一种机电作动器故障模拟实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种可模拟机电作动器故障发生过程实验装置，包括：机电作动器、直线位移传感器安装支架、加速度传感器、直线轴承、铁芯、螺线管、套筒、压缩弹簧、磁铁、负载板、直线导轨、连接杆、力传感器、液压加载器、直线位移传感器；其中铁芯、螺线管、套筒、压缩弹簧、磁铁组成该实验台的机电作动器转换模块；所述机电作动器有两个，一个为正常状态的机电作动器，另一个为故障状态的机电作动器，该实验台工作时可以由正常状态的机电作动器转换为故障状态的机电作动器，实现故障状态的模拟。本公开实验台具有机电作动器故障模拟的功能，结构简单，操作方便，可通过更换故障状态的机电作动器模拟机电作动器的多种不同的故障发生过程。

【技术实现步骤摘要】
一种机电作动器故障模拟实验装置
本专利技术属于机电作动器故障模拟领域，特别涉及一种模拟机电作动器故障发生过程的实验装置。
技术介绍
机电作动器因其尺寸小、精度高、响应速度快、便于维护等优点越来越多的应用在航空、航天飞行器中。作为航空、航天飞行器操纵装置中的重要组件，机电作动器的可靠性直接决定了航空、航天飞行器的可靠性。然而，机电作动器的故障状态呈现随机性，无法在飞行器工作状态下模拟或者实测。因此，机电作动器的故障状态只能在地面实验台上进行模拟。现有技术中，针对机电作动器的实验台大多注重于机电作动器的性能测试，如中国专利201210076505.7提出的笼式直线机电作动器性能试验台和中国专利201410228329.3提出的多功能直线机电作动器性能试验台都是关于机电作动器性能测试的实验台，无法在机电作动器运行时实现由正常状态到故障状态的转化，无法快速地模拟机电作动器故障发生过程，中国专利201610943197.1提出的一种双通道机电作动系统实验设备有两个不同类型的机电作动器，用来研究力纷争问题，同样无法模拟机电作动器故障发生过程，文献“CombiningModel-BasedandFeature-DrivenDiagnosisApproaches–ACaseStudyonElectromechanicalActuators”介绍了一种机电作动器耦合系统，该系统可以实现机电作动器的转换，但是该系统无法调节负载，且系统中的电磁离合器无法可靠地承受轴向力。针对上述现有技术的不足，本专利提出了一种可以实现机电作动器故障模拟的实验台，且可以实现负载的无级调节，且专利中所提到的机电作动器转换模块可以可靠地承受轴向力。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是：为了解决现有机电作动器实验台无法在运行过程中快速实现由正常状态到故障状态的转化的缺陷，本专利技术设计一种模拟机电作动器故障发生过程的实验装置，本实验装置可以实现负载的无级调节，且专利中所提到的机电作动器转换模块可以可靠地承受轴向力。此实验装置可以在运行过程中实现机电作动器的故障模拟过程，而且此过程是可控的，同时也可以改变机电作动器的负载，模拟不同工作负载下的故障转化过程。本专利技术的技术方案是：一种模拟机电作动器故障发生过程的实验装置，包括支撑台、第一机电作动器、第二机电作动器、作动器转换模块、直线导轨、负载板、连接杆、力传感器和液压加载器；其中第一机电作动器和第二机电作动器中一个为非故障作动器，一个为故障作动器，且两个作动器输出端分别连接一作动器转换模块；第一机电作动器和第二机电作动器的轴线相互平行；所述作动器转换模块包括铁芯、螺线管、套筒、压缩弹簧和磁铁，且五者同轴布置；所述铁芯一端与机电作动器的推杆固连，另一端套有螺线管，铁芯和螺线管位于套筒中，且套筒与铁芯固连；磁铁一端与负载板一侧固连，另一端套有压缩弹簧，压缩弹簧另一端通过套筒顶住；压缩弹簧初始状态为原长状态；所述负载板位于直线导轨上，负载板另一侧固连连接杆一端，连接杆另一端连接液压加载器，液压加载器通过连接杆对负载板施加载荷；所述连接杆中部装有力传感器，用于测量施加的载荷力；所述第一机电作动器和第二机电作动器上均安装传感器，用于测量机电作动器试验中的指标参数。本专利技术进一步的技术方案是：实验时，同时开启第一机电作动器和第二机电作动器，液压加载器通电将负载传递到负载板；对非故障作动器的螺线管进行通电，使铁芯与磁铁相吸，从而带动作动器推杆与负载板贴合，非故障作动器处于工作状态，非故障作动器的推杆、转换模块和负载板连接为一个整体，可以一起沿着机电作动器的输出方向运动；当对非故障作动器的螺线管断电，故障作动器的螺线管通电，此时故障作动器处于工作状态，并模拟了机电作动器的故障发生过程。本专利技术进一步的技术方案是：所述传感器包括直线位移传感器和加速度传感器；所述加速度传感器安装在两个机电作动器的推杆上，用于故障模拟实验时加速度数据的采集；直线位移传感器安装在两个机电作动器的外壳上，用于实时监测机电作动器推杆的位置。本专利技术进一步的技术方案是：所述直线导轨、液压加载器、两个作动器德一端均固连在支撑台上。本专利技术进一步的技术方案是：还包括直线轴承，所述直线轴承固定在支撑台上，第一机电作动器和第二机电作动器的推杆穿过直线轴承。本专利技术进一步的技术方案是：所述负载板分别与两个磁铁通过螺钉连接，且连接时安装有平垫圈和弹簧垫圈进行防松。本专利技术进一步的技术方案是：还包括加强筋，所述加强筋位于连接杆与负载板连接的一侧。本专利技术进一步的技术方案是：所述故障作动器可进行更换，模拟作动器多种不同的故障发生过程。专利技术效果本专利技术的技术效果在于：(1)本专利技术所述的实验装置结构紧凑，零部件少，操作方便，实验台的机电作动器有两个，一个为无故障的第一机电作动器，另一个为有故障的第二机电作动器，实验台运行时可以通过机电作动器转换模块由无故障的第一机电作动器快速地转换为有故障的第二机电作动器，实现机电作动器故障发生过程的模拟。(2)在正常和故障作动器进行切换时后，对故障作动器的振动加速度数据进行监测，从而得出该种故障类型下的作动器的数据；更换其他故障类型的作动器后，采用同样方法对作动器的振动加速度数据进行监测，最终得到不同故障种类下的机电作动器的振动加速度数据，为为机电作动器的故障诊断实验提供可靠的数据。(3)通过液压加载器可以改变机电作动器的负载，从而可以模拟不同负载下机电作动器的故障发生过程。附图说明图1为一种机电作动器故障模拟实验台的总体结构图；图2为一种机电作动器故障模拟实验台的俯视图；图3为直线位移传感器安装支架结构图；图4为负载板结构图；图5为机电作动器转换模块非贴合状态图；图6为机电作动器转换模块贴合状态图附图标记说明：1.支撑台；2.第一机电作动器；3.直线位移传感器安装支架；4.第二机电作动器；5.加速度传感器；6.直线轴承；7.铁芯；8.螺线管；9.套筒；10.压缩弹簧；11.磁铁；12.负载板；13.直线导轨；14.连接杆；15.力传感器；16.液压加载器；17.直线位移传感器。具体实施方式在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。参见图1—图6，一种机电作动器故障模拟实验台，包括支撑台、第一机电作动器、直线位移传感器安装支架、第二机电作动器、加速度传感器、直线轴承、机电作动器转换模块、负载板、直线导轨、连接杆、力传感器、液压加载器、直线位移传感器；该实验台特征在于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟机电作动器故障发生过程的实验装置，其特征在于，包括支撑台(1)、第一机电作动器(2)、第二机电作动器(4)、作动器转换模块、直线导轨(13)、负载板(12)、连接杆(14)、力传感器(15)和液压加载器(16)；其中第一机电作动器(2)和第二机电作动器(4)中一个为非故障作动器，一个为故障作动器，且两个作动器输出端分别连接一作动器转换模块；第一机电作动器(2)和第二机电作动器(4)的轴线相互平行；/n所述作动器转换模块包括铁芯(7)、螺线管(8)、套筒(9)、压缩弹簧(10)和磁铁(11)，且五者同轴布置；/n所述铁芯(7)一端与机电作动器的推杆固连，另一端套有螺线管(8)，铁芯(7)和螺线管(8)位于套筒(9)中，且套筒(9)与铁芯(7)固连；磁铁(11)一端与负载板(12)一侧固连，另一端套有压缩弹簧(10)，压缩弹簧(10)另一端通过套筒(9)顶住；压缩弹簧(10)初始状态为原长状态；/n所述负载板(12)位于直线导轨(13)上，负载板(12)另一侧固连连接杆(14)一端，连接杆(14)另一端连接液压加载器(16)，液压加载器(16)通过连接杆(14)对负载板(12)施加载荷；/n所述连接杆(14)中部装有力传感器，用于测量施加的载荷力；/n所述第一机电作动器(2)和第二机电作动器(4)上均安装传感器，用于测量机电作动器试验中的指标参数。/n...

【技术特征摘要】
1.一种模拟机电作动器故障发生过程的实验装置，其特征在于，包括支撑台(1)、第一机电作动器(2)、第二机电作动器(4)、作动器转换模块、直线导轨(13)、负载板(12)、连接杆(14)、力传感器(15)和液压加载器(16)；其中第一机电作动器(2)和第二机电作动器(4)中一个为非故障作动器，一个为故障作动器，且两个作动器输出端分别连接一作动器转换模块；第一机电作动器(2)和第二机电作动器(4)的轴线相互平行；
所述作动器转换模块包括铁芯(7)、螺线管(8)、套筒(9)、压缩弹簧(10)和磁铁(11)，且五者同轴布置；
所述铁芯(7)一端与机电作动器的推杆固连，另一端套有螺线管(8)，铁芯(7)和螺线管(8)位于套筒(9)中，且套筒(9)与铁芯(7)固连；磁铁(11)一端与负载板(12)一侧固连，另一端套有压缩弹簧(10)，压缩弹簧(10)另一端通过套筒(9)顶住；压缩弹簧(10)初始状态为原长状态；
所述负载板(12)位于直线导轨(13)上，负载板(12)另一侧固连连接杆(14)一端，连接杆(14)另一端连接液压加载器(16)，液压加载器(16)通过连接杆(14)对负载板(12)施加载荷；
所述连接杆(14)中部装有力传感器，用于测量施加的载荷力；
所述第一机电作动器(2)和第二机电作动器(4)上均安装传感器，用于测量机电作动器试验中的指标参数。


2.如权利要求1所述的一种模拟机电作动器故障发生过程的实验装置，其特征在于，实验时，同时开启第一机电作动器(2)和第二机电作动器(4)，液压加载器(16)通电将负载传递到负载板；对非故障作动器的螺线管进行通电，使铁芯与磁铁相吸，从而带动作动器推杆与负载...

【专利技术属性】
技术研发人员：马尚君，牛茂东，刘更，周勇，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61