一种作动器主动跟动系统

1.一种作动器主动跟动系统，包括承载框架、分别与试件连接的竖向加载作动器与水平加载作动器，其特征在于：还包括滑动装置、位于滑动装置下方并与竖向加载作动器尾部刚性相连的感应基座以及跟动作动器；
所述滑动装置包括位于顶部的连接板、位于下部的滑动板以及设置于连接板与滑动板之间的滑动组件，所述连接板与所述承载框架的横梁刚性连接，所述滑动板的一侧边安装有位移基准杆，所述位移基准杆与所述滑动板刚性连接；
所述跟动作动器尾部与所述承载框架的横梁的底部连接，所述跟动作动器的前端的活塞杆与所述滑动板铰接连接以推拉所述滑动装置；
所述感应基座包括上底板、下底板、设置在上、下底板之间的四组力传感器、调节装置以及位移传感器，所述四组力传感器分别设置于所述感应基座的四个象限点处，所述力传感器的上部均固定于所述上底板上，下部分别经由调节装置与所述下底板连接，且所述力传感器与所述调节装置之间预留缝隙，所述位移传感器两端分别与所述上底板、下底板相连；
所述竖向加载作动器的底部的球铰穿过所述下底板与所述感应基座铰接连接，所述竖向加载作动器的前端活塞杆端头对应所述位移基准杆设有配套的激光测距仪；
所述竖向加载作动器、水平加载作动器、跟动作动器、力传感器、位移传感器以及激光测距仪分别与计算机控制系统相连。
2.根据权利要求1所述的作动器主动跟动系统，其特征在于：所述竖向加载作动器的前端活塞杆经由加载销铰与试件连接，所述水平加载作动器的尾部安装在承载框架的立柱上，所述水平加载作动器前端的活塞杆经由加载销铰与试件连接。
3.根据权利要求1所述的作动器主动跟动系统，其特征在于：所述感应基座的上底板与所述滑动板经由螺栓刚性连接。
4.根据权利要求1所述的作动器主动跟动系统，其特征在于：所述上底板与所述滑动板为同一板件。
5.根据权利要求1所述的作动器主动跟动系统，其特征在于：所述滑动组件为滚动轴承或线性滑块或平滑钢板。
6.根据权利要求1所述的作动器主动跟动系统，其特征在于：所述位移基准杆与所述滑动板两者之间通过高强螺栓刚性连接。
7.根据权利要求1所述的作动器主动跟动系统，其特征在于：所述调节装置为调节螺母。
8.根据权利要求1所述的作动器主动跟动系统，其特征在于：所述激光测距仪为激光位移传感器。

一种作动器主动跟动系统\n技术领域\n[0001] 本发明属于测量测试领域，涉及机械、部件的静或动平衡测试技术，尤其涉及一种作动器主动跟动系统。\n背景技术\n[0002] 目前，公知的作动器跟动系统全部都是被动跟动系统，在产品的使用过程中，暴露出如下问题亟待解决：第一，被动跟动系统中，跟动作动器需等待滑动摩擦产生之后，才开始工作，既损坏了作动器，又无法剔除系统摩擦力对试验数据造成的不利影响；第二，被动跟动系统中，作动器的自身承受较大的侧向力，容易造成作动器损坏过快及漏油现象。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的在于提供一种主动跟动系统，该系统可以在静摩擦力刚开始产生之时，滑动摩擦产生之前就进行主动跟动，从根本上消除了系统摩擦力对试验数据的不利影响，同时解决了侧向力对作动器损伤的不利影响。\n[0004] 为达到以上目的，本发明的解决方案是：\n[0005] 一种作动器主动跟动系统，包括承载框架、分别与试件连接的竖向加载作动器与水平加载作动器，其还包括滑动装置、位于滑动装置下方并与竖向加载作动器尾部刚性相连的感应基座以及跟动作动器；\n[0006] 所述滑动装置包括位于顶部的连接板、位于下部的滑动板以及设置于连接板与滑动板之间的滑动组件，所述连接板与所述承载框架的横梁刚性连接，所述滑动板的一侧边安装有位移基准杆，所述位移基准杆与所述滑动板刚性连接；\n[0007] 所述跟动作动器尾部与所述承载框架横梁的底部连接，所述跟动作动器前端的活塞杆与所述滑动板铰接连接以推拉所述滑动装置；\n[0008] 所述感应基座包括上底板、下底板、设置在上、下底板之间的四组力传感器、调节装置以及位移传感器，所述四组力传感器分别设置于所述感应基座的四个象限点处，所述力传感器的上部均固定于所述上底板上，下部分别经由调节装置与所述下底板连接，且所述力传感器与所述调节装置之间预留缝隙，所述位移传感器两端分别与所述上下底板相连；\n[0009] 所述竖向加载作动器底部的球铰穿过所述下底板与所述感应基座铰接连接，所述竖向加载作动器前端活塞杆端头对应所述位移基准杆设有配套的激光测距仪。\n[0010] 所述竖向加载作动器、水平加载作动器、跟动作动器、力传感器、位移传感器以及激光测距仪分别与计算机控制系统相连。\n[0011] 所述竖向加载作动器的前端活塞杆经由加载销铰与试件连接，所述水平加载作动器的尾部安装在承载框架的立柱上，所述水平加载作动器前端的活塞杆经由加载销铰与试件连接。\n[0012] 所述感应基座的上底板与所述滑动板经由螺栓刚性连接；\n[0013] 或，所述上底板与所述滑动板为同一板件。\n[0014] 所述滑动组件为滚动轴承或线性滑块或平滑钢板。\n[0015] 所述位移基准杆与所述滑动板刚性连接。\n[0016] 所述位移基准杆与所述滑动板两者之间通过高强螺栓刚性连接。\n[0017] 所述调节装置为调节螺母。\n[0018] 所述激光测距仪为激光位移传感器。\n[0019] 由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：\n[0020] 本发明所示的主动跟动系统，在进行加载试验时，可确保竖向加载作动器始终保持在垂直状态,不受被测试样水平变形的影响。\n[0021] (1)当计算机控制系统通过激光位移传感器和位移基准杆确定竖向加载作动器加载端活塞杆端头产生水平方向的变形处于预设范围时，计算机控制系统控制跟动作动器根据需要进行跟动操作，确保在设备损伤产生之前，强行进行跟动动作；\n[0022] (2)当计算机控制系统通过感应基座判断竖向加载作动器加载端活塞杆端头产生水平方向的变形超过预设范围时，其可以根据感应基座弯矩大小及方向进行主动跟动，保护竖向作动器不受损伤，从理论上消除摩擦力对试验数据的不利影响。\n附图说明\n[0023] 图1是本发明一实施例的结构示意图；\n[0024] 图中：1跟动作动器，2滑动装置，3力传感器，4竖向加载作动器，5水平加载作动器，\n6加载销铰，7激光位移传感器，8基准杆，9试件，12调节装置，13位移传感器，14滑动装置滑动板，15感应基座。\n具体实施方式\n[0025] 以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。\n[0026] 如图1所示，一种作动器主动跟动系统，包括承载框架、分别与试件连接的竖向加载作动器4与水平加载作动器5、滑动装置2、位于滑动装置2下方并与竖向加载作动器4尾部刚性相连的感应基座15以及跟动作动器1。\n[0027] 滑动装置1包括位于顶部的连接板、位于下部的滑动板14以及设置于连接板与滑动板14之间的滑动组件，本实施例中，连接板与承载框架的横梁刚性连接，滑动板14与感应基座2的上底板经由螺栓刚性连接，滑动组件为滚轴，且滑动板14的一侧边安装有位移基准杆8，位移基准杆8与滑动板14刚性连接。\n[0028] 跟动作动器1位于滑动装置2的侧边，跟动作动器1尾部与承载框架横梁的底部固定连接，跟动作动器1前端的活塞杆与滑动板14铰接连接，从而滑动装置2可在跟动作动器1的推拉下沿水平方向滑动，以最终带动竖向加载作动器4水平移动。\n[0029] 感应基座2包括上底板、下底板、设置在上、下底板之间的四组力传感器3、调节装置12以及位移传感器13。其中，上底板与滑动板14既可以为同一板件，二者也可为不同板件，即感应基座的上底板与滑动板14经由螺栓刚性连接，以下以二者为不同板件的结构进行进一步说明。\n[0030] 四组力传感器3分别设置于感应基座2的四个象限点处(即前后左右四个点，加载平面内是左右两点，垂直于加载平面的是前后两点)，力传感器3的上部均固定于上底板上，力传感器3下部分别经由调节装置2与下底板连接，且力传感器3与调节装置12之间预留约\n1mm的间隙，位移传感器13两端分别与上下底板相连。本实施例中，调节装置12为调节螺母，通过旋紧力传感器调节螺母，可以实现竖向加载作动器4的铰接连接和刚性连接的转换。实际做试验时候，如果竖向加载和水平加载同时进行，在调试设备的事后，调节螺母都没有拧紧，留有0.5mm左右的间隙，使得设备处于铰接状态；若是只进行轴压实验，则拧紧调节螺母使其处于刚接状态或半刚接状态。\n[0031] 竖向加载作动器4底部的球铰穿过下底板后与感应基座2铰接连接，竖向加载作动器4前端活塞杆端头对应位移基准杆8设有配套的激光位移传感器7，激光位移传感器7和位移基准杆8配合用于监测竖向加载作动器4加载端活塞杆端头产生水平方向的变形的大小。\n竖向加载作动器4的前端活塞杆通过加载销铰与试件9连接，水平加载作动器5的尾部安装在承载框架的立柱上，水平加载作动器5前端的活塞杆经过加载销铰与试件9连接。\n[0032] 同时，竖向加载作动器4、水平加载作动器5、跟动作动器1、力传感器3、位移传感器\n13以及激光位移传感器7分别与计算机控制系统相连。\n[0033] 结构试验开始时，通过旋紧力传感器3的调节螺母使得竖向加载作动器4处于铰接连接状态，一般首先由竖向加载作动器4对试件9施加竖向荷载，然后由水平加载作动器5对试件9施加水平荷载，此时试件9的顶部以及竖向作动器4都会受到水平荷载的影响而产生水平变形的趋势。\n[0034] (1)为确保主动跟动系统正常工作，减少硬件设备的损伤，本发明所示的主动跟动系统设置极限变形保护功能。其通过激光位移传感器7和位移基准杆8的配合监测竖向加载作动器4加载端活塞杆端头产生水平方向的变形的大小，考虑到竖向加载作动器4端头位移量最大，故将激光位移传感器7安装在此位置处。通过激光位移传感器7将竖向加载作动器4加载端活塞杆端头产生水平方向变形的距离信号传送至计算机控制系统处理，以判断跟动作动器1是否需要进行跟动操作，确保在设备损伤产生之前，强行进行跟动动作。\n[0035] 正常使用时，竖向作动器4加载端活塞杆端头产生水平方向的变形趋势较小，激光位移传感器7监测其至基准杆8的距离大小并将该信号传送至计算机控制系统处理，此时，感应基座2内的力传感器3并未由于倾斜而与感应基座2的下底板发生接触，故并无信号传送至计算机控制系统。当竖向作动器4加载端活塞杆端头产生水平方向的变形达到设定数值时，计算机控制系统处理激光位移传感器7实时传来的信号后，可及时发送指令至跟动作动器1处，直接启动跟动作动器1进行相应的推拉驱动操作，滑动装置2在跟动作动器1的推动下沿水平方向移动，从而带动竖向作动器4水平移动一定距离，以保证竖向作动器4始终处于竖直向下状态。\n[0036] (2)若跟动作动器1未及时接受电控系统指令，造成竖向作动器4产生水平变形的趋势过大，超过设定数值，此时，竖向加载作动器4会把所受水平荷载传递至尾部感应基座\n15，引起力传感器3和位移传感器13的数据变化。跟动作动器1根据感应基座15内部力传感器3和位移传感器13的数据大小即方向，进行主动跟动，驱动滑动装置滑动板14运动，从而消除水平荷载对竖向作动器4的不利影响。\n[0037] 当竖向加载作动器4受到水平方向的侧向荷载过大时，计算机控制系统通过位移传感器13的读数，能够判断出滑动装置滑动板14和感应基座15之间夹角的变化，可以用于对竖向加载作动器4倾斜状态的判断。同时，由于竖向加载作动器4倾斜过大，一般超过2-\n3mm，此时感应基座15内的力传感器3与下底板接触，产生压力信号，计算机控制系统通过力传感器3能够快速判断出感应基座受到的弯矩，计算机控制系统分析出弯矩的大小及方向并以该弯矩的大小及方向作为跟动作动器执行跟动动作的主要判断依据，根据所判断出来的弯矩数值大小确定跟动的启动和停止，根据弯矩方向确定跟动的方向，从而驱动滑动装置滑动板14运动，最终带动竖向加载作动器4水平移动，消除水平荷载对竖向作动器4的不利影响。\n[0038] (3)当经过上述两过程的调整之后，若竖向加载作动器4水平方向的侧向荷载仍然继续变大，则需要及时停止实验，以防止竖向加载作动器4的自身承的侧向力过大，造成竖向加载作动器4损坏情况的发生。\n[0039] 本发明所示的主动跟动系统，通过上述双重的监控与跟动过程，不仅能够在静摩擦力刚开始产生之时，滑动摩擦产生之前就进行主动跟动，从根本上消除了系统摩擦力对试验数据的不利影响，同时可及时防治作动器承受过大的荷载，解决了侧向力对作动器损伤的不利影响。\n[0040] 上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。