滑降绳索寿命试验平台的制作方法

1.本发明属于绳索试验装置，具体为滑降绳索寿命试验平台，用于对索降装置滑降绳索寿命试验。


背景技术：

2.索降装置是用于士兵从直升机滑降至地面。其滑降绳索的使用寿命是一项重要的性能指标，因此探究滑降绳索的使用寿命是一项不可或缺的工作。


技术实现要素：

3.本发明的目的是:提供能模拟士兵抓握滑降绳索滑降，准确判断滑降绳索的使用次数的滑降绳索寿命试验平台。
4.本发明的技术方案是:滑降绳索寿命试验平台，包括绳索、机械手、框架、工控一体机、力传感器、驱动气缸、握紧气缸、安装平台，其特征在于，绳索一端与力传感器一端相连，力传感器另一端与框架相连，绳索的另一端穿过机械手后绕过框架的滑轮后与配重块连接；所述机械手包括固定部件和活到部件，活动部件与固定部件活动连接，活动部件与握紧气缸连接，固定部件通过螺钉紧固在安装平台上；握紧气缸通过螺钉紧固在安装平台上；安装平台通过螺钉安装在驱动气缸上；驱动气缸通过螺钉紧固在框架上；工控一体机控制驱动气缸与握紧气缸供气回路中的换向阀实现控制驱动气缸与握紧气缸动作，机械手在握紧气缸的驱动下能实现对绳索的握紧和放松；机械手在驱动气缸的驱动下能实现相对绳索摩擦滑行。
5.进一步地，所述机械手包括上圆弧件、下圆弧件、合页，上圆弧件固定在安装平台上，下圆弧件通过合页与下圆弧件铰接，上圆弧件能绕着合页轴中心转动实现对处于上、下圆弧中间的绳索握紧与放松。
6.进一步地，所述握紧气缸与机械手通过连接机构连接，握紧气缸可以通过连接机构实现对机械手的握紧与松开的驱动；连接机构能够限制驱动气缸杆的旋转自由；该机构由滑道、滑块、握紧气缸连接件组成，握紧气缸的气缸杆与握紧气缸连接件通过螺纹连接，握紧气缸连接件与滑块通过销轴铰链连接，握紧气缸连接件能相对滑块绕销轴转动，其绕握紧气缸的气缸杆旋转自由度被限制，从而限制气缸杆的旋转自由度，滑块能在滑道中来回直线滑动，滑道通过螺钉与机械手紧固。
7.进一步地，所述机械手能紧握绳索并相对其摩擦滑动以模拟人手抓握绳索滑降。驱动气缸为无杆气缸，其活塞与安装块气缸与负载安装接口通过磁力互动，安装平台通过螺钉紧固在驱动气缸的安装块上，机械手的固定部件紧固在安装平台，从而机械手在驱动气缸的作用下能相对绳索摩擦滑动。
8.进一步地，机械手握紧绳索的摩擦行程可调。在驱动气缸上安装两个行程开关，其活塞运动到行程开关时停止运动，并按当工控一体机设定的程序反向运动到另一端的行程开关后停止运动，行程大小由两个行程开关的距离决定，且距离可调。
9.进一步地，该滑降绳索寿命试验平台还包括机械手握紧与松开、相对绳索轴向来回滑行动作的控制。所述机械手运动到对应行程开关位置时，行程开关把信号传给工控一体机，工控一体机控制对应电磁阀换向，实现机械手握紧与松开、相对绳索轴向来回滑行动作的控制。
10.进一步地，该滑降绳索寿命试验平台可以测量试验过程中绳索受到的摩擦力。所述力传感器一端与所述绳索连接，另一端与所述框架3连接，机械手作用于绳索的摩擦力可通过力传感器测量。
11.进一步地，该滑降绳索寿命试验平台可以调节机械手相对绳索的摩擦滑行速度。驱动气缸的供气回路中安装有节流阀，调节节流阀的流量便能控制驱动气缸活塞运动速度，从而改变机械手相对绳索的摩擦滑行速度。
12.进一步地，能设置试验次数、每组试验之间停顿时间。两行程开关每感应一次，工控机计数一次，达到设定的试验次数后装置停止运行，试验结束；计数每达到设定值的整数倍，停顿一定时间，停顿时间根据具体绳索散热情况而定，既保证试验效率又保证绳索不至于产热过大而影响试验结果。
13.进一步地，所述驱动气缸的试验驱动力通过调节减压阀的输出压力获取。
14.进一步地，单只机械手与滑降绳索接触长度与人手相仿。
15.进一步地，所述驱动气缸和所述握紧气缸驱动控制气路为：
16.接入气源分两路循环，一路经过驱动气路减压阀、驱动气路换向阀、驱动气路节流阀，再进入两个并联的驱动气缸；另一路经过握紧气路减压阀、握紧气路换向阀、握紧气缸节流阀，再进入两个并联握紧气缸。
17.本发明的技术效果是:本发明将竖直方向的滑降转化为水平方向的相对摩擦滑动，通过气缸驱动机械手抓握绳索滑动，准确测量出绳索使用次数。技术效果主要有：
18.1、设计机械手可以模拟士兵双手抓握松开绳索，双手由固定部件与活动部件通过合页连接，合页旋转点分布于滑降绳索左右两边，抓握力可调可控。
19.2、机械手滑动由两个驱动气缸同时驱动，两个气缸对称分布于绳索两边，结构简单，受力稳定，气缸与机械手不受扭转载荷。
20.3、握紧气缸的气缸杆可以相对机械手前后滑动与转动，且气缸杆的旋转自由度能被限制。
附图说明
21.图1是本发明试验过程示意图。
22.图2是本发明的整体框架示意图。
23.图3是本发明气路原理图。
24.图4是本发明机械手截面示意图。
25.图5是本发明机械手握紧松开示意图。
26.图6是本发明气缸拉力与机械手握紧力杠杆图。
27.图7是本发明握紧气缸与机械手连接机构示意图。
28.图中，1.绳索；2.机械手；3.框架；4.工控一体机；5.力传感器；6.驱动气缸；7.握紧气缸；8.安装平台；9.配重块；10.气源；11.驱动气路减压阀；12.驱动气路换向阀；13.驱动
气缸节流阀；14.握紧气路减压阀；15.握紧气路换向阀；16.握紧气缸节流阀；17.滑道；18.滑块；19.握紧气缸连接件。
具体实施方式
29.下面结合附图进一步说明本新型装置的实施。
30.试验示意图如图1所示。士兵滑降过程中双手抓握绳索1，该装置需要设计两只机械手2以模拟士兵抓握绳索1。滑降运动可视为匀速直线运动，其所受的摩擦力与自身及装备总重平衡，摩擦力由士兵抓握绳索1的抓握力及士兵手套与滑降绳索1之间的摩擦系数决定；本装置需要提供驱动机械手2运动的驱动力及机械手2握紧绳索1的握紧力。预紧力为模拟另一士兵正在滑降时对绳索1的作用力。
31.图2所示。机械手2、机械手2抓握动力装置、机械手2滑行动力装置、安装平台8、工控一体机4、试验件、测力单元、配重块9等通过框架3装配成一体。
32.图4、图5所示。机械手2需要抓握及松开绳索1，单只机械手2与绳索1接触长度与人手宽度相仿。
33.机械手2由有圆弧面的上下握紧件组成，下圆弧件为一整体，上圆弧件数量是两个，分别模拟两只手握紧绳索1，下圆弧件固定在安装平台8上；上下圆弧件通过合页铰接，由驱动装置驱动上圆弧件绕合页轴上下转动实现松开、握紧绳索1。
34.图6所示在，滑降过程中机械手2一直处于抓握不动的状态，抓握力可视为恒定。常用驱动源有电机、液压、气压，其中电机在通电不动作时电流会变大，容易烧毁，液压需要配置油源、液压缸且动作不够灵敏成本高，适用于载荷较大的工况，气压具有动作灵敏、成本低清洁的优点。本装置采用气缸作为驱动装置。
35.图7所示。抓握力由握紧气缸7通过连接机构作用于机械手2，抓握力与气缸拉力可以简化成杠杆。
36.握紧气缸7气缸杆连接件与气缸杆通过螺纹连接，气缸杆连接件与滑块通过销子连接，滑块与滑道配合，滑道与机械手2通过螺钉连接。
37.试验时通过调节减压阀的输出压力来调节抓握力，通过反复调试减压阀的输出压力以获取所需的试验抓握力。
38.该装置需驱动机械手2沿绳索1轴向直线来回滑动，驱动力不小于士兵及装备总重。
39.试验中需时刻监控滑降绳索1所受机械手2的摩擦力，力传感器5用于测量试验过程中绳索1受到的摩擦力。
40.驱动力由驱动气缸6提供，装置选用的是两根无杆气缸同步工作，且气缸、机械手2、安装平台8均相对于绳索1轴线对称分布，所以两根气缸受载荷一致。试验时通过调节减压阀的输出压力获取驱动气缸6的试验驱动力。
41.所述驱动气缸6和所述握紧气缸7驱动控制气路为：接入气源10分两路循环，一路经过驱动气路减压阀11、驱动气路换向阀12、驱动气路节流阀13，再进入两个并联的驱动气缸6；另一路经过握紧气路减压阀14、握紧气路换向阀15、握紧气缸节流阀16，再进入两个并联握紧气缸7。
42.本发明的试验原理：
43.首先调节驱动气路及握紧气路的减压阀输出压力值达到所需的驱动力及握紧力，调节行程开关位置以满足试验要求的滑降行程。启动电源在人机交换界面里输入试验次数，停顿时间，按下开始按钮，试验开始。
44.1)行程控制
45.在气缸适当位置安装两个行程开关，行程大小由两个行程开关安装位置的距离决定。
46.2)机械手2往复运动及握紧与松开控制
47.机械手2运动到对应行程开关位置时，行程开关把信号传给工控一体机4，工控一体机4控制气缸电磁阀的换向，从而控制驱动气缸6、握紧气缸7反向运动，最终实现机械手2相对绳索1的往复运动及对绳索1握紧与松开。
48.3)滑行速度控制
49.通过调节驱动气缸节流阀调节滑行速度。
50.4)试验次数设定、记录及每组试验之间时间间隔控制
51.行程开关每感应一次，主控单元计数一次，达到设定的试验次数后装置停止运行，试验结束；计数每达到设定值的整数倍，停顿一定时间，停顿时间根据绳索1具体散热情况而定，既保证试验效率又保证绳索1不至于产热过大而影响试验结果。
52.5)开始、停止、急停、复位功能
53.打开气源10，按下开始按键，装置开始工作，进行试验；按下停止键，装置停止工作，机械手2松开；按下急停开关，机械手2松开且停止运动；
54.按下复位开关计数清零。
55.以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。