[发明专利]电子机械式连续无极调幅直线作动器

说明书

技术领域

本发明涉及试验机技术领域，具体的说是一种电子机械式连续无极调幅直线作动器。

背景技术

工业生产中和科学研究中，对产品构成中的零部件、甚至产品整体，反复施加力载荷，以获得零部件疲劳特性，是确保产品质量与性能必不可少的重要手段。为保证产品的可靠性，对构件、产品整体施行振动试验也是最常用的手段。在疲劳试验、振动试验过程中直线作动器技术是试验装备保证试验功能和性能的核心技术之一。

直线作动器，即直接产生直线往复运动与作用力的驱动机构，是实现力负荷疲劳试验的动力装置，也是振动试验的激振装置。目前，作动器大致可以分为液压油缸、电动缸、电磁作动器、直线电机作动器，控制形式有电液伺服、电子伺服等。迄今在疲劳试验领域以电液伺服控制的液压油缸驱动应用最为普遍，它载荷大(兆牛级)、振幅大、频率高(可达300Hz)、控制效果好，但耗能巨大，价格昂贵；电磁作动器具有频率高的特点(可达500Hz)，运用电子控制技术可以达到节能的目的，但振幅较小(最大12mm)，振幅控制较难。直线电机作动器具有各项参数控制性能好的特点(频率可达100Hz)，也可以实现节能的效果，但载荷较小(最大10kN)，价格昂贵；电动缸式作动器具有振幅大、易于控制等特点，但载荷小(最大20kN)，频率低(最高30Hz)。以单向液压缸为作动器的脉动疲劳试验技术，具有载荷大、节能、控制简单、价格低廉等优点，但是它无法实现双向交变加载，无法实现实时改变振幅，工作频率太低(最高不过8Hz)。

为实施疲劳试验，目前市场上提供的试验设备基本上为采用了电液伺服技术的疲劳试验机。受电液和液压技术的局限，电液伺服疲劳试验机的动力系统(即液压泵)，一般采用定量、定压工作方式，试验机工作时基本上为满功率输出，耗能巨大。以一台500kN规格的试验机为例，当试验机以10Hz频率、5mm振幅工作时，若机械工作效率为0.9，则功率消耗达180kW。疲劳试验机一般为长期连续工作方式，因而形成很大的电能消耗，使得生产商承担着巨大的生产成本。随着试验技术应用需求的不断增长，试验过程的电能消耗成为了制约生产技术发展、产品质量提高、产品成本降低的瓶颈问题之一。

对于试验机而言，它的负载基本上都是弹性位能负载，即力的大小与试件的弹性变形(即振幅)成正比，力的方向随变形方向改变而改变。当对试件施加载荷促使其产生变形过程中，负载力与运动速度方向相反，试验机对试件做功；而当试件的弹性变形恢复过程中，负载力与运动速度方向相同，试件对试验机做功。试件变形过程和变形恢复过程所做功的量值相等，符号相反，因此理论上总功率为零。由此可知，采用电液伺服疲劳试验机试验过程中液压泵消耗的功率基本上是浪费。如果能够找到合适的技术措施，将变形回复过程所做功再用于变形过程，这样在理论上就可以不需要外部提供能量了，极大节省能源。

运用电力电子技术，回收利用变形回复过程的再生能源是已经应用成熟的技术。但需要合适的作动器。

发明内容

本发明提供了一种配合电力电子技术来吸收变形回复过程的能源，从而实现节能的目的电子机械式连续无极调幅直线作动器。

本发明技术方案结合附图说明如下：

一种电子机械式连续无极调幅直线作动器，该作动器5包括机体8、主动力源传动机构、主曲柄滑块机构、左曲柄滑块机构、右曲柄滑块机构、楔形块牵引机构和牵引动力源传动机构，其中所述的主动力源传动机中构的二号电动机43和牵引动力源传动机构中的一号电动机19通过螺栓与机体8连接；所述的主动力源传动机构中的方形轴10与机体8通过方形轴轴承11连接；所述的左曲柄滑块机构、右曲柄滑块机构分别对称设置在主曲柄滑块机构的两侧；所述的主曲柄滑块机构中的主偏心圆盘7、左曲柄滑块机构中的左偏心圆盘31、右曲柄滑块机构中的右偏心圆盘32均开有内孔，主动力源传动机构中的方形轴10穿过内孔，方形轴10的四个外表面与内孔面互相贴合；所述的机体8与主曲柄滑块机构之间设置有限制主曲柄滑块机构左、右移动的一号直线轴承23、二号直线轴承45；所述的机体8与左曲柄滑块机构之间设置有限制左曲柄滑块机构左、右移动的三号直线轴承46、四号直线轴承47；所述的机体8与右曲柄滑块机构之间设置有限制右曲柄滑块机构左、右移动的五号直线轴承48、六号直线轴承49，所述的楔形块牵引机构的左侧通过螺钉13与所有楔形块固定连接；另一侧通过丝杠螺母副与牵引动力源传动机构连接；牵引动力源传动机构中的一号电动机19固定在机体8上；牵引动力源传动机构中的丝杠20通过丝杠轴承17与机体8相连。