CN103123292A - 折叠翼气动加载展开实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种折叠翼气动加载展开实验装置。由两套加力装置，随动摆臂机构和机架组成。加力装置包括气源、减压阀、气缸、力传感器、数字测力计，气源通过减压阀调节压力后输送给气缸供气，力传感器和数字测力计准确测量加载力。随动摆臂机构由推力轴承支撑、上下两个向心轴承定位的旋转轴和旋转臂组成。钢索的一端连接在传感器的拉环螺钉上，另一端绕于前滚轮座、后滚轮座和转臂上滚轮和折叠翼承力点连接。实验装置结构简单，加载力调节范围大，操作简便、试验效率高。随动旋转机构在折叠翼展开过程中，随动摆臂机构可以随着折叠翼旋转，保证加载力始终垂直于折叠翼面；特别适用于中小型折叠翼的加载展开试验。

Description

折叠翼气动加载展开实验装置

技术领域

本发明属于机械设计与实验设备技术领域，涉及一种折叠翼气动加载展开试验装置。

背景技术

现代导弹设计中，为了节省空间，便于运输，较多的导弹采用折叠翼。这样既可以满足箱式发射，又可以在导弹飞行中用大翼面产生较大的升力。导弹发射后翼面展开，其展开机构的可靠性和性能是关系到导弹发射成败的关键技术之一。因此，在地面上进行折叠翼展开试验，特别是模拟在飞行过程中折叠翼所受的气动力进行展开试验分析，对全面考核折叠翼的可靠性和测试在不同装药工况下折叠翼的展开性能参数有重要意义。

目前，国内对折叠翼展开的研究主要集中在机构优化和仿真分析，在折叠翼的实验技术方面，现有公开的文献“导弹折叠翼展开运动实验”（《弹箭与制导学报》，1996年第2期）文中提出折叠翼展开试验，但是在折叠翼上没有模拟气动力。在“战术导弹折叠翼快速展开性能的测试技术”（《上海航天》，1998年第4期）一文中，和“战术导弹折叠翼两种展开方法及测试结果比较”（《流体力学实验与测量》[A]，2003年第6期）文中，对某战术导弹折叠翼在不同的装药情况下在风洞中进行相关性能测试；还有采用在折叠翼压心位置用橡皮绳加载进行展开试验。在风洞中进行折叠翼的展开试验能真实复现折叠翼在展开过程中受的气动力，但是其试验费用昂贵，需要准备的时间较长，只适用于折叠翼的定型试验，对于折叠翼的原理样机的试验和参数优化必须采用更加实用的方法。在折叠翼压心位置加一个集中力来模拟折叠翼的升力，是一种可行的等效方式。现有技术中采用的方法是在压心位置用橡皮绳施加拉力来模拟折叠翼的气动升力，由于在展开过程中折叠翼的施力点位置随转轴转动，对于一般战术导弹，压心位置运动超过1m，因此橡皮绳长度要很长(需要10m左右)，才能保证加载力和折叠翼的法线的夹角小于6°，否则会产生较大的分力。由于加载橡皮绳很长，橡皮绳弹性较大，需要采用卷扬机加载，卷扬机加载力值较难控制；测力传感器安装在橡皮绳上，在折叠翼展开过程中测力传感器会随着橡皮绳甩动，存在一定的安全隐患；另外也占用很大的空间位置，橡皮绳固定支架较高，移动不方便。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，克服其结构复杂，占用空间较大，技术试验费用高的问题，本发明提出一种折叠翼气动加载展开实验装置。实验装置采用气缸作为模拟加载力源，通过随动的转臂施加力在折叠翼的压心位置，其加载力可以跟随折叠翼的旋转；加载力控制精度高，变化范围大；装置结构紧凑,安装操作方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括二套加力装置、随动摆臂机构、台板、垂直壁板、气缸安装架、旋转座、旋转臂、折叠翼安装座，滑轮组件，垂直壁板固定在台板上的T型槽中，气缸安装架和旋转座位于垂直壁板两侧上部，后滚轮座和前滚轮座固定在垂直壁板两侧，位于气缸安装架和旋转座的下方；折叠翼安装座位于垂直壁板的前面固定在台板上的T型槽中，且与垂直壁板平行安装，折叠翼一端通过折叠翼转轴安装在折叠翼安装座上；旋转臂位于旋转座的上端部；

所述加力装置包括气源、减压阀、三通阀、气缸、力传感器、数字测力计、钢索、后滑轮座、前滑轮座，气源与减压阀连接并通过三通阀分别与两个气缸连接，气缸活塞杆通过传感器螺钉与力传感器一端连接，力传感器另一端通过拉环螺钉和钢索固连，钢索的另一端通过后滑轮座、前滑轮座上的滑轮组件，并穿过垂直壁板通孔和旋转轴内孔，绕于旋转臂上的滑轮组件固连在折叠翼加载点上；力传感器与数字测力计相连接；

所述随动摆臂机构包括旋转轴、套筒、盖板、挡块、上向心轴承、下向心轴承、推力轴承、紧固螺母，所述旋转轴为中间有通孔的台阶轴，上端部有台阶状凸台，下端设有螺纹段，旋转轴贯穿于旋转座上的盖板、上向心轴承、套筒、下向心轴承、挡块、推力轴承和旋转座下端的通孔通过紧固螺母锁紧；旋转轴与上向心轴承、下向心轴承内孔配合实现径向定位；旋转臂与旋转轴上部凸台固连。

所述滑轮组件由滑轮、隔圈、滑轮轴、滑轮轴承、卡圈组成，两组滑轮组件分别固定在后滑轮座和前滑轮座上；另两组滑轮组件分别固定在旋转臂的两端部。

所述旋转轴的中轴线垂直于台板，且与折叠翼转轴轴线重合。

所述力传感器为S型拉压力传感器。

安装使用过程:

本发明折叠翼气动加载展开实验装置工作时，首先折叠翼通过螺栓安装在折叠翼安装座上，并使得折叠翼处在折叠状态。将钢索的一端与传感器的拉环螺钉连接，另一端绕过各个滚轮与折叠翼翼面上的加载点连接。打开气源，调节减压阀，给两个气缸充气，气缸活塞杆通过拉环螺钉拉紧钢索。将气缸拉力传递到折叠翼加载点上。调节减压阀观察数字测力计的读数，当数字测力计的读数达到设计载荷值时，折叠翼加载完毕。折叠翼上的展开作动筒工作，折叠翼开始绕自身的轴旋转，随着翼面的展开，翼面上钢索的加载点移动，使得钢索和加载点发生倾斜，钢索的倾斜力带动旋转臂绕旋转轴转动，直到翼面展开到位为止。

在折叠翼安装时，保证转臂的旋转中心和折叠翼的旋转中心同心，使得在折叠翼展开过程中钢索加载力和翼面加载点垂直。通过改变气缸的充气压力可以调节翼面加载力的大小。另外，在台面上折叠翼的初始位置和展开到位位置安装光电传感器，可以记录折叠翼初始位置到展开到位位置的时间，即折叠翼的展开时间。在折叠翼的翼面上安装加速度传感器，可以测量展开到位时对弹体的冲击加速度值。

本发明与现有技术相比有如下优点：

1.由于采用了随动摆臂机构，可以使加载力始终垂直于翼面加载点，解决了橡皮绳加载方式橡皮绳需要很长的问题；

2.采用气动方式加载，加载力和气缸的内径、气压的大小有关。通过调节气压的大小很方便调节加载力，在所需加载力的范围变化大时，可通过更换不同直径的气缸达到加载要求，用于多种中小型导弹不同加载力工况的试验，适用范围广；

3.通过手动调节减压阀来调整压力，进而调节加载力；如果采用比例减压阀，还可在比例减压阀上设置好所需压力，实现自动准确加载，操作方便，试验效率高。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种折叠翼气动加载展开实验装置作进一步详细说明。

图1为本发明折叠翼气动加载展开实验装置旋转座结构示意图。

图2为本发明折叠翼气动加载展开实验装置示意图。

图3为本发明折叠翼气动加载展开实验装置侧视图。

图4为本发明的旋转臂组件示意图。

图5为本发明的滑轮组件示意图。

图中：

1.拉环螺钉  2.力传感器  3.数字测力计  4.气源  5.减压阀  6.三通阀7.传感器螺钉  8.气缸  9.台板  10.折叠翼安装座  11.前滑轮座  12.后滑轮座13.垂直壁板  14.气缸安装架  15.旋转座  16.紧固螺母  17.推力轴承18.挡块  19.下向心轴承  20.套筒  21.旋转轴  22.上向心轴承  23.盖板24.旋转臂  25.滑轮组件  26.滑轮  27.隔圈  28.滑轮轴  29.滑轮轴承30.卡圈  31.钢索  32.折叠翼  33.折叠翼转轴

具体实施方式

本实施例是一种折叠翼气动加载展开实验装置。

本实施例的折叠翼气动加载试验装置的台板尺寸:1200mm×800mm；气缸内径Φ125～Φ200mm，行程200mm，充气压力0.1～0.7MPa；钢索直径为12mm，旋转轴到转动臂外端的距离为600mm。

达到的主要技术指标为:

1、在垂直于折叠翼翼面的方向上加载力调整范围:1000～10000N；

2、加载力的精度：±2％；

3、随动摆臂装置绕旋转轴轴线的转动惯量:0.05kg·m²；

本实施例的气源由一台空气压缩机提供，其额定压力0.7MPa，流量不小于100L/min。

本实施例的力传感器采用S型称重传感器，量程15000N，精度0.2％。数字测力仪采用力变送器和计算机信号采集组合，传感器的信号经过力变送器进行处理和放大，输入计算机进行采集，可以实时采集在折叠翼展开过程中的力变化。

参阅图1-图5，气缸8通过螺钉安装固定在气缸安装架14上，气缸安装架14用4个M12的螺钉固定在垂直壁板13上。两个气缸8的输入端通过气管和三通阀6相连，三通阀6的一端连接到减压阀5的输出端，减压阀5的输入端与气源4相连接；气缸8活塞杆通过传感器螺钉7与力传感器2连接，力传感器2通过拉环螺钉1与钢索31固连，从而实施拉力加载。

随动摆臂机构的旋转座15通过螺钉固定在垂直壁板13上。旋转臂24固定安装在旋转轴21上部，旋转轴21上部凸台压在上向心轴承22的内圈上部，上向心轴承22的内圈下部压在套筒20上，套筒20下部压在下向心轴承19内圈上，下向心轴承19内圈下部压在档块18上，档块18下部压在推力轴承17上部，推力轴承17下部压在旋转座15底部，通过下向心轴承19、上向心轴承22、套筒20、档块18将旋转轴28承受的压力传递到旋转座15下部。旋转轴21径向由上向心轴承22和下向心轴承19定位，并承受旋转轴21传递的偏转力矩。旋转轴21的最下端螺纹连接紧固螺母16，防止旋转轴21从上面拔出。

钢索31一端与拉环螺钉1固连，两个后滑轮座12和两个前滑轮座11分别固定在垂直壁板13上的左、右两侧，钢索31通过后滑轮座12后，穿过垂直壁板13上的孔，再经过前滑轮座11，穿过旋转轴21的中心孔，绕过旋转臂24上的两个滑轮组件25和折叠翼32的加载点连接。垂直壁板13固定在台板9的T型槽中。

滑轮组件由滑轮26、隔圈27、滑轮轴28、滑轮轴承29、卡圈30组成，滑轮轴28穿过滑轮26、隔圈27、滑轮轴承29，滑轮轴28的外端用卡圈30止动。

工作时，折叠翼32通过螺栓安装在折叠翼安装座10上，并使得折叠翼32处在折叠状态。将钢索31的一端与传感器螺钉7连接，另一端绕过各个滑轮26与折叠翼32翼面上的加载点连接。打开气源，调节减压阀5，给两个气缸8充气，气缸8活塞杆通过拉环螺钉1拉紧钢索31。将气缸8拉力传递到折叠翼32加载点上。当数字测力计3的读数达到设计载荷值时，折叠翼32加载完毕。折叠翼32上的展开作动筒工作，折叠翼32开始绕自身的轴旋转，翼面上的加载点移动，使得钢索31和加载点发生倾斜，钢索31的倾斜力带动旋转臂24绕旋转轴21转动，直到折叠翼32展开到位为止。

本实施例中气缸8的充气压力可以在0.1～0.7MPa之间调节，从而调整折叠翼32加载力的大小。力传感器标称值根据加载力的大小确定，通常比加载力的最大值大1.5倍。钢索采用多股钢丝绳，最大拉力根据加载力的大小确定，通常比加载力的最大值大1.5倍。旋转臂绕旋转轴的转动惯量应尽量轻，不超过折叠翼绕自身旋转轴的转动惯量的15%。减压阀可以采用手动调节阀，也可以采用电动比例阀。

本发明折叠气动加载试验装置结构简单紧凑，加载力调节范围大，操作简便、试验效率高。采用低于0.7MPa的气压气源实现加载，安全环保。特别是随动旋转机构完全保证折叠翼展开过程的加载力始终和翼面垂直。

Claims (4)

1.一种折叠翼气动加载展开实验装置，包括二套加力装置、随动摆臂机构、台板、垂直壁板、气缸安装架、旋转座、旋转臂、折叠翼安装座，滑轮组件，其特征在于:垂直壁板固定在台板上的T型槽中，气缸安装架和旋转座位于垂直壁板两侧上部，后滚轮座和前滚轮座固定在垂直壁板两侧，位于气缸安装架和旋转座的下方；折叠翼安装座位于垂直壁板的前面固定在台板上的T型槽中，且与垂直壁板平行安装，折叠翼一端通过折叠翼转轴安装在折叠翼安装座上；旋转臂位于旋转座的上端部；

所述加力装置包括气源、减压阀、三通阀、气缸、力传感器、数字测力计、钢索、后滑轮座、前滑轮座，气源与减压阀连接并通过三通阀分别与两个气缸连接，气缸活塞杆通过传感器螺钉与力传感器一端连接，力传感器另一端通过拉环螺钉和钢索固连，钢索的另一端通过后滑轮座、前滑轮座上的滑轮组件，并穿过垂直壁板通孔和旋转轴内孔，绕于旋转臂上的滑轮组件固连在折叠翼加载点上；力传感器与数字测力计相连接；

所述随动摆臂机构包括旋转轴、套筒、盖板、挡块、上向心轴承、下向心轴承、推力轴承、紧固螺母，所述旋转轴为中间有通孔的台阶轴，上端部有台阶状凸台，下端设有螺纹段，旋转轴贯穿于旋转座上的盖板、上向心轴承、套筒、下向心轴承、挡块、推力轴承和旋转座下端的通孔通过紧固螺母锁紧；旋转轴与上向心轴承、下向心轴承内孔配合实现径向定位；旋转臂与旋转轴上部凸台固连。

2.根据权利要求1所述的折叠翼气动加载展开实验装置，其特征在于:所述滑轮组件由滑轮、隔圈、滑轮轴、滑轮轴承、卡圈组成，两组滑轮组件分别固定在后滑轮座和前滑轮座上；另两组滑轮组件分别固定在旋转臂的两端部。

3.根据权利要求1所述的折叠翼气动加载展开实验装置，其特征在于:所述旋转轴的中轴线垂直于台板，且与折叠翼转轴轴线重合。

4.根据权利要求1所述的折叠翼气动加载展开实验装置，其特征在于:所述力传感器为S型拉压力传感器。

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