专利名称：一种实现可控动态负载模拟的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种传动系统负载模拟装置，具体为一种实现可控动态负载模拟的装置。
背景技术：
在动力传动系统的设计和开发过程中，试验研究是必不可少的步骤，在试验研究时，一般均是采用惯性飞轮系统产生转动惯量来模拟传动系统负载端的负载变化。为了模拟传动系统不同的负载情况，需要惯性飞轮系统的模拟的转动惯量可以自由调节。现有技术中一般采用将飞轮盘在转轴上可拆卸式设计，通过增加和减少飞轮盘的数量来改变和调节转动惯量，调节非常不方便。为了增加调节方便度，现有技术中也存在一些改动和优化后的可调惯性飞轮系统。例如，我国专利申请号200810050219. 7曾公布的一种自动微调可变转动惯量式飞轮系统，专利申请号200920280651. 5所公布的一种变转量惯量飞轮，专利申请号201020626983. 7所公布的一种机械式连续可变转动惯量飞轮，以及专利申请号200810069635所公布的一种转动惯量可调的惯性飞轮装置。上述种种惯性飞轮系统，调节转动惯量均比依靠增减飞轮盘数量的方式更加便捷，但无法实现不间断地连续调节的功能，故难以模拟出传动系统负载连续变化时的情形。我国专利申请号2010102^782. 8还曾公布了一种转动惯量可调的惯性飞轮，它是将磁流体装在空心的惯量盘中，通过改变电流或磁场大�。佣帕魈逯涞哪Σ敛灰谎佣涸夭灰谎�。这种惯性飞轮系统，能够实现惯量负载模拟的无级调节，但是仍然存在负载模拟的范围�。Ｄ饪刂凭范炔畹热毕�。
发明内容
针对上述现有技术不足，本发明要解决的技术问题是怎样提供一种负载的模拟范围大，模拟控制精确度好的实现可控动态负载模拟的装置，提高模拟效果，为传动系统的设计和开发提供更好的实验条件。为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案
一种实现可控动态负载模拟的装置，包括底座，固定在底座上的支承机构，水平设置且可转动地支承在支承机构上的转轴，转轴上可拆卸地设置有多个惯量盘，转轴的一端为动力输入端；其特征在于，所述转轴另一端还设置有磁流变负载模拟装置，所述磁流变负载模拟装置包括一个竖向可转动设置的竖轴，竖轴与转轴之间通过一对啮合的斜齿轮相连；还包括一个盛有磁流变液的磁流变液容器和一根竖向设置的搅拌轴，搅拌轴上端可转动地挂接在固定于底座的支架上，搅拌轴下端延伸入磁流变液内并设置有搅拌叶片，所述搅拌轴与竖轴相连并靠竖轴带动旋转；还包括一个作用于磁流变液容器的磁场发生装置；还包括一个微处理器，所述微处理器与磁场发生装置相连并控制磁场发生装置的磁场大小。这样微处理器可以根据预设程序，控制磁场发生装置的磁场大小连续变化，进而改变磁流变液粘稠度，实现模拟惯量的连续可调。本技术方案中，采用可拆卸设置的惯量盘形成机械惯量部分，机械惯量部分和磁流变负载模拟装置相结合使用，可以通过增减机械惯量盘实现对不同量级的动力传动系统的模拟实验，然后通过磁流变负载模拟装置实现该具体量级的动力传动系统的负载惯量连续调节的模拟，这样就大大增大了本系统可以模拟的负载范围，同时在具体模拟实验时又能够实现无级调节，提高模拟效果。实施时，每个惯量盘的惯量大小优选采用磁流变负载模拟装置能够模拟惯量的最大值。本技术方案中设置有搅拌叶片与磁流变液摩擦形成力矩， 能够极大地增加力矩的大�。┐罅舜帕鞅涓涸啬Ｄ庾爸盟芄荒Ｄ飧涸氐姆段В鼓Ｄ饪刂频木范雀�。同时将搅拌轴竖向设置，采用斜齿轮改变力的传递方向，这样和横向设置相比，在模拟负载时能够最大程度地降低磁流变液自重对模拟的影响，进一步提高了模拟控制的精确度。作为优化，所述磁流变液容器内还设置有用于给磁流变液加热的加热装置和用于检测磁流变液温度的温度探头，所述加热装置和温度探头均与所述微处理器相连。这是因为磁流体的粘度变化会受温度影响，所以增设加热装置和温度探头后，微处理器可以通过预设程序监控磁流变液容器的温度，当温度不足时，可以通过加热装置加热使磁流变液容器温度保持的稳定值，进一步提高了模拟控制的精确度。另外，还可以通过改变温度，提高磁流变负载模拟装置能够模拟的范围大小，进一步提高了本系统的模拟性能。作为优化，所述磁流变液容器内的搅拌叶片上设置有力矩传感器，所述力矩传感器与所述微处理器相连。这样，通过力矩传感器对搅拌叶片的力矩实时检测反�。沟每刂聘幼既肪�。作为优化，所述转轴上设置有转速传感器，所述转速传感器与所述微处理器相连。 这样，通过转速传感器对转轴转速进行实时检测反�。芄皇沟每刂聘幼既肪�。作为优化，所述磁流变液容器为竖向设置的桶体，所述磁场发生装置为缠绕在桶体外表的电磁线圈。这样优化后，具有结构简单，实施方便的优点，同时磁场发生装置产生的磁场能够最大程度地作用到磁流变液容器上，提高磁流变负载模拟装置能够模拟的范围。综上所述，本发明的负载模拟装置，其能够模拟的负载范围大，同时模拟控制精确度好且仍然可实现无级调节，提高了模拟效果，为传动系统的设计和开发提供更好的实验条件。
图1是本发明使用时的结构示意图。图2为本发明中搅拌叶片的截面示意图。图3为本发明中控制系统部分的连接结构示意框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明的结构作进一步的详细说明。具体实施时，如图1所示一种实现可控动态负载模拟的装置，包括底座1，固定在底座1上的支承机构2，水平设置且可转动地支承在支承机构2上的转轴3，转轴3上可拆卸地设置有多个惯量盘4，转轴3的一端为动力输入端5 ；其中，所述转轴另一端还设置有磁流变负载模拟装置，所述磁流变负载模拟装置包括一个竖向可转动设置的竖轴6，竖轴6与转轴3之间通过一对啮合的斜齿轮7相连；还包括一个盛有磁流变液的磁流变液容器8和一根竖向设置的搅拌轴9，搅拌轴9上端可转动地挂接在固定于底座1的支架10上，搅拌轴 9下端延伸入磁流变液内并设置有搅拌叶片11 (具体实施时优选采用竖向固定在搅拌轴上的矩形叶片，如图2所示)，所述搅拌轴9与竖轴6相连并靠竖轴6带动旋转；还包括一个作用于磁流变液容器8的磁场发生装置12 ；如图3所示，本发明的控制系统部分中还包括一个微处理器13，所述微处理器13与磁场发生装置12相连并控制磁场发生装置12的磁场大小。这样微处理器13可以根据预设程序，控制磁场发生装置12的磁场大小连续变化，进而改变磁流变液粘稠度，实现模拟惯量的连续可调。而具体如何控制，具体实施时对于本领域技术人员均属于常规技术和公知常识，故不在此详细介绍。图1所示实施方式中，竖轴6与搅拌轴9各自为一根轴并通过一对啮合的齿轮14 相连接，这样一是方便空间布局，二是可以通过改变传动比来扩大磁流变负载模拟装置能够模拟的负载范围。但本领域技术人员均知道，如果所述竖轴和搅拌轴采用同一根通轴，应属于本技术方案的等同变换而视为仍然落入本发明的保护范围。另外，具体实施时，所述支承机构2 —般可以采用两个支撑座上设置轴承进行支承即可，所述可拆卸地设置的惯量盘 4，可以是将惯量盘4采用对半开设置的方式，安装时对合扣接在转轴3上后再进行固定即可，当然也可以是其他的可拆卸方式，这些对于本领域技术人员均属于公知常识性内容，故不在此详细介绍。同时，本领域技术人员均知，所述微处理器13也可以是其他具有控制处理功能的模块或平台，比如PLC平台、微型计算机或控制中心等等，类似等同替换，应视为仍然落入本发明保护范围。具体实施时，所述磁流变液容器内还设置有用于给磁流变液加热的加热装置15 和用于检测磁流变液温度的温度探头16，所述加热装置15和温度探头16均与所述微处理器13相连，属于控制系统部分，可参见图3理解。具体实施时，所述加热装置和温度探头均可以购买成熟现有产品得到，可以是各种方式的加热装置和温度探头，其中所述加热装置优选采用电阻式发热装置，可以方便控制。具体实施时，所述磁流变液容器内的搅拌叶片上设置有力矩传感器17，所述力矩传感器17与所述微处理器13相连，属于控制系统部分，可参见图3理解。所述力矩传感器也属于成熟现有产品，可以直接购买得到。实施时，所述转轴上设置有转速传感器18，所述转速传感器18与所述微处理器13 相连，属于控制系统部分，可参见图3理解。所述转速传感器属于现有成熟产品，可以直接购买得到。同时本领域人员均知，如果将转速传感器设置于竖轴或者搅拌轴上，仍然可以通过计算得到转轴的转速，故这种替代方式应视为本发明的明显等同变形而仍然落入本发明保护范围。作为优化的实施方案，所述磁流变液容器8为竖向设置的桶体，所述磁场发生装置12为缠绕在桶体外表的电磁线圈。这样优化后，具有结构简单，实施方便的优点，靠微处理器调整电磁线圈的电流即可实现对磁场的调节，进而实现对模拟负载的无级调节。但具体实施时，也可以改变磁流变液容器和磁场发生装置的结构和形状，只需磁场发生装置的磁场能够作用于磁流变液容器，均应视为落入本发明的保护范围。
权利要求
1. 一种实现可控动态负载模拟的装置，包括底座，固定在底座上的支承机构，水平设置且可转动地支承在支承机构上的转轴，转轴上可拆卸地设置有多个惯量盘，转轴的一端为动力输入端；其特征在于，所述转轴另一端还设置有磁流变负载模拟装置，所述磁流变负载模拟装置包括一个竖向可转动设置的竖轴，竖轴与转轴之间通过一对啮合的斜齿轮相连；还包括一个盛有磁流变液的磁流变液容器和一根竖向设置的搅拌轴，搅拌轴上端可转动地挂接在固定于底座的支架上，搅拌轴下端延伸入磁流变液内并设置有搅拌叶片，所述搅拌轴与竖轴相连并靠竖轴带动旋转；还包括一个作用于磁流变液容器的磁场发生装置； 还包括一个微处理器，所述微处理器与磁场发生装置相连并控制磁场发生装置的磁场大
2.如权利要求1所述的实现可控动态负载模拟的装置，其特征在于，所述磁流变液容器内还设置有用于给磁流变液加热的加热装置和用于检测磁流变液温度的温度探头，所述加热装置和温度探头均与所述微处理器相连。
3.如权利要求1所述的实现可控动态负载模拟的装置，其特征在于，所述磁流变液容器内的搅拌叶片上设置有力矩传感器，所述力矩传感器与所述微处理器相连。
4.如权利要求1所述的实现可控动态负载模拟的装置，其特征在于，所述转轴上设置有转速传感器，所述转速传感器与所述微处理器相连。
5.如权利要求1所述的实现可控动态负载模拟的装置，其特征在于，所述磁流变液容器为竖向设置的桶体，所述磁场发生装置为缠绕在桶体外表的电磁线圈。
全文摘要
本发明公开了一种实现可控动态负载模拟的装置，包括底座，固定在底座上的支承机构，水平设置且可转动地支承在支承机构上的转轴，转轴上可拆卸地设置有多个惯量盘，转轴的一端为动力输入端；其特征在于，所述转轴另一端还设置有磁流变负载模拟装置，所述磁流变负载模拟装置包括竖轴、磁流变液容器、搅拌轴、搅拌叶片、磁场发生装置和微处理器等。本发明的负载模拟装置，其能够模拟的负载范围大，同时模拟控制精确度好且仍然可实现无级调节，提高了模拟效果，为传动系统的设计和开发提供更好的实验条件。
文档编号G01M13/02GK102338699SQ20111024867
公开日2012年2月1日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者孙峰, 张宁, 曹欣, 王牛, 黄建明 申请人:重庆大学
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