弹性负载力矩下舵偏转角度的测量方法

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1、弹性负载力矩下舵偏转角度的测量方法郭倩(北京自动化控制设备研究所，北京100074)摘要：介绍了一种在弹性负载力矩下舵偏转角度的测量方法，该方法以弹性加载工装的设计、力矩传感器和角度测量仪的应用为基础，实现了弹性力矩的检测和舵系统在弹性负载力矩条件下偏转角度的精确测量技术，解决了加载条件下无法检测舵偏转角度的难题。关键词：弹性负载；力矩检测；角度测量MeasurementofRudderDeflectionAngleunderElasticLoadTorqueGuoQian(BeijingInstitut

2、eofAutomaticControlEquipment，Beijing100074)Abstract：Inthispaper,amethodofmeasuringtherudderdeflectionangleunderelasticloadtorqueconditionsispresented．Theproposedmethodisbasedonthedesignoftheelasticloadingtool，theapplicationofthetorquetransducerandtheangle

3、measuringinstrument．Thedetectionofelastictorqueandtheprecisemeasurementofdeflectionangleoftheruddersystemunderelasticloadtorqueconditionsisimplemented；thussolvingtheproblemthatrudderdeflectionangleunderloadconditionsisnotdetectable．，Keywords：elasticload；t

4、orquedetection：deflectionanglemeasurement1引言随着武器装备飞行控制系统的迅速发展，对性能和测试手段提出了更高的要求。以往在舵系统生产过程中，只进行弹性负载力矩下反馈电压的测试，少数情况，在空载条件下同时测试其反馈电压和偏转角度。近些年来，对舵系统提出了在特定弹性负载条件下同时进行反馈电压和偏转角度测试的要求，以前的测试方法与工艺装备不能满足负载条件下舵系统的精确测量要求。而且舵系统存在静差，在不同的负载下静差不同，负载越大，静差越大，因此在空载条件下测试的舵机输出

5、轴转角、反馈电压与负载条件下的测试值有较大差距。本文通过弹性加载工装的设计、力矩传感器和角度测量仪的应用，实现了弹性力矩的检测和舵系统在弹性负载条件下偏转角度的精确测量技术。2技术方案2．1测量方案的设计作者简介：郭倩(1984一)，工程师，伺服控制专业；研究方向：精密测量技术。收稿日期：2016—07—10弹性负载检测图1舵偏转角度测量方案图磊一制造技术研究航天制造技术舵偏转角度测量方案如图1所示，通过制作弹性加载工装，满足系统测试的加载要求；利用力矩传感器在加载工装中增加对舵机实际加载扭矩的测量；利用

6、角度测量仪实现对舵偏转转角的测试。该方案需要解决的关键技术为：a．弹性加载工装设计制作，对弹性负载扭杆进行设计计算，并设计整套加载工装，确保安装精度，并采取减小测量误差的措施；b．弹性负载力矩的检测，在舵机加载工装上增加负载检测仪器，检测舵机偏转时实际施加输出轴的负载大小；C．舵机偏转角度的检测，选择满足精度要求的测量仪器，制定测量方案，设计制作舵机转角测量装置，并集成到舵机加载工装上。2．2弹性加载工装的设计舵系统要求舵偏转角在一20。～+20。范围内，给其提供1．96N·rn／(。)弹性负载力矩。本文

7、拟采用弹性扭杆加载，通过对弹性扭杆的强度和刚度设计，满足舵系统的加载要求。2．2．1剪切强度设计根据加载所用的负载力矩的需求，弹性扭杆的材料拟选用40CrNiMoA合金钢，形状为长杆形。根据弹性力学方法中，矩形截面杆自由扭转时横截面上的剪切应力的分布情况，最大剪切应力f。。。发生在矩形的长边中点处，短边中点的剪切应力为f．，根据弹性力学中计算公式：，：三(1)f=——1max动2h⋯f12肛m“(2)其中：丁为扭矩，N·m；口、y是与横截面的高度与宽度的比值有关的系数；h为矩形截面高度，m；b为矩形截面宽

8、度，m。按舵最大偏转角度为20。，需要提供1．96N·nf(。)的弹性负载力矩计算，最大扭矩为39．2N·m，取2倍的安全裕度，最大扭矩按80N·m计算，查阅手册，40CrNiMoA合金钢的许用剪切应力[f]在800MPa，因此丁⋯取800MPa计算。拟定选取h／b=2．333，因此Of=0．254，7，=0．778，按f。。。来计算。因为：f。。；≤[f]所以：b2h>1三：』生：!竺：州f]0．254×800x1000．3