一種新型電動伺服式單軸激振試驗臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種新型電動伺服式單軸激振試驗臺，可以作為相關物體的激振測試設備、特殊物質的篩選設備等，幫助相關研發人員開展一系列有意義的測試。
【背景技術】
[0002]傳統的激振裝置主要有機械式、液壓式等組成方式。機械式激振裝置主要由直流電機、單/雙偏心輪或凸輪等相關機構組成；液壓式激振裝置主要通過液壓伺服閥、液壓作動筒、減震器等元件組成并進行相關激勵振動。隨著工業技術的不斷發展，當前應用較多的激振裝置主要為液壓伺服激振裝置，本新型主要是針對當前的液壓伺服激振試驗臺存在諸多缺點而提出的，當前液壓伺服源激振設備主要不足如下:
[0003]1.響應速度慢、運行平穩度差、噪音大、性價比低。
[0004]當前的液壓伺服激振裝置主要使用液壓源作為動力源及作動源，須使用液壓伺服閥，其液壓信號傳遞速度慢不易進行校正，系統響應慢；液體彈性模數受溫度和混入其中的空氣影響較大，低溫時摩擦大，高溫時易泄露，運行平穩度差；試驗臺的NVH效果欠佳，液壓有緣噪音大，而選用靜音液壓油源則成本高；整體性價比低。
[0005]2.控制器復雜，控制精度低。
[0006]液壓激振裝置須使用專用的控制器來控制液壓缸及蓄能器進行動力輸出，控制器較為復雜，且油源的特殊性質導致其控制復雜且精度較低。
[0007]3.設計參數局限性大、過載能力差、空間布置需求高。
[0008]液壓激振試驗臺設計過程中，相關作動力及行程等設計參數一旦確定，即無法變更；液壓系統如需提供較大作動力，還須選用具有較大容量的壓力蓄能器，且動力限定性強，瞬時過載能力差；液壓缸及其蓄能器結構復雜，連接附屬管路復雜，占據空間大，不易布置安裝。
[0009]4.信號輸出范圍小，穩定性差，數據處理的操作性差。
[0010]液壓激振裝置，輸出信號范圍小，可提取的相關數據及接口有限，傳感器多與液壓系統同步集成，數據后期處理復雜，且不便儲存。
[0011]5.安裝及后期調整維護繁瑣，使用壽命及安全性低。
[0012]液壓伺服激振裝置使用液壓源作為激勵源，把液壓源的液壓能轉換為機械能，機械部件和液壓油配置安裝過程繁瑣，且長期使用帶來的設備老化及系統運行過程中產生的漏油現象一直是眾多液壓執行系統的弱點，使液壓油易受到污染，并容易造成執行機構堵塞，直接導致其維護工作復雜；漏油現象作為其弱點，不僅對環境造成污染，更導致潤滑失效，造成使用壽命低，且容易引發火災，安全性差。
【實用新型內容】
[0013]針對當前液壓伺服激振裝置存在的以上不足，本實用新型的目的是:提供一種響應快、運行平穩、噪音小、性價比高、控制簡便、參數配置調整簡單、數據輸出及處理操作性強、安裝維護方便、壽命及安全性高、適用范圍廣的激振試驗臺，以克服現有大部分激振試驗臺的不足。
[0014]本實用新型的目的是通過以下技術方案實現的:
[0015]一種新型電動伺服式單軸激振試驗臺，其包括由伺服電機、與伺服電機側向連接的精密直角減速機、柔性聯軸器、通過柔性聯軸器與精密直角減速機相連接的滾珠絲杠、連接于滾珠絲杠螺母上的內套筒推桿、作動器的外套筒、連接于作動器內套筒推桿前端的法蘭盤、安裝于法蘭盤上端的工作盤、安裝于工作盤下端的直線導軌、用于安裝直線導軌軸承座的試驗臺臺架、安裝于試驗臺架上的位移傳感器組成。
[0016]所述伺服電機由伺服放大器控制，所述伺服放大器與PLC相連接，所述PLC與一計算機連接，所述計算機用于向所述PLC發出控制信號并傳遞給所述伺服放大器；伺服電機的輸出軸通過法蘭端面與所述精密直角減速機的輸入軸端面相連接，精密直角減速機的輸出軸與滾珠絲杠的下端通過所述柔性聯軸器相連接。
[0017]所述內套筒推桿的下端安裝于所述滾珠絲杠螺母的法蘭上端面，隨著滾珠絲杠的轉動，所述的內外套筒相互配合，實現內套筒隨絲杠螺母在垂直方向上的直線運動。
[0018]所述位移傳感器安裝于所述試驗臺臺架的上端面，所述位移傳感器為拉線式位移傳感器，其拉線頭端安裝于所述工作盤下端，拉線式位移傳感器輸出端與所述測量顯示控制儀相連接，通過數據采集裝置，用于實時測量所述作動器的位移值，根據作動器的行程范圍，在測量顯示控制儀上設定監測報警量程的上下限范圍。
[0019]所述測量顯示控制儀內集成有繼電器，所述繼電器為無源繼電器，通過測量顯示控制儀的輸出端口連接到控制電路中；當測量顯示控制儀監測到的拉線式位移傳感器測得的數值超出之前設定的預警安全范圍時，向測量顯示控制儀內部的無源繼電器發出控制信號，繼電器隨之發出斷路信號，使控制電路信號傳輸中斷，即PC向伺服放大器輸出的控制指令脈沖被中斷，連接在伺服電機編碼器后的電磁制動器通過電磁力迫使伺服電機立即停止工作達到保護系統的目的。
[0020]本實用新型的試驗臺采用雙層板平面，進行直線軸承及直線軸承座的安裝，有效削弱激振過程中產生的側向力對機械結構帶來的損傷。采用支架結構對作動器主體進行安裝固定，保證了作動器運行過程中的穩定性。
[0021]本實用新型區別于傳統激振裝置包括如下:
[0022]1、采用伺服電機作為動力輸出裝置，由于伺服電機為脈沖控制，脈沖信號是按光速來傳遞信息，且易于綜合和校正，電機加減速的動態響應時間短，一般在幾十毫秒之內，響應快；采用伺服電機配合機械設備傳動，不會產生缺步運行現象，運行較為平穩，且伺服電機的發熱和噪音較低；伺服系統成本低于液壓伺服裝置，性價比高。
[0023]2、試驗臺通過PC及控制軟件、PLC、伺服放大器、伺服電機、傳感器及配套顯示控制儀表等共同控制，實現方法簡單，伺服放大器通過接收輸出的控制脈沖對伺服電機進行角位移控制，可實現高精度定位及高精度的扭力測試，控制簡單可行；伺服電機尾部的增量編碼器所具備的反饋功能更極大的提升了控制精度，實現了位置，速度和力矩的閉環控制，控制精度高。
[0024]3、可根據被測試對象需要，選配或者更換相關傳動零部件完成試驗臺運行參數變更；作為激振測試平臺，可根據實際需要加裝相關設備，讓使用者有機會和條件為試驗臺改進及外部設備的再次操作進行集成，進行多種應用工況下的激振模擬；伺服電機可提供較大動力，能承受三倍于額定轉矩的負載，可滿足快速起動和瞬間負載波動，抗過載能力強；伺服電機和精密直角減速機之間采用側連方式，降低了重心，整個激振系統機構體積小，結構簡單，易于拆裝，空間布置方便。
[0025]4、采用伺服電機控制后，控制命令及相關控制文件通過計算機實現了可存儲；設備運行過程中，每次作用扭力及動載荷可被記錄，并生成相關測試數據、曲線報表等；選用的信號輸出及控制軟件范圍廣，可實現正弦波、方波、三角波、梯形波、諧波、鋸齒波、疊加波形等用戶自定義波形；試驗中眾多測試參數可通過用戶自由選定的傳感器連接測量顯示控制儀進行提取，集成了控制、數據采集和輸出反饋。用戶可自行選用相關軟件，定制個性化相關控制界面、標定標準等；數字輸入輸出的實時性可保證在用戶編程或條件觸發時反應速度快，能力強，通信靈活；具有高精度的滾珠絲杠為主要內部結構的作動器與伺服電機二者結合，每個測試循環完成后可實現計算更新，完成對于物體及設備的反饋評定，可直接面向結果、運行時間及運行狀態，并在計算機上可控可視，能以更高的靈活性提供生產力的改進。
[0026]5、主要為機械部件構成，采用軸承組雙軸承安裝配置方式，有效消除系統運動過程中產生的間隙并保持驅動軸承內圈與絲杠之間的摩擦為滾動摩擦，減小驅動過程中產生的軸向摩擦力，使用壽命通過更換相關易耗零部件可以得到有效保障；通過內部結構設計，實現了作動器內部的油路保護，通過拉線式傳感器的配備，不但實現了數據采集，通過測量顯示控制儀，還增加了疲勞及限位保護功能，安全性高。采用雙層板直線滑動軸承，有效抵消了激振過程中側向力對機械結構的影響。
【附圖說明】
[0027]圖1為本實用新型實施例的激振裝置主視圖；
[0028]圖2為本實用新型實施例的激振裝置右視圖；
[0029]圖3-6為精密直