本發(fā)明涉及伺服機構(gòu)領(lǐng)域，特別是涉及一種三余度伺服閥穩(wěn)定性試驗系統(tǒng)中的彈性負載機構(gòu)以及利用該彈性負載機構(gòu)進行測量彈性負載的方法。

背景技術(shù)：

三余度伺服閥穩(wěn)定性試驗系統(tǒng)包括彈性負載機構(gòu)，摩擦負載機構(gòu)，慣性負載機構(gòu)。用于檢測伺服閥負載條件下的穩(wěn)定性和可靠性，特別是閥的零位穩(wěn)定性；提供三余度伺服閥長時間工作的液壓測試條件，通過對伺服閥進行長時間考核，從而保證產(chǎn)品工作時間內(nèi)的可靠性。

根據(jù)伺服系統(tǒng)的要求，需要實現(xiàn)伺服機構(gòu)長時間的工作，并且產(chǎn)品沒有起機穩(wěn)定的時間，基于可靠性的考慮，現(xiàn)有的伺服系統(tǒng)在設(shè)計上選用了高可靠三余度噴嘴擋板伺服閥。設(shè)計原理上，三余度噴嘴擋板伺服閥由于采用了故障吸收式的冗余結(jié)構(gòu)，保證伺服閥在前置級1路或2路故障狀態(tài)下也能正常穩(wěn)定工作，可以滿足系統(tǒng)的需要。通過多年的三余度伺服閥測試試驗臺研制，已形成了較完善的設(shè)計技術(shù)和研制體系，可以測試三余度伺服閥正常狀態(tài)和故障狀態(tài)下的靜動態(tài)性能。但是，現(xiàn)有的三余度噴嘴擋板伺服閥測試試驗臺中彈簧與主軸固定的方式大多為焊接，在小空間下很難實現(xiàn)彈簧與主軸的焊接，對焊接的技術(shù)要求較高。在反復高強的實驗條件下，彈簧與主軸的焊接連接很難保持牢固，使得試驗臺整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明的目的在于提供一種使試驗臺的整體結(jié)構(gòu)更加可靠、穩(wěn)定；結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便；可以靈活調(diào)整實驗設(shè)備初始彈性負載的三余度伺服閥測試試驗臺的彈性負載機構(gòu)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供的一種彈性負載機構(gòu)，放置在試驗臺上，包括主軸、支架、彈簧、彈簧套筒以及螺母，其中，

所述支架包括第一支架和第二支架，所述第一支架和第二支架上對稱設(shè)置通孔；

所述彈簧套筒包括第一彈簧套筒和第二彈簧套筒，所述第一彈簧套筒和第二彈簧套筒包括第一端和第二端，所述第一端外徑大于所述通孔直徑，所述第二端外徑小于所述通孔直徑，所述第二端套裝在所述通孔中，所述第一彈簧套筒和第二彈簧套筒的第一端在所述第一支架和第二支架之間相對設(shè)置；

所述主軸一端設(shè)置軸肩，另一端設(shè)置螺母，所述軸肩和螺母之間依次套裝有第一彈簧套筒、彈簧、第二彈簧套筒，所述主軸帶動兩個彈簧套筒相對于支架運動。

優(yōu)選地，所述第一彈簧套筒和第二彈簧套筒的第一端均設(shè)置凹槽，所述彈簧兩端嵌入到所述凹槽中。

優(yōu)選地，所述凹槽的深度小于等于所述第一彈簧套筒和第二彈簧套筒的第一端的厚度。

優(yōu)選地，所述彈性負載機構(gòu)還包括連接件，所述連接件套裝在螺母和第二彈簧套筒中間的主軸上，便于螺母推動彈簧套筒的移動。

優(yōu)選地，所述試驗臺上設(shè)置有t型槽。

優(yōu)選地，所述支架還包括底板，所述底板上設(shè)置螺栓孔，螺栓穿過所述螺栓孔，將支架固定在試驗臺的t型槽中。

優(yōu)選地，所述螺母為鎖緊螺母。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供的一種測量彈性負載的方法，包括：用本發(fā)明所述的彈性負載機構(gòu)進行測量彈性負載，其中包括，

根據(jù)負載要求對彈簧進行設(shè)計，確定彈簧參數(shù)；

調(diào)整兩個彈簧套筒之間的距離，固定螺母，調(diào)整兩個支架距離并固定，確定初始彈性負載；

主軸向左運動時，軸肩帶動第一彈簧套筒向左運動，壓緊彈簧，彈簧向左運動，第二彈簧套筒的第一端被彈簧壓緊在第二支架上，彈簧負載；

主軸向右運動時，螺母與主軸一起向右運動，第二彈簧套筒壓緊彈簧，第一彈簧套筒的第一端被彈簧壓緊在第一支架上，彈簧負載。

優(yōu)選地，主軸向右運動時，所述螺母通過推動設(shè)置在第二彈簧套筒和螺母之間的連接塊來推動第二彈簧套筒向右運動。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明彈性負載機構(gòu)及利用該彈性負載機構(gòu)測量彈性負載的方法具有以下有益效果：

1)利用本發(fā)明彈性負載機構(gòu)測量彈性負載時，通過兩個彈簧套筒和彈簧支架將主軸左右運動時，對彈簧施加的拉力和壓力都轉(zhuǎn)化為彈簧所受的壓力，彈簧受拉力時，試驗臺的整體結(jié)構(gòu)更加可靠，穩(wěn)固。

2)本發(fā)明彈性負載機構(gòu)設(shè)置兩個支架，在測量彈性負載時，通過支架在試驗臺t型槽中移動來調(diào)節(jié)兩支架間的距離，進而來固定彈簧套筒之間的距離，可以靈活便捷地調(diào)節(jié)實驗設(shè)備所受的初始彈性負載，避免了在小空間下很難實現(xiàn)彈簧與主軸進行焊接固定的問題。

3)本發(fā)明彈性負載機構(gòu)在工作時間上提供了可靠性。

4)本發(fā)明彈簧套筒第一端設(shè)置凹槽，彈簧兩端嵌入到彈簧套筒的凹槽中，使得三余度伺服閥彈性負載機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。

附圖說明

圖1是本發(fā)明三余度伺服閥彈性負載機構(gòu)的主視圖。

圖2是本發(fā)明三余度伺服閥彈性負載機構(gòu)的俯視圖。

圖3是本發(fā)明三余度伺服閥彈性負載機構(gòu)圖2中a-a處剖面示意圖。

具體實施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述：

如圖1、2、3所示，一種三余度伺服閥測試試驗臺彈性負載機構(gòu)，放置在試驗臺上，包括主軸2、支架、彈簧3、彈簧套筒以及鎖緊螺母8，其中，

所述支架包括第一支架6和第二支架7，所述第一支架6和第二支架7上對稱設(shè)置通孔；

所述彈簧套筒包括第一彈簧套筒4和第二彈簧套筒5，所述第一彈簧套筒4包括第一端41和第二端43，第二彈簧套筒5包括第一端51和第二端53，所述第一彈簧套筒的第一端41和第二彈簧套筒的第一端51的外徑大于所述通孔直徑，所述第一彈簧套筒的第二端43和第二彈簧套筒的第二端53外徑小于所述通孔直徑，所述第一彈簧套筒的第二端43和第二彈簧套筒的第二端53套裝在所述通孔中，所述第一彈簧套筒的第一端41和第二彈簧套筒的第一端51在所述第一支架6和第二支架7之間相對設(shè)置；

所述主軸2一端設(shè)置軸肩1，另一端設(shè)置鎖緊螺母8，所述軸肩1和鎖緊螺母8之間依次套裝有第一彈簧套筒4、彈簧3、第二彈簧套筒5，所述主軸2帶動兩個彈簧套筒相對于支架運動。

本實施例中，所述第一彈簧套筒的第一端41設(shè)置凹槽42，第二彈簧套筒的第一端51設(shè)置凹槽52，彈簧兩端嵌入到所述凹槽中。

本實施例中，所述凹槽42的深度小于等于所述第一彈簧套筒的第一端41的厚度，所述凹槽52的深度小于等于所述第二彈簧套筒的第一端51的厚度。

本實施例中，還包括連接件9，所述連接件9套裝在鎖緊螺母8和第二彈簧套筒5中間的主軸2上，便于鎖緊螺母8推動第二彈簧套筒5的移動。

本實施例中，所述支架還包括支架底板和支架導板，所述支架底板上設(shè)置四個螺栓孔，螺栓61和螺栓71穿過所述螺栓孔與配套螺母配合將支架固定在試驗臺10的t型槽中；所述導板固定安裝在所述支架兩側(cè)。

本實施例中，所述三余度伺服閥測試試驗臺彈性負載機構(gòu)，放置在試驗臺的t型槽中，所述彈性負載機構(gòu)的支架可在t型槽中移動，在確定支架位置后，通過螺栓將彈性負載機構(gòu)的支架固定在t型槽中。

本發(fā)明還提供的一種彈性負載的測量方法，包括：利用本發(fā)明所述的彈性負載機構(gòu)進行測量，其中包括，

根據(jù)負載要求對彈簧3進行設(shè)計，確定彈簧參數(shù)，所述彈簧參數(shù)包括：工作載荷、工作行程、載荷性質(zhì)、彈簧類別、端部結(jié)構(gòu)、彈簧材料、初算彈簧剛度、工作極限載荷、彈簧材料直徑、彈簧中經(jīng)、工作極限載荷、彈簧單圈剛度、工作極限載荷下的單圈變形量、有效圈數(shù)、有效圈數(shù)、彈簧節(jié)距等；

在實驗開始之前，調(diào)整兩個彈簧套筒之間的距離，固定鎖緊螺母8，調(diào)整兩個支架距離并固定，確定初始彈性負載；

所述主軸2向左運動時，軸肩1帶動第一彈簧套筒4向左運動，壓緊彈簧3，彈簧3向左運動，第二彈簧套筒的第一端51被彈簧3壓緊在第二支架6上，彈簧3負載；

所述主軸2向右運動時，鎖緊螺母8與主軸2一起向右運動，第二彈簧套筒5壓緊彈簧3，第一彈簧套筒的第一端41被彈簧3壓緊在第一支架7上，彈簧3負載。

進一步地，所述主軸2向右運動時，所述鎖緊螺母8通過推動設(shè)置在第二彈簧套筒5和鎖緊螺母8之間的連接塊9來推動第二彈簧套筒5向右運動。

其中，根據(jù)彈簧的原始參數(shù)及負載要求對彈簧進行具體設(shè)計如下：

根據(jù)要求，彈性力在200-1000n之間可調(diào)，最大形變量10.5mm，則選取不同剛度的彈簧組合的方式即可模擬作動器運動中的彈性負載可調(diào)，并可以承受實驗設(shè)備左右來回運動的負載力，并通過本發(fā)明的彈性負載機構(gòu)將實驗設(shè)備左右來回運動對彈簧所施加的拉力和壓力都轉(zhuǎn)化為彈簧所受的壓力。

彈簧的設(shè)計方案：表1彈簧的原始設(shè)計參數(shù)：

根據(jù)要求工作載荷的范圍，確定實際彈簧的工作載荷范圍：100-1200，工作載荷行程：h＝10.5，最小工作載荷：p1＝100最大工作載荷：pn＝1200

初算彈簧剛度：

工作極限載荷：pj＝1.25×1200＝1500

彈簧材料直徑：d＝6彈簧中徑：d＝30

工作極限載荷：pj＝1530.9彈簧單圈剛度：p'd＝471

工作極限載荷下的單圈變形量：fj＝3.23

有效圈數(shù)：根據(jù)《機械設(shè)計手冊》查得：

有效圈數(shù)：n＝4.5總?cè)?shù)：n1＝6.5

彈簧節(jié)距：

本發(fā)明通過優(yōu)化設(shè)計，保證負載特性長期穩(wěn)定性和可靠性。

綜上所述，通過彈性負載機構(gòu)將實驗設(shè)備主軸左右運動對彈簧施加的拉力和壓力都轉(zhuǎn)化為彈簧只受的壓力，避免了在小空間下很難實現(xiàn)彈簧與主軸進行焊接固定的問題；通過調(diào)節(jié)鎖緊螺母以及固定彈性負載機構(gòu)中兩個支架之間的距離來調(diào)節(jié)彈簧初始距離，進而來調(diào)節(jié)實驗設(shè)備所受的初始彈性負載；在彈簧受力時，試驗臺的整體結(jié)構(gòu)更加可靠，穩(wěn)固；本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)簡單，彈性負載機構(gòu)長時間工作，在產(chǎn)品工作時間內(nèi)提供了穩(wěn)定性和可靠性。

以上結(jié)合附圖對本發(fā)明優(yōu)選實施例進行了描述，但本發(fā)明并不局限于上述的具體實施方式，上述的具體實施方式僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護的范圍情況下，還可以做出很多形式，這些均屬于本發(fā)明保護范圍之內(nèi)。