基于回转式力矩马达特性测试的平衡机构的制作方法

本发明涉及一种力矩马达特性测试的机械平衡机构，属于电液伺服控制元件用电-机械转换器的测试领域。

背景技术：

电液伺服控制技术自四十年代出现以来，以其功率重量比高、输出力(力矩)大和静动态特性优异等显著特点在机电传动与控制技术中占据了高端位置，重点应用于航空航天、军用武器、船舶、大型电站、钢铁、材料试验机和振动台等各种关键场合，从而被视为各国工业的关键竞争力。而作为核心控制元件的电液伺服阀，则对整个电液伺服系统的性能起着决定性的影响作用，历来是流体传动及控制领域的研究热点之一。

电-机械转换器作为电液伺服阀的核心部件，是连接电信号与机械动作之间的桥梁，其性能对电液控制元件的整体性能起着决定性的影响作用。在众多的电-机械转换器中，力矩马达是较为常用的一种。力矩马达将电信号转换为机械运动，利用电磁原理工作，由永久磁铁或激磁线圈产生极化磁场，电气控制信号通过控制线圈产生控制磁场，两个磁场之间相互作用产生与控制信号成比例并能反应控制信号极性的力或力矩，从而使其运动部分产生直线位移或角位移机械运动。

根据按可动件的运动形式分为直线位移式和角位移式，按可动件的结构形式分为动铁式和动圈式。动铁式电-机械转换器的衔铁由软磁材料制成,控制线圈一般跨绕在衔铁上,以提供控制磁通。偏置磁通的励磁方式有电励磁和永磁励磁,电励磁方式则可以提供灵活多变的偏置磁通,方便电-机械转换器的特性调节，永磁励磁式转换器结构紧凑。工作气隙按照不同的特性要求也具有矩形和环形等多种形式。

力矩马达的输出力矩由控制电流产生的电磁力矩和衔铁偏离中位所产生的磁力矩组成。不同种类的力矩马达，其衔铁偏离中位时所产生的磁力矩不同。磁力矩为正的力矩马达具有正磁弹簧刚度，磁力矩为负的力矩马达具有负磁弹簧刚度。对于正弹簧刚度的力矩马达，当不通入控制电流时，衔铁偏离中位后能够自动回到中位。而负磁弹簧刚度力矩马达的衔铁偏离中位时产生的磁力矩会使衔铁进一步偏离中位，所以这种类型的力矩马达需要机械平衡装置使衔铁偏离中位时能够复位，而且对机械平衡装置的要求很高。

针对负磁弹簧刚度力矩马达，其特性测试装置需要设计平衡机构。回转式机构通常采用扭簧来复位,以实现大的复位转角,不过扭簧的材料和制造工艺要求高,可靠性不佳。当转子工作转角较小时,也可采用弹簧管复位,比如喷嘴挡板式伺服阀力矩马达衔铁的复位。弹簧管复位具有频响高,动态响应快的特点,不过弹簧管加工困难,工艺要求高,对元件转配也有特殊的要求。

技术实现要素：

为了克服现有力矩马达特性测试装置的机械平衡机构存在的上述缺陷，本发明提供了一种成本低廉、加工方便、简单实用、性能可靠、方便调节的基于回转式力矩马达特性测试的平衡机构。

本发明采用的技术方案是：

一种基于回转式力矩马达特性测试的平衡机构，包括底座、衔铁轴支撑板、拨叉、衔铁轴、m4螺钉、m3六角头螺栓、定位螺母、调节螺母、圆柱压缩弹簧和弹簧垫片，所述的底座上开设有螺纹孔，衔铁轴支撑板底部开有柱形沉头孔，通过螺钉将支撑板安装在所述的底座上；所述支撑板中间开有轴承座，用来放置轴承；所述支撑板上部设计有螺栓支承座，并在支承座上开有m3螺纹孔，m3六角头螺栓通过螺纹孔水平固定在支承座上；

所述的拨叉与衔铁轴间隙配合，通过m4螺钉使拨叉夹紧衔铁轴；

所述的弹簧安装在螺栓上，所述的弹簧垫片分别安装在弹簧两端，一个垫片与拨叉接触，另一个垫片与调节螺母接触，用在支撑弹簧和使拨叉的受力均匀；所述的定位螺母用来确定衔铁每次到达中位时，拨叉所回到的位置。

进一步，为了能避免螺栓干涉拨叉，而且能使弹簧作用在拨叉上，所以拨叉的上部设计成u形缺口。

所述拨叉开有直径为3mm的通孔且与衔铁轴是间隙配合。

本发明的有益效果体现在：

1.成本低、安装方便：本发明中的六角头螺栓、调节螺母、定位螺母以及圆柱螺旋压缩弹簧均可以通过网上购买得到，无需加工定做就可以满足要求，省去不少的加工成本。调节螺母可以调节弹簧的压缩量，从而改变预紧力，所以弹簧安装并不需要提前保证一定的预紧力，待弹簧安装好后再调节螺母达到一定的预紧力，这样做能省力且安装方便。

2.简单实用、方便调节：基于力矩马达特性测试的平衡机构的零部件少、结构简单。这套机构可以改变圆柱螺旋压缩弹簧能够适合多种力矩马达特性测试装置，螺母的设计使得调节更加方便。

3.能够测试力矩马达顺时针和逆时针转动的特性：回转式力矩马达动态特性的测试装置对平衡机构提出了更高的要求，当力矩马达顺时针和逆时针转动时，平衡机构都能使衔铁回到中位。本发明通过改变调节螺母、定位螺母、圆柱螺旋压缩弹簧的位置能够实现力矩马达顺时针和逆时针转动特性的测试。

附图说明

图1为回转式力矩马达特性测试的平衡机构示意图。

图2为图1的局部放大图，即拨叉和衔铁轴的配合关系示意图。

图3为衔铁轴支撑板示意图。

图4为m3六角头螺栓示意图。

图5为定位螺母示意图，调节螺母与定位螺母一样。

图6为m4内六角螺钉。

图7为拨叉的示意图。

图8为弹簧示意图。

图9为弹簧垫片的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步说明。

参照图1～图9，一种基于回转式力矩马达特性测试的平衡机构。所述的平衡机构包括底座1、衔铁轴支撑板2、拨叉5、衔铁轴6、m4螺钉4、m3六角头螺栓3、定位螺母7、调节螺母9、圆柱压缩弹簧11、弹簧垫片8和10。所述的底座上1开设有螺纹孔，衔铁轴支撑板2底部开有柱形沉头孔，通过螺钉将支撑板安装在所述的底座上。支撑板中间开有轴承座，用来放置轴承。支撑板上部设计有螺栓支承座，并在支承座上开有m3螺纹孔，m3六角头螺栓3通过螺纹孔水平固定在支承座上。

所述的拨叉5开有直径为3mm的通孔且与衔铁轴6是间隙配合，通过m4螺钉4使拨叉5夹紧衔铁轴。为了能避免螺栓干涉拨叉，而且能使弹簧作用在拨叉上，所以拨叉的上部设计成u形缺口。

所述的弹簧11安装在螺栓上，所述的弹簧垫片8和10分别安装在弹簧两端，一个垫片8与拨叉5接触，另一个垫片10与调节螺母9接触，用在支撑弹簧和使拨叉的受力均匀。所述的定位螺母7用来确定衔铁每次到达中位时，拨叉所回到的位置。

回转式力矩马达顺时针转动特性测试：定位螺母7、调节螺母9、圆柱螺旋压缩弹簧11、弹簧垫片8和10处于如图1所示的位置，先将衔铁固定在中位，通过m4内六角螺钉4使拨叉5夹紧衔铁轴6。接着转动定位螺母7与拨叉5接触。在不通电的情况下拨动衔铁，松手后观察衔铁能不能回到中位，若不能回到中位可以转动调节螺母9重复上述步骤。如果转动调节螺母也无法使衔铁回到中位，那就换个刚度的弹簧重复上述操作。

回转式力矩马达逆时针转动特性测试：此时的定位螺母4转动到最左边变成调节螺母，而调节螺母9转动到与拨叉5接触，圆柱螺旋压缩弹簧11装在螺母4与拨叉5之间，平衡机构的调节与回转式力矩马达顺时针转动特性测试的操作一样。

上述具体实施方式用来解释本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。