一种高精度质量平衡系统的制作方法

本发明涉及质量平衡，特别是涉及一种高精度质量平衡系统。

背景技术：

1、空天飞行器、高速列车等在高速气流环境中的空气动力学测试，是操控系统真实工况再现的重要技术保障。各型空天飞行器、高速列车等的研发设计过程均需要通过模拟真实工况获取其运行过程中的多自由度受力情况，传统的测试手段多采用纯机械杠杆结构，采用内式天平测试缩小比例模型样机实现，通过小量级六分力传感器测量，未能实现产品真实工况精准测试。究其原因，飞行器、高速列车等自身质量较大，测试过程中，需采用较大吨位的六分力传感器进行测量，而大吨位六分力传感器的承载范围有限、测量精度低，灵敏度差，响应慢。故超大载荷的飞行器、高速列车很难通过此方法获得精确的附加载荷值，仅能测量缩小比例模型样机，无法获取真实、精准的工况试验数据。

2、综上所述，如何有效地解决现有手段无法实现大载荷测量，无法获取真实工况试验数据等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种高精度质量平衡系统，该高精度质量平衡系统顺利运行，保证被测物自身质量抵消，实现被测物附加载荷的精确测量。

2、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

3、一种高精度质量平衡系统，包括具有大吨位承载腔的大吨位静压支撑作动器、具有小吨位承载腔的小吨位静压支撑作动器、安装于所述大吨位静压支撑作动器的大吨位活塞杆上安装面的五自由度静压解耦平台、安装于所述小吨位静压支撑作动器的小吨位活塞杆上安装面的静压轴承、第一端与所述静压轴承铰接的杠杆机构，砝码挂于所述杠杆机构的第二端，支点为所述小吨位静压支撑作动器的小吨位活塞杆，所述杠杆机构上配有平衡配重微调系统，所述大吨位承载腔与小吨位承载腔连通，所述五自由度静压解耦平台包括三个翻转自由度解耦和两个平移自由度解耦。

4、优选地，所述五自由度静压解耦平台包括安装于所述大吨位活塞杆上的底台、安装于所述底台上的滑移平台以及安装于所述滑移平台的上球面内的翻转平台，所述翻转平台的下面为下球面，所述滑移平台能够在所述底台横向移动和纵向移动。

5、优选地，所述翻转平台的两侧设置有限位块，所述限位块位于所述上球面的两端。

6、优选地，所述滑移平台的上面表面和下面表面均有塑料涂层；

7、所述滑移平台的上面表面和下面表面均设置有扇形静压腔，所述扇形静压腔内设置有狭缝节流器；

8、所述底台的上平面加工有回油槽。

9、优选地，所述大吨位静压支撑作动器包括大吨位底板、安装于所述大吨位底板上的大吨位缸筒，所述大吨位活塞杆安装于所述大吨位缸筒的通孔中，所述大吨位缸筒设置有大吨位上静压轴承和大吨位下静压轴承构成双列静压轴承，所述大吨位上静压轴承的上面匹配有大吨位上回油槽，所述大吨位下静压轴承的下面匹配有大吨位下回油槽，

10、所述大吨位承载腔由所述大吨位活塞杆、大吨位缸筒与大吨位底板形成，所述大吨位承载腔内设置有大吨位压力传感器，所述大吨位缸筒设置有用于密封所述大吨位承载腔内高压油液的大吨位高压密封环。

11、优选地，所述小吨位静压支撑作动器包括小吨位底板、安装于所述小吨位底板上的小吨位缸筒，所述小吨位活塞杆安装于所述小吨位缸筒的通孔中，所述小吨位缸筒设置有小吨位上静压轴承和小吨位下静压轴承构成双列静压轴承，所述小吨位上静压轴承的上面匹配有小吨位上回油槽，所述小吨位下静压轴承的下面匹配有小吨位下回油槽，

12、所述小吨位承载腔由所述小吨位活塞杆、小吨位缸筒与小吨位底板形成，所述小吨位承载腔内设置有小吨位压力传感器，所述小吨位缸筒设置有用于密封所述小吨位承载腔内高压油液的小吨位高压密封环。

13、优选地，所述大吨位活塞杆和小吨位活塞杆均为等直径圆柱体。

14、优选地，所述静压轴承包括静压轴承座和安装于所述静压轴承座上的静压转轴，所述静压转轴的中间固定，两端为静压轴承，所述静压轴承座两端的静压轴承为一体结构，所述静压轴承座的下平面安装于所述小吨位静压支撑作动器的上平面处。

15、优选地，所述杠杆机构包括第一端与所述静压转轴铰接的杠杆臂、安装于所述杠杆臂的伺服电机丝杠模组、安装于所述伺服电机丝杠模组上的游码、安装于所述杠杆臂第二端的挂架，砝码挂于所述挂架上。

16、优选地，所述杠杆臂具有上刃口和下刃口，所述杠杆臂的第一端以所述上刃口为支点，所述杠杆臂的第一端的角刃口为90度，所述上刃口的角刃口为60度，

17、所述杠杆臂的第二端以所述下刃口为加载点，所述杠杆臂的第二端的角刃口为90度，所述下刃口的角刃口为60度。

18、本发明所提供的高精度质量平衡系统，包括五自由度静压解耦平台、大吨位静压支撑作动器、小吨位静压支撑作动器、静压轴承、杠杆机构。

19、大吨位静压支撑作动器包括大吨位活塞杆、大吨位承载腔，大吨位活塞杆的上平面为安装面，下平面受载面，五自由度静压解耦平台安装于大吨位活塞杆的上安装面。五自由度静压解耦平台安装于大吨位静压支撑作动器的大吨位活塞杆前端，两者之间为固定约束。

20、小吨位静压支撑作动器包括小吨位活塞杆、小吨位承载腔，小吨位活塞杆的上平面为安装面，下平面受载面，静压轴承安装于小吨位静压支撑作动器的小吨位活塞杆的上安装面。

21、大吨位承载腔与小吨位承载腔连通，大吨位静压支撑作动器的大吨位承载腔内部油液依据帕斯卡原理，通过连通软管路进入到小吨位静压支撑作动器的小吨位承载腔内部，实现连通效应。

22、五自由度静压解耦平台包括三个翻转自由度解耦和两个平移自由度解耦，双静压支撑复合结构实现空间五自由度约束解耦，五自由度静压解耦平台实现近乎无摩擦多自由度解耦过程。

23、杠杆机构第一端与静压轴承铰接，砝码挂于杠杆机构的第二端，支点为小吨位静压支撑作动器的小吨位活塞杆。杠杆机构上配有平衡配重微调系统，通过静压支撑作动器实现近乎无摩擦的液压放大过程，通过平衡配重微调实现精确调平。整套系统的顺利运行，保证被测物自身质量抵消，实现被测物附加载荷的精确测量。

技术特征：

1.一种高精度质量平衡系统，其特征在于，包括具有大吨位承载腔（2-8）的大吨位静压支撑作动器（2）、具有小吨位承载腔（4-8）的小吨位静压支撑作动器（4）、安装于所述大吨位静压支撑作动器（2）的大吨位活塞杆（2-1）上安装面的五自由度静压解耦平台（1）、安装于所述小吨位静压支撑作动器（4）的小吨位活塞杆（4-1）上安装面的静压轴承（5）、第一端与所述静压轴承（5）铰接的杠杆机构（6），砝码挂于所述杠杆机构（6）的第二端，支点为所述小吨位静压支撑作动器（4）的小吨位活塞杆（4-1），所述杠杆机构（6）上配有平衡配重微调系统，所述大吨位承载腔（2-8）与小吨位承载腔（4-8）连通，所述五自由度静压解耦平台（1）包括三个翻转自由度解耦和两个平移自由度解耦。

2.根据权利要求1所述的高精度质量平衡系统，其特征在于，所述五自由度静压解耦平台（1）包括安装于所述大吨位活塞杆（2-1）上的底台（1-6）、安装于所述底台（1-6）上的滑移平台（1-3）以及安装于所述滑移平台（1-3）的上球面内的翻转平台（1-1），所述翻转平台（1-1）的下面为下球面，所述滑移平台（1-3）能够在所述底台（1-6）横向移动和纵向移动。

3.根据权利要求2所述的高精度质量平衡系统，其特征在于，所述翻转平台（1-1）的两侧设置有限位块，所述限位块位于所述上球面的两端。

4.根据权利要求2所述的高精度质量平衡系统，其特征在于，所述滑移平台（1-3）的上面表面和下面表面均有塑料涂层；

5.根据权利要求1所述的高精度质量平衡系统，其特征在于，所述大吨位静压支撑作动器（2）包括大吨位底板（2-9）、安装于所述大吨位底板（2-9）上的大吨位缸筒（2-7），所述大吨位活塞杆（2-1）安装于所述大吨位缸筒（2-7）的通孔中，所述大吨位缸筒（2-7）设置有大吨位上静压轴承（2-3）和大吨位下静压轴承（2-4）构成双列静压轴承，所述大吨位上静压轴承（2-3）的上面匹配有大吨位上回油槽（2-2），所述大吨位下静压轴承（2-4）的下面匹配有大吨位下回油槽（2-5），

6.根据权利要求5所述的高精度质量平衡系统，其特征在于，所述小吨位静压支撑作动器（4）包括小吨位底板（4-9）、安装于所述小吨位底板（4-9）上的小吨位缸筒（4-7），所述小吨位活塞杆（4-1）安装于所述小吨位缸筒（4-7）的通孔中，所述小吨位缸筒（4-7）设置有小吨位上静压轴承（4-3）和小吨位下静压轴承（4-4）构成双列静压轴承，所述小吨位上静压轴承（4-3）的上面匹配有小吨位上回油槽（4-2），所述小吨位下静压轴承（4-4）的下面匹配有小吨位下回油槽（4-5），

7.根据权利要求6所述的高精度质量平衡系统，其特征在于，所述大吨位活塞杆（2-1）和小吨位活塞杆（2-1）均为等直径圆柱体。

8.根据权利要求1-7任一项所述的高精度质量平衡系统，其特征在于，所述静压轴承（5）包括静压轴承座（5-2）和安装于所述静压轴承座（5-2）上的静压转轴（5-1），所述静压转轴（5-1）的中间固定，两端为静压轴承，所述静压轴承座（5-2）两端的静压轴承为一体结构，所述静压轴承座（5-2）的下平面安装于所述小吨位静压支撑作动器（4）的上平面处。

9.根据权利要求8所述的高精度质量平衡系统，其特征在于，所述杠杆机构（6）包括第一端与所述静压转轴（5-1）铰接的杠杆臂（6-2）、安装于所述杠杆臂（6-2）的伺服电机丝杠模组（6-3）、安装于所述伺服电机丝杠模组（6-3）上的游码（6-4）、安装于所述杠杆臂（6-2）第二端的挂架（6-6），砝码挂于所述挂架（6-6）上。

10.根据权利要求9所述的高精度质量平衡系统，其特征在于，所述杠杆臂（6-2）具有上刃口（6-1）和下刃口（6-5），所述杠杆臂（6-2）的第一端以所述上刃口（6-1）为支点，所述杠杆臂（6-2）的第一端的角刃口为90度，所述上刃口（6-1）的角刃口为60度，

技术总结
本发明公开了一种高精度质量平衡系统，包括具有大吨位承载腔的大吨位静压支撑作动器、具有小吨位承载腔的小吨位静压支撑作动器、安装于所述大吨位静压支撑作动器的大吨位活塞杆上安装面的五自由度静压解耦平台、安装于所述小吨位静压支撑作动器的小吨位活塞杆上安装面的静压轴承、第一端与所述静压轴承铰接的杠杆机构，砝码挂于所述杠杆机构的第二端，支点为小吨位静压支撑作动器的小吨位活塞杆，所述杠杆机构上配有平衡配重微调系统，所述大吨位承载腔与小吨位承载腔连通，所述五自由度静压解耦平台包括三个翻转自由度解耦和两个平移自由度解耦。该高精度质量平衡系统顺利运行，保证被测物自身质量抵消，实现被测物附加载荷的精确测量。

技术研发人员：刘继彬,王澍
受保护的技术使用者：中机试验装备股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13