电子机械式连续无极调幅直线作动器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及试验机技术领域，具体的说是一种电子机械式连续无极调幅直线作动 器。
【背景技术】
[0002] 工业生产中和科学研宄中，对产品构成中的零部件、甚至产品整体，反复施加力载 荷，以获得零部件疲劳特性，是确保产品质量与性能必不可少的重要手段。为保证产品的可 靠性，对构件、产品整体施行振动试验也是最常用的手段。在疲劳试验、振动试验过程中直 线作动器技术是试验装备保证试验功能和性能的核心技术之一。
[0003] 直线作动器，即直接产生直线往复运动与作用力的驱动机构，是实现力负荷疲劳 试验的动力装置，也是振动试验的激振装置。目前，作动器大致可以分为液压油缸、电动缸、 电磁作动器、直线电机作动器，控制形式有电液伺服、电子伺服等。迄今在疲劳试验领域以 电液伺服控制的液压油缸驱动应用最为普遍，它载荷大（兆牛级）、振幅大、频率高（可达 300Hz)、控制效果好，但耗能巨大，价格昂贵；电磁作动器具有频率高的特点（可达500Hz)， 运用电子控制技术可以达到节能的目的，但振幅较小（最大12_)，振幅控制较难。直线电 机作动器具有各项参数控制性能好的特点（频率可达100Hz)，也可以实现节能的效果，但 载荷较小（最大10kN)，价格昂贵；电动缸式作动器具有振幅大、易于控制等特点，但载荷小 (最大20kN)，频率低（最高30Hz)。以单向液压缸为作动器的脉动疲劳试验技术，具有载荷 大、节能、控制简单、价格低廉等优点，但是它无法实现双向交变加载，无法实现实时改变振 幅，工作频率太低（最高不过8Hz)。
[0004] 为实施疲劳试验，目前市场上提供的试验设备基本上为采用了电液伺服技术的疲 劳试验机。受电液和液压技术的局限，电液伺服疲劳试验机的动力系统（即液压泵），一般 采用定量、定压工作方式，试验机工作时基本上为满功率输出，耗能巨大。以一台500kN规 格的试验机为例，当试验机以10Hz频率、5mm振幅工作时，若机械工作效率为0. 9,则功率消 耗达180kW。疲劳试验机一般为长期连续工作方式，因而形成很大的电能消耗，使得生产商 承担着巨大的生产成本。随着试验技术应用需求的不断增长，试验过程的电能消耗成为了 制约生产技术发展、产品质量提高、产品成本降低的瓶颈问题之一。
[0005] 对于试验机而言，它的负载基本上都是弹性位能负载，即力的大小与试件的弹性 变形（即振幅）成正比，力的方向随变形方向改变而改变。当对试件施加载荷促使其产生 变形过程中，负载力与运动速度方向相反，试验机对试件做功；而当试件的弹性变形恢复过 程中，负载力与运动速度方向相同，试件对试验机做功。试件变形过程和变形恢复过程所做 功的量值相等，符号相反，因此理论上总功率为零。由此可知，采用电液伺服疲劳试验机试 验过程中液压泵消耗的功率基本上是浪费。如果能够找到合适的技术措施，将变形回复过 程所做功再用于变形过程，这样在理论上就可以不需要外部提供能量了，极大节省能源。
[0006] 运用电力电子技术，回收利用变形回复过程的再生能源是已经应用成熟的技术。 但需要合适的作动器。
【发明内容】
[0007] 本发明提供了一种配合电力电子技术来吸收变形回复过程的能源，从而实现节能 的目的电子机械式连续无极调幅直线作动器。
[0008] 本发明技术方案结合【附图说明】如下：
[0009] 一种电子机械式连续无极调幅直线作动器，该作动器5包括机体8、主动力源传动 机构、主曲柄滑块机构、左曲柄滑块机构、右曲柄滑块机构、楔形块牵引机构和牵引动力源 传动机构，其中所述的主动力源传动机中构的二号电动机43和牵引动力源传动机构中的 一号电动机19通过螺栓与机体8连接；所述的主动力源传动机构中的方形轴10与机体8 通过方形轴轴承11连接；所述的左曲柄滑块机构、右曲柄滑块机构分别对称设置在主曲柄 滑块机构的两侧；所述的主曲柄滑块机构中的主偏心圆盘7、左曲柄滑块机构中的左偏心 圆盘31、右曲柄滑块机构中的右偏心圆盘32均开有内孔，主动力源传动机构中的方形轴10 穿过内孔，方形轴10的四个外表面与内孔面互相贴合；所述的机体8与主曲柄滑块机构之 间设置有限制主曲柄滑块机构左、右移动的一号直线轴承23、二号直线轴承45 ;所述的机 体8与左曲柄滑块机构之间设置有限制左曲柄滑块机构左、右移动的三号直线轴承46、四 号直线轴承47 ;所述的机体8与右曲柄滑块机构之间设置有限制右曲柄滑块机构左、右移 动的五号直线轴承48、六号直线轴承49,所述的楔形块牵引机构的左侧通过螺钉13与所有 楔形块固定连接；另一侧通过丝杠螺母副与牵引动力源传动机构连接；牵引动力源传动机 构中的一号电动机19固定在机体8上；牵引动力源传动机构中的丝杠20通过丝杠轴承17 与机体8相连。
[0010] 所述的主动力源传动机构还包括二号皮带轮41、三号皮带轮42;所述的二号电动 机43通过螺栓固定在机体8上；二号皮带轮41设置在二号电动机43上；三号皮带轮42设 置在方形轴10上；所述的二号皮带轮41和三号皮带轮42形成传递动力的带轮传动。
[0011] 所述的主曲柄滑块机构包括一号楔形块9、二号楔形块12、主偏心圆盘7、主偏心 圆盘轴承26、主连杆25、主销轴29、主销轴轴承27、主滑块24 ;所述的主偏心圆盘7中间开 有方形斜孔；所述的一号楔形块9设置在方形轴10的上端，所述的二号楔形块12设置在方 形轴10的下端，一号楔形块9、二号楔形块12的上下两个斜面的倾斜角相同并且与主偏心 圆盘7贴合；所述的主连杆25的小头开有销孔，大头开有大圆孔；所述的主销轴29插入主 连杆25的销孔，主销轴29与主滑块24之间有主销轴轴承27 ;主连杆25大圆孔内部放置 有主偏心圆盘轴承26,主偏心圆盘轴承26的内表面放置有主偏心圆盘7。
[0012] 所述的左曲柄滑块机构包括四号楔形块33、五号楔形块34、左偏心圆盘31、左偏 心圆盘轴承40、左连杆39、左销轴轴承37、左销轴38和左滑块36 ;所述的左偏心圆盘31中 间开有方形斜孔；所述的四号楔形块33设置在方形轴10的上端，所述的五号楔形块34设 置在方形轴10的下端；四号楔形块33、五号楔形块34的上下两个斜面的倾斜角相同且与 左偏心圆盘31贴合；所述的左连杆39的小头开有销孔，大头开有大圆孔；所述的左销轴38 插入左连杆39的销孔，左销轴38与左滑块36之间有左销轴轴承37 ;左连杆39大圆孔内 部放置有左偏心圆盘轴承40,左偏心圆盘轴承40的内表面放置有左偏心圆盘31。
[0013] 所述的右曲柄滑块机构包括三号楔形块30、六号楔形块35、右滑块44、右偏心圆 盘32、右偏心圆盘轴承51、右连杆52、右销轴轴承53和右销轴54;所述的右偏心圆盘32中 间开有方形斜孔；所述的三号楔形块30设置在方形轴10的上端，所述的六号楔形块35设 置在方形轴10的下端；所述的三号楔形块30、六号楔形块35的上下两个斜面的倾斜角相 同且与右偏心圆盘32贴合；所述的右连杆52的小头开有销孔，大头开有大圆孔；所述的右 销轴54插入右连杆52的销孔，右销轴54与右滑块44之间有右销轴轴承53 ;所述的右连 杆52大圆孔内部放置有右偏心圆盘轴承51，右偏心圆盘轴承51的内表面放置有右偏心圆 盘32。
[0014] 所述的一号楔形块9、三号楔形块30、四号楔形块33为一体；二号楔形块12、五号 楔形块34、六号楔形块35为一体。
[0015] 所述的楔形块牵引机构包括滑套14、推力轴承15、径向轴承16、圆环22 ;所述的楔 形块牵引机构的左侧通过螺钉13将一号楔形块9、三号楔形块30、四号楔形块33、二号楔形 块12、五号楔形块34、六号楔形块35以及滑套14连接形成一个组合体；滑套14开有方形 中心孔；所述的圆环22内壁有推力轴承15、径向轴承16 ;所述的滑套14的外缘通过径向轴 承16和推力轴承15与一个圆环22的内壁连接，圆环22的一外侧端面周向对称固定两个 导程和头数及旋向相同的螺母21，螺母21的轴线与方形轴10的轴线平行。
[0016] 所述的牵引动力源传动机构还包括号同步带轮50、一号同步带轮18、丝杠20 ;所 述的丝杠20的一端固定安装有同步带轮18, 一号电动机19固定安装在机体8上，而一号电 动机19上的二号同步带轮50则与丝杠20右端的一号同步带轮18形成带轮传动；所述的 一对丝杠20与螺母21配合；所述的丝杠20的一端固定安装有同步带轮18,并通过丝杠轴 承17与机体8连接；所述的一号电动机19经过同步带轮18通过带轮传动驱动两个丝杠20 同步转动，从而带动螺母21、圆环22、滑套14以及所有楔形块沿方形轴10只能轴线移动而 不转动。
[0017] 本发明的有益效果为：本发明采用由控制电动机驱动的机构运动直接作用于试件 上，输出载荷可以较大，工作频率也可以较高，且免去常见的复杂电液伺服系统，结构简单、 工作免维护、效率高。节能效果非常显著，同目前市场上主流的电液伺服系统相比，此作动 器工作过程中借助电力电子控制技术，电动机理论上不消耗能量，只需克服机构运动的摩 擦等损耗，实现了低能耗。无需专门配置冷却系统，通过机器自身配置实现热平衡。这样既 节约了成本，也减小了空间。本发明采用了合理的技术手段，极大的降低了作动器的内部振 动。
【附图说明】
[0018] 图1为本发明安装在疲劳试验机上的结构示意图；
[0019] 图2为本发明主曲柄滑块机构的