一、設(shè)計(jì)構(gòu)想
由于干燥箱不同噴嘴結(jié)構(gòu)方向不同，且不在同一平面上，而測(cè)試需要得到不同噴嘴不同點(diǎn)氣體溫度和流速的準(zhǔn)確值。同時(shí)由于風(fēng)速傳感器的工作原理特點(diǎn)，在測(cè)試干燥氣體風(fēng)速時(shí)傳感器探頭需要正對(duì)風(fēng)速方向即正對(duì)噴嘴。設(shè)計(jì)機(jī)械部分時(shí)首先需要考慮如何使得測(cè)試平臺(tái)具有針對(duì)不同方向噴嘴的準(zhǔn)確定位的能力。本方案硬件部分設(shè)計(jì)思路擬采用龍門架的結(jié)構(gòu)模式來實(shí)現(xiàn)，通過控制X、Y、Z方向的電機(jī)運(yùn)動(dòng)來帶動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)的協(xié)調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)測(cè)試傳感器在X、Y、Z方向的定位要求，同時(shí)再配合舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)來對(duì)不同角度的噴嘴實(shí)現(xiàn)四自由度準(zhǔn)確定位，以保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和有效性。
舵機(jī)是一種角位置伺服機(jī)構(gòu)，它集成減速器與內(nèi)部閉環(huán)電路于一體，主要包括電動(dòng)機(jī)、齒輪組、控制電路和線性電位器。減速齒輪通過電動(dòng)機(jī)來帶動(dòng)，它的終端帶動(dòng)一個(gè)用來檢測(cè)轉(zhuǎn)過角度的比例電位器，此比例電位器把角度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)后反饋給控制電路，然后控制電路通過控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)或者反轉(zhuǎn)，進(jìn)而使得齒輪組輸出位置和控制期望值相符合，其控制原理如圖2-3所示。舵機(jī)一般會(huì)有三根引線，分別為電源線、控制線和地線。脈寬調(diào)制信號(hào)(PWM)來作為控制信號(hào)，舵機(jī)所輸出的轉(zhuǎn)角和控制脈沖的寬度有著對(duì)應(yīng)關(guān)系，舵機(jī)PWM控制波的周期通常為20ms，脈沖寬度為0.5~2.5 ms和舵機(jī)轉(zhuǎn)角的0~180相對(duì)應(yīng)。伺服舵機(jī)作為基本的輸出執(zhí)行機(jī)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于遙控航模以及機(jī)器人控制。
本方案中干燥箱放在支撐架上面，支撐架安放在龍門架的內(nèi)，在測(cè)試過程中保持不動(dòng)；用滾珠絲桿作為X、Y、Z方向的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)的動(dòng)力通過X、Y、Z三個(gè)方向所安裝的相應(yīng)步進(jìn)電機(jī)來提供[13-29]；傳感器安裝在舵機(jī)上面，通過舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度的控制來調(diào)整傳感器的角度，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)傳感器探頭在測(cè)試過程中針對(duì)不同方向噴嘴進(jìn)行準(zhǔn)確的調(diào)整。同時(shí)為了保證傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作時(shí)盡量小的承重性以及良好的導(dǎo)向性，在和絲桿平行的方向加裝圓柱形導(dǎo)軌來充當(dāng)主要承重和導(dǎo)向部件，圖2-4為本方案結(jié)構(gòu)三維示意圖。
二、方案可行性分析
雖然方案在構(gòu)思設(shè)計(jì)過程中整體上能滿足功能實(shí)現(xiàn)性，但是對(duì)一些主要結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的分析中，我們發(fā)現(xiàn)了一些部件的可行性存在不足：如果只針對(duì)現(xiàn)有凹版印刷機(jī)尺寸1000mm來說，此方案中考慮到干燥箱進(jìn)風(fēng)口和出風(fēng)口的寬度以及在測(cè)試時(shí)保證移動(dòng)框架部分不會(huì)和測(cè)試過程通入熱風(fēng)管子相接觸，Y方向橫梁實(shí)際設(shè)計(jì)寬度會(huì)超過1500mm。雖然方案結(jié)構(gòu)調(diào)整后有可行地方，但是如果按照最初設(shè)計(jì)思想使得測(cè)試平臺(tái)具有良好的通用性，以便同時(shí)適用于大尺寸干燥箱平臺(tái)測(cè)試的話，則行程擴(kuò)展至2000mm，隨著滾珠絲桿長(zhǎng)度的增加隨之會(huì)產(chǎn)生一系列問題：
（1）絲桿太長(zhǎng)在傳動(dòng)過程中振動(dòng)會(huì)較大，由于測(cè)量噴嘴的寬度為3mm左右在震動(dòng)較大的測(cè)試環(huán)境中很難保證傳感器的定位精度，同時(shí)重復(fù)定位傳動(dòng)精度也難以達(dá)到要求；
（2）由于橫梁跨度比較大，在運(yùn)動(dòng)中與絲桿傳動(dòng)的相對(duì)端由于沒有傳動(dòng)動(dòng)力，在運(yùn)行過中很可能會(huì)處卡死在導(dǎo)軌上；
（3）由于舵機(jī)的外殼大部分是塑料，很難承受高溫干燥氣體的工作條件；同時(shí)初選風(fēng)溫、風(fēng)速傳感器的探頭在使用過程中扭矩比較大，一般的舵機(jī)很難滿足要求。http://www.hmzc871.cn
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