[發明專利]作動器動態特性簡易加載測試裝置

無效

• 申請號: 201310371659.3
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103411789A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 崔業兵;周長省;鞠玉濤;陳雄
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01M99/00
• 分類號: G01M99/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

技術領域

本發明屬于一種測試裝置，具體涉及一種作動器動態特性簡易加載測試裝置。

背景技術

國內研制成熟的作動器加載測試系統大多數都是大轉矩、大功率的電液伺服系統，主要用于測試液壓和氣動作動器，對電動作動器這類小功率的位置伺服執行機構來說并不適用；華中測控技術有限公司設計的以力矩電機作為執行機構的被動式電動負載模擬器代表了先進的水平，這類系統小信號跟蹤能力強、加載分辨率高，適合力矩加載，但是工作頻帶、輸出幅值相對較低，并且由于加載對象作動器的主動運動，會引起多余力矩產生,嚴重影響了加載系統的控制性能和加載精度，并且其結構復雜、龐大，價格昂貴，并不適合普通高校的科研訓練和中小企業測試產品性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種作動器動態特性簡易加載測試裝置，該裝置具有結構簡易，可靠，動態性能測試精度高，測量成本低的優點。

實現本發明目的的技術解決方案為：一種作動器動態特性的簡易測試裝置,包括上位機PC、加載臺、彈性懸臂梁、電阻應變片、橋盒、動態應變儀和數據采集系統，其中加載臺包括底座、支撐柱、夾條、可調壓頭、套筒和固定架，支撐柱設置在底座上，固定架設置在底座上，彈性懸臂梁固定在支撐柱上，電阻應變片設置在彈性懸臂梁靠近支撐柱的一端的根部，在套筒頂面和底面分別設置夾條，夾條的一端懸于彈性懸臂梁，通過可調壓頭與彈性懸臂梁接觸，電阻應變片通過導線與橋盒連接，橋盒通過導線與動態應變儀連接，傳輸電壓信號；動態應變儀與數據采集系統連接，數據采集系統與上位機PC連接。

本發明與現有技術相比，其顯著優點：

1、作動器動態特性簡易加載測試裝置與現有的負載模擬器或者旋轉電機測功機相比，結構大大簡化，實現低成本測試作動器的動態特性；

2、可以適用于各類作動器，測試對象的范圍較寬，不論旋轉的作動器還是直線的執行機構，都能夠測試其動態特性；

3、較寬的加載力矩范圍，只要根據作動器的特點設計不同規格的彈簧鋼彈性懸臂梁，選擇不同測量范圍的電阻應變片，就能夠對各種作動器進行力矩的加載測試；

4、本加載測試系統屬于機械式的模擬器，它可以通過加載臺上彈性懸臂梁的固定座的左右、前后移動，靈活的改變力矩加載的位置和大小，并且可靠性高，不會產生多余力矩；

5、可以根據實際作動器的工作特點，選擇數據采集系統中的數據采集卡，因此數據采樣頻率高,有較寬的工作頻帶，不存在測試系統跟蹤不了作動器高速運動的情況。

6、在實際加載測試實驗中，標定采用了多次測量取平均值，測量精度主要就體現在線性擬合的精度上，基本上擬合精度為99.98%。

附圖說明

圖1為本發明作動器動態特性簡易加載測試裝置的連接示意圖。

圖2為本發明作動器動態特性簡易加載測試裝置的結構示意圖。

圖3為本發明作動器動態特性簡易加載測試裝置的橋盒放大電路圖。

圖4為本發明作動器動態特性簡易加載測試裝置的結構側視圖。

圖5為本發明作動器動態特性簡易加載測試裝置的測試原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳細描述。

一種作動器動態特性的簡易測試裝置,包括上位機PC1、加載臺3、彈性懸臂梁4、電阻應變片5、橋盒6、動態應變儀7和數據采集系統8，其中加載臺3包括底座9、支撐柱10、夾條12、可調壓頭14、套筒15和固定架17，兩根支撐柱10通過螺釘在底座9上，固定架17設置在底座9上，彈性懸臂梁4固定在支撐柱10上，電阻應變片5設置在彈性懸臂梁4靠近支撐柱10的一端的根部，在套筒15頂面和底面分別設置夾條12，夾條12的一端懸于彈性懸臂梁4，通過可調壓頭14與彈性懸臂梁4接觸，電阻應變片5通過導線與橋盒6連接，橋盒6通過導線與動態應變儀7連接，傳輸電壓信號；動態應變儀7與數據采集系統8連接，數據采集系統8與上位機PC1連接。

結合圖5，其設計原理：根據材料在小變形范圍內，其受到的作用力與產生的變形、撓度等成線性關系的原理，可以設計出不同力矩范圍的彈性懸臂梁，以滿足作動器不同的力矩加載要求。圖4中彈性懸臂梁的簡化模型可以得到由反作用力獲得的加載力矩M=FL₂，式中的L₂為力F的作用點與作動器輸出軸線之間的距離，在力F的作用下彈性懸臂梁會產生向下的位移，即梁的撓度其中E為材料的彈性模量，b為梁寬度，h為梁的高度，I為梁橫截的慣性矩。