一种高动态离心机吊舱

摘要

本发明公开了一种高动态离心机吊舱，包括高动态离心机转臂、外力矩电机Ⅰ、外力矩电机Ⅱ、内力矩电机Ⅰ、内力矩电机Ⅱ、温度加载装置和旋转框，温度加载装置置于旋转框内部，外力矩电机Ⅰ和外力矩电机Ⅱ均固定安装在高动态离心机转臂上，外力矩电机Ⅱ位于外力矩电机Ⅰ的正上方，旋转框的下端和上端分别与外力矩电机Ⅰ和外力矩电机Ⅱ的转动端连接，内力矩电机Ⅰ和内力矩电机Ⅱ分别固定安装在旋转框的左右两端，温度加载装置位于内力矩电机Ⅰ和内力矩电机Ⅱ之间，温度加载装置同时与内力矩电机Ⅰ的转动端和内力矩电机Ⅱ的转动端固定连接。本发明可消除切向加速度带来的不真实载荷，完成对试验件任意时刻三轴加速度以及温度载荷的真实模拟。

权利要求

1.一种高动态离心机吊舱，包括高动态离心机转臂、外力矩电机Ⅰ、外力矩电机Ⅱ、内力矩电机Ⅰ、内力矩电机Ⅱ、温度加载装置和旋转框，所述温度加载装置置于所述旋转框内部，其特征在于：所述外力矩电机Ⅰ和所述外力矩电机Ⅱ均固定安装在所述高动态离心机转臂上，所述外力矩电机Ⅱ位于所述外力矩电机Ⅰ的正上方，所述旋转框位于所述外力矩电机Ⅰ和所述外力矩电机Ⅱ之间，所述旋转框的下端和上端分别与所述外力矩电机Ⅰ的转动端和所述外力矩电机Ⅱ的转动端固定连接，所述内力矩电机Ⅰ和所述内力矩电机Ⅱ分别固定安装在所述旋转框的左右两端，所述温度加载装置位于所述内力矩电机Ⅰ和所述内力矩电机Ⅱ之间，所述温度加载装置同时与所述内力矩电机Ⅰ的转动端和所述内力矩电机Ⅱ的转动端固定连接，所述内力矩电机Ⅰ和所述内力矩电机Ⅱ的传动轴系均仅有一个交叉滚子轴承，所述内力矩电机Ⅰ和所述内力矩电机Ⅱ的转轴均为空心轴结构，所述内力矩电机Ⅰ和所述内力矩电机Ⅱ的集流环均沉入空心轴内部进行安装，所述旋转框为横板加强、大倒角过渡的整体焊接的箱体结构。

2.根据权利要求1所述的高动态离心机吊舱，其特征在于：所述高动态离心机转臂为卧式V型结构，所述外力矩电机Ⅱ和所述外力矩电机Ⅰ分别固定安装在所述高动态离心机转臂的上下两端，所述旋转框位于所述高动态离心机转臂的V型槽内。

3.根据权利要求1所述的高动态离心机吊舱，其特征在于：所述旋转框的下端通过外传动轴Ⅰ与所述外力矩电机Ⅰ固定连接，所述旋转框的上端通过外传动轴Ⅱ与所述外力矩电机Ⅱ固定连接。

4.根据权利要求3所述的高动态离心机吊舱，其特征在于：所述外传动轴Ⅰ通过一个双列圆柱滚子轴承Ⅰ进行支承，所述外传动轴Ⅱ通过一个双列圆柱滚子轴承Ⅱ进行支承，所述外传动轴Ⅰ与所述旋转框之间、所述外传动轴Ⅱ与所述旋转框之间均通过锥面配合结构方式定中，所述外传动轴Ⅰ与所述旋转框之间通过胀套Ⅰ连接，所述外传动轴Ⅱ与所述旋转框之间通过胀套Ⅱ连接。

5.根据权利要求3所述的高动态离心机吊舱，其特征在于：所述外力矩电机Ⅰ的转轴与所述外传动轴Ⅰ之间通过一双大平键Ⅰ固定连接，所述外力矩电机Ⅱ的转轴与所述外传动轴Ⅱ之间通过一双大平键Ⅱ固定连接。

6.根据权利要求1所述的高动态离心机吊舱，其特征在于：所述温度加载装置固定设置有安装盘Ⅰ和安装盘Ⅱ，所述安装盘Ⅰ通过内传动轴Ⅰ与所述内力矩电机Ⅰ固定连接，所述安装盘Ⅱ通过内传动轴Ⅱ与所述内力矩电机Ⅱ固定连接。

7.根据权利要求6所述的高动态离心机吊舱，其特征在于：所述内传动轴Ⅰ通过一对面对面的圆锥滚子轴承Ⅰ进行支承，所述内传动轴Ⅱ通过一对面对面的圆锥滚子轴承Ⅱ进行支承。

8.根据权利要求6所述的高动态离心机吊舱，其特征在于：所述内力矩电机Ⅰ的转轴与所述内传动轴Ⅰ之间通过一双小平键Ⅰ固定连接，所述内力矩电机Ⅱ的转轴与所述内传动轴Ⅱ之间通过一双小平键Ⅱ固定连接。

说明书

一种高动态离心机吊舱

技术领域

[0001] 本发明属于机械设计技术领域，具体涉及一种高动态离心机吊舱。

背景技术

[0002] 高动态离心试验就是通过高动态离心机来实现快速变化惯性载荷的试验模拟，其主要特点就是对加速度和加速度变化率(加加速度)同时模拟。高动态离心机通过转臂的转速的快速变化实现对试验件加速度变化的动态模拟，高动态离心机吊舱系统的作用则是实现对试验件任意时刻三轴加速度的模拟。传统离心机包括土工离心机和例行试验用离心机的吊舱系统都只能模拟试验件单一方向的加速度载荷。载人离心试验所用的动态飞行模拟器，虽然可以模拟三轴加速度，但是该吊舱系统所处的加速度载荷较小(加速度通常不高于13g)，不满足高动态离心机吊舱的使用环境(加速度高达40g)，尤其是当转臂转速快速变化时，动态飞行模拟器的吊舱处会产生较大的切向加速度，切向加速度的存在会对试验件产生一个不真实的附加载荷。因此，现有的离心机吊舱系统的结构形式均不能很好的满足使用要求。

发明内容

[0003] 本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高动态离心机吊舱。

[0004] 本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

[0005] 一种高动态离心机吊舱，包括高动态离心机转臂、外力矩电机Ⅰ、外力矩电机Ⅱ、内力矩电机Ⅰ、内力矩电机Ⅱ、温度加载装置和旋转框，所述温度加载装置置于所述旋转框内部，所述外力矩电机Ⅰ和所述外力矩电机Ⅱ均固定安装在所述高动态离心机转臂上，所述外力矩电机Ⅱ位于所述外力矩电机Ⅰ的正上方，所述旋转框位于所述外力矩电机Ⅰ和所述外力矩电机Ⅱ之间，所述旋转框的下端和上端分别与所述外力矩电机Ⅰ的转动端和所述外力矩电机Ⅱ的转动端固定连接，所述内力矩电机Ⅰ和所述内力矩电机Ⅱ分别固定安装在所述旋转框的左右两端，所述温度加载装置位于所述内力矩电机Ⅰ和所述内力矩电机Ⅱ之间，所述温度加载装置同时与所述内力矩电机Ⅰ的转动端和所述内力矩电机Ⅱ的转动端固定连接。

[0006] 进一步地，所述高动态离心机转臂为卧式V型结构，所述外力矩电机Ⅱ和所述外力矩电机Ⅰ分别固定安装在所述高动态离心机转臂的上下两端，所述旋转框位于所述高动态离心机转臂的V型槽内。

[0007] 进一步地，所述旋转框的下端通过外传动轴Ⅰ与所述外力矩电机Ⅰ固定连接，所述旋转框的上端通过外传动轴Ⅱ与所述外力矩电机Ⅱ固定连接。

[0008] 更进一步地，所述外传动轴Ⅰ通过一个双列圆柱滚子轴承Ⅰ进行支承，所述外传动轴Ⅱ通过一个双列圆柱滚子轴承Ⅱ进行支承，所述外传动轴Ⅰ与所述旋转框之间、所述外传动轴Ⅱ与所述旋转框之间均通过锥面配合结构方式定中，所述外传动轴Ⅰ与所述旋转框之间通过胀套Ⅰ连接，所述外传动轴Ⅱ与所述旋转框之间通过胀套Ⅱ连接。

[0009] 更进一步地，所述外力矩电机Ⅰ的转轴与所述外传动轴Ⅰ之间通过一双大平键Ⅰ固定连接，所述外力矩电机Ⅱ的转轴与所述外传动轴Ⅱ之间通过一双大平键Ⅱ固定连接。

[0010] 进一步地，所述温度加载装置固定设置有安装盘Ⅰ和安装盘Ⅱ，所述安装盘Ⅰ通过内传动轴Ⅰ与所述内力矩电机Ⅰ固定连接，所述安装盘Ⅱ通过内传动轴Ⅱ与所述内力矩电机Ⅱ固定连接。

[0011] 更进一步地，所述内传动轴Ⅰ通过一对面对面的圆锥滚子轴承Ⅰ进行支承，所述内传动轴Ⅱ通过一对面对面的圆锥滚子轴承Ⅱ进行支承。

[0012] 更进一步地，所述内力矩电机Ⅰ的转轴与所述内传动轴Ⅰ之间通过一双小平键Ⅰ固定连接，所述内力矩电机Ⅱ的转轴与所述内传动轴Ⅱ之间通过一双小平键Ⅱ固定连接。

[0013] 进一步地，所述内力矩电机Ⅰ和所述内力矩电机Ⅱ的传动轴系均仅有一个交叉滚子轴承，所述内力矩电机Ⅰ和所述内力矩电机Ⅱ的转轴均为空心轴结构，所述内力矩电机Ⅰ和所述内力矩电机Ⅱ的集流环均沉入空心轴内部进行安装。

[0014] 进一步地，所述旋转框为横板加强、大倒角过渡的整体焊接的箱体结构。

[0015] 本发明的有益效果在于：

[0016] 高动态离心机吊舱竖直安装在高动态离心机转臂，通过高动态离心机吊舱的旋转，能够将吊舱处的切向加速度和向心加速度的合成加速度分解到试验件的三个轴上，消除切向加速度带来的不真实载荷，完成对试验件任意时刻三轴加速度以及温度载荷的真实模拟；内力矩电机采用交叉滚子轴承，可以承受任意方向的离心力载荷；内力矩电机采用单个交叉滚子轴承和内传动轴联合支承的形式以及集流环沉入转轴内部进行安装的方式有效的降低了内力距电机的整体高度和其相对于外传动轴的转动惯量；旋转框采用大倒角过渡的整体焊接的箱体结构，有效地降低了质量和转动惯量。

附图说明

[0017] 图1是本发明全系统的结构图；

[0018] 图2是内力矩电机的系统结构图；

[0019] 图3是温度加载装置的结构图；

[0020] 图中：1-外力矩电机Ⅰ、2-大平键Ⅰ、3-外传动轴Ⅰ、4-下压盖、5-双列圆柱滚子轴承Ⅰ、6-胀套Ⅰ、7-高动态离心机转臂、8-旋转框、9-安装盘Ⅰ、 10-内力矩电机Ⅰ、11-小平键Ⅰ、12-内传动轴Ⅰ、13-圆锥滚子轴承Ⅰ、14-轴承压盖Ⅰ、15-胀套Ⅱ、16-外传动轴Ⅱ、17-双列圆柱滚子轴承Ⅱ、18-上压盖、 19-大平键Ⅱ、20-外力矩电机Ⅱ、21-温度加载装置、22-安装盘Ⅱ、23-圆锥滚子轴承Ⅱ、24-内传动轴Ⅱ、25-小平键Ⅱ、26-轴承压盖Ⅱ、27-内力矩电机Ⅱ、 
28-编码器支架、29-编码器、30-集流环挡环、31-编码器安装环、32-内压环、 33-交叉滚子轴承、34-外压环、35-轴承座、36-电机外壳、37-定子、38-转子磁钢、39-转轴、40-集流环、
41-定位环、42-左半容器、43-隔热层、44-蒙皮、 45-试验件、46-管夹、47-加热管、48-右半容器。

具体实施方式

[0021] 下面结合附图对本发明作进一步说明：

[0022] 如图1、图2和图3所示，本发明包括高动态离心机转臂(7)、外力矩电机Ⅰ(1)、外力矩电机Ⅱ(20)、内力矩电机Ⅰ(10)、内力矩电机Ⅱ(27)、温度加载装置(21)和旋转框(8)，温度加载装置(21)置于旋转框(8)内部，外力矩电机Ⅰ(1)和外力矩电机Ⅱ(20)均固定安装在高动态离心机转臂(7) 上，外力矩电机Ⅱ(20)位于外力矩电机Ⅰ(1)的正上方，旋转框(8)位于外力矩电机Ⅰ(1)和外力矩电机Ⅱ(20)之间，旋转框(8)的下端和上端分别与外力矩电机Ⅰ(1)的转动端和外力矩电机Ⅱ(20)的转动端固定连接，内力矩电机Ⅰ(10)和内力矩电机Ⅱ(27)分别固定安装在旋转框(8)的左右两端，温度加载装置(21)位于内力矩电机Ⅰ(10)和内力矩电机Ⅱ(27)之间，温度加载装置(21)同时与内力矩电机Ⅰ(10)的转动端和内力矩电机Ⅱ(27) 的转动端固定连接。

[0023] 在本实施例中，高动态离心机转臂(7)为卧式V型结构，外力矩电机Ⅱ(20) 和外力矩电机Ⅰ(1)分别固定安装在高动态离心机转臂(7)的上下两端，旋转框(8)位于高动态离心机转臂(7)的V型槽内。

[0024] 旋转框(8)的下端通过外传动轴Ⅰ(3)与外力矩电机Ⅰ(1)固定连接，旋转框(8)的上端通过外传动轴Ⅱ(16)与外力矩电机Ⅱ(20)固定连接。外传动轴Ⅰ(3)通过一个双列圆柱滚子轴承Ⅰ(5)进行支承，外传动轴Ⅱ(16) 通过一个双列圆柱滚子轴承Ⅱ(17)进行支承，外传动轴Ⅰ(3)与旋转框(8) 之间、外传动轴Ⅱ(16)与旋转框(8)之间均通过锥面配合结构方式定中，外传动轴Ⅰ(3)与旋转框(8)之间通过胀套Ⅰ(6)连接，外传动轴Ⅱ(16)与旋转框(8)之间通过胀套Ⅱ(15)连接。外力矩电机Ⅰ(1)的转轴与外传动轴Ⅰ(3)之间通过一双大平键Ⅰ(2)固定连接，外力矩电机Ⅱ(20)的转轴与外传动轴Ⅱ(16)之间通过一双大平键Ⅱ(19)固定连接。

[0025] 温度加载装置(21)固定设置有安装盘Ⅰ(9)和安装盘Ⅱ(22)，安装盘Ⅰ(9)通过内传动轴Ⅰ(12)与内力矩电机Ⅰ(10)固定连接，安装盘Ⅱ(22) 通过内传动轴Ⅱ(24)与内力矩电机Ⅱ(27)固定连接。内传动轴Ⅰ(12)通过一对面对面的圆锥滚子轴承Ⅰ(13)进行支承，内传动轴Ⅱ(24)通过一对面对面的圆锥滚子轴承Ⅱ(23)进行支承。内力矩电机Ⅰ(10)的转轴(39) 与内传动轴Ⅰ(12)之间通过一双小平键Ⅰ(11)固定连接，内力矩电机Ⅱ(27) 的转轴(39)与内传动轴Ⅱ(24)之间通过一双小平键Ⅱ(25)固定连接。

[0026] 内力矩电机Ⅰ(10)和内力矩电机Ⅱ(27)的传动轴系均仅有一个交叉滚子轴承(33)，内力矩电机Ⅰ(10)和内力矩电机Ⅱ(27)的转轴(39)均为空心轴结构，内力矩电机Ⅰ(10)和内力矩电机Ⅱ(27)的集流环(40)均沉入空心转轴(39)内部进行安装。旋转框(8)为横板加强、大倒角过渡的整体焊接的箱体结构。

[0027] 本发明所述高动态离心机吊舱，在工作时，两个外力矩电机从竖直方向上驱动旋转框(8)转动，两个内力矩电机驱动温度加载装置(21)转动，通过对外力矩电机和内力矩电机与高动态离心机转速之间的协调控制，实现对试验件任意时刻三轴加速度加速度的模拟。内力距电机所需连接电缆通过外力矩电机的集流环传递而来。温度加载装置(21)所需连接电缆通过外力矩电机的集流环，再通过内力矩电机的集流环传递而来。两个外力矩电机及旋转框所组成的外传动轴系由一组圆柱滚子轴承来承担垂直于传动轴线方向的离心力载荷。内力矩电机的转轴由其自身的单个交叉滚子轴承(33)和传动轴上的一组面对面布置的圆锥滚子轴承进行支承。两个内力矩电机及温度加载装置(21)所组成代发内传动轴系由两组面面布置的圆锥滚子轴承进行支承，承担来自四个任意方向离心力载荷。温度加载装置(21)内部通过隔热层(43)进行隔热，通过安装在内壁的加热管(47)进行温度加载，从而实现对试验件(45)在高动态加速度环境下与温度复合的综合环境试验考核。

[0028] 图中下压盖(4)、轴承压盖Ⅰ(14)、上压盖(18)、轴承压盖Ⅱ(26)、编码器支架(28)、编码器(29)、集流环挡环(30)、编码器安装环(31)、内压环(32)、外压环(34)、轴承座(35)、电机外壳(36)、定子(37)、转子磁钢 (38)、定位环(41)、左半容器(42)、隔热层(43)、蒙皮(44)、管夹(46) 和右半容器(48)均为现有技术的部件，与本发明的创新结构关系较小，这里标出仅为便于理解，不多作说明。

[0029] 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。