一种动态精密离心机系统及其测试方法_2

文档序号:8441770阅读:来源:国知局
需要如传统动态离心机所采用的 大扭矩拖动电机,使用一台低扭矩精密伺服电机配合一套小型高速电机一一高速丝杠副系 统即可实现动态离心实验所要求的加速度场动态输出;
[0026] 3、与传统的动态离心机相比,本专利技术方法将离心机系统的加速度场输出调节 方式由转速控制变为被测试件旋转半径控制,由此将控制目标(系统转速、旋转半径)与加 速度场的对应关系从2次平方的非线性关系转变为了 1次乘积的线性关系,有助于加速度 场控制精度的提尚;
[0027] 4、本专利技术方法的加速度场稳态精度、加速度场动态变化率、以及加速度场曲 线的动态跟踪精度由伺服电机一一丝杠副系统的位移环、转速环控制精度决定,在控制精 度上要高于传统的动态离心机中所要求的转速环、力矩环(电流环)控制精度。
【附图说明】
[0028] 图1是本发明所述动态精密离心机系统安装有直线光栅尺时的结构示意图;
[0029] 图2是本发明所述动态精密离心机系统安装有激光位移传感器的结构示意图; [0030]图3是本发明所述激光位移传感器、所述试件安装平台、所述旋转伺服电机和所 述滚珠丝杠副之间的位置结构示意图;
[0031] 图中:1-精密离心机、2-旋转伺服电机、3-集流环、4-滚珠丝杠副、5-直线光栅 尺、6-光栅读数头、7-试件、8-试件安装平台、9-线管、10-伺服驱动器、11-测控计算机、 12-机壳、13-整流罩、14-激光探头、15-反射板。
【具体实施方式】
[0032] 下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0033] 如图1、图2和图3所示,本发明包括机壳12、精密离心机1、测控计算机11、旋转 伺服电机2、两个试件安装平台8和两个用于检测试件安装平台8位置的位移反馈器,精密 离心机1的转盘上固定安装有整流罩13,旋转伺服电机2安装在精密离心机1的转盘中心, 旋转伺服电机2通过集流环3连接有伺服驱动器10,伺服驱动器10与测控计算机11连接, 旋转伺服电机2两端的转矩输出轴对称连接有螺旋方向相反的滚珠丝杠副4,两个试件安 装平台8分别安装在旋转伺服电机2两端的滚珠丝杠副4上,试件安装平台8与滚珠丝杠 副4螺旋传动连接。
[0034] 本发明应根据动态精密离心实验的技术指标要求选择相应精度等级的精密离心 机1,以精密离心机1为基础,系统能够实现高精度的稳速旋转。旋转伺服电机2为双轴输 出电机,旋转伺服电机2通过集流环3实现与伺服驱动器10的动力电连接,两端的滚珠丝 杠副4分别以顺时针和逆时针方式相向安装,以确保旋转伺服电机2运转时两部滚珠丝杠 畐Ij 4能够产生方向相反的推动力。在旋转伺服电机2运转时两个试件安装平台8将做反向 同步运动,从而确保离心机系统的动平衡。
[0035] 旋转伺服电机2、滚珠丝杠副4、位移反馈器和试件安装平台8均置于整流罩13 内,集流环3的固定端固定安装在机壳12上,集流环3的转动端与整流罩13的中心固定连 接,整流罩13、集流环3的转动端和精密离心机1的转盘一起转动或静止。安装整流罩13 可以降低系统所受风阻,并避免调整精密离心机1有效工作半径时由于试件安装平台8迎 风面旋转半径改变所造成的风阻变化。
[0036] 测控计算机11和伺服驱动器10均布置在地面,根据位移反馈器反馈的试件安装 平台8位移量对旋转伺服电机2进行控制,完成对精密离心机1有效工作半径,即试件7到 精密离心机1旋转主轴的实时调节,实现试件7所受加速度场的动态变化。
[0037] 实施例1 :位移反馈器为直线光栅尺5,直线光栅尺5平铺在精密离心机1的转盘 上并位于滚珠丝杠副4的下方,直线光栅尺5与滚珠丝杠副4的传动方向平行,两个试件安 装平台8分别对应一根直线光栅尺5,两根直线光栅尺5的光栅读数头6分别设置在两个试 件安装平台8上,两个光栅读数头6的位移数据输出端分别与集流环3的两个位移数据输 入端连接,整流罩13顶部的内侧壁设置有用于布置光栅读数头6的通信线的线管9。光栅 读数头6进行数据读取操作,所得位移反馈经集流环3传递到伺服驱动器10中完成伺服闭 环。
[0038] 实施例2 :位移反馈器为激光位移传感器,两个试件安装平台8分别对应一个激光 位移传感器,两个激光位移传感器的激光探头14均安装在旋转伺服电机2上,两个激光位 移传感器的反射板15分别安装在两个试件安装平台8上,每个激光位移传感器的激光探头 14和反射板15均对正,激光位移传感器所得位移反馈同样经集流环3传递给伺服驱动器 10。
[0039] 本发明所述动态精密离心机系统及其测试方法,其中精密离心机1、旋转伺服电机 2、滚珠丝杠副4、位移反馈器、集流环3 (动力滑环与信号滑环)、伺服驱动器10、测控计算机 11等设备部件均为不同领域的公开仪器与设备,将这些设备以圆盘式精密离心机1为结构 基础,组装成本发明的动态精密离心机系统。针对不同精度等级要求的惯导加速度计或惯 性元器件标定,所选用的仪器设备与设计制造的结构部件应满足相应等级指标要求。
[0040] 本发明所述动态精密离心机系统及其测试方法,影响系统性能的主要因素如下:
[0041] 1)精密离心机1最大转速ω_; (rad/s)
[0042] 2)试件7最小旋转半径Rmin、最大旋转半径Rmax; (m)
[0043] 3)旋转伺服电机2-一滚珠丝杠副4系统的最大运动速度Vmax; (m/s)
[0044] 4)旋转伺服电机2--滚珠丝杠副4系统的最大加速度amax; (m/s 2)
[0045] 5)旋转伺服电机2-一滚珠丝杠副4系统的位移控制分辨率us; (m)
[0046] 6)旋转伺服电机2-一滚珠丝杠副4系统的线速度控制分辨率uv; (m/s)
[0047] 7)旋转伺服电机2--滚珠丝杠副4系统的最大出力Fmax; (N)
[0048] 8)单边试件安装平台8及夹具质量m。(kg)
[0049] 对应的系统主要性能指标如下:
[0050] 1)系统加速度最大输出范围:C^axAmin~尺 nax (调整精密离心机1转速可获得 不同的系统加速度输出范围);
[0051] 2)系统输出加速度最大增率:^axRnax (调整精密离心机1转速可获得不同的系 统输出加速度最大增率);
[0052] 3)系统输出加速度曲线的最大曲率:^a5Anax (调整精密离心机1转速可获得不 同的系统输出加速度曲线的最大曲率);
[0053] 4)系统输出加速度的相对分辨率:us/(Rmax-R min);
[0054] 5)系统输出加速度增率的相对分辨率:uv/Vmax;
[0055] 6)系统可安装的单边试件极限质量:Finax /Pga^max-m (为确保系统具备足够 的动态加速度加载能力,应确保一定的系统出力冗余度)。
[0056] 本发明所述动态精密离心机系统的测试方法包括以下步骤:
[0057] Al :将两个被测试件7分别安装在两个试件安装平台8上,并利用专用安装夹具进 行固定,测量试件中心与位移反馈器反馈点的距离,以便在其后实验过程中基于该测量结 果对位移反馈器所得位移反馈量进行补偿,获得被测试件的真实旋转半径;
[0058] A2 :根据动态精密离心实验所要求的加速度曲线,设定精密离
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1