展打下了基础。

Claims (5)

1.一种过载复合环境测试试验台，包括电控***和机械***两部分，机械***包括过载台(1)和随动台(5)，过载台(1)和随动台(5)分别包括角接触轴承、编码器、力矩电机、工作台面和底座，其特征在于：过载台工作台面(10)上布置两个直线运动机构(2)和两条直线轨道(3)，两个直线运动机构(2)各带动一个随动台(5)；两条直线轨道(3)上各安装一个线性滑轨(4)；随动台(5)通过滑块(11)与线性滑轨(4)相连；所述的直线运动机构(2)包括伺服电机(61)、减速器(62)、底座(63)、推力轴承(64)及深沟球轴承(68)、丝杠(65)、螺母(66)和角接触轴承(67)七部分，伺服电机(61)经减速机(62)减速后带动丝杠(65)旋转，丝杠(65)驱动螺母(66)做直线位移运动，螺母(66)与随动台(5)相连；直线运动机构(2)、过载台(1)、随动台(5)通过电缆与电控***相接。
2.根据权利要求1所述的过载复合环境测试试验设备，其特征在于：所述的随动台包括基座(91)、随动台力矩电机(92)、底板(93)、随动台编码器(94)、随动台主轴(95)、轴承(96)、随动台台面(97)七部分；力矩电机(92)定子与基座(91)相连，力矩电机(92)转子与随动台主轴(95)相连，底板(93)位于随动台(5)下端，与直线运动机构(2)中的螺母(66)相连；随动台编码器(94)固定于随动台主轴(95)下端，轴承(96)装在随动台主轴(95)下端，随动台主轴(95)的上端安装随动台台面(97)。
3.根据权利要求1所述的过载复合环境测试试验设备，其特征在于：所述的过载台力矩电机(8)为交流力矩电机。
4.根据权利要求1所述的复合环境测试试验台，其特征在于：所述的过载台编码器(7)采用非接触角位置编码器。
5.根据权利要求1所述的复合环境测试试验台，其特征在于：所述的非接触角位置编码器为光电编码器。
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