[发明专利]一种机电作动器故障诊断试验台

说明书

本发明公开了一种机电作动器故障诊断试验台，包括电机和滚珠丝杠机构，电机通过电机底座固定在底板上，滚珠丝杠机构包括作旋转运动的丝杠和将旋转运动转化为直线运动的螺母组，丝杠的两端通过轴承固定在两个轴承座上；电机的转轴通过联轴器与滚珠丝杠机构的丝杠连接；电机启动后，通过联轴器把扭矩传递给丝杠，丝杠把旋转运动传给螺母组；螺母组通过螺母组底座与直线移动平台固定，直线移动平台在底板上作往复直线运动；螺母组底座与负载牵引连接，负载牵引通过牵引绳牵引系统的负载运动。本发明实现了多种与机电作动器系统相关故障的植入和故障数据获取，试验台简洁轻便，操作运行、故障植入、数据采集、实验现象观察等易于进行。

技术领域

本发明属于机电设备技术领域，涉及到机电作动器，具体涉及一种机电作动器故障诊断试验台。

背景技术

机电作动器(EMA)是一种典型的功率电传执行器，直接将电能转换为机械能，省去了传统液压作动系统的复杂油路。它通过控制电机的运行直接或间接地控制负载的运动，实现目标的位置控制。

20世纪70年代开始，机电作动器开始应用于导弹和飞机等需要精密操控的系统。机电作动器主要通过受伺服驱动器控制的永磁同步电机提供输入力矩和转速，滚珠丝杠机构把旋转运动转化为直线运动和力矩输出。机电作动器抛弃了传统的机电系统中使用的液压作动器、电静液作动器中使用的液压泵及其附属设施，可以以较小的质量和体积提供速度范围和力矩范围较大的精确输出。机电作动器按照执行机构运动方式的不同可以分为旋转型和直线型两种形式，直线型机电作动器按照在电机端和滚珠丝杠机构之间有无齿轮箱可以分为直驱式直线型机电作动器和带齿轮箱的直线型机电作动器两种形式。本发明针对的就是一种直驱式的直线型机电作动器。

对于一个由电机驱动的旋转机械系统，电机输出转矩和其拖动端设备满足机械运动方程，即其中ω_m为电机机械角速度，J为转动惯量，T_e为电磁转矩，B为阻尼系数，T_L为负载转矩。电磁转矩为定值，阻尼系数为通常可忽略不计的常数，当拖动端角速度变大时，滚珠丝杠机构作直线往复运动的速度增大，负载能力减小，反之亦然。本发明基于此公式设计了一种永磁同步电机作为驱动电机的机电作动器故障诊断试验台。

机电作动器的技术集成度高，内部结构紧凑，直接对商用机电作动器植入各类故障并进行故障诊断研究较为困难，高性能的机电作动器尤其如此，极大地限制了机电作动器故障诊断的发展进步。

发明内容

针对现有技术中存在的商用机电作动器内部集成度高、难以植入多种机电作动器故障并进行研究的缺点，本发明提供了一种机电作动器故障诊断试验台，实现了多种与机电作动器系统相关故障的植入和故障数据获取，试验台简洁轻便，操作运行、故障植入、数据采集、实验现象观察等易于进行。

为此，本发明采用了以下技术方案：

一种机电作动器故障诊断试验台，包括一台提供转矩的电机和一副滚珠丝杠机构，所述电机通过电机底座固定在底板上，所述滚珠丝杠机构包括作旋转运动的丝杠和将旋转运动转化为直线运动的螺母组，丝杠的两端通过轴承固定在两个轴承座上；电机的转轴通过联轴器与滚珠丝杠机构的丝杠连接；电机启动后，通过联轴器把扭矩传递给丝杠，丝杠把旋转运动传给螺母组；所述螺母组通过螺母组底座与直线移动平台固定，直线移动平台在底板上作往复直线运动；所述螺母组底座与负载牵引连接，负载牵引通过牵引绳牵引系统的负载运动；所述底板由底板支架支撑，直线移动平台前侧面固定有限位电磁开关的限位磁铁。

进一步地，所述螺母组包括主动螺母、从动螺母、连接键、从动螺母座、鼓型螺母、碟型弹簧、套筒和螺母组底座；所述从动螺母与主动螺母通过连接键连接，满足从动螺母与主动螺母之间的预紧力稳定且可调；所述从动螺母座套在从动螺母的外侧，从动螺母座与从动螺母间隙配合；所述从动螺母座的外壁为螺纹面，与鼓型螺母以螺旋副形式配合。