一种转动负载模拟装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种转动负载模拟装置，距转轴R的圆周上均匀分布4根导杆，关于转轴对称的2根导杆上安装质量相等的重块，由4根导杆上重块的质量总和来模拟相对于转轴的转动惯量，调节对称导杆上重块组合质心间的距离来获得动不平衡情况下的惯性积；通过控制磁粉制动器的激励电流来模拟轴系的摩擦力矩。本发明无复杂控制系统，结构简单，惯性特性和摩擦力矩调整方便，模拟准确性高，通用性较好。
【专利说明】一种转动负载模拟装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电机和伺服机构试验【技术领域】，特别涉及一种负载特性可调节的转动 负载模拟装置。
【背景技术】
[0002] 电机和伺服机构在实际应用中所带的负载是复杂多变的，并且考虑到实际生产过 程无法对其在真实负载下进行测试，因此，提供一种能对实际应用中机械负载进行模拟的 系统是必须的。
[0003] 当前机械负载的模拟主要有惯量盘、电动模拟、电液模拟三种方式：惯量盘的制造 成本高、惯量模拟准确性差、无法通过调节来适应不同电机或伺服机构的测试要求；电动模 拟就是利用电机电能-机械能的转换特性，通过电控转矩的方式为测试电机或伺服机构加 载，以电动模型为基础，根据速度变化和实际负载机械特性得到加载力矩，并快速补偿速度 变化引起的负载电机反电动势，不仅需要实时计算，还需要复杂的控制系统，准确性则取决 于控制的精度；电液模拟由驱动和加载两部分组成，电控元件为液压缸，它比电动模拟有更 宽的工作频率和更大的输出力矩，但也存在惯性负载、摩擦负载模拟不佳的缺点。此外，电 动模拟和电液模拟无法实现机械负载动不平衡特性的模拟。
【发明内容】
[0004] 本发明针对现有技术存在的上述不足，提供了一种转动负载模拟装置。本发明通 过以下技术方案实现：
[0005] -种转动负载模拟装置，包括：基座（1)、磁粉制动器（2)、安装座（3)、接插件板 (4)、旋转变压器转子（5)、旋转变压器定子（6)、联轴器（7)、压盖（8)、深沟球轴承（9)、输出 转轴（10)、输入转轴（11)、角接触轴承对（12)、内隔圈（13)、外隔圈（14)、外压圈（15)、内 压圈（16)、轮盘（17)、支撑板（18)、导杆（19)、重块（20);
[0006] 其中，基座（1)为U形结构，一端为输出端，另一端为输入端，两端对外侧面均有 同轴的阶梯状通孔，由外向内直径逐渐变小，输出端依次为4个：安装座安装孔、旋转变压 器定子安装孔、深沟球轴承安装孔、挡肩，输入端依次为3个：安装定位孔、角接触轴承安装 孔、挡肩；安装定位孔用于待测电机或伺服机构固定部分的安装定位，安装定位孔的对外端 面有螺纹孔；深沟球轴承（9)安装于基座（1)的深沟球轴承安装孔，由压盖（8)压紧外套圈 止动，压盖（8)固定于基座（1)的旋转变压器定子安装孔底端平面；角接触轴承对（12)为 背靠背或面对面安装的两个角接触轴承，安装于基座（1)的角接触轴承安装孔内，其间由 内隔圈（13)、外隔圈（14)隔开，内隔圈（13)和外隔圈（14)的轴向宽度差决定轴向预紧力， 用外压圈（15)压紧最外侧角接触轴承的外套圈止动；
[0007] 安装座（3)为管状结构，一端有用于定位的外圆柱面和外法兰盘，外圆柱面与基 座（1)的安装座安装孔配合，法兰盘固定于基座（1)输出端最外侧端面，安装座（3)的另一 端沿径向有矩形凸起，凸起部分中心开有矩形通孔，该部分顶端面安装接插件板（4)，接插 件板（4)上安装磁粉制动器（2)和旋转变压器定子￠)的引线接插件；
[0008] 旋转变压器定子（6)前端外圆柱套入基座（1)的旋转变压器定子安装孔，由外法 兰固定于安装座安装孔底端平面；
[0009] 输出转轴（10)为中空的阶梯轴，分为轴肩、深沟球轴承安装段、定位段，深沟球 轴承安装段套入深沟球轴承（9)内套圈的内孔，轴肩端面距轴承最近内套圈端面的距离 为1_，旋转变压器转子（5)由内法兰盘内孔与输出转轴（10)定位段外圆定位后固定于深 沟球轴承安装段的端平面，联轴器（7)外圆柱面与定位段内孔定位后固定于内孔底的端平 面，联轴器（7)另一端内孔形状与磁粉制动器（2)输出轴的截面相同，二者套入后即可防止 周向转动；
[0010] 输入转轴（11)为中空的阶梯轴，分为轴肩、角接触轴承安装段、定位段，角接触轴 承安装段套入角接触轴承对（12)内套圈的内孔，由内压圈（16)压紧最外侧角接触轴承的 内套圈至轴肩端面与最近内套圈端面贴紧，定位段内孔用于待测电机或伺服机构转动部分 的安装定位，定位段底部端面有安装通孔；
[0011] 轮盘（17)由内外环和4根均匀分布的辐条构成，辐条所在径向方向上有4个等直 径的均布圆孔，圆孔周边有安装螺纹孔，两个轮盘（17)的中心圆孔分别与输出转轴（10)、 输入转轴（11)的轴肩圆柱套合，由中心圆孔底部的法兰盘固定在轴肩端面上；
[0012] 支撑板（18)垂直于长边的两个端面分别与两个轮盘（17)相连，其最外侧表面垂 直于各辐条所在径向；
[0013] 导杆（19)为一端带法兰盘的光杆，光杆外圆与轮盘（17)径向方向的4个均布圆 孔为小间隙配合，4根导杆（19)分别穿过轮盘（17)上的4个圆孔，导杆（19)上穿入一定数 量的重块（20)后再插入另一轮盘（17)对应的圆孔内，用沉头螺钉固定导杆（19)的法兰盘 至轮盘（17);
[0014] 重块（20)截面为正方形，中心通孔与导杆（19)光杆外圆间隙配合，且一个侧面与 支持板（18)表面接触，同一导杆（19)上相邻重块（20)间贴紧后从重块（20)侧面旋入紧 定螺钉以顶住导杆（19);关于转轴轴线对称的两个导杆（19)上的重块（20)数量相等。
[0015] 本发明有如下有益效果：
[0016] 1)模拟时分为独立的负载惯量特性模拟和摩擦力矩模拟两个部分，降低了对复杂 控制系统的要求，调整方便，模拟准确性高；
[0017] 2)能实现动不平衡负载情况的模拟，适用范围更广。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 图1所示的是本发明的正视图；
[0019] 图2所示的是本发明的侧视图；
[0020] 图3所示的是本发明图1中I部分的放大图；
[0021] 图4所示的是本发明图1中II部分的放大图；
[0022] 符号说明：1.基座，2.磁粉制动器，3.安装座，4.接插件板，5.旋转变压器转子， 6.旋转变压器定子，7.联轴器，8.压盖，9.深沟球轴承，10.输出转轴，11.输入转轴，12.角 接触轴承对，13.内隔圈，14.外隔圈，15.外压圈，16.内压圈，17.轮盘，18.支撑板，19.导 杆，20.重块。
【具体实施方式】
[0023] 以下将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述 和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明 中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施 例，都属于本发明的保护范围。
[0024] 为了便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的 解释说明，且各个实施例不构成对本发明实施例的限定。
[0025] 如图1至图4所示，本发明提供的一种转动负载模拟装置包括：基座1、磁粉制动 器2、安装座3、接插件板4、旋转变压器转子5、旋转变压器定子6、联轴器7、压盖8、深沟球 轴承9、输出转轴10、输入转轴11、角接触轴承对12、内隔圈13、外隔圈14、外压圈15、内压 圈16、轮盘17、支撑板18、导杆19、重块20。
[0026] 所述的基座1为U形结构，两端对外侧面均有阶梯状通孔，由外向内直径逐渐变 小，输出端依次为4段：安装座安装孔、旋转变压器定子安装孔、深沟球轴承安装孔、挡肩， 输入端依次为3段：安装定位孔、角接触轴承安装孔、挡肩，所有安装孔均同轴，安装定位孔 用于待测电机或伺服机构固定部分的安装定位，其对外端面有螺纹孔；所述的深沟球轴承 9安装于基座1的深沟球轴承安装孔，由压盖8压紧外套圈止动，压盖8固定于基座1的旋 转变压器定子安装孔底端平面；所述的角接触轴承对12为背靠背或面对面安装的两个角 接触轴承，安装于基座1的角接触轴承安装孔内，其间由内隔圈13、外隔圈14隔开，内隔圈 13和外隔圈14的轴向宽度差决定轴向预紧力，用外压圈15压紧最外侧角接触轴承的外套 圈止动；
[0027] 所述的安装座3为管状结构，一端有用于定位的外圆柱面和外法兰盘，外圆柱面 与基座1的安装座安装孔配合，法兰盘固定于基座1输出端最外侧端面，安装座3的另一端 沿径向有矩形凸起，凸起部分中心开有矩形通孔，该部分顶端面安装接插件板4,接插件板 4上安装磁粉制动器2和旋转变压器定子6的引线接插件；
[0028] 所述的旋转变压器定子6前端外圆柱套入基座1的旋转变压器定子安装孔，由外 法兰固定于安装座安装孔底端平面；
[0029] 所述的输出转轴10为中空的阶梯轴，分为轴肩、深沟球轴承安装段、定位段，深沟 球轴承安装段套入深沟球轴承9内套圈的内孔，轴肩端面距轴承最近内套圈端面的距离为 1_，旋转变压器转子5由内法兰盘内孔与输出转轴10定位段外圆定位后固定于深沟球轴 承安装段的端平面，联轴器7外圆柱面与定位段内孔定位后固定于内孔底的端平面，联轴 器7另一端内孔形状与磁粉制动器2输出轴的截面相同，二者套入后即可防止周向转动；
[0030] 所述的输入转轴11为中空的阶梯轴，分为轴肩、角接触轴承安装段、定位段，角接 触轴承安装段套入角接触轴承对12内套圈的内孔，由内压圈16压紧最外侧角接触轴承的 内套圈至轴肩端面与最近内套圈端面贴紧，定位段内孔用于待测电机或伺服机构转动部分 的安装定位，定位段底部端面有安装通孔；
[0031] 所述的轮盘17由内外环和4根均匀分布的辐条构成，辐条所在径向方向上有4个 等直径的均布圆孔，圆孔周边有安装螺纹孔，两个轮盘17的中心圆孔分别与输出转轴10、 输入转轴11的轴肩圆柱套合，由中心孔底部的法兰盘固定在轴肩端面上；
[0032] 所述的支撑板18垂直于长边的两个端面分别与两个轮盘17相连，其最外侧表面 垂直于各辐条所在径向；
[0033] 所述的导杆19为一端带法兰盘的光杆，光杆外圆与轮盘17径向方向的4个均布 圆孔为小间隙配合，4根导杆19分别穿过轮盘17上的4个圆孔，待导杆19上穿入一定数 量的重块20后再插入另一轮盘17对应的圆孔内，用沉头螺钉固定导杆19的法兰盘至轮盘 17 ；
[0034] 所述的重块20截面为正方形，中心通孔与导杆19光杆外圆间隙配合，且一个侧面 与支持板18表面接触，待同一导杆19上相邻重块20间贴紧后从重块20侧面旋入紧定螺 钉以顶住导杆19 ;关于转轴轴线对称的两个导杆19上的重块（20)数量相等。
[0035] 本发明的完整工作流程如下：
[0036] I.模拟装置无重块20时转动部分的转动惯量为L，轴系本身的摩擦力矩为M。，重 块20的质量为m，对于中心圆孔轴线的转动惯量为I m，待模拟负载对于转轴的转动惯量为 L (1331^41^2)，与转轴相关的惯性积分别为12和13，摩擦力矩为吣(MPM。)。两组对称 导杆19上重块20的数量分别为 ηι和η2, ηι块重块20组成的重块组合的质心距另一 &块 重块20组成的重块组合的质心轴向距离为Q，n2块重块20组成的重块组合的质心距另一 n2块重块20组成的重块组合的质心轴向距离为L2，其按下式选取：
[0037]
【权利要求】
1. 一种转动负载模拟装置，其特征在于，包括：基座（1)、磁粉制动器（2)、安装座（3)、 接插件板（4)、旋转变压器转子（5)、旋转变压器定子（6)、联轴器（7)、压盖（8)、深沟球轴承 (9)、输出转轴（10)、输入转轴（11)、角接触轴承对（12)、内隔圈（13)、外隔圈（14)、外压圈 (15)、内压圈（16)、轮盘（17)、支撑板（18)、导杆（19)、重块（20); 其中，所述基座（1)为U形结构，一端为输出端，另一端为输入端，两端对外侧面均有 同轴的阶梯状通孔，由外向内直径逐渐变小，输出端依次为4个：安装座安装孔、旋转变压 器定子安装孔、深沟球轴承安装孔、挡肩，输入端依次为3个：安装定位孔、角接触轴承安装 孔、挡肩；所述安装定位孔用于待测电机或伺服机构固定部分的安装定位，所述安装定位孔 的对外端面有螺纹孔；所述深沟球轴承（9)安装于基座（1)的深沟球轴承安装孔，由压盖 (8)压紧外套圈止动，压盖（8)固定于基座（1)的旋转变压器定子安装孔底端平面；所述角 接触轴承对（12)为背靠背或面对面安装的两个角接触轴承，安装于基座（1)的角接触轴承 安装孔内，其间由内隔圈（13)、外隔圈（14)隔开，内隔圈（13)和外隔圈（14)的轴向宽度差 决定轴向预紧力，用外压圈（15)压紧最外侧角接触轴承的外套圈止动； 所述安装座（3)为管状结构，一端有用于定位的外圆柱面和外法兰盘，外圆柱面与基座 (1)的安装座安装孔配合，法兰盘固定于基座（1)输出端最外侧端面，安装座（3)的另一端 沿径向有矩形凸起，凸起部分中心开有矩形通孔，该部分顶端面安装接插件板（4)，接插件 板（4)上安装磁粉制动器（2)和旋转变压器定子（6)的引线接插件； 所述旋转变压器定子（6)前端外圆柱套入基座（1)的旋转变压器定子安装孔，由外法 兰固定于安装座安装孔底端平面； 所述输出转轴（10)为中空的阶梯轴，分为轴肩、深沟球轴承安装段、定位段，深沟球 轴承安装段套入深沟球轴承（9)内套圈的内孔，轴肩端面距轴承最近内套圈端面的距离为 1_，旋转变压器转子（5)由内法兰盘内孔与输出转轴（10)定位段外圆定位后固定于深沟 球轴承安装段的端平面，联轴器（7)外圆柱面与定位段内孔定位后固定于内孔底的端平面， 联轴器（7)另一端内孔形状与磁粉制动器（2)输出轴的截面相同，二者套入后即可防止周 向转动； 所述输入转轴（11)为中空的阶梯轴，分为轴肩、角接触轴承安装段、定位段，角接触轴 承安装段套入角接触轴承对（12)内套圈的内孔，由内压圈（16)压紧最外侧角接触轴承的 内套圈至轴肩端面与最近内套圈端面贴紧，定位段内孔用于待测电机或伺服机构转动部分 的安装定位，定位段底部端面有安装通孔； 所述轮盘（17)由内外环和4根均匀分布的辐条构成，辐条所在径向方向上有4个等直 径的均布圆孔，圆孔周边有安装螺纹孔，两个轮盘（17)的中心圆孔分别与输出转轴（10)、 输入转轴（11)的轴肩圆柱套合，由中心圆孔底部的法兰盘固定在轴肩端面上； 所述支撑板（18)垂直于长边的两个端面分别与两个轮盘（17)相连，其最外侧表面垂 直于各辐条所在径向； 所述导杆（19)为一端带法兰盘的光杆，光杆外圆与轮盘（17)径向方向的4个均布圆孔 为小间隙配合，4根导杆（19)分别穿过轮盘（17)上的4个圆孔，导杆（19)上穿入一定数量 的重块（20)后再插入另一轮盘（17)对应的圆孔内，用沉头螺钉固定导杆（19)的法兰盘至 轮盘（17); 所述重块（20)截面为正方形，中心通孔与导杆（19)光杆外圆间隙配合，且一个侧面与 支持板（18)表面接触，同一导杆（19)上相邻重块（20)间贴紧后从重块（20)侧面旋入紧定 螺钉以顶住导杆（19);关于转轴轴线对称的两个导杆（19)上的重块（20)数量相等。
【文档编号】G01R31/34GK104155608SQ201410447133
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】周辉, 史耀强, 刘明利 申请人:上海航天电子通讯设备研究所