一種作動(dòng)器主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)

1.一種作動(dòng)器主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)，包括承載框架、分別與試件連接的豎向加載作動(dòng)器與水平加載作動(dòng)器，其特征在于：還包括滑動(dòng)裝置、位于滑動(dòng)裝置下方并與豎向加載作動(dòng)器尾部剛性相連的感應(yīng)基座以及跟動(dòng)作動(dòng)器；
所述滑動(dòng)裝置包括位于頂部的連接板、位于下部的滑動(dòng)板以及設(shè)置于連接板與滑動(dòng)板之間的滑動(dòng)組件，所述連接板與所述承載框架的橫梁剛性連接，所述滑動(dòng)板的一側(cè)邊安裝有位移基準(zhǔn)桿，所述位移基準(zhǔn)桿與所述滑動(dòng)板剛性連接；
所述跟動(dòng)作動(dòng)器尾部與所述承載框架的橫梁的底部連接，所述跟動(dòng)作動(dòng)器的前端的活塞桿與所述滑動(dòng)板鉸接連接以推拉所述滑動(dòng)裝置；
所述感應(yīng)基座包括上底板、下底板、設(shè)置在上、下底板之間的四組力傳感器、調(diào)節(jié)裝置以及位移傳感器，所述四組力傳感器分別設(shè)置于所述感應(yīng)基座的四個(gè)象限點(diǎn)處，所述力傳感器的上部均固定于所述上底板上，下部分別經(jīng)由調(diào)節(jié)裝置與所述下底板連接，且所述力傳感器與所述調(diào)節(jié)裝置之間預(yù)留縫隙，所述位移傳感器兩端分別與所述上底板、下底板相連；
所述豎向加載作動(dòng)器的底部的球鉸穿過(guò)所述下底板與所述感應(yīng)基座鉸接連接，所述豎向加載作動(dòng)器的前端活塞桿端頭對(duì)應(yīng)所述位移基準(zhǔn)桿設(shè)有配套的激光測(cè)距儀；
所述豎向加載作動(dòng)器、水平加載作動(dòng)器、跟動(dòng)作動(dòng)器、力傳感器、位移傳感器以及激光測(cè)距儀分別與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作動(dòng)器主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于：所述豎向加載作動(dòng)器的前端活塞桿經(jīng)由加載銷(xiāo)鉸與試件連接，所述水平加載作動(dòng)器的尾部安裝在承載框架的立柱上，所述水平加載作動(dòng)器前端的活塞桿經(jīng)由加載銷(xiāo)鉸與試件連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作動(dòng)器主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于：所述感應(yīng)基座的上底板與所述滑動(dòng)板經(jīng)由螺栓剛性連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作動(dòng)器主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于：所述上底板與所述滑動(dòng)板為同一板件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作動(dòng)器主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于：所述滑動(dòng)組件為滾動(dòng)軸承或線性滑塊或平滑鋼板。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作動(dòng)器主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于：所述位移基準(zhǔn)桿與所述滑動(dòng)板兩者之間通過(guò)高強(qiáng)螺栓剛性連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作動(dòng)器主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于：所述調(diào)節(jié)裝置為調(diào)節(jié)螺母。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的作動(dòng)器主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于：所述激光測(cè)距儀為激光位移傳感器。

一種作動(dòng)器主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)\n技術(shù)領(lǐng)域\n[0001] 本發(fā)明屬于測(cè)量測(cè)試領(lǐng)域，涉及機(jī)械、部件的靜或動(dòng)平衡測(cè)試技術(shù)，尤其涉及一種作動(dòng)器主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)。\n背景技術(shù)\n[0002] 目前，公知的作動(dòng)器跟動(dòng)系統(tǒng)全部都是被動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)，在產(chǎn)品的使用過(guò)程中，暴露出如下問(wèn)題亟待解決：第一，被動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)中，跟動(dòng)作動(dòng)器需等待滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生之后，才開(kāi)始工作，既損壞了作動(dòng)器，又無(wú)法剔除系統(tǒng)摩擦力對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)造成的不利影響；第二，被動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)中，作動(dòng)器的自身承受較大的側(cè)向力，容易造成作動(dòng)器損壞過(guò)快及漏油現(xiàn)象。\n發(fā)明內(nèi)容\n[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以在靜摩擦力剛開(kāi)始產(chǎn)生之時(shí)，滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生之前就進(jìn)行主動(dòng)跟動(dòng)，從根本上消除了系統(tǒng)摩擦力對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的不利影響，同時(shí)解決了側(cè)向力對(duì)作動(dòng)器損傷的不利影響。\n[0004] 為達(dá)到以上目的，本發(fā)明的解決方案是：\n[0005] 一種作動(dòng)器主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)，包括承載框架、分別與試件連接的豎向加載作動(dòng)器與水平加載作動(dòng)器，其還包括滑動(dòng)裝置、位于滑動(dòng)裝置下方并與豎向加載作動(dòng)器尾部剛性相連的感應(yīng)基座以及跟動(dòng)作動(dòng)器；\n[0006] 所述滑動(dòng)裝置包括位于頂部的連接板、位于下部的滑動(dòng)板以及設(shè)置于連接板與滑動(dòng)板之間的滑動(dòng)組件，所述連接板與所述承載框架的橫梁剛性連接，所述滑動(dòng)板的一側(cè)邊安裝有位移基準(zhǔn)桿，所述位移基準(zhǔn)桿與所述滑動(dòng)板剛性連接；\n[0007] 所述跟動(dòng)作動(dòng)器尾部與所述承載框架橫梁的底部連接，所述跟動(dòng)作動(dòng)器前端的活塞桿與所述滑動(dòng)板鉸接連接以推拉所述滑動(dòng)裝置；\n[0008] 所述感應(yīng)基座包括上底板、下底板、設(shè)置在上、下底板之間的四組力傳感器、調(diào)節(jié)裝置以及位移傳感器，所述四組力傳感器分別設(shè)置于所述感應(yīng)基座的四個(gè)象限點(diǎn)處，所述力傳感器的上部均固定于所述上底板上，下部分別經(jīng)由調(diào)節(jié)裝置與所述下底板連接，且所述力傳感器與所述調(diào)節(jié)裝置之間預(yù)留縫隙，所述位移傳感器兩端分別與所述上下底板相連；\n[0009] 所述豎向加載作動(dòng)器底部的球鉸穿過(guò)所述下底板與所述感應(yīng)基座鉸接連接，所述豎向加載作動(dòng)器前端活塞桿端頭對(duì)應(yīng)所述位移基準(zhǔn)桿設(shè)有配套的激光測(cè)距儀。\n[0010] 所述豎向加載作動(dòng)器、水平加載作動(dòng)器、跟動(dòng)作動(dòng)器、力傳感器、位移傳感器以及激光測(cè)距儀分別與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連。\n[0011] 所述豎向加載作動(dòng)器的前端活塞桿經(jīng)由加載銷(xiāo)鉸與試件連接，所述水平加載作動(dòng)器的尾部安裝在承載框架的立柱上，所述水平加載作動(dòng)器前端的活塞桿經(jīng)由加載銷(xiāo)鉸與試件連接。\n[0012] 所述感應(yīng)基座的上底板與所述滑動(dòng)板經(jīng)由螺栓剛性連接；\n[0013] 或，所述上底板與所述滑動(dòng)板為同一板件。\n[0014] 所述滑動(dòng)組件為滾動(dòng)軸承或線性滑塊或平滑鋼板。\n[0015] 所述位移基準(zhǔn)桿與所述滑動(dòng)板剛性連接。\n[0016] 所述位移基準(zhǔn)桿與所述滑動(dòng)板兩者之間通過(guò)高強(qiáng)螺栓剛性連接。\n[0017] 所述調(diào)節(jié)裝置為調(diào)節(jié)螺母。\n[0018] 所述激光測(cè)距儀為激光位移傳感器。\n[0019] 由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：\n[0020] 本發(fā)明所示的主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)，在進(jìn)行加載試驗(yàn)時(shí)，可確保豎向加載作動(dòng)器始終保持在垂直狀態(tài),不受被測(cè)試樣水平變形的影響。\n[0021] (1)當(dāng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)激光位移傳感器和位移基準(zhǔn)桿確定豎向加載作動(dòng)器加載端活塞桿端頭產(chǎn)生水平方向的變形處于預(yù)設(shè)范圍時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)控制跟動(dòng)作動(dòng)器根據(jù)需要進(jìn)行跟動(dòng)操作，確保在設(shè)備損傷產(chǎn)生之前，強(qiáng)行進(jìn)行跟動(dòng)動(dòng)作；\n[0022] (2)當(dāng)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)感應(yīng)基座判斷豎向加載作動(dòng)器加載端活塞桿端頭產(chǎn)生水平方向的變形超過(guò)預(yù)設(shè)范圍時(shí)，其可以根據(jù)感應(yīng)基座彎矩大小及方向進(jìn)行主動(dòng)跟動(dòng)，保護(hù)豎向作動(dòng)器不受損傷，從理論上消除摩擦力對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的不利影響。\n附圖說(shuō)明\n[0023] 圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；\n[0024] 圖中：1跟動(dòng)作動(dòng)器，2滑動(dòng)裝置，3力傳感器，4豎向加載作動(dòng)器，5水平加載作動(dòng)器，\n6加載銷(xiāo)鉸，7激光位移傳感器，8基準(zhǔn)桿，9試件，12調(diào)節(jié)裝置，13位移傳感器，14滑動(dòng)裝置滑動(dòng)板，15感應(yīng)基座。\n具體實(shí)施方式\n[0025] 以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。\n[0026] 如圖1所示，一種作動(dòng)器主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)，包括承載框架、分別與試件連接的豎向加載作動(dòng)器4與水平加載作動(dòng)器5、滑動(dòng)裝置2、位于滑動(dòng)裝置2下方并與豎向加載作動(dòng)器4尾部剛性相連的感應(yīng)基座15以及跟動(dòng)作動(dòng)器1。\n[0027] 滑動(dòng)裝置1包括位于頂部的連接板、位于下部的滑動(dòng)板14以及設(shè)置于連接板與滑動(dòng)板14之間的滑動(dòng)組件，本實(shí)施例中，連接板與承載框架的橫梁剛性連接，滑動(dòng)板14與感應(yīng)基座2的上底板經(jīng)由螺栓剛性連接，滑動(dòng)組件為滾軸，且滑動(dòng)板14的一側(cè)邊安裝有位移基準(zhǔn)桿8，位移基準(zhǔn)桿8與滑動(dòng)板14剛性連接。\n[0028] 跟動(dòng)作動(dòng)器1位于滑動(dòng)裝置2的側(cè)邊，跟動(dòng)作動(dòng)器1尾部與承載框架橫梁的底部固定連接，跟動(dòng)作動(dòng)器1前端的活塞桿與滑動(dòng)板14鉸接連接，從而滑動(dòng)裝置2可在跟動(dòng)作動(dòng)器1的推拉下沿水平方向滑動(dòng)，以最終帶動(dòng)豎向加載作動(dòng)器4水平移動(dòng)。\n[0029] 感應(yīng)基座2包括上底板、下底板、設(shè)置在上、下底板之間的四組力傳感器3、調(diào)節(jié)裝置12以及位移傳感器13。其中，上底板與滑動(dòng)板14既可以為同一板件，二者也可為不同板件，即感應(yīng)基座的上底板與滑動(dòng)板14經(jīng)由螺栓剛性連接，以下以二者為不同板件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明。\n[0030] 四組力傳感器3分別設(shè)置于感應(yīng)基座2的四個(gè)象限點(diǎn)處(即前后左右四個(gè)點(diǎn)，加載平面內(nèi)是左右兩點(diǎn)，垂直于加載平面的是前后兩點(diǎn))，力傳感器3的上部均固定于上底板上，力傳感器3下部分別經(jīng)由調(diào)節(jié)裝置2與下底板連接，且力傳感器3與調(diào)節(jié)裝置12之間預(yù)留約\n1mm的間隙，位移傳感器13兩端分別與上下底板相連。本實(shí)施例中，調(diào)節(jié)裝置12為調(diào)節(jié)螺母，通過(guò)旋緊力傳感器調(diào)節(jié)螺母，可以實(shí)現(xiàn)豎向加載作動(dòng)器4的鉸接連接和剛性連接的轉(zhuǎn)換。實(shí)際做試驗(yàn)時(shí)候，如果豎向加載和水平加載同時(shí)進(jìn)行，在調(diào)試設(shè)備的事后，調(diào)節(jié)螺母都沒(méi)有擰緊，留有0.5mm左右的間隙，使得設(shè)備處于鉸接狀態(tài)；若是只進(jìn)行軸壓實(shí)驗(yàn)，則擰緊調(diào)節(jié)螺母使其處于剛接狀態(tài)或半剛接狀態(tài)。\n[0031] 豎向加載作動(dòng)器4底部的球鉸穿過(guò)下底板后與感應(yīng)基座2鉸接連接，豎向加載作動(dòng)器4前端活塞桿端頭對(duì)應(yīng)位移基準(zhǔn)桿8設(shè)有配套的激光位移傳感器7，激光位移傳感器7和位移基準(zhǔn)桿8配合用于監(jiān)測(cè)豎向加載作動(dòng)器4加載端活塞桿端頭產(chǎn)生水平方向的變形的大小。\n豎向加載作動(dòng)器4的前端活塞桿通過(guò)加載銷(xiāo)鉸與試件9連接，水平加載作動(dòng)器5的尾部安裝在承載框架的立柱上，水平加載作動(dòng)器5前端的活塞桿經(jīng)過(guò)加載銷(xiāo)鉸與試件9連接。\n[0032] 同時(shí)，豎向加載作動(dòng)器4、水平加載作動(dòng)器5、跟動(dòng)作動(dòng)器1、力傳感器3、位移傳感器\n13以及激光位移傳感器7分別與計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)相連。\n[0033] 結(jié)構(gòu)試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，通過(guò)旋緊力傳感器3的調(diào)節(jié)螺母使得豎向加載作動(dòng)器4處于鉸接連接狀態(tài)，一般首先由豎向加載作動(dòng)器4對(duì)試件9施加豎向荷載，然后由水平加載作動(dòng)器5對(duì)試件9施加水平荷載，此時(shí)試件9的頂部以及豎向作動(dòng)器4都會(huì)受到水平荷載的影響而產(chǎn)生水平變形的趨勢(shì)。\n[0034] (1)為確保主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)正常工作，減少硬件設(shè)備的損傷，本發(fā)明所示的主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)設(shè)置極限變形保護(hù)功能。其通過(guò)激光位移傳感器7和位移基準(zhǔn)桿8的配合監(jiān)測(cè)豎向加載作動(dòng)器4加載端活塞桿端頭產(chǎn)生水平方向的變形的大小，考慮到豎向加載作動(dòng)器4端頭位移量最大，故將激光位移傳感器7安裝在此位置處。通過(guò)激光位移傳感器7將豎向加載作動(dòng)器4加載端活塞桿端頭產(chǎn)生水平方向變形的距離信號(hào)傳送至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)處理，以判斷跟動(dòng)作動(dòng)器1是否需要進(jìn)行跟動(dòng)操作，確保在設(shè)備損傷產(chǎn)生之前，強(qiáng)行進(jìn)行跟動(dòng)動(dòng)作。\n[0035] 正常使用時(shí)，豎向作動(dòng)器4加載端活塞桿端頭產(chǎn)生水平方向的變形趨勢(shì)較小，激光位移傳感器7監(jiān)測(cè)其至基準(zhǔn)桿8的距離大小并將該信號(hào)傳送至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)處理，此時(shí)，感應(yīng)基座2內(nèi)的力傳感器3并未由于傾斜而與感應(yīng)基座2的下底板發(fā)生接觸，故并無(wú)信號(hào)傳送至計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。當(dāng)豎向作動(dòng)器4加載端活塞桿端頭產(chǎn)生水平方向的變形達(dá)到設(shè)定數(shù)值時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)處理激光位移傳感器7實(shí)時(shí)傳來(lái)的信號(hào)后，可及時(shí)發(fā)送指令至跟動(dòng)作動(dòng)器1處，直接啟動(dòng)跟動(dòng)作動(dòng)器1進(jìn)行相應(yīng)的推拉驅(qū)動(dòng)操作，滑動(dòng)裝置2在跟動(dòng)作動(dòng)器1的推動(dòng)下沿水平方向移動(dòng)，從而帶動(dòng)豎向作動(dòng)器4水平移動(dòng)一定距離，以保證豎向作動(dòng)器4始終處于豎直向下?tīng)顟B(tài)。\n[0036] (2)若跟動(dòng)作動(dòng)器1未及時(shí)接受電控系統(tǒng)指令，造成豎向作動(dòng)器4產(chǎn)生水平變形的趨勢(shì)過(guò)大，超過(guò)設(shè)定數(shù)值，此時(shí)，豎向加載作動(dòng)器4會(huì)把所受水平荷載傳遞至尾部感應(yīng)基座\n15，引起力傳感器3和位移傳感器13的數(shù)據(jù)變化。跟動(dòng)作動(dòng)器1根據(jù)感應(yīng)基座15內(nèi)部力傳感器3和位移傳感器13的數(shù)據(jù)大小即方向，進(jìn)行主動(dòng)跟動(dòng)，驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)裝置滑動(dòng)板14運(yùn)動(dòng)，從而消除水平荷載對(duì)豎向作動(dòng)器4的不利影響。\n[0037] 當(dāng)豎向加載作動(dòng)器4受到水平方向的側(cè)向荷載過(guò)大時(shí)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)位移傳感器13的讀數(shù)，能夠判斷出滑動(dòng)裝置滑動(dòng)板14和感應(yīng)基座15之間夾角的變化，可以用于對(duì)豎向加載作動(dòng)器4傾斜狀態(tài)的判斷。同時(shí)，由于豎向加載作動(dòng)器4傾斜過(guò)大，一般超過(guò)2-\n3mm，此時(shí)感應(yīng)基座15內(nèi)的力傳感器3與下底板接觸，產(chǎn)生壓力信號(hào)，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)力傳感器3能夠快速判斷出感應(yīng)基座受到的彎矩，計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分析出彎矩的大小及方向并以該彎矩的大小及方向作為跟動(dòng)作動(dòng)器執(zhí)行跟動(dòng)動(dòng)作的主要判斷依據(jù)，根據(jù)所判斷出來(lái)的彎矩?cái)?shù)值大小確定跟動(dòng)的啟動(dòng)和停止，根據(jù)彎矩方向確定跟動(dòng)的方向，從而驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)裝置滑動(dòng)板14運(yùn)動(dòng)，最終帶動(dòng)豎向加載作動(dòng)器4水平移動(dòng)，消除水平荷載對(duì)豎向作動(dòng)器4的不利影響。\n[0038] (3)當(dāng)經(jīng)過(guò)上述兩過(guò)程的調(diào)整之后，若豎向加載作動(dòng)器4水平方向的側(cè)向荷載仍然繼續(xù)變大，則需要及時(shí)停止實(shí)驗(yàn)，以防止豎向加載作動(dòng)器4的自身承的側(cè)向力過(guò)大，造成豎向加載作動(dòng)器4損壞情況的發(fā)生。\n[0039] 本發(fā)明所示的主動(dòng)跟動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)上述雙重的監(jiān)控與跟動(dòng)過(guò)程，不僅能夠在靜摩擦力剛開(kāi)始產(chǎn)生之時(shí)，滑動(dòng)摩擦產(chǎn)生之前就進(jìn)行主動(dòng)跟動(dòng)，從根本上消除了系統(tǒng)摩擦力對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的不利影響，同時(shí)可及時(shí)防治作動(dòng)器承受過(guò)大的荷載，解決了側(cè)向力對(duì)作動(dòng)器損傷的不利影響。\n[0040] 上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō)明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，對(duì)于本發(fā)明做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。