三自由度液壓驅(qū)動(dòng)重載穩(wěn)定平臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及的是一種重載穩(wěn)定平臺(tái)，具體地說(shuō)是船用重載穩(wěn)定平臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]由于船舶在海面上航行不可避免地受到風(fēng)、浪、流、潮等惡劣環(huán)境的影響，從而產(chǎn)生橫搖、縱搖和艏搖方向上的擾動(dòng)，這不但會(huì)影響船舶正常的生產(chǎn)作業(yè)，而且直接威脅著生產(chǎn)系統(tǒng)、設(shè)備和人員的安全。如艦載直升機(jī)平臺(tái)，由于船舶在風(fēng)浪中受到干擾而產(chǎn)生大幅度的搖擺及升沉運(yùn)動(dòng)，給直升機(jī)起降帶來(lái)了很大的困難和風(fēng)險(xiǎn)；船舶之間的貨物補(bǔ)給時(shí)，由于船舶的搖擺和升沉，使貨物起降極難控制，而且容易產(chǎn)生碰撞；深海采礦時(shí)，由于采礦船的深沉運(yùn)動(dòng)，極容易造成揚(yáng)礦管的疲勞斷裂；另外，鋪設(shè)海底電纜和管道等方面也不同程度地受到了海面工作船波浪運(yùn)動(dòng)的影響。目前，很多海上工作船已經(jīng)具備了動(dòng)力定位系統(tǒng)，這使船舶在橫蕩、縱蕩方向上得到了一定程度上的補(bǔ)償，但對(duì)于船舶的橫搖、縱搖和垂直方向上的升沉運(yùn)動(dòng)卻很難進(jìn)行補(bǔ)償。中國(guó)專利CN203686509U所述的三自由度自穩(wěn)平臺(tái)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)橫搖、縱搖和艏搖方向上的擾動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償，但是由于采用傳統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)，負(fù)載能力較??；中國(guó)專利CN103760811A所述的一種艦載重型穩(wěn)定平臺(tái)雖然機(jī)械結(jié)構(gòu)有所改進(jìn)，但沒(méi)有脫離框架結(jié)構(gòu)，負(fù)載能力只有250千克。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于提供能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)船舶在橫搖、縱搖和垂蕩方向上受到的干擾進(jìn)行補(bǔ)償，始終保持相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)的三自由度液壓驅(qū)動(dòng)重載穩(wěn)定平臺(tái)。
[0004]本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005]本實(shí)用新型三自由度液壓驅(qū)動(dòng)重載穩(wěn)定平臺(tái)，其特征是:包括橫搖機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、縱搖機(jī)構(gòu)、艏搖機(jī)構(gòu)、底座，橫搖機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、縱搖機(jī)構(gòu)均為半球形殼體結(jié)構(gòu)，橫搖機(jī)構(gòu)設(shè)置在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的上方，縱搖機(jī)構(gòu)設(shè)置在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的下方，橫搖機(jī)構(gòu)的球面上設(shè)置橫搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)槽，橫搖機(jī)構(gòu)內(nèi)球面里安裝橫搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的內(nèi)球面上設(shè)置橫搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的外球面上設(shè)置縱搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪，縱搖機(jī)構(gòu)的球面上設(shè)置縱搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)槽，縱搖機(jī)構(gòu)的外球面上安裝縱搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，橫搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪通過(guò)橫搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)槽與橫搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，縱搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪通過(guò)縱搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)槽與縱搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，艏搖機(jī)構(gòu)設(shè)置在縱搖機(jī)構(gòu)的下方，艏搖機(jī)構(gòu)上分別設(shè)置艏搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸和第一環(huán)形滑軌槽，底座設(shè)置在艏搖機(jī)構(gòu)的下方，底座上設(shè)置第二環(huán)形滑軌槽并安裝液壓馬達(dá)，艏搖機(jī)構(gòu)通過(guò)艏搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)軸與液壓馬達(dá)相連，第一環(huán)形軌槽與第二環(huán)形軌槽尺寸相同、相對(duì)布置，在第一環(huán)形軌槽和第二環(huán)形軌槽里安裝圓柱形滾珠，艏搖機(jī)構(gòu)和縱搖機(jī)構(gòu)之間安裝液壓支撐減震機(jī)構(gòu)，橫搖機(jī)構(gòu)上方設(shè)置穩(wěn)定平臺(tái)甲板。
[0006]本實(shí)用新型還可以包括:
[0007]1、還包括旋轉(zhuǎn)限位結(jié)構(gòu)和機(jī)械限位結(jié)構(gòu)，在橫搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和縱搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出軸上安裝旋轉(zhuǎn)限位機(jī)構(gòu)，在橫搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)槽的兩端和縱搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)槽的兩端安裝機(jī)械限位機(jī)構(gòu)。
[0008]2、橫搖機(jī)構(gòu)內(nèi)球面半徑與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)球面半徑的差值為橫搖機(jī)構(gòu)的厚度，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)球面半徑與縱搖機(jī)構(gòu)內(nèi)球面半徑的差值為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的厚度。
[0009]3、橫搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪水平長(zhǎng)度為橫搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)槽水平長(zhǎng)度的一半，縱搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪水平長(zhǎng)度為縱搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)槽水平長(zhǎng)度的一半。
[0010]4、橫搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)軸軸線在水平面與橫搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)槽縱向軸線垂直?？v搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)軸軸線在水平面與縱搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)槽縱向軸線垂直。橫搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)槽縱向軸線與縱搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)槽縱向軸線在空間內(nèi)也相互垂直。
[0011]本實(shí)用新型的優(yōu)勢(shì)在于:
[0012]1、本實(shí)用新型提出了一種新型的殼體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，與傳統(tǒng)的框架式穩(wěn)定平臺(tái)相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、負(fù)載能力大。
[0013]2、本實(shí)用新型采用了液壓馬達(dá)作為驅(qū)動(dòng)元件，能滿足重載穩(wěn)定平臺(tái)對(duì)驅(qū)動(dòng)能力的需求。
[0014]3、本實(shí)用新型采用了高精度光纖陀螺儀作為慣性測(cè)量器件，實(shí)現(xiàn)對(duì)艦船航行過(guò)程中的姿態(tài)?目息的米集。
[0015]4、本實(shí)用新型采用液壓支撐減震機(jī)構(gòu)，減弱了穩(wěn)定平臺(tái)在垂直方向上所受到的震動(dòng)的影響。
[0016]5、本實(shí)用新型采用基于旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)限位機(jī)構(gòu)和機(jī)械限位機(jī)構(gòu)雙重保護(hù)措施，避免了載體橫搖、縱搖超限時(shí)，穩(wěn)定醫(yī)療平臺(tái)由于機(jī)械結(jié)構(gòu)過(guò)度擠壓而造成不可恢復(fù)破損的問(wèn)題。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2a為橫搖機(jī)構(gòu)的示意圖a，圖2b為橫搖機(jī)構(gòu)的示意圖b，圖2c為橫搖機(jī)構(gòu)的示意圖c ；
[0019]圖3a為縱搖機(jī)構(gòu)的示意圖a，圖3b為縱搖機(jī)構(gòu)的示意圖b，圖3c為縱搖機(jī)構(gòu)的示意圖c ；
[0020]圖4a為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖a，圖4b為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖b，圖4c為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的示意圖c ；
[0021]圖5a為艏搖機(jī)構(gòu)的示意圖a，圖5b為艏搖機(jī)構(gòu)的示意圖b，圖5c為艏搖機(jī)構(gòu)的示意圖c ；
[0022]圖6a為底座的不意圖a，圖6b為底座的不意圖b，圖6c為底座的不意圖C。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本實(shí)用新型做更詳細(xì)地描述:
[0024]結(jié)合圖1?6c，本實(shí)用新型的機(jī)械結(jié)構(gòu)由橫搖機(jī)構(gòu)1-1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1-2、縱搖機(jī)構(gòu)1-3、橫搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-4、艏搖機(jī)構(gòu)1-5、底座1-6、艏搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-7、旋轉(zhuǎn)限位機(jī)構(gòu)1-8、縱搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-9、機(jī)械限位機(jī)構(gòu)1-10、液壓支撐減震機(jī)構(gòu)1-11、慣性測(cè)量器件安裝基座1-12、穩(wěn)定平臺(tái)甲板1-13等部分組成。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的穩(wěn)定平臺(tái)采用光纖陀螺儀作為為慣性測(cè)量器件，以測(cè)量載體的橫搖、縱搖和艏搖信息，從而控制橫搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-4、縱搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-9和艏搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-7，實(shí)現(xiàn)對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)所受到的橫搖、縱搖和艏搖方向上的擾動(dòng)的補(bǔ)償，使穩(wěn)定平臺(tái)甲板1-13始終處于水平穩(wěn)定狀態(tài)。本實(shí)用新型結(jié)合使用液壓支撐減震機(jī)構(gòu)1-11，減弱穩(wěn)定平臺(tái)在垂直方向上受到的震動(dòng)。本實(shí)用新型的目的在于當(dāng)艦船處于航行工作狀態(tài)時(shí)，本實(shí)用新型就能夠?yàn)榇笮脱b備等提供可靠的水平重載穩(wěn)定工作環(huán)境。本實(shí)用新型與中國(guó)專利CN203686509U和中國(guó)專利CN103760811A相比，采用了新型的殼體機(jī)械結(jié)構(gòu)作為穩(wěn)定平臺(tái)的結(jié)構(gòu)框架，采用液壓馬達(dá)作為橫搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-4、縱搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-9和艏搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-7的驅(qū)動(dòng)方式，以實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的重載功能設(shè)計(jì)。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的三自由度液壓驅(qū)動(dòng)重載穩(wěn)定平臺(tái)適用于各型安裝有液壓源的船舶。
[0025]提出了一種新型的殼體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法滿足重載穩(wěn)定平臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的要求；運(yùn)用安裝在慣性測(cè)量器件安裝基座1-12的光纖陀螺儀對(duì)艦船航行過(guò)程中的姿態(tài)進(jìn)行測(cè)量；對(duì)光纖陀螺所測(cè)得航行姿態(tài)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到載體的橫搖、縱搖和艏搖數(shù)據(jù)；根據(jù)所得姿態(tài)數(shù)據(jù)通過(guò)對(duì)橫搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-4、縱搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-9和艏搖伺服驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)1-7的控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)穩(wěn)定平臺(tái)橫搖、縱搖和艏搖方向上的擾動(dòng)的補(bǔ)償。結(jié)合使用液壓支撐減震機(jī)構(gòu)1-11，實(shí)現(xiàn)減弱穩(wěn)定平臺(tái)垂直方向上的所受震動(dòng)的影響。最終使穩(wěn)定平臺(tái)坐標(biāo)系跟蹤地理坐標(biāo)系，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定平臺(tái)甲板1-13始終處于水平狀態(tài)的功能。
[0026]殼體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):
[0027]如圖1所示，為本實(shí)用新型的總體結(jié)構(gòu)示意圖。本實(shí)用新型的橫搖機(jī)構(gòu)1-1、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1-2和縱搖機(jī)構(gòu)1-3均為為半球形殼體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，且球心在同一位置，但各機(jī)構(gòu)的半徑不同。以各機(jī)構(gòu)內(nèi)球面半徑作為基準(zhǔn)，橫搖機(jī)構(gòu)1-1半徑與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1-2半徑的差值為橫搖機(jī)構(gòu)1-1的厚度，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1-2半徑縱搖機(jī)構(gòu)1-3半徑的差值為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1-2的厚度，殼體縱搖機(jī)構(gòu)的厚度最大以承載傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1-2、橫搖機(jī)構(gòu)1-1和穩(wěn)定平臺(tái)甲板1-13負(fù)載等的重量。本實(shí)用新型各殼體機(jī)構(gòu)的相互接觸面要求由高精度數(shù)控機(jī)床加工并以石墨作為潤(rùn)滑材料，加工材料選用錳鋼、裝甲鋼等不宜變形的高強(qiáng)度高韌性的材料。本實(shí)用新型的各殼體機(jī)構(gòu)均要求有足夠的厚度，以足夠的機(jī)械強(qiáng)度保證醫(yī)療穩(wěn)定平臺(tái)在高負(fù)載運(yùn)行狀態(tài)下正常工作。
[0028]如圖2a_2c所示，橫搖機(jī)構(gòu)1_1在過(guò)球心的平面與球面交匯處設(shè)置有橫搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒槽2-1。如圖3a-3c所示，縱搖機(jī)構(gòu)1-3在過(guò)球心的平面與球面交匯處設(shè)置有縱搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒槽3-1。如圖4a-4c所示，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1-2在內(nèi)球面4_3過(guò)球心的平面與球面交匯處設(shè)置有橫搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪4-1，在外球面4-4過(guò)球心的平面與球面交匯處設(shè)置有縱搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒輪4-2。橫搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒寬度與橫搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)槽2-1寬度相同，縱搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒寬度與縱搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)槽3-1寬度相同。橫搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒水平長(zhǎng)度為橫搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)槽2-1水平長(zhǎng)度的一半，縱搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)齒水平長(zhǎng)度為縱搖機(jī)構(gòu)傳動(dòng)槽3-1水平長(zhǎng)度的一半。
[0029]如圖1所示，橫搖機(jī)構(gòu)1-1在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1-2的上方，縱搖機(jī)構(gòu)1-3在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1_2的下方。慣性測(cè)量器件安裝基座1-12安裝在穩(wěn)定平臺(tái)