旋转过载试验机的优化设计

1.原理

模拟弹丸的切向过载， 需要为弹丸提供一个极大的切向加速度， 采用普通动力装置很难做到。 分析弹丸的受力状态， 可以采用反推法来近似模拟，即令高速旋转状态下的弹丸瞬间停止。

根据能量守恒定律， 如此大的动能若仅靠机械摩擦力来完成毫秒级的制动， 会瞬间烧熔接触面。 国内有单位尝试过采用航空刹片进行制动， 但效果不好。 旋转过载试验机系统中使用非接触式的能耗制动、 磁粉制动和气液制动， 将它们有机地联合起来， 实现递进式的复合制动， 从而实现瞬间制动。

2.组成

该系统主要由旋转电动机、 智能控制器、 制动设备和操作台等组成， 旋转过载试验机实物如图5 -6 所示。

图5-6　旋转过载试验机实物

旋转电动机(图5 -7) 是弹载设备旋转的动力源， 通过变频， 不仅能自由转换不同的转速， 而且用它进行制动， 结构上与主轴直连， 能最大限度地减小传动损耗。(www.xing528.com)

图5-7　旋转电动机和夹具

智能控制器是系统的控制核心， 接收操作命令及各传感器数据， 在内部对数据进行处理， 输出控制指令到各执行部件， 以实现各种动作。

制动设备由磁粉制动器和气液制动器组成， 离合器与主轴相连， 与变频制动共同作用， 实现让高速旋转设备瞬间停止。

操作台由主控计算机、 监测计算机和控制面板组成。 主控计算机用于设置测试环境参数， 如旋转速度、 加速度等； 监测计算机用于监测旋转部件的运行状况； 控制面板用于发出各类控制指令， 如开始、 停止、 启动摄像机等。

3.工作过程

待测弹载设备通过夹具固定在旋转主轴上， 智能控制器接收操作台发送的旋转参数和开始指令， 在确认防护罩没有异常后， 计算电动机的运行频率，发给变频器控制电动机开始加速旋转， 智能控制器通过高速编码器实时监测主轴转速， 直到达到预设的旋转速度。 收到制动指令后， 电动机通过变频实现能耗制动， 先把旋转的速度逐步降下来， 再配合磁粉制动器和气液制动器来实现弹载设备的瞬间停止。 整个控制过程实行闭环控制， 所有采集数据通过智能控制器返传到主控制计算机上进行显示， 并最终传至数据记录设备进行保存、 打印。