安装在力矩电机2的外壳上，编码器I的转子与力矩电机2的转轴固定连接，力传感器10安装在电动缸7的输出轴与加载头11之间，编码器I的信号输出端与驱动器的信号输入端连接，驱动器的控制信号输出端分别与电机和电动缸7的控制信号输入端连接，伺服控制器的内部信号输入端分别与驱动器的信号输出端和力传感器10的信号输出端连接，伺服控制器的外部信号端通过光电滑环和以太网与数据交互模块的外部信号端连接。
[0024]本实用新型加速度场中集中力加载试验系统的工作原理如下:
[0025]传动轴6由轴承座4内部轴承5进行轴向定位，并通过平键连接将力矩电机2输出的扭矩传递给电动缸7，通过安装在力矩电机2上的编码器I对力矩电机2的转速和位置进行检测，传动轴6在加速度环境下所产生的离心力由轴承5进行支承，电动缸7固定连接在底座8上，并将传动轴6传递来的扭矩转换成集中力进行输出，并直接作用在固定在安装平台13上的试验件12上，连接在电动缸7输出轴一端的力传感器1对于输出力的大小进行实时的反馈。
[0026]上位机控制系统，实现人机交互、离心力与集中力协调加载控制及状态监控，
[0027 ]下位机实现驱动器、电机和电动缸7输出集中力的控制。
[0028]上位机通过离心机转速和加速度的关系式，将离心机实际转速换算为离心机运行加速度，利用加速度与集中力的协调关系式(或集中力的独立控制指令，即与加速度值无关的任意给定值)计算电动缸7系统的输出集中力给定值，通过光电滑环将给定集中力发送给下位机控制系统;力传感器10实时采集电动缸7实际输出力，伺服控制器通过光电滑环将实际输出力发送给上位机控制系统，伺服控制器根据给定集中力和实际测量集中力的偏差和控制算法得到控制信号，此控制信号通过现场总线技术传输给电机驱动器，电机驱动器调节力矩电机2来控制电动缸7输出力的大小，从而实现电动缸7集中力与加速度的协调控制或独立控制。
[0029]本实用新型的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本实用新型的技术方案做出的技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种加速度场中集中力加载试验系统，包括离心机，其特征在于:还包括集中力加载装置，所述集中力加载装置固定安装在所述离心机的安装平台上，所述集中力加载装置包括力矩电机、轴承座、电动缸和加载头，所述力矩电机固定安装在所述轴承座上，所述轴承座和所述电动缸均与所述安装平台固定连接，所述力矩电机的转矩输出轴与所述电动缸的转矩输入轴连接，所述电动缸的输出轴与所述加载头连接。2.根据权利要求1所述的一种加速度场中集中力加载试验系统，其特征在于:还包括协调加载控制系统，所述协调加载控制系统包括上位机控制系统和下位机控制系统，所述上位机控制系统设置在地面上，所述下位机控制系统设置在所述离心机和所述集中力加载装置上，所述上位机控制系统和所述下位机控制系统通过光电滑环实现数据通信； 所述上位机控制系统包括数据采集模块、数据显示模块、指令解析/发送模块和数据交互模块，所述数据采集模块、所述数据显示模块和所述指令解析/发送模块的内部信号端均与所述数据交互模块的内部信号端连接，所述数据采集模块和所述数据显示模块的外部信号端与外部实时监控模块连接，所述指令解析/发送模块的外部信号端与人机交互模块连接； 所述下位机控制系统包括编码器、力传感器、伺服控制器和驱动器，所述编码器的定子安装在所述力矩电机的外壳上，所述编码器的转子与所述力矩电机的转轴固定连接，所述力传感器安装在所述电动缸的输出轴与所述加载头之间，所述编码器的信号输出端与所述驱动器的信号输入端连接，所述驱动器的控制信号输出端分别与所述电机和所述电动缸的控制信号输入端连接，所述伺服控制器的内部信号输入端分别与所述驱动器的信号输出端和所述力传感器的信号输出端连接，所述伺服控制器的外部信号端通过光电滑环和以太网与所述数据交互模块的外部信号端连接。3.根据权利要求2所述的一种加速度场中集中力加载试验系统，其特征在于:所述集中力加载装置还包括传动轴和过渡接头，所述传动轴设置在所述力矩电机与所述电动缸之间，且其两端均通过平键与所述力矩电机的转矩输出轴和所述电动缸的转矩输入轴固定连接，所述传动轴通过轴承与所述轴承座可转动连接，所述过渡接头设置在所述力传感器和所述加载头之间，并通过螺纹与所述力传感器和所述加载头固定连接。4.根据权利要求3所述的一种加速度场中集中力加载试验系统，其特征在于:还包括底座，所述电动缸通过螺钉与所述底座固定连接，所述底座通过螺钉与所述安装平台固定连接，所述轴承座通过螺钉与所述安装平台固定连接。5.根据权利要求3所述的一种加速度场中集中力加载试验系统，其特征在于:还包括第一法兰和第二法兰，所述第一法兰和所述第二法兰对所述轴承的外圈轴向定位，所述传动轴通过所述轴承轴向定位，所述第一法兰和所述第二法兰均通过螺钉与所述轴承座固定连接，所述电机的转矩输出轴、所述电动缸、所述第一法兰、所述第二法兰、所述轴承的中轴线均重合。6.根据权利要求5所述的一种加速度场中集中力加载试验系统，其特征在于:所述第一法兰和所述第二法兰均设置有防尘圈。7.根据权利要求1所述的一种加速度场中集中力加载试验系统，其特征在于:所述集中力加载装置的安装方向与水平方向和加速度方向成任意角度，并由加速度相对于试验件的方向确定。
【专利摘要】本实用新型公开了一种加速度场中集中力加载试验系统，包括离心机和集中力加载装置，所述集中力加载装置固定安装在所述离心机的安装平台上，所述集中力加载装置包括力矩电机、轴承座、电动缸和加载头，所述力矩电机固定安装在所述轴承座上，所述轴承座和所述电动缸均与所述安装平台固定连接，所述力矩电机的转矩输出轴与所述电动缸的转矩输入轴连接，所述电动缸的输出轴与所述加载头连接。本实用新型安装在离心机安装平台上，并随着离心机的转臂一起转动，离心机对试验系统提供一个可控的加速度场，再通过对集中力加载装置所施加的加载力和离心机所施加的加速度进行控制，实现对试验件进行离心力-集中力协调加载的试验。
【IPC分类】G01M99/00
【公开号】CN205192770
【申请号】CN201520912400
【发明人】吴静, 刘谦, 陈胜来, 杨敏, 欧峰, 熊昕, 陈洪
【申请人】中国工程物理研究院总体工程研究所
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月10日