6自由度动感平台的运行故障排除分析_徐鑫.pdf
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1、年月机电工程技术第卷第期 收 稿 日 期:徐 鑫,朱 杰 自 由 度 动 感 平 台 的 运 行 故 障 排 除 分 析 机 电 工 程 技 术,():自由度动感平台的运行故障排除分析徐鑫,朱杰(上 海 科 技 馆,上 海)摘 要:介 绍 了自 由 度 动 感 平 台 的 系 统 组 成,针 对自 由 度 动 感 平 台 运 行 中 的 机 械、电 气 故 障,结 合 相 关 故 障 排 除 案 例,探 讨 其 运行 中 的 常 见 故 障 和 故 障 原 因,并 阐 述 了 动 感 平 台 的 预 防 性 维 护 保 养 过 程。介 绍 了自 由 度 动 感 平 台 主 要 机 械 部 件、
2、电 气 元 件 的 维 护注 意 事 项,通 过 与 动 感 平 台 的 制 造 设 计 单 位 开 展 技 术 交 流 及 与 动 感 平 台 的 使 用 单 位 分 享 维 保 经 验,并 深 入 研 究 故 障 案 例,最 终 降 低了 设 备 的 停 机 时 间 和 故 障 率,并 提 出 了 提 高 动 感 平 台 使 用 寿 命 的 维 保 方 法,为 动 感 平 台 的 使 用 单 位 提 供 借 鉴,保 证 设 备 安 全 可 靠 运行,同 时 更 好 地 让 观 众 体 验 动 感 平 台 这 一 机 电 设 备 带 来 的 互 动 感 和 沉 浸 感。关 键 词:故 障 排
3、 除;动 感 平 台;维 护 保 养中 图 分 类 号:文 献 标 志 码:文 章 编 号:(),(,):,:;引 言随 着 科 技 水 平 的 发 展 和 人 民 精 神 生 活 日 益 丰 富 的 需求,动 感 平 台 由 早 期 的自 由 度 升 级 到自 由 度,且 其应 用 范 围 从 工 业 机 床、训 练 模 拟 器 等 领 域 逐 渐 扩 展 到 各大 主 题 乐 园、展 览 馆、博 物 馆 等 文 旅 市 场。群 众 对 前 沿科 技 和 文 化 生 活 的 期 待 更 加 热 切,基 于 动 感 平 台 的 设 施与 设 备 深 受 青 年 人 欢 迎。其 中,配 置 了自
4、 由 度 动感 平 台 的 影 院、剧 场 和 博 物 馆 等 场 所 能 够 提 供 浸 式 交 互体 验,不 仅 提 高 了 游 客 互 动 参 与 度 和 感 受,也 拓 宽 了 知识 普 及 的 方 式,提 高 了 科 普 效 果,已 然 具 备 了 广 阔 的市 场 和 良 好 的 发 展 前 景。目 前 国 内 外 对自 由 度 动 感 平 台 的 设 计 制 造 已 趋 于成 熟,但 对 于 运 行 时 出 现 的 故 障 往 往 仍 需 要 大 量 时 间 去排 除,自 由 度 动 感 平 台 的 运 维 难 点 主 要 包 括 机 械 部 分的 维 护、电 气 部 分 的 维
5、 护、安 全 培 训 和 日 常 管 理。本 文针 对 特 效 影 院 等 文 旅 行 业 中 应 用 的自 由 度 动 感 平 台,通 过 分 析自 由 度 动 感 平 台 的 设 备 结 构 及 工 作 原 理,分析 其 薄 弱 点,并 有 针 对 性 地 介 绍 主 要 维 护 方 式,希 望 能消 除 设 备 运 行 时 的 安 全 隐 患,确 保 设 备 的 正 常 运 转 和 用户 的 安 全。自 由 度 动 感 平 台 的 构 成 与 工 作 原 理 自 由 度 介 绍物 体 在 空 间 的自 由 度,指 沿 着、这个 坐 标轴 平 移 的 移 动 自 由 度 和 绕 这个 坐
6、标 轴 转 动 的 转 动 自 由度。自 由 度 动 感 平 台 由、并 联 六 连 杆 机 构 组 成 的运 动 平 台 和 其 上 安 装 的 转 台 座 舱 组 成,通 过 上 下 各只虎 克 铰 万 向 结 和 下 平 台 固 定 在 底 盘 基 座 上,借 助 并 联 六连 杆 机 构 伸 缩 驱 动,完 成 上 平 台 在 空 间个 自 由 度(,)的 运 动,从 而 模 拟 出 纵 向、横 向 移 动、俯 仰、横 滚、偏 航、旋 转 等 动 作 合 成。自 由 度 运 动平 台 现 已 广 泛 应 用 到 各 种 训 练 模 拟 器 如 飞 行 模 拟 器、驾驶 模 拟 器、船
7、舶 模 拟 器、地 震 模 拟 器 以 及 虚 拟 现 实 设 备、动 感 电 影、游 艺 设 备 等 众 多 领 域。此 外自 由 度 运 动平 台 在 制 造 业 被 制 成 六 轴 联 动 机 床,医 学 上 被 制 成 微 操作 手 术 机 器 人,在 军 事、航 天 等 重 要 领 域 也 有 飞 船 对 接模 拟 器 的 应 用。自 由 度 运 动 平 台 的 研 究 涉 及 机 械 传动、电 气 控 制、传 感 器 技 术、空 间 运 动、实 时 信 号 传 输处 理、图 形 显 示、动 态 仿 真 等 众 多 高 科 技 领 域,目 前 我国 高 等 院 校、科 研 机 构 对
8、自 由 度 并 联 机 构 的 研 究 也 已经 取 得 了 较 大 成 果。自 由 度 动 感 平 台 的 构 成自 由 度 动 感 平 台(图)简 称平 台,是 动 感影 院 的 核 心 设 备。动 感 平 台 的 控 制 效 果 直 接 影 响 游 客 的沉 浸 式 体 验,控 制 精 度 不 良 的 动 感 平 台 往 往 使 人 产 生 眩晕 感。图 自 由 度 动 感 平 台在 驱 动 方 式 的 选 择上 有 电 动 驱 动、液 压 驱动、气 动 驱 动种,目 前动 感 平 台 最 常 采 用 的 是电 动 驱 动。液 压 驱 动借 助 液 压 缸 把 液 体 压 力转 换 为
9、机 械 能,液 压 驱动 的 优 点 是 负 载 能 力 很 强,但 是 因 传 动 效 率 低、维 修 难度 大 且 液 压 泵 站、配 管 等 周 围 设 备 易 造 成 液 压 油 泄 漏 而被 人 诟 病。气 动 驱 动 是 将 空 气 压 缩 产 生 压 力 能 传 递 给 气缸 完 成 各 种 动 作,优 点 是 以 空 气 作 为 介 质 对 环 境 影 响 小,缺 点 也 很 明 显:控 制 精 度 不 高、噪 声 大,超 声 速 排 气 时需 要 加 装 消 声 器,且 需 要 用 到 压 力 容 器。相 较 于 液 压 传动 和 气 动 传 动,电 动 驱 动 有 着 设
10、备 简 单、承 载 能 力 强、控 制 精 度 高、动 态 响 应 速 度 快、自 重 负 荷 比 小 维 护 便 利等 一 系 列 优 点。自 由 度 动 感 平 台 由 运 动 平 台、旋 转平 台 及 电 气 控 制 系 统 组 成。台 伺 服 电 动 缸 分 成对 组成 了 运 动 平 台,在 控 制 器 的 指 令 下,输 出 位 移 和 偏 角。传 动 链:电 动 缸位 移 和 偏 角平 台 动 作,配 对 实 现 动作 追 踪。电 动 缸 一 端 与 底 盘 上 的 连 接 座 相 连,另 一 端 通过形 夹 与 平 台 的 活 动 盘 联 接。交 流 伺 服 电 机、减 速 箱
11、和 大 小 齿 轮 副 组 成 了 旋 转 平 台,安 装 在 活 动 盘 上。在 活动 盘 中 心 装 有 滑 环 组 件,滑 环 组 件 在 设 备 中 起 到 帮 助 机械 不 绕 线,同 时 供 动 力 电 缆 和 信 号 线 缆 通 过 的 作 用,为两 个 连 续 或 断 续 旋 转 的 机 构 之 间 传 递 信 号 及 电 流。旋 转平 台 由 交 流 伺 服 电 机、减 速 箱 和 大 小 齿 轮 副 组 成,在 控制 器 控 制 下 实 现 左 右 偏 转。传 动 链:交 流 伺 服 电 机齿轮 减 速 箱小 齿 轮大 齿 轮。电 气 控 制 系 统 由、运动 控 制 器、
12、伺 服 驱 动 器、变 频 器、各 种 传 感 器 及 电 气 附件 组 成。电 气 控 制 分 为 强 电 和 弱 电 控 制,强 电 部 分 主 要用 于 交 流 电 机 驱 动 等 三 相、单 相 电 源 用 电 控 制;弱 电 部分 主 要 是 信 号 传 输、程 序 运 行 等 控 制。自 由 度 动 感 平台 的个 交 流 异 步 电 机 由 变 频 器 控 制,旋 转 平 台 的 伺 服电 机 由 伺 服 驱 动 器 控 制。设 备 的 配 电 柜、控 制 柜 中 各 个分 路 均 配 有 过 热、过 载 及 漏 电 保 护 功 能。演 出 控 制 系 统和 演 出 监 管 系
13、统 紧 密 集 成 到 一 起,通 过、运 动 控 制器、伺 服 驱 动 器,变 频 器 和 其 余 传 感 器 汇 总 各 种 参 数 信号 汇 总 后 进 行 辨 别 和 处 理,实 现 数 据 双 向 联 动 交 换,便于 实 时 监 控 的 设 备 运 行 状 况,确 保 媒 体 与 动 感 平 台 之 间的 完 美 同 步,实 现 设 备 安 全 可 靠 运 行。自 由 度 动 感 平 台 的 维 护 与 保 养 机 械 结 构 的 维 护自 由 度 动 感 平 台 机 械 结 构 是 平 台 的 核 心 部 分 之 一,需 要 进 行 定 期 的 维 护 和 保 养,定 期 检 查
14、 是 机 器 安 全 运 行的 保 障,技 术 人 员 要 加 强 对 设 备 的 巡 检 观 察,做 好 预 防性 维 护。必 要 时 制 作 设 备 的 点 检 表,对 设 备 的 重 点 结 构、元 器 件 做 好 定 期 检 查。检 查 的 重 点 是:异 常 的 噪 声、震动 和 冲 击;电 机 和 减 速 机 温 度 升 高 无 异 常 及 漏 油;主 要钢 结 构 受 力 部 位 无 变 形、裂 缝 等,发 现 异 常 应 立 即 停 止运 营。设 备 润 滑 的 好 坏 直 接 影 响 到 设 备 的 寿 命 和 运 转,技 术 人 员 必 须 严 格 按 照 保 养 周 期
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