[其他]機(jī)液負(fù)載模擬器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 86204918
• 申請(qǐng)日: 1986-07-05
• 公開（公告）號(hào): CN86204918U
• 公開（公告）日: 1987-04-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉長年
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空學(xué)院
• 主分類號(hào): G06G7/64
• 分類號(hào): G06G7/64
• 代理公司: 北京航空學(xué)院專利事務(wù)所
• 代理人: 官漢增

機(jī)液負(fù)載模擬器屬于液壓自控裝置中施力系統(tǒng)的一類，多用于元部件、結(jié)構(gòu)物和自控系統(tǒng)的加載及疲勞試驗(yàn)和強(qiáng)度試驗(yàn)。在航空、航天、艦船、冶金、土木建筑、機(jī)床、汽車、農(nóng)業(yè)機(jī)械等眾多工業(yè)領(lǐng)域中都可使用。

原有的同類裝置都是電液伺服系統(tǒng)，本發(fā)明較電液伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉、操作方便、壽命長、抗污染能力強(qiáng)和噪音低。由于動(dòng)靜態(tài)品質(zhì)與電液系統(tǒng)相同，而造價(jià)僅相當(dāng)于前者的十分之一，加之上述其它優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明將會(huì)得到廣泛推廣和使用。

由于本發(fā)明從原理到結(jié)構(gòu)都是全新的，因此具有新穎性的特點(diǎn)。

下面介紹本發(fā)明的技術(shù)關(guān)鍵部分。附圖1展示了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖，全裝置共分四大部分。

1.位置信號(hào)發(fā)生器（1）

附圖1中左上角點(diǎn)畫線所包圍的部分為位置信號(hào)發(fā)生器，用來將電信號(hào)轉(zhuǎn)化成機(jī)械位移信號(hào)，故也叫做電－位變換器。它是一種小型電液位置系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的特點(diǎn)是（Ⅰ）可帶動(dòng)較大負(fù)載，因其活塞有效面積為 4.4×10^－4m²，在能源壓力為1×10⁷Pa時(shí)，其靜態(tài)輸出力可達(dá)4.4×10³N。可見用以帶動(dòng)下一級(jí)閥芯的運(yùn)動(dòng)是不成問題的。因而，液動(dòng)力和摩擦的存在不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)、靜特性帶來影響；（Ⅱ）輸出位移大，本系統(tǒng)可輸出±2.5×10^－2m的機(jī)械位移，足夠下一級(jí)需要；（Ⅲ）輸入電信號(hào)可以很小，不需要功率放大；（Ⅳ）快速性好，本系統(tǒng)的頻寬可達(dá)26HZ以上；（Ⅴ）靜差小，本系統(tǒng)靜差小于最大輸出值的1％以下。若采用力矩馬達(dá)其輸出力在±30～100N之間，位移在±1×10^－3m以內(nèi)，頻寬5HZ左右，靜差和滯環(huán)都很大，而且需要備有大功率的電子放大器，兩者在價(jià)格上相當(dāng)，因此本設(shè)備暫不使用力矩馬達(dá)。

2.機(jī)液負(fù)載模擬器本體（8）

附圖1中右上部分為機(jī)液負(fù)載模擬器本體，其左上端的閥芯與位置信號(hào)發(fā)生器的輸出活塞桿相連接，閥套的中間輸入口與油源相通，Ps為油源壓力，兩端輸出口與油箱相通，Po為回油壓力。滑閥閥套固連在液壓缸（2）的活塞桿左端，油路在活塞桿內(nèi)，液壓缸外殼與不動(dòng)的支座固連。活塞桿的右側(cè)與彈簧（3）的左端固連，彈簧（3）的右端與力傳感器（5）相連，力傳感器的右端直接與受力對(duì)象（6）相連接。由附圖1看出這部分結(jié)構(gòu)簡單，但卻可以完成下列功能：（Ⅰ）能輸出與閥芯位移成正比的力；（Ⅱ）當(dāng)受力對(duì)象作機(jī)械運(yùn)動(dòng)時(shí)所引起的多余力（力干擾）能夠自動(dòng)消除，因?yàn)楫?dāng)受力對(duì)象運(yùn)動(dòng)時(shí)（例如向左），則彈簧（3）受到壓縮必至產(chǎn)生多余的力，但由于位置信號(hào)發(fā)生器的基座通過連桿與彈簧（3）右端相聯(lián)，故隨著受力對(duì)象的左移，位置信號(hào)發(fā)生器也向左移動(dòng)相同距離，即相當(dāng)于機(jī)液負(fù)載模擬器的閥芯向左偏移了同一距離。由于一比一的位置負(fù)反饋，此時(shí)液壓缸的活塞也向左移動(dòng)同一距離，因而彈簧（3）沒有被壓縮，故多余力瞬間即可消失。由于本裝置具有很高的快速性，故兩個(gè)動(dòng)作幾乎同時(shí)發(fā)生，因而多余力的殘存值很小。另外，由附圖1看出，本裝置由于采用了位置閉環(huán)和力開環(huán)，因此穩(wěn)定性好，快速性好，并且結(jié)構(gòu)簡單、干擾小。本裝置的主要數(shù)據(jù)如下：閥芯直徑為1.1×10^－2m；預(yù)開口為3.5×10^－4m，采用全周邊開口；液壓缸活塞的有效面積為3.5×10^－3m²；最大行程為9×10^－2m；最大輸出力為±2×10⁴N。附圖中7為載波放大器。

3.靜態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)（12）

附圖1的左下側(cè)為靜態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，它是由兩個(gè)運(yùn)算放大器組成。其功能是提高系統(tǒng)的靜態(tài)精度。因?yàn)橛捎诒狙b置的本體部分采用的是力開環(huán)，因此彈簧等的非線性因素都會(huì)在力輸出中顯示出來。若采用通常的閉環(huán)控制又會(huì)失去前述的機(jī)液負(fù)載模擬器的各種優(yōu)點(diǎn)。故本發(fā)明設(shè)計(jì)一種特殊的靜態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，其特點(diǎn)是在動(dòng)態(tài)過程中，此補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)基本上不起作用，因此保留了開環(huán)快、穩(wěn)、噪音小等優(yōu)點(diǎn)；但當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后，靜態(tài)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)將起主要作用，而在動(dòng)態(tài)過程中起主要作用的、并由輸入端a引入的輸入信號(hào)將被完全抑制掉。因此使系統(tǒng)具有很高的靜態(tài)精度。由于動(dòng)態(tài)過程中仍然相當(dāng)于原來的開環(huán)控制，故系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)未受影響，又由于整個(gè)系統(tǒng)未引入一個(gè)微分型校正，故系統(tǒng)噪音小，而總共只用了五個(gè)運(yùn)算放大器，故結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低。

4.消擾通道（13）